OZNACZANIE ZWIĄZKÓW AZOTU (PN-73/C-04576)

Jest głównym składnikiem powietrza, stanowi 78% jego objętości (tlen 21% obj.). Azot podobnie jak inne pierwiastki dokonuje obiegu kołowego w przyrodzie.

Związki azotowe pod wpływem czynników chemicznych i biochemicznych przechodzą w inne postacie.

• Dezaminacja – jest procesem, podczas którego od aminokwasu odszczepiaja się grupy aminowe NH₂, które zamieniają się na amoniak NH₃,

• Amonifikacja – jest to hydrolityczny rozkład organicznych substancji azotowych przez drobnoustroje inaczej proces powstawania amoniaku przy udziale bakterii z różnych związków azotowych, np. z białek, mocznika, kwasu moczowego i in.,

• Nitryfikacja – proces utleniania amoniaku: w pierwszym etapie do azotynów NO₂^- (azot III) pod wpływem bakterii nitryfikujących (Nitrosomonas), a w drugim etapie proces utleniania azotynów do azotanów NO₃^- (azot V) przy udziale bakrerii Nitrobacter.

2 NH₃ + 3 O₂ = 2 HNO₂ + 2 H₂O

HNO₂ + ½ O₂ = HNO₃

• Denitryfikacja – proces odwrotny do nitryfikacji, w warunkach beztlenowych, pod wpływem bakterii z rodzaju względnych beztlenowców występujących w glebie, w ściekach i osadach dennych azotany i azotyny są redukowane do tlenków azotu, wolnego azotu N₂ i amoniaku.

HNO₃ + H₂O = NH₃ + 2 O₂

Tlen pochodzący z azotanów zużywany jest na utlenienie związków organicznych bezazotowych.

Przechodzenie jednej postaci chemicznej azotu w drugą odbywa się również w wodach naturalnych.

W wodach naturalnych mogą występować związki azotowe:

• organiczne –będące produktami biochemicznego rozkładu białek roślinnych i zwierzęcych lub dostające się do wody ze ściekami miejskimi lub przemysłowymi. Azot organiczny oznaczany jest metodą Kjeldahla.

• nieorgoaniczne (mineralne) – pochodzące z gleby nawożonej nawozami sztucznymi i innymi, ze ścieków przemysłowych, z atmosfery po wyładowaniach atmosferycznych (wody opadowe), z procesów biochemicznego rozkładu organicznych związków azotowych. Azot nieorganiczny obejmuje amoniak, azotyny i azotany.

Dzięki nitryfikacji i denitryfikacji związki azotowe w wodach naturalnych mogą przechodzić z jednej postaci w drugą. W warunkach tlenowych azot amonowy utlenia się poprzez azotyny do azotanów. W warunkach anaerobowych azotany mogą być redukowane poprzez azotyny do amoniaku. Przy czym azotyny charakteryzują się bardzo małą trwałością, gdyż łatwo przechodzą w amoniak lub azotany. Są formą przejściową i ich obecność w wodach świadczy o tym, że zachodzą w nich procesy utleniania lub redukcji.

Oceniając stopień zanieczyszczenia wód związkami azotu należy rozpatrywać ich jakościowe i ilościowe występowanie. Obecność w wodzie powierzchniowej amoniaku, przy braku azotynów wskazuje na świeże zanieczyszczenia wody ściekami gospodarczymi lub innymi związkami organicznymi, zawierającymi azot. Jednoczesne występowanie amoniaku i azotynów wskazuje na to, że zanieczyszczenie wody nastąpiło jakiś czas temu. Brak amoniaku i azotynów i obecność azotanów świadczy o dawnym zanieczyszczeniu wody i zajściu procesów jej samooczyszczenia.

W niezanieczyszczonych wodach powierzchniowych zachodzą roczne wahania zmian zawartości azotanów. W okresie jesieni i zimy stężenie wzrasta w porównaniu do lata. W ciepłym okresie roku organizmy wodne zużywają związki azotowe do swego rozwoju, w okresie jesiennym następuje obumarcie flory i jej biochemiczny rozkład, stąd wzrost ilości związkow azotowych (i azotanów). Azotany należą do grupy związków biogennych, czyli pokarmowych dla roślin wodnych i glonów. (Główne biogeny to azotany i fosfor.) Związki biogenne powodują eutrofizację zbiorników wód powierzchniowych (zarastanie i w końcowym efekcie zanik zbiorników wodnych).

