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2020-06-16
水體中氮元素的形式及轉(zhuǎn)化
進(jìn)入水體中的氮主要有無機(jī)氮和有機(jī)氮之分。無機(jī)氮包括氨態(tài)氮（簡稱氨氮）和硝態(tài)氮。
氨氮包括游離氨態(tài)氮NH3-N和銨鹽態(tài)氮NH4+-N；
硝態(tài)氮包括硝酸鹽氮NO3--N和亞硝酸鹽氮NO2--N。
有機(jī)氮主要有尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸、尿酸、脂肪胺、有機(jī)堿、氨基糖等含氮有機(jī)物。
可溶性有機(jī)氮主要以尿素和蛋白質(zhì)形式存在，它可以通過氨化等作用轉(zhuǎn)換為氨氮。
目前，國標(biāo)針對(duì)水質(zhì)中氮的分析主要分總氮、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、凱氏氮5個(gè)方面。
一、總氮
總氮是指可溶性及懸浮顆粒中的含氮量（通常測(cè)定硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、無機(jī)銨鹽、溶解態(tài)氨幾大部分有機(jī)含氮化合物中氮的總和）。可溶性總氮是指水中可溶性及含可過濾性固體（小于0.45µm顆粒物）的含氮量。總氮是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。
總氮的測(cè)定方法，一是采用分別測(cè)定有機(jī)氮和無機(jī)氮化合物（氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮）后加和的辦法。二是以過硫酸鉀氧化，使有機(jī)氮和無機(jī)氮轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}后，通過離子選擇電極法對(duì)溶液中的硝酸根離子進(jìn)行測(cè)量，也可以用紫外法或還原為亞硝酸鹽后，用偶氮比色法，以及離子色譜法進(jìn)行測(cè)定。
二、氨氮
氨氮是指游離氨（或稱非離子氨，NH3）或離子氨（NH4+）形態(tài)存在的氨。pH較高，游離氨的比例較高；反之，銨鹽的比例高。
氨氮是水體中的營養(yǎng)素，可導(dǎo)致水富營養(yǎng)化現(xiàn)象產(chǎn)生，是水體中的主要耗氧污染物，對(duì)魚類及某些水生生物有毒害。
氨氮對(duì)水生物起危害作用的主要是游離氨，其毒性比銨鹽大幾十倍，并隨堿性的增強(qiáng)而增大。氨氮毒性與池水的pH值及水溫有密切關(guān)系，一般情況，pH值及水溫愈高，毒性愈強(qiáng)。
常用來測(cè)定氨的兩個(gè)近似靈敏度的比色方法是經(jīng)典的納氏試劑法和苯酚-次氯酸鹽法；滴定法和電極法也常用來測(cè)定氨；當(dāng)氨氮含量高時(shí)，也可采用蒸餾-滴定法。（國標(biāo)有納氏試劑法、水楊酸分光光度法、蒸餾-滴定法）
三、硝酸鹽氮
水中硝酸鹽是在有氧條件下，各種形態(tài)含氮化合物中穩(wěn)定的氮化合物，通常用以表示含氮有機(jī)物無機(jī)化作用終階段的分解產(chǎn)物。當(dāng)水樣中僅含有硝酸鹽而不存在其他有機(jī)或無機(jī)的氮化合物時(shí)，認(rèn)為有機(jī)氮化合物分解*。如果水中含有較多量的硝酸鹽同時(shí)含有其他含氮化合物時(shí)，則表示有污染物已經(jīng)進(jìn)入水系，水的“自凈”作用尚在進(jìn)行。
四、亞硝酸鹽氮
亞硝酸鹽是氮循環(huán)的中間產(chǎn)物。亞硝態(tài)氮不穩(wěn)定，可以氧化成硝酸鹽氮，也可以還原成氨氮。因此，在測(cè)定其含量的同時(shí)，并了解水中硝酸鹽和氨的含量，則可以判斷水系被含氮化合物污染的程度及自凈情況。
水中亞硝酸鹽的測(cè)定方法通常采用重氮-偶聯(lián)反應(yīng)，使生成紅紫色染料。該方法靈敏度高、檢出限低、選擇性強(qiáng)。重氮試劑選用對(duì)氨基苯磺酰胺和對(duì)氨基苯磺酸，偶聯(lián)試劑為N-（1-萘基）-乙二胺和α-萘胺（有毒），N-（1-萘基）-乙二胺用得較多。
亞硝酸鹽氮的測(cè)定方法有N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法、萃取分光光度法、離子色譜法、氣相色譜法等。（國標(biāo)采用N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法、氣相色譜法等）
五、凱氏氮
凱氏氮是以凱氏法測(cè)得的的含氮量。它包括氨氮和在此條件下能被轉(zhuǎn)化為銨鹽而測(cè)定的有機(jī)氮化合物。此類有機(jī)氮主要指蛋白質(zhì)、胨、氨基酸、核酸、尿素以及大量合成的，氮為負(fù)三價(jià)的有機(jī)氮化合物。不包括疊氮化合物、聯(lián)氮、偶氮、腙、硝酸鹽、腈、硝基、亞硝基、肟和半卡巴腙類含氮化合物。由于水中一般存在的有機(jī)化合物多為前者，因此，在測(cè)定凱氏氮和氨氮后，其差值即稱之為有機(jī)氮。
測(cè)定原理是加入硫酸加熱消解，使有機(jī)物中的胺基以及游離氨和銨鹽均轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩釟滗@，消解后的液體，使呈堿性蒸餾出氨，吸收于硼酸溶液，然后以滴定法或光度法測(cè)定氨含量。測(cè)定凱氏氮或有機(jī)氮，主要是為了了解水體受污染狀況，尤其在評(píng)價(jià)湖泊和水庫的富營養(yǎng)化時(shí)，是個(gè)有意義的指標(biāo)。