Определяне на нитрати и азот в повърхностни води и селскостопански приложения

Азотът е ключов хранителен елемент, който помага на растенията и културите да растат, но високите му концентрации са вредни за хората и природата. Чиста вода е жизненоважна за човешкото здраве и за естествените екосистеми. Излишният азот от селскостопански източници е една от основните причини за замърсяване на водите в Европа. Проучвания, проведени от Университета и изследователския център Вагенинген в сътрудничество с Glastuinbouw Nederland, Acacia Water, Hoogheemraadschap Delfland, Fixeau B.V. и Stichting AKVO, доказаха използваемостта на измервателния уред LAQUAtwin в това приложение.

Термините „нитрат (NO₃⁻)“ и „азот (NO₃-N)“ се отнасят до форми на азот, но се използват в различен контекст и има разлика между тях:
Нитратът може да се превърне в нитратен азот чрез разделяне на NO3- с 4,4268 и обратно:
• 100 mg/L (ppm) NO3- = 22,58 NO₃-N mg/L(ppm) (100 / 4,4268).
• 22,58 mg/L (ppm) NO₃-N = 100 mg/L (ppm)NO3- (100 x 4,4268).

Нитратите и органичните азотни съединения от торовете и оборския тор навлизат в подпочвените води чрез излужване и достигат до повърхностните води чрез оттичане от земеделските полета. Високото ниво на нитрати прави водата неподходяща за питейна вода.

В реките, езерата и морските води азотът и други хранителни вещества, по-специално фосфорът, стимулират растежа на водораслите. При умерени нива водораслите служат като храна за водните организми, включително рибите. Прекомерната концентрация на хранителни вещества във водните системи обаче ще доведе до прекомерен растеж на водораслите. Това се отразява на естествената екосистема и може да доведе до изчерпване на кислорода във водата. Това явление, известно като еутрофикация, има отрицателни последици за биоразнообразието, рибарството и развлекателните дейности.

И фосфорът, и азотът играят роля в еутрофикацията, но докато основната причина за еутрофикация в сладките води е фосфорът, тя се причинява главно от азота в морските води.

Директива на ЕС

Максимално допустимата концентрация на нитрати в повърхностните води е 50 mg/l (ppm) NO3- или 11,3 mg/l NO₃-N.
Директивата на ЕС за нитратите (91/676/ЕИО) има за цел да защити качеството на водите в цяла Европа чрез предотвратяване на нитрати от селскостопански източници, които замърсяват подземните и повърхностните води, и чрез насърчаване на използването на добри земеделски практики.
Директивата има за цел да намали замърсяването на водите, причинено от нитрати, използвани в селското стопанство, чрез:
• мониторинг на нитратите във водните басейни
• определяне на уязвими на нитрати зони
• установяване на кодекси за добри земеделски практики и мерки за предотвратяване и намаляване на замърсяването на водите с нитрати

Методът за тестване за нитрати във вода може да се извърши в лаборатория, онлайн и на място. За да се определи източникът на потенциално замърсяване с нитрати, се предпочита полево измерване.

Има няколко метода за измерване на нитрати във вода на място. Те варират от прости тестови комплекти до по-модерно измервателно оборудване.

Някои често използвани методи са:

Комплекти за химични тестове
• Базирани на промяна на цвета.
• Пробата се смесва с реактиви, които се превръщат в оцветен разтвор. Интензитетът на цвета се измерва.
• Промяната се отчита с помощта на цветна скала или спектрофотометър.
• Предимства: Преносима, сравнително евтина, бърза. Недостатъци: По-малко точна

Спектрофотометрия
• Измерва абсорбцията на светлина от разтвора при специфични дължини на вълната.
• Абсорбцията се преобразува в концентрация с помощта на калибровъчна крива.
• Предимства: Висока точност.
• Недостатъци: По-малко подходяща за полеви условия, по-скъпа, по-малко преносима от други методи.

Йон-селективни електроди (ISE)

Йон-селективните електроди реагират специфично на нитрати, което позволява директно измерване на концентрацията.
• Предимства: Бързи, преносими.
• Недостатъци: Изисква калибриране и поддръжка.

Тест ленти
• Потопете се във водата за измерване.
• Цветът се променя в зависимост от концентрацията, цветът се сравнява със скала, за да се отчита концентрацията.
• Предимства: Много прости, бързи и евтини.
• Недостатъци: По-малко точни и чувствителни от други методи.

Преносими UV-Vis спектрофотометри
• Измерват абсорбцията на светлина.
• Подобни на лабораторните измервателни уреди, но по-компактни и подходящи за работа на терен.
• Предимства: Много точни, подходящи за подробни измервания на терен.
• Недостатъци: По-скъпи и по-малко преносими.

Всеки метод има своите плюсове и минуси в зависимост от ситуацията, като например точност, цена, лекота на използване и необходимо оборудване. За полеви измервания, прости комплекти или тест ленти често са най-практични, докато йон-селективните електроди или спектрофотометрията се препоръчват за по-прецизна работа.

Инструменти

За измерване на нитрати (NO3-) и нитратен азот (NO3-N) могат да се използват както ръчните измервателни уреди HORIBA серия WQ300, така и джобните измервателни уреди LAQUAtwin. Инструментите HORIBA използват йонно-селективни електроди за измерване на концентрацията.

Инструменти HORIBA LAQUA за измерване на нитрати:

Компактни нитратомери LAQUAtwin са малки, леки и лесни за носене навсякъде. Калибриране с две стойности осигурява добра точност в целия диапазон.

• Опростено калибриране
• Моментални резултати
• Малка проба
• Водоустойчивост

Ръчните измервателни уреди от серията WQ300 могат да измерват pH, ORP, йонна селективност, проводимост и разтворен кислород.

• Свързване на до 3 електрода едновременно.
• Всички параметри на един екран
• Цифрови електроди
• Данни за калибриране, съхранявани в сензорната глава
• Сменяеми касети с електроди
• Калибриране до 6 точки
• Водоустойчивост
• Безжичен и USB трансфер на данни