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L'ion nitrate est l'ion polyatomique de formule chimique NO3− au centre duquel l'atome d'azote se trouve à son nombre d'oxydation le plus élevé : +5 (ou V). C'est un anion (ion chargé négativement) portant une seule charge électrique négative (anion monovalent).
En chimie minérale, un nitrate est un composé inorganique associant l'oxyanion NO3– à un ou plusieurs cations. Autrement dit, c'est un sel (nitrate de sodium, nitrate de potassium, etc.). En chimie organique, après combinaison de l'acide nitrique avec un alcool, il peut s'agir également d'un ester (nitrate d'éthyle, nitrate d'amyle, nitrate de cellulose, etc.) de l'acide nitrique.
En minéralogie, les nitrates sont des minéraux dont la composition chimique est celle d'un nitrate (nitronatrite, gwihabaïte, etc.). Ils étaient autrefois appelés nitre ou salpêtre.
Les nitrates sont indispensables aux écosystèmes, en étant un nutriment de première importance pour la croissance des végétaux et d'autres organismes autotrophes, car l'azote (N) est assimilé dans la nature par ces organismes principalement sous sa forme d'anion nitrate (NO3–), loin devant le cation ammonium (NH4+). Cet azote minéral permet à ces organismes de construire une partie de la matière organique constitutive des tissus vivants (acides aminés des protéines, bases azotées des nucléotides, chlorophylle, etc). Les animaux quant à eux, qui sont des organismes hétérotrophes, n'ont pas besoin de consommer directement l'azote minéral comme le nitrate, car ils utilisent l'azote déjà inclus dans les molécules organiques des végétaux ou animaux qu'ils consomment (dans les protéines principalement).
Les plantes trouvent les nitrates dont elles ont besoin dissous dans l'eau qu'elles absorbent. Ils sont issus préalablement, pour une part, de la transformation du diazote (N2) et du dioxygène (O2) atmosphériques par des bactéries fixatrices d'azote et des bactéries nitrifiantes présentes dans le sol (voir nitrification), et pour une autre part de la décomposition (minéralisation) de la matière organique provenant de toutes matières mortes des organismes vivants, des excréments et de l'urine des animaux (voir le cycle de l'azote). Des nitrates sont aussi produit naturellement dans l'atmosphère à partir du dioxygène et du diazote dissociés et recombinés par les décharges électriques de la foudre et plusieurs réactions successives, puis sont lessivés par la pluie.
L'usage des nitrates a une grande importance pour l'agriculture, où ils sont un des principaux nutriments présents dans les engrais ou issus de la décomposition de ceux-ci dans le sol, qu'ils soient d'origine animale (fumier, lisier, boues d'épuration), végétale (engrais verts) ou produits par l'industrie chimique. L'utilisation de plantes fabacées (ou légumineuses), telles que luzerne, trèfle, haricot ou soja en rotation de cultures permet d'obtenir un apport en nitrates à partir de l'azote atmosphérique, car ces plantes ont une relation symbiotique (rhizobiose) avec des bactéries fixatrices d'azote dans leurs racines (rhizome). L'utilisation massive d'engrais de synthèse azotés (nitrate d'ammonium, carbamate d'ammonium, cyanamide calcique, urée…) à commencé après la fin de la Seconde Guerre mondiale.
Cependant la présence de nitrates en trop grande quantité dans l'eau et le sol constitue une pollution. Celle-ci peut être d'origine agricole (engrais), urbaine (insuffisance des réseaux d'assainissement) ou industrielle. Les nutriments en excès, essentiellement les nitrates et les phosphates, sont notamment la cause d'importants déséquilibres écologiques comme l'eutrophisation et la dystrophisation. Les nitrates présents dans l'eau à un seuil élevé peuvent aussi présenter une toxicité pour certains animaux. Ils peuvent aussi servir d'indicateur d'une possible contamination organique et microbiologique de l'eau de consommation.
Certains de leurs effets directs sur la santé humaine, ou de celle d'autres mammifères, sont encore discutés et font l'objet de polémiques médiatiques et de débats scientifiques.
Dans l'Union européenne, la directive nitrates vise à réduire cette pollution. Dans de nombreux pays, les eaux destinées à la consommation humaine doivent respecter des valeurs limites (par exemple 50 mg/L en France et en Europe) pour être qualifiées de potables. L'organisation mondiale de la santé (OMS) recommande également de ne pas dépasser ce seuil de 50 mg/L[2].
Les nitrates (sels de l'acide nitrique, HNO3) ne doivent pas être confondus avec les nitrites NO2−, qui sont des sels de l'acide nitreux (HNO2), et peuvent résulter de la réduction des nitrates par des bactéries spécifiques.