Hay sustancias, moléculas o compuestos que son vitales para nosotros o cualquier ser vivo, pero aunque parezcan inocuas, representan un riesgo para la salud, ya que depende de la cantidad que consumimos, tal es el caso del nitrógeno.
¿Qué es el nitrógeno?
Es el gas más abundante en el aire con una composición relativa de cerca del 78 %. El nitrógeno constituye el 3.2 % de la masa del cuerpo humano y es un elemento esencial, ya que forma parte de la estructura de los aminoácidos, por lo tanto, de las proteínas y de las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos, el ADN y el ARN. Las enzimas, que son moléculas proteicas, se encargan de las reacciones metabólicas de cualquier proceso que ocurre en nuestro organismo. Además, nuestro cuerpo sintetiza otras proteínas importantes como el colágeno, componente de la piel, articulaciones, huesos, músculos y dientes, responsable de darles resistencia. La hemoglobina es otra proteína que se encarga de transportar el oxígeno a todo nuestro cuerpo. El ADN contiene la información genética y el ARN es el que permite que esta información pueda ser comprendida por nuestras células. Como ves, el nitrógeno forma parte esencial de todo nuestro cuerpo, sin él, la vida como la conocemos no existiría.
¿Cómo los seres vivos obtienen nitrógeno?
El nitrógeno ingresa al medio ambiente como resultado de procesos naturales, mediante tormentas eléctricas y por la fijación realizada por microorganismos, como ciertas bacterias o algas, que transforman el nitrógeno presente en el aire en formas que pueden ser asimiladas por los seres vivos. Solo el nitrógeno en forma de amonio y nitrato es asimilable por las plantas a través de sus raíces y es incorporado para formar proteínas y ácidos nucleicos. Cuando los animales, incluidos los seres humanos, consumen plantas u otros animales, asimilan este nitrógeno contenido en sus cuerpos. Los organismos vivos devuelven el nitrógeno al medio ambiente en forma de metabolitos de desecho que se incluyen en la orina o las heces, como la urea en los mamíferos y los humanos, el amoniaco en los peces y el ácido úrico en los reptiles y las aves. Además, cuando los organismos mueren, el nitrógeno contenido en su cuerpo se descompone por medio de las bacterias y se libera en forma de amoniaco, mientras que otras bacterias se encargan de convertir el amoniaco en nitrito y a su vez de nitrito a nitrato. Cuando hay un exceso de nitratos, hay bacterias que se encargan de convertir los nitratos a nitrógeno molecular y devolverlo al aire, y así vuelve a empezar el ciclo, el cual es muy complejo, pero gracias a él, dicho compuesto puede adquirir todas las formas y llegar a todas partes para que la vida continúe.
¿El nitrógeno es tóxico?
El nitrógeno no es tóxico en las cantidades en las que se encuentra naturalmente, debido a que existe un equilibrio entre la cantidad que ingresa al medio ambiente y la que se devuelve al aire o al agua. Sin embargo, las actividades humanas se han encargado de romper ese equilibrio al incrementar el nitrógeno en el medio ambiente, provocando contaminación y transformando al nitrógeno y a sus compuestos (amoniaco, amonio, nitrito y nitrato) en tóxicos. La contaminación por nitrógeno es causada principalmente por el desecho de sustancias como fertilizantes químicos usados en la agricultura, los producidos por la ganadería, la descarga de aguas residuales urbanas y el uso de combustibles fósiles, afectando así el equilibrio del nitrógeno en el aire, el suelo y el agua.
Efectos de cantidades elevadas de los compuestos nitrogenados
Los animales terrestres y los seres humanos se exponen a los compuestos nitrogenados cuando entran en contacto con ellos, al inhalar, comer, beber o por contacto con la piel, mientras que los animales acuáticos siempre están en contacto con ellos, pues estos viven inmersos en un medio donde las sustancias están disueltas en el agua, la cual siempre está en contacto con su cuerpo y células.
En los ambientes acuáticos, provocan la acidificación de ríos y lagos. Las emisiones de óxidos de nitrógeno que provienen de la quema de combustibles fósiles, al entrar en contacto con el aire sufren un proceso de oxidación que da lugar a la formación de ácido nítrico y este, por medio de la lluvia llega al agua, al existir un incremento de este compuesto se reduce el pH del agua. Esta reducción es lo que se conoce como acidificación. Un pH bajo en el agua puede afectar las branquias de los organismos, su principal órgano de respiración, lo que interfiere en el intercambio iónico y gaseoso y, en casos severos, les provoca la muerte por asfixia.
