Nitrat

Eigenschaften

Nitrate (NO3-) sind Salze und Ester der Salpetersäure (HNO3). Sie gehören zu den Hauptnährstoffen im Boden, wo sie durch Mikroorganismen aus Luftstickstoff oder stickstoffhaltigen organischen Verbindungen gebildet werden. Nitrate kommen u. a. in Grünpflanzen vor.

Die Salze sind gut löslich in Wasser und spielen eine wichtige Rolle als Nährstoff für Pflanzen. Nitratanionen selbst sind weitgehend ungiftig. Grenzen zur Toxizität für Säugetiere und Menschen liegen in der gleichen Größenordnung wie diejenigen von Chloriden und Sulfaten, nämlich im zweistelligen Grammbereich. Große Mengen führen jedoch — wie bei allen Salzen — zu osmotischen Problemen.

Vorkommen

Nitrate sind in der Biosphäre / Hydrosphäre allgegenwärtig. Abbauwürdige Mengen von Nitraten finden sich hauptsächlich in Form von Natriumnitrat. Der Hauptfundort dieses Salzes ist Chile, daher auch der Trivialname Chilesalpeter. Weitere natürliche Vorkommen gibt es in Ägypten, Kleinasien, Kolumbien und Kalifornien.

Bildung und Abbau von Nitraten

Im Boden und in Gewässern werden Nitrate durch bakterielle Nitrifikation gebildet. Als Endprodukt dieses Prozesses entstehen sie durch Zersetzung insbesondere eiweißhaltiger Stoffe.

Nitrate im Trinkwasser

Der aktuelle Grenzwert für NO3− in Trinkwasser liegt laut der deutschen Trinkwasserverordnung bei 50 mg/l, nach der schweizerischen Gewässerschutzverordnung bei 25 mg/l. Wässer, die diesen Grenzwert überschreiten, werden von Wasserversorgern oft mit nitratärmerem Wasser vermischt, um den Grenzwert einzuhalten.

Verwendung

Nitrate werden von Pflanzen als Nährstoffe verwertet und in der Landwirtschaft als Düngemittel eingesetzt. Als Lebensmittelzusatzstoff wird Natriumnitrat (E 251) und Kaliumnitrat (E 252) als Konservierungsmittel z. B. zum Pökeln von Fleisch- und Wurstwaren verwendet. Nitrate werden i.d.R. aus Salpetersäure hergestellt und werden vor allem in Düngemitteln eingesetzt. Nitrate können direkt von pflanzlichen Organismen als Stickstoffquelle aufgenommen und verwertet werden. In der Landwirtschaft werden Nitrate als Dünger, auch in Form von Gülle (allg. Wirtschaftsdünger) eingesetzt. Eine überzogene Düngung führt zu Eutrophierung u. a. vom Ökosystem See. Besonders bei Gewässern mit geringer Fließgeschwindigkeit kann im Zusammenwirken mit Phosphorverbindungen ein vermehrtes Algenwachstum beobachtet werden. Bei übermäßigem Eintrag verschiebt sich der Nährstoffhaushalt oligotropher Standorte (Böden, Gewässer) zugunsten eutropher Bedingungen. Eine weitere Folge ist ein Anstieg des Nitratgehaltes in Grund- und Trinkwasser.

Kaliumnitrat ist Bestandteil des Schwarzpulvers (Sprengsalpeter). Es werden gegebenenfalls auch andere Nitrate ersetzt, wenn farbige Lichteffekte in der Pyrotechnik gewünscht werden.

Umwelteinfluss und Gesundheit

Die Ursache für gesundheitliche Risiken liegt in der Gefahr einer Reduktion des Nitrats zu Nitrit und die Bildung von krebserregenden Nitrosaminen. Diese ist gegeben, wenn der Darm durch entsprechende Bakterien besiedelt ist, die eine solche Reduktion durchführen können. Die Erstlingsflora des Darmes bei Säuglingen kann auch nitritbildende Bakterien enthalten, die in einer Verbindung mit Hämoglobin zu Methämoglobinämie führen können, so dass der Säugling von innen erstickt. Auch bei Wiederkäuern besteht durch Nitratreduktion im Pansen eine akute Gefahr der Nitritbildung. Hier werden sogar Nitratkonzentrationen in Trinkwasser über 20 mg/l als schädlich betrachtet.

Die durchschnittliche Aufnahme von Nitrat über Nahrungsmittel beträgt etwa 75 mg pro Person und Tag. Problematisch können hohe Nitrat-Gehalte in pflanzlichen Nahrungsmitteln (z. B. Spinat) aus überdüngten Kulturen sein, da sich diese im Verdauungsbereich des menschlichen Körpers zu Nitriten umwandeln können und diese mit den Aminen aus eiweißhaltigen Lebensmitteln die krebsverdächtigen Nitrosamine bilden. Die eigentliche Gefahr von Nitrat liegt somit bei einer möglichen Reduktion zu Nitrit im Organismus oder in nitrathaltigen Lebensmitteln bei längerer Lagerung.

Bei unsachgemäßer (z.B. überdosierter) Anwendung in der Landwirtschaft können Nitrate mit dem Niederschlagswasser ins Grundwasser bzw. Oberflächenwasser gelangen und dessen Nitrat-Belastung erhöhen. Zuviel Nitrat im Trinkwasser kann insbesondere für Säuglinge gefährlich werden.

Abwasserreinigung/Trinkwasseraufbereitung

Der Grenzwert für Nitrat im Trinkwasser beträgt in der Trinkwasserverordnung 50 mg/l. Da Nitrat mit üblichen Trinkwasseraufbereitungsanlagen nur sehr aufwendig entfernt werden kann, ist Rohwasser mit einem höheren Gehalt an Nitrat für die Trinkwasserversorgung ungeeignet.

Mögliche Wasseraufbereitungsverfahren zur Nitrateliminierung sind der Ionenaustausch oder die Umkehrosmose. Beide Verfahren wirken jedoch nicht dabei nicht selektiv, d.h. auch andere, u.U. wichtige Wasserinhaltsstoffe werden entfernt oder ausgetauscht.

Im Bereich Abwasser erfolgt die Nitratentfernung im Rahmen der Denitrifikation u.a. in einer dritten Reinigungsstufe bei der biologischen Stickstoffumwandlung.

Interessante Informationen liefert hierzu auch das Umweltbundesamt

FAQs zu Nitrat im Grund- und Trinkwasser

Das Grundwasser in Deutschland ist teilweise zu hoch mit Nitrat belastet. Wie die Situation in Deutschland aussieht, wo die Belastung herkommt und was das für unser Trinkwasser bedeutet, erklären wir in unseren FAQs.

Quelle: Umweltbundesamt (3.2.2022)

zurück zur: Enzyklopädie Wasser