Usados na agricultura, farmacêutica e processamento de carne, nitratos e nitritos são compostos contendo nitrogênio e oxigênio. Closamente relacionados em estrutura química, a diferença está no número de moléculas de oxigênio: nitratos têm três. Se um íon nitrato é reduzido pela remoção de um átomo de oxigênio, um íon nitrito é formado. Nitritos podem ser oxidados, ou seja, um átomo de oxigênio é adicionado, para formar nitratos. Bactérias no solo, carnes, fossas sépticas e intestinos humanos prontamente convertem nitratos e nitritos em outros compostos biologicamente ativos.
Fertilizantes nitrogenados são indispensáveis à agricultura moderna. Agricultores adicionam nitratos e nitritos ao solo na forma de produtos fertilizantes embalados ou esterco animal. Bactérias no solo convertem compostos de nitrato e nitrito em outros compostos contendo nitrogênio que as culturas podem facilmente absorver e usar.
Nitratos e nitritos são essenciais para o sabor e preservação da carne. Nitrito de sódio, nitrato de sódio ou nitrato de potássio é adicionado à carne na primeira etapa do processo de cura. A cura ocorre quando os compostos de nitrito são convertidos em gás óxido nitroso. Este gás mata germes, incluindo a bactéria que causa botulismo. O óxido nitroso também reage com a hemoglobina do sangue ainda na carne. Esta reação cria a cor rosa e o sabor característico da carne curada.
Nitratos em fertilizantes dissolvem na chuva ou água de irrigação. Eventualmente, encontram seu caminho para água subterrânea, poços, riachos, rios e lagos. Clima quente e altos níveis de nitratos em rios e lagos podem levar a florações de algas e mortandade de peixes, onde grandes números de peixes morrem na água. Excesso de nitratos em água de poço, rios e lagos eventualmente entram na água potável humana.
Embora nitratos e nitritos sejam aplicados diretamente às carnes no processo de cura, humanos obtêm mais desses compostos de fontes vegetais. Bactérias no intestino humano convertem nitratos em nitritos. Então os convertem em óxido nitroso ou amônia. Assim como o gás óxido nitroso reage com a hemoglobina da carne, tem uma reação tóxica com a hemoglobina do sangue humano. O óxido nitroso converte a hemoglobina humana em meta-hemoglobina. A meta-hemoglobina não transporta oxigênio nos glóbulos vermelhos tão bem quanto a hemoglobina normal. Menos oxigênio fica disponível para os tecidos do corpo funcionarem. A vítima torna-se cianótica: lábios e pele desenvolvem tonalidade roxa ou azulada. Isso pode ser fatal para bebês que bebem fórmula contaminada com nitratos e nitritos.
Nitratos e nitritos não são encontrados apenas em alimentos. Alguns produtos antidiarreicos contêm subnitrato de bismuto. Os medicamentos cardíacos nitroglicerina e dinitrato de isossorbida são fontes de nitrito também. Níveis de nitritos também aumentam em quem abusa de inalantes como nitrito de amila. Nitritos também podem entrar no corpo através de nitratos de prata antibacterianos.