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來源：互聯網

氨氮（Ammonia 氮）是指以氨或銨離子形式存在的化合氮，即水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮。一般為含氮有機化合物發生分解反應而生成，氨氮在水中形成的游離氨具有刺激性氣味，氨氮在微生物作用下可以轉化為硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，其水溶液可以和堿性溶液生成淡黃棕色配位化合物。氨氮是水體中的營養素，可導致水富營養化現象產生，是水體中的主要耗氧污染物，對魚類及某些水生生物有毒害。氨氮檢測方法，通常有納氏比色法、苯酚-次氯酸鹽（或水楊酸-次氯酸鹽）比色法和電極法等，氨氮含量較高時，尚可采用蒸餾﹣酸滴定法。對于氨氮污染的處理則以吸附法、化學法、膜吸收法、吹脫法等方法進行處理，對其監測則以微控技術為主。

分布

氨氮為以游離氨氣和銨鹽形式存在。水中氨氮的來源主要為生活污水、工業廢水和農田排水等，一般為含氮有機化合物發生分解反應而生成。氨氮在水中的組成主要取決于水的酸度和溫度，當水的酸度較低時，氨氮以游離氨為主，反之，則以鹽為主；在水溫影響下，氨氮組成則與酸度條件下組成相反。據報道，加拿大水生系統每年氨氮排放量達到62000噸。2011年，美國所有企業僅僅地表水的氨氮排放量高達470萬磅。2019年，中華人民共和國生態環境部報告，中國2019年的氨氮排放總量約為46.3萬噸。

分子結構

氨氮在水體中以離子氨()和非離子氨()兩種形式存在。其中氨氣分子里的氮有一個孤對電子，可以結合成質子，顯示堿性；可作為Lewis堿，形成配位化合物（如加合物）；氨分子上有三個活性氫，可以被取代而發生取代反應；氨分子的空間結構是三角錐型，極性分子。

銨根則是由氨分子和氫離子配位形成的，呈正四面體結構，四個氮氫鍵的鍵數相同。

理化性質

氨氮中游離氨具有刺激性氣味，分子質量為34.062，本身易溶于水。氨氮在水中呈酸性，在微生物作用下，氨氮可以轉化為硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，氨氮水溶液可以和堿性溶液形成淡黃棕色絡合物。

對人體和環境的危害

健康危害

氨氮中的游離氨具有毒性，能夠對人體健康產生非致癌風險。當空氣中氨氣濃度達到50mg/m3，人體暴露在這種環境下2小時后，人體的鼻子、眼睛和呼吸道就會出現刺激感，當氨氮空氣濃度為9.2mg/m3，人體長期暴露在這種環境下，人體呼吸道、咽喉、肺部會出現病變。并且由氨氮轉化的亞硝酸鹽可以和銨類化合物生成致癌物，進入人體會引起高鐵血紅蛋白癥和嬰兒藍血癥。

生物危害

水生生物危害

氨氮對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，并隨堿性的增強而增大。在高濃度下會對水生動物造成脅迫作用，從而使其生理結構被破壞，引起氧化損傷、免疫抑制，嚴重還會影響糖代謝。氨氮中的NH3可以直接進入水生生物的細胞膜，從而破壞膜結構，進而影響細胞的蛋白質代謝并對脫氧核糖核酸造成損傷。其能夠擾亂甲殼亞門自身的新陳代謝系統，從而降低其自身免疫力，導致組織損傷，使得外部病原更容易入侵。氨氮對水生生物的毒性效應包括急性毒害效應和慢性毒害效應兩種，慢性氨氮中毒危害為：攝食降低，生長減慢，組織損傷，降低氧在組織間的輸送。魚類對水中氨氮比較敏感，當氨氮含量高時會導致魚類死亡。急性氨氮中毒危害為：水生物表現亢奮、在水中喪失平衡、抽搐，嚴重者甚至死亡。

植物危害

氨氮濃度過高會導致水生植物死亡，高濃度的氨氮會引起植物體內活性氧自由基的累積，不僅會破壞葉綠素，還會導致膜脂過氧化，使得植物體內MDA累積，抑制植物體內可溶性蛋白的合成，對植物造成不可逆損傷。

污染處理方法

吸附處理

利用生物碳的吸附作用可以達到去除水體氨氮污染的作用，生物碳吸附作用主要表現在三個方面，首先是依賴于其表面的官能團結構，這些結構可以發生反應呈現電負性，從而對氨氮中的銨根離子產生吸附；其次是利用生物碳本身的分子作用力達到吸附氨氮的效果；最后則是利用生物碳本身孔徑的大小，起到對氨氮污染物的快速吸附。也可以使用沒藥樹進行吸附，即通過對樹脂進行負載過渡金屬形成金屬基樹脂，使得金屬基樹脂具有更大得比表面積和吸附位點，金屬離子可以以配位共價鍵的方式吸附氨氮形成配位化合物，從而利用樹脂的吸附作用和金屬離子的化學作用達到對氨氮的雙重吸附作用。

吹脫法

該法通過向氨氮污水中加入氧化鈣，調節氨氮水中PH至堿性，使得氨氮組成中氨氣占比升高，進而使用真空泵對其進行吹脫，從而達到去除廢水中氨氮的目的。除傳統吹脫法外，還可以利用吹脫一離子交換耦合工藝進行處理，因為工業提釩過程中會產生大量的氨氮廢水，吹脫法在氨氮濃度較低時不再適用，所以可以結合離子交換法進一步除去廢水中氨氮。即先使用吹脫法對氨氮廢水進行第一步處理，使得氨氮濃度降低，隨后使用陽離子交換沒藥樹對氨氮溶液進行處理，樹脂可以將溶液中的銨根離子吸附，從而進一步除去溶液中的氨氮。

