氨氮的定義
所謂水溶液中的氨氮是以游離氨(或稱非離子氨,,NH3)或離子氨(NH4+)形態(tài)存在的氮,。人們對水和廢水中關注的幾種形態(tài)的氮是硝酸鹽氮,、亞硝酸鹽氮,、氨氮和有機氮,。通過 生物化學作用,,它們是可以互相轉化的,。
1、氨的一般性質
氨(Ammonia,,NH3)分子量為17.03,,熔點一77.7℃,沸點,,一33.35℃,,比重O.6l。 氨為無色有強烈刺激臭味的氣體,,易溶于水,、乙醚和乙醇中。當氨溶于水時,,其中一部分氨與水反應生成銨離子,,一部分形成水含氨(非離子氨),其化學成分平衡可用下列方程簡化表示:
NH3 (g)+ H20(1) NH3• H20(aq) NH4++0H一+( 一1)H20(1)
上式中,,NH3• H20(aq)表示與水松散結合的非離子化氨分子,,以氫鍵結合的水分子至少多于3,為方便起見,,溶解的非離子氨用NH3表示,,離子氨用NH4+表示,水中的氨氮是指NH3和NH4+之總和,。 氨的水溶液稱氨水,。氨對水生生物等的毒性是由溶解的非離子氨造成的,,而離子氨則基本無毒。 氨的水溶液中,,NH3的濃度除主要取決于總氨的濃度外,,水溶液的pH和溫度也很大地影響NH3的濃度,且隨pH和溫度的增加而增大,。
NH3 + H+─→NH4+ NH4+ + OH-─→NH3+H2O
水中有機氮化合物受生物化學分解而變?yōu)殇@離子,,再通過硝化生物(亞硝化細菌和硝化細菌等)的作用,經(jīng)亞硝酸根離子而變?yōu)橄跛岣x子,。而銨離子和硝酸根離子被植物攝取,,植物又成為動物的食物。氮化合物在自然界里就是這樣循環(huán)著,,循環(huán)的情況示于下圖,。 銨離子的定量,微量時,,采用靛酚藍法和碘汞法(奈斯勒法)等分光光度法,,濃度稍高時,采用中和滴定法或離子電極法,。 在分光光度法和離子電極法的情況下,,對于有混濁或顏色的試樣、在堿性下產(chǎn)生沉淀的金屬離子和有機物等共存的試樣,,要事先進行凝聚沉淀法或水蒸氣蒸餾的前處理后再定量,。 中和滴定法的情況下,要進行水蒸氣蒸餾的前處理,,就其餾液進行定量,。 如前所述,銨離子等水中的氨化合物是在不斷地變化著,,因此,,取樣后要立即進行試驗。不能立即進行時,,為了抑制微生物的活動,,要加鹽酸或硫酸使pH約為2,再保存在5℃以下的暗處:盡快進行試驗,。
2,、氨的毒性
魚類對非離子氨較敏感。為保護淡水水生物,,水中非離子氨的濃度應低0.02mg/L,。 人體如果吸入濃度140ppm(0.1mg/L)的氨氣體時就感到有輕度的刺激;吸入350ppm(O.25mg/L)時就有非常不愉快的感覺,,但能忍耐1h,。當濃度為200~330ppm(O.15~0.25mg/L)時,,只有12.5%從肺部排出,吸入30min時就強烈地刺激眼睛,、鼻腔,并進一步產(chǎn)生噴嚏,、流涎,、惡心、頭痛,、出汗,、臉面充血、胸部痛,、尿頻等,。濃度進一步增加時,就會腐蝕口腔及呼吸道的粘膜,,并有咳嗽,、嘔吐、眩暈,、窒息感,、不安感、胃痛,、閉尿,、出汗等癥狀。在高濃度情況下有在3~7d后發(fā)生肺氣腫而死亡者,。由于聲門水腫或支氣管肺炎而死亡者不多,,大多數(shù)在幾天之后出現(xiàn)眼病。當眼睛與噴出的氨氣直接接觸時,,有產(chǎn)生持續(xù)性角膜渾濁癥及失明者,。在更高濃度如2500ppm(1.75mg/L)以上時,有急性致死的危險,。 關于氨的慢性中毒的報告指出,,有出現(xiàn)消化機能障礙、慢性結膜炎,、慢性支氣管炎,,有時出現(xiàn)血痰及耳聾等,也有引起食道狹窄的,。 如果飲咽濃度為25%的氨20~30ml,,就可以致命。
3,、水體中氨的主要來源
在地面水和廢水中天然地含有氨,。氨以氮肥等形式施入耕地中,,隨地表徑流進入地面水。 作為含氮有機物的分解產(chǎn)物,,是氨廣泛存在于江河,、湖海中的主要原因。但在地下水中它的濃度很低,,因為它被吸附到土壤顆粒和粘土上,,并且不容易從土壤中瀝濾出來。在無氧環(huán)境中,水中存在的亞硝酸鹽在微生物作用下還原為氨,在有氧環(huán)境中,水中氨也可轉變?yōu)閬喯跛猁},甚至繼續(xù)轉變?yōu)橄跛猁} 氨的工業(yè)污染來源于肥料生產(chǎn),、硝酸,、煉焦、煤氣,、硝化纖維,、人造絲、合成橡膠,、碳化鈣,、染料、清漆,、燒堿,、電鍍及石油開采和石油產(chǎn)品加工過程中。 氨氮普遍存在于地面水及地下水中,,水中氮化合物的多少,可作為水體受到含氮有機物污染程度的指標,。反映水體受含氮化合物污染程度的幾種形態(tài)的氮是氨氮、亞硝酸鹽氮,、硝酸鹽氮,、有機氮。測定水中各種形態(tài)的氮化合物,有助于評價水體被污染程度和“自凈”的程度,。
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