本文介绍了氨氮的定义、氨的一般性质、氨的毒性以及水体中氨的主要来源。
[关键词]:氨氮分析仪,总氮分析仪
测定氨氮的仪器
实验室用来检测氨氮的仪器叫氨氮测定仪或氨氮快速测定仪,根据纳氏试剂分光光度法研发设计,是环保快速检测氨氮的必备仪器。
图为深圳市同奥科技有限公司氨氮快速测定仪
深圳市同奥科技有限公司生产的TR-109型氨氮快速测定仪,以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成淡黄棕色络合物,该络合物的吸光度与氨氮含量成正比,利用比色法比色,得出该络合物的吸光度值,再经过微电脑芯片计算后直接显示氨氮含量(mg/L)。
氨氮的定义
所谓水溶液中的氨氮是以游离氨(或称非离子氨,NH3)或离子氨(NH4+)形态存在的氮。人们对水和废水中最关注的几种形态的氮是硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮和有机氮。通过 生物化学作用,它们是可以互相转化的。
1、氨的一般性质
氨(Ammonia,NH3)分子量为17.03,熔点一77.7℃,沸点,一33.35℃,比重O.6l。 氨为无色有强烈刺激臭味的气体,易溶于水、乙醚和乙醇中。当氨溶于水时,其中一部分氨与水反应生成铵离子,一部分形成水含氨(非离子氨),其化学成分平衡可用下列方程简化表示:
NH3 (g)+ H20(1) NH3• H20(aq) NH4++0H一+( 一1)H20(1)
上式中,NH3• H20(aq)表示与水松散结合的非离子化氨分子,以氢键结合的水分子至少多于3,为方便起见,溶解的非离子氨用NH3表示,离子氨用NH4+表示,水中的氨氮是指NH3和NH4+之总和。 氨的水溶液称氨水。氨对水生生物等的毒性是由溶解的非离子氨造成的,而离子氨则基本无毒。 氨的水溶液中,NH3的浓度除主要取决于总氨的浓度外,水溶液的pH和温度也极大地影响NH3的浓度,且随pH和温度的增加而增大。
NH3 + H+─→NH4+ NH4+ + OH-─→NH3+H2O
水中有机氮化合物受生物化学分解而变为铵离子,再通过硝化生物(亚硝化细菌和硝化细菌等)的作用,经亚硝酸根离子而变为硝酸根离子。而铵离子和硝酸根离子被植物摄取,植物又成为动物的食物。氮化合物在自然界里就是这样循环着,循环的情况示于下图。 铵离子的定量,微量时,采用靛酚蓝法和碘汞法(奈斯勒法)等分光光度法,浓度稍高时,采用中和滴定法或离子电极法。 在分光光度法和离子电极法的情况下,对于有混浊或颜色的试样、在碱性下产生沉淀的金属离子和有机物等共存的试样,要事先进行凝聚沉淀法或水蒸气蒸馏的前处理后再定量。 中和滴定法的情况下,要进行水蒸气蒸馏的前处理,就其馏液进行定量。 如前所述,铵离子等水中的氨化合物是在不断地变化着,因此,取样后要立即进行试验。不能立即进行时,为了抑制微生物的活动,要加盐酸或硫酸使pH约为2,再保存在5℃以下的暗处:尽快进行试验。
2、氨的毒性
鱼类对非离子氨较敏感。为保护淡水水生物,水中非离子氨的浓度应低0.02mg/L。 人体如果吸入浓度140ppm(0.1mg/L)的氨气体时就感到有轻度的刺激;吸入350ppm(O.25mg/L)时就有非常不愉快的感觉,但能忍耐1h。当浓度为200~330ppm(O.15~0.25mg/L)时,只有12.5%从肺部排出,吸入30min时就强烈地刺激眼睛、鼻腔,并进一步产生喷嚏、流涎、恶心、头痛、出汗、脸面充血、胸部痛、尿频等。浓度进一步增加时,就会腐蚀口腔及呼吸道的粘膜,并有咳嗽、呕吐、眩晕、窒息感、不安感、胃痛、闭尿、出汗等症状。在高浓度情况下有在3~7d后发生肺气肿而死亡者。由于声门水肿或支气管肺炎而死亡者不多,大多数在几天之后出现眼病。当眼睛与喷出的氨气直接接触时,有产生持续性角膜浑浊症及失明者。在更高浓度如2500ppm(1.75mg/L)以上时,有急性致死的危险。 关于氨的慢性中毒的报告指出,有出现消化机能障碍、慢性结膜炎、慢性支气管炎,有时出现血痰及耳聋等,也有引起食道狭窄的。 如果饮咽浓度为25%的氨20~30ml,就可以致命。
3、水体中氨的主要来源
在地面水和废水中天然地含有氨。氨以氮肥等形式施入耕地中,随地表径流进入地面水。 作为含氮有机物的分解产物,是氨广泛存在于江河、湖海中的主要原因。但在地下水中它的浓度很低,因为它被吸附到土壤颗粒和粘土上,并且不容易从土壤中沥滤出来。在无氧环境中,水中存在的亚硝酸盐在微生物作用下还原为氨,在有氧环境中,水中氨也可转变为亚硝酸盐,甚至继续转变为硝酸盐 氨的工业污染来源于肥料生产、硝酸、炼焦、煤气、硝化纤维、人造丝、合成橡胶、碳化钙、染料、清漆、烧碱、电镀及石油开采和石油产品加工过程中。 氨氮普遍存在于地面水及地下水中,水中氮化合物的多少,可作为水体受到含氮有机物污染程度的指标。反映水体受含氮化合物污染程度的几种形态的氮是氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、有机氮。测定水中各种形态的氮化合物,有助于评价水体被污染程度和“自净”的程度。