Ocena sanitarna wody polega na ustaleniu pochodzenia obecnego w niej amoniaku. Analizę wykonuje się w sposób kompleksowy na podstawie pozostałych wskaźników zanieczyszczenia wody. Gdy amoniak jest pochodzenia mineralnego – woda wykazuje znaczne zabarwienie i zwiększoną utlenialność. Jeśli pochodzenia zwierzęcego – woda charakteryzuje się zwiększoną utlenialnością, wzrostem zawartości chlorków i koloidów, a także większą liczbą bakterii w temp. 310 K. Według przepisów woda do picia nie powinna zawierać amoniaku i azotynów pochodzenia zwierzęcego. Natomiast amoniak i azotyny pochodzenia mineralnego nie mają szkodliwego wpływu na zdrowie. Dopuszczalne stężenie azotanów w wodzie do picia nie powinno przekraczać 50 mg/dm³ N_NO, azotynów – 0,5 mg/dm₃ N_NO,amoniaku – 0,5 mg/dm³ N_NH.

W wodach użytkowych obecność amoniaku jest niepożądana. W czasie dezynfekcji wody tj. chlorowania wody, reaguje z chlorem tworząc chloraminy. Zwiększa to zużycie chloru jako czynnika bakteriobójczego. Ponad to amoniak jest korozyjny w stosunku do żelaznych rur wodociągowych. Działa szkodliwie na ryby.

Oznaczanie związków azotu (azotu amonowego, azotynowego i azotanowego), jako związków nietrwałych powinno być wykonane w świeżo pobranej próbce wody, lub próbce utrwalonej chloroformem.

Zasada oznaczenia:

• azotu amonowego. Oznaczenie polega na reakcji jonu amonowego z odczynnikiem Nesslera, w wyniku której powstaje kompleksowy związek o zabarwieniu żółtobrunatnym. Intensywność powstałego zabarwienia jest wprost proporcjonalna do zawartości azotu amonowego i określa się ją fotometrycznie lub wizualnie.

• azotu azotynowego. Oznaczenie polega na reakcji azotynów z kwasem sulfanilowym w środowisku o pH 2-2,5, w wyniku której powstają związki azoniowe dające z 1-naftyloaminą różowofioletowy barwnik dwuazowy. Zawartość azotu azotynowego określa się fotometrycznie lub wizualnie.

Oznaczanie azotu azotynowego.

Do kolby stożkowej odmierzyć 100 ml badanej próbki ( w przypadku wyższego stężenia badaną próbkę należy rozcieńczyć wodą destylowaną ), dodać 1 ml kwasu sulfanilowego –wymieszać i pozostawić na 5 min., po czym dodać 1 ml roztworu α-naftyloaminy i 1 ml roztworu octanu sodowego – wymieszać i pozostawić na 10 min.

Intensywność zabarwienia zmierzyć za pomocą fotometru.

Zawartość azotanu azotynowego obliczyć wg wzoru :

X = mg/ dm³ N_NO

a – ilość azotu azotynowego odczytana z krzywej kalibrowania, mg

V – objętość próbki wody użytej do oznaczenia, ml

Oznaczanie azotu amonowego.

Do kolby stożkowej odmierzyć 50 ml badanej próbki ( w przypadku wyższego stężenia azotu badaną próbkę należy rozcieńczyć wodą destylowaną ), dodać 1ml roztworu winianu sodowo –potasowego i wymieszać po czym dodać 1 ml odczynnika Nesslera, wymieszać ponownie i po 10 min. zmierzyć intensywność zabarwienia za pomocą fotometru.

Zawartość azotu amonowego obliczyć wg wzoru :

X = mg/ dm³ N_NH

a – ilość azotu amonowego w badanej próbce, odczytana z krzywej wzorcowej, mg

V – objętość próbki wody użytej do oznaczenia, ml