آزمایش آمونیوم آب

آمونیاک و آمونیوم

آمونیاک (NH₃) در شرایط جوّ معمولی به صورت گاز (با نقطه جوش Cͦ  33) است. آمونیاک از منابع طبیعی، همچون جوّ، مواد دفعی موجودات زنده و واپاشی بقایای گیاهی و حیوانی، و نیز از منابع آلودگی، همچون تجزیه مواد آلی فاضلاب ها و رواناب ها، وارد آب های طبیعی می شود. در بعضی از تصفیه خانه های آب و نیز در سامانه های آبرسانی روستایی، آمونیاک به آب افزوده می شود تا با کلر واکنش دهد و کلر باقی ماندۀ ترکیبی برای مقاصد گندزدایی آب تشکیل شود. آمونیاک با چندین یون فلزی، هَمتافت تشکیل می دهد. آمونیوم، جذب ذرات کلوئیدی، مواد معلق و ته رسوبات شده، یا برعکس، از ته رسوبات وارد آب می شود.

گاز آمونیاک محلول در آب را آمونیاک آزاد یا آمونیاک نایونیده می نامند. آمونیاک یک باز ضعیف است و با پروتون گیری به کاتیون آمونیوم ، موسوم به آمونیاک یونیده، تبدیل می شود. واکنش پروتون گیری آمونیاک آزاد در آب به صورت زیر است:

در محلول های آبی، آمونیاک کل به جمع آمونیاک آزاد، و آمونیاک یونیده، گفته می شود. در هر محلول حاوی آمونیاک، توزیع نسبی گونه های آمونیاک به دما و  پی اچ بستگی دارد (شکل زیر و جدول زیر). در پی اچ های اسیدی و خنثی، گونه غالب، یون آمونیوم است؛ ولی در پی اچ های قلیایی، آمونیک آزاد گونۀ غالب، یون آمونیوم است؛ ولی در  پی اچ های قلیایی، آمونیاک آزاد گونۀ غالب است. وقتی که  محلول حاوی آمونیاک قلیایی شود. غلظت آمونیاک آزاد آن به فوقِ اشباع می رسد. در نتیجه، به هوا متصاعد و از آب خارج می شود. مشاهده شده است که اگر در منبع آبی، سرعت باد، پی اچ  و غلظت آمونیاک زیاد باشد، تبخیر آمونیاک آزاد از آب به هوا ممکن است به  هم برسد. در آب های سطحی، در طول شبانه روز، نسبت آمونیاک آزاد به آمونیاک کل تغییر می کند که ناشی از تغییرات دما و  پی اچ آب در طول شبانه روز است.

غلظت کل نیتروژن آمونیاکی آب های سطحی معمولاً کمتر از  0.2 میلیگرم بر حسب نیتروژن است،  ولی ممکن است به 3 هم برسد. غلظت های بیشتر آمونیاک در آب های طبیعی، نشانگر آلودگی آلی آب به فاضلاب های شهری و صنعتی، رواناب شهری و زه آب کشاورزی است. نوسانات فصلی غلظت آمونیاک در آب های بیش پرورد ممکن است در نتیجه مرگ و واپاشی آبزیان، به ویژه گیادروایان و باکتری ها، رخ دهد. غلظت آمونیاک در اعماق بی اکسیژنی دریاچه ها نیز ممکن است زیاد باشد. معمولاً غلظت آمونیاک کل در آب های زیرزمینی کمتر از آب های سطحی است؛ زیرا در مقادیر پی اچ های متداول آب های زیرزمینی،  آمونیوم گونه غالب است که به سرعت جذب ذرات خاک شده و به راحتی آب شویی نمی شود.

آمونیاک آزاد  معمولاً برای انسان و دیگر پستانداران سمی نیست، ولی برای ماهیان به شدت سمّی است. به طور کلی، نگرانی از بابت سمّیت آمونیاک آزاد در آب های گرم تر و با پی اچ بالاتر از خنثی، بیشتر از آب های سردتر و با  خنثی یا اسیدی است. زیرا با افزایش دما و پی اچ ، درصد آمونیاک آزاد، نسبت به آمونیاک کل، افزایش می یابد. غلظت آستانه تحمل آبزیان به آمونیاک آزاد به گونه آبزی بستگی دارد؛ به طور کلی آبزیان آب های سرد معمولاً به آمونیاک آزاد حساس تر از آبزیان آب های گرم هستند. غلظت آمونیاک آزاد برای کشتار 50 درصد ماهیان در مدت 96 ساعت، بسته به گونه ماهی، از 0.3تا  3 میلیگرم بر لیتر نیتروژن متغیر است. بنابراین غلظت آمونیاک آزاد در آبزی پروری باید به شدت کنترل شود.

چندین روش استاندارد برای اندازه گیری در آزمایش آمونیوم آب وجود دارد، به طوری که، انتخاب روش مناسب به حد غلظت نمونه و وجود تداخل ها در نمونه بستگی دارد. روش تقطیر و تیترسنجی برای غلظت های زیاد (معمولاً بیش از ( mg/l N 5 )، همچون نمونه های فاضلاب مناسب است. برای غلظت های کمتر می توان روش الکترود گزینشی آمونیاک، روش فنات و روش نشانگر نسلر را با تقطیر یا بدون آن به کار برد. روش الکترود گزینشی، برای محدوده وسیعی از غلظت ها قابل کاربرد است. روش نشانگر نسلر، بیش از یک قرن به عنوان روش استاندارد به کار رفته است، به دلیل مشکل زیست محیطی دفع جیوه مصرفی آن، امروزه یک روش استاندارد نیست. در ضمن، غلظت کل نتیروژن آمونیاکی را می توان از روی نتایج روش کلدال نیز بر آورد کرد که با تفاضل کل نیتروژن کلدال و نیتروژن آلی برابر است.