也可以利用氨和水分子在揮發度上的不同，使得氨氮污水在精餾塔中達到氣液相平衡，使得氨氮以氨氣形式從水中分離，并且可以以液氨或氨水形式回收。

生物法

可以利用微生物處理氨氮廢水，包括生物硝化法和反硝化法，首先在有氧條件下，使用自養型硝化細菌通過硝化作用將水中氨氮轉化為硝酸鹽鹽氮和亞硝酸鹽氮，隨后在缺氧條件下，反硝化細菌利用水體中的有機化合物將硝酸鹽鹽氮和亞硝酸鹽氮還原為氮氣，從而達到去除水體氨氮的作用。此外，還可以利用水生植物可以利用氨氮作為營養物質的特點，使用水生植物處理氨氮廢水，并且植物自身還會加強對氨氮的耐受性。蘆葦和大花美人蕉作為水生植物，其對氨氮具有很強耐受性，不僅對氮磷具有消除作用，還具有一定的觀賞性。

電極法

可以通過構建三維電極對氨氮廢水進行處理，該法先使用活性炭對氨氮廢水進行吸附處理，防止氨氮在電解過程中產生吸附干擾，待活性炭吸附平衡后，向溶液通電進行電解實驗，該法一方面通過陽極的電解作用，使得氨氮直接被氧化分解為氮氣，另一方面，陰極產生的氫氧根和體系內的臭氧液可以間接氧化氨氮，生成硝氮和亞硝氮。另外，在電極法的基礎上，還可以通過在電極上固定適宜微生物，使得在適宜電流條件下，不僅可以通過電極處理氨氮廢水，將氨氮轉化為氮氣，而且微生物也可以通過自身新陳代謝對氨氮污水進行處理，達到雙重處理的作用。

化學法

直接反應法

垃圾填埋場的滲濾液中往往含有高濃度的氨氮，可以使用電化學法對滲濾液進行處理。該方法不僅可以加速反應進程，還可以利用鎂作為陽極電解出的鎂離子，和濾液中的銨根離子和磷酸鹽離子反應生成磷酸銨鎂沉淀，而陰極通過電解水生成氫氧根使得溶液PH穩定。而對于低濃度氨氮廢水的處理，則可以使用氯化法，該法通過向氨氮廢水中通入氯氣或次氯酸鈉，從而達到將NH3-N氧化成N2的目的，這是因為氯氣或次氯酸鈉可以和水反應生成具有強氧化性的次氯酸，HOCl不僅可以氧化氨使其轉化為氮氣，還可以對水體起到漂白消毒的作用。

間接反應法

工業電錳渣中含有氨氮，因為傳統方法不適用，所以采取水洗-草酸浸取法去除氨氮污染，該法首先使用水對粉碎后的電錳渣進行浸泡，使得氨氮溶于水中，隨后使用草酸浸泡，草酸一方面能夠使得溶液的銨鹽溶解釋放出氨氣，也能夠和硫酸鈣反應，使其放出其包裹的銨鹽。另一方面草酸會逐漸再溶液中呈現電負性，使得其可以和銨根反應，使溶液中氨氮處理更完全。也可以利用疏水性膜將氨氮廢水和所用吸收液分離，通過改變氨氮廢水的PH，使得氨氮廢水中的銨根離子轉化為氨氣，氨氣通過疏水性膜后被膜內的吸收液吸收，生成不揮發物質，使得其可以進一步回收利用。

安全事宜

氨氮監測

對于地表水的氨氮監測，可以將微控技術與順序注射技術二者相結合的方法，建立水質氨氮在線監測系統。通過自主設計的系統控制及數據顯示模塊來控制的自動進樣測定系統，結合氨氮監測的水楊酸法和納氏法，從而達到對水體氨氮水平進行自動監測的目的。也可通過衛星遙感監測，主要利用高分辨率遙感數據和智能算法進行水質參數的反演。例如，研究中使用了Landsat 8 OLI和GF-1 WFV衛星數據，結合反向傳播神經網絡（BPNN）和多元線性回歸（MLR）模型來估算湖泊氨氮濃度。此外，哨兵2號衛星（Sentinel-2）的遙感影像也被用于通過不同波段組合的反射率建立BP神經網絡模型，反演氨氮含量。

對于地表水、地下水、生活污水和工業廢水中氨氮的測定，用《納氏試劑分光光度法》測定以游離態的氨或銨根等形式存在的氨氮與納氏試劑反應生成淡紅棕色配位化合物，該絡合物的吸光度氨氮含量成正比，與波長420nm處測量吸光度。

對于地下水的氨氮監測，可以用水楊酸分光光度法，在清洗測量室后，待分析樣品被加人測量室，并加熱一定溫度后，將一定量的緩沖溶液（調節試樣pH>7）和水楊酸鹽注入測量室，并進行基線校正。而后加入次氯酸鈉溶液到測量室，生成藍綠色化合物，在一定波長（約697nm）下進行比色測量，生成顏色的深淺程度正比于樣品中氨氮的濃度。另外還可以用納氏試劑分光光度法。

海水氨氮監測的國家標準法，推薦的是靛酚藍法和次溴酸氧化法。次溴酸氧化法靈敏度很高、反應快速、簡便，但是只適用于清潔海水。

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