Otro efecto sobre la vida acuática está relacionado con las plantas que necesitan el nitrógeno para crecer y reproducirse. Si hay un exceso en el agua, las plantas y algas crecerán y se reproducirán más, pero esto puede tener un efecto negativo: al morir habrá mayor cantidad de materia orgánica en descomposición y, por lo tanto, más demanda de oxígeno para llevar a cabo ese proceso, o bien, que durante su fase de respiración, durante la noche, consuman cantidades muy elevadas de oxígeno. Esta mayor demanda puede llevar a una baja en el medio acuático, que en algunos casos, los hace inhabitables por la mayoría de los animales acuáticos. ¿Y qué pasa en los peces? Una vez en el interior de los peces, el exceso de compuestos nitrogenados provoca diferentes efectos que a continuación te describimos:
Efectos fisiológicos: Provocan la metahemoglobinemia, una enfermedad caracterizada por la transformación de la hemoglobina a metahemoglobina, una forma de hemoglobina incapaz de transportar oxígeno de manera eficiente. Se sabe que la muerte puede ocurrir a niveles superiores al 45 % de metahemoglobina y en peces sanos se puede observar que la metahemoglobina es inferior al 10 % de la concentración de la hemoglobina total. También puede presentarse estrés oxidativo, que es un desequilibrio entre los radicales libres y las enzimas antioxidantes, que son la primera línea de defensa de los organismos contra los radicales libres, lo cual, con el tiempo, puede dañar los tejidos y las células del organismo.
Efectos morfológicos: Provocan la alteración de las células y los tejidos, como un aumento de tamaño, acumulación de líquidos, e incluso la muerte de las células en los principales órganos expuestos, que son las branquias, el tracto gastrointestinal, el hígado y el riñón, lo que afecta la función normal de los órganos.
Efectos en el sistema reproductivo: Provocan una disminución en la concentración de hormonas tiroideas, que son formadas y secretadas por la glándula tiroides, lo que afecta el crecimiento y desarrollo de los peces. Producen la inducción de vitelogenina en machos, lo que provoca una disminución en el tamaño del testículo y en el recuento de esperma. La vitelogenina es una proteína específica de las hembras en estado reproductivo, que se sintetiza en el hígado y es transportada al ovario, en donde es incorporada dentro de los ovocitos, que son las células femeninas que están en proceso de convertirse en un óvulo maduro.
Efectos conductuales: Provocan una disminución en la ingesta de alimento, frecuentes periodos de descanso, disminución en su velocidad de nado y pérdida de equilibrio.
¿Cuál es la cantidad segura de nitrógeno en el agua?
Los diferentes efectos en los peces van a depender principalmente de la cantidad y el tiempo de exposición. Entre más cantidad y más tiempo estén expuestos los peces a los compuestos nitrogenados, es más probable que cause la muerte de los organismos.
La Norma Mexicana NOM-001-ECOL-1996 establece los límites máximos permisibles de nitrógeno para proteger la vida acuática en las descargas de aguas residuales, la cual es de 15 mg/L en promedio mensual. Sin embargo, algunos cuerpos de agua rebasan estos valores máximos, como el río Lerma, donde se han registrado concentraciones de hasta 18 mg/L de nitrógeno. Otro ejemplo es el río Chiquito de Morelia, el cual atraviesa la ciudad y donde se puede encontrar concentraciones de 20 mg/L de nitrógeno. Estos números pueden no parecer importantes, pero si los comparamos con la concentración natural, como la que se encuentra en manantiales sin impacto humano, la cual en promedio es de 0.015 mg/L, ¡es hasta mil veces mayor!, ¿te imaginas?
El exceso de nitrógeno ocasiona graves daños en los ambientes acuáticos, por lo que grupos de investigación se han enfocado en evaluar la toxicidad del amoníaco, el nitrito y el nitrato en diferentes especies de peces y anfibios, como es el caso del Laboratorio de Biología Acuática de la Facultad de Biología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
Para Saber Más:
Camargo J. y Alonso A. (2007). «Contaminación por nitrógeno inorgánico en los ecosistemas acuáticos: problemas medioambientales, criterios de calidad del agua, e implicaciones del cambio climático». Ecosistemas, 16(2), 98-110. http://www.revistaecosistemas.net/articulo.asp?Id=486
Pacheco-Ávila J. y Cabrera-Sansores A. (2003). «Fuentes principales de nitrógeno de nitratos en aguas subterráneas». Ingeniería, 7(2), 47-54. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=467/46770204.
Pacheco-Ávila J., Pat-Canul R. y Cabrera-Sansores A. (2002). «Análisis del ciclo del nitrógeno en el medio ambiente con relación al agua subterránea y su efecto en los seres vivos». Ingeniería, 6(3), 73-81. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=467/46760308
Ivette Marai Villa Villaseñor. Estudiante del Programa Institucional de Doctorado en Ciencias Biológicas, Facultad de Biología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
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Omar Domínguez Domínguez. Profesor Investigador del Laboratorio de Biología Acuática de la Facultad de Biología, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
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