氮和水

氮以何种方式和何种形式与水发生反应?

氮气不与水反应。它确实能溶于水。

氮和氮化合物的溶解度

氮(N₂)溶解度为20^oC和压力= 1巴约为20毫克/升。不同化合物的氮溶解度可能不同。氧化氮(I)的溶解度为12 g/L，乙酸腈(盐)的溶解度为640 g/L，而氯化氮不溶于水。硝酸盐和氨易溶于水。

为什么氮会出现在水中?

氮主要通过农业过程进入环境，因此也会进入水中。水中氮化合物的主要来源是主要含有硝酸盐的肥料，但也有氨、铵、尿素和胺。应用最广泛的氮肥可能是纳米氮肥_3.(硝酸钠)和NH₄没有_3.(硝酸铵)。施肥后，作物在添加氮化合物中所占比例相对较小，为25-30%。由于硝酸盐是水溶性的，残渣最终通过土壤进入地下水和地表水。有机肥中的氮主要以蛋白质、尿素或胺的形式存在，它们的吸收机制各不相同。鸟粪是一种含有足量氮的天然肥料。最后，添加到农田中的各种农药都含有氮。
氮化合物被应用于几个不同的行业。罗马尼亚瑞士赔率大部分氮用于哈伯-博斯法合成氨。因此，其他氮化合物，如用于麻醉剂的一氧化二氮，可以产生。硝酸、尿素、肼和胺是氮工业的其他产品。罗马尼亚瑞士赔率氮化合物是着色剂和合成剂生产的副产品。
大量使用液氮冷冻食品。深冷冻样品和化学药品是通过同样的方法实现的。液氮也是超导体和陶瓷发展的一种有趣的助剂。
在半导体生产的焊接中，氮气被用作保护气体。它也应用于喷雾剂和灭火器。N₂O₄是一种火箭燃料氧化剂。该元素是炸药的组成部分，应用于采矿。
生活废水中含有大量的氮。确切的浓度取决于种群对蛋白质的应用。通常总氮的三分之一是有机氮化合物，主要是尿素。剩下的是铵盐。生活废水中硝酸盐和亚硝酸盐的含量一般不超过3%。前两个污水处理步骤的分解产物主要是铵和硝酸盐。
硝酸盐和亚硝酸盐被用作食品添加剂，以保持肉类的红色，并防止毒素的形成。NTA(硝酸乙酸酯)是洗涤剂中磷酸盐的替代品。
氮可能最终会进入垃圾填埋场的水和土壤中。土壤和水中氮的存在在很大程度上可以用土壤和水来解释氮循环．

水中氮对环境有什么影响?

氮是所有生物的饮食需求，因为它是所有蛋白质和核酸的组成部分。植物由约7.5%的氮(干质量)组成。氮是植物所必需的，空气中含有大量的氮。这种基本氮不能直接吸收。氮必须首先结合并转化，例如转化为硝酸盐。这种所谓的硝化过程是由细菌进行的，细菌将氨和铵转化为硝酸盐和亚硝酸盐。这会释放能量，并在土壤中建立硝酸盐储备，供植物使用。
施用氮肥时，植株含氮量增加。一些作物，如菠菜，甚至会积累氮化合物。当氮肥在生长季节之外施用时，这是完全没有用的，而且会对环境产生负面影响。肥料不能被吸收或固定，导致它们最终进入地下水和饮用水。氮具有很高的扩散潜力。一些植物对NO相对敏感₂．
硝酸是沉淀的重要组成部分。与H一起₂所以₄它会导致酸雨，这会对作物和土壤产生负面影响。
氮是一种必需的蛋白质成分，因此在动物组织中大量存在。基本氮对温血生物没有直接影响。空气中高浓度的氮可能导致窒息，因为在这种情况下氧气浓度降低。
氮在水中存在时本身是无害的，因此不会对环境造成任何破坏。海水中的硝酸盐、亚硝酸盐和氨是浮游生物的饮食需求，导致表层的氮浓度低于深海。随着表层氮浓度的增加，浮游生物产量增加，导致藻类大量繁殖。这可能发生在任何类型的地表水。大量的硝酸盐可能导致富营养化，这意味着过量的营养物质会导致缺氧和鱼类死亡(见氧气和水)．氮并不限制藻类的生长，因为磷在水体中通常是一个限制因素。这意味着磷是藻类在地表水中扩散的决定因素。地表水缺氧通常导致硝酸盐还原为基本氮或一氧化二氮。当氧气供应减少到零时，这种所谓的反硝化过程会导致氧气储备释放。在某些情况下，硝酸盐甚至可以被生物还原为氨。铵化合物降低水中氧的浓度，因为它们从亚硝酸盐氧化为硝酸盐。少量的游离氨可能对鱼类有毒。
硝化作用也可能在水中发挥重要作用。这个过程是指氨氧化成亚硝酸盐和硝酸盐。亚硝酸盐浓度降低，这对高等植物是有利的，因为亚硝酸盐在低pH值下是有毒的。
没有_x化合物与水反应生成可溶性硝酸。这意味着海洋可以降低大气中氮氧化物的浓度。PAN化合物(过氧乙酰硝酸盐)来源于陆地环境污染，但也可能在对流层和海洋中运输。最终，这些化合物被分解为NO_x．反应机理如上所述。
这里有一些有毒氮化合物的例子。NTA通常与重金属络合，可干扰电解质代谢。在大鼠中，浓度超过14毫克/公斤体重时，可能会损害肾脏。的LD₅₀大鼠为1.5 g/kg，恒河猴为0.75 g/kg。在体外系统中可能引起染色体缺陷。对于硝基苯胺，LD₅₀啮齿动物为1-3.6 mg/kg。对鱼的无毒浓度约为10 mg/L(48小时)。
氮自然有两种稳定的同位素。还有六种不稳定的同位素。

水中的氮对健康有什么影响?

人体由大约2.6%的氮组成，氮是大多数蛋白质和核酸的组成部分。这意味着氮是一种饮食需求。氮是我们呼吸的空气的主要成分。空气中氮浓度增加可能导致窒息，但主要是因为它导致氧气浓度降低。
我们主要以蛋白质的形式吸收氮。这些能量不能储存，因此在不需要时直接转化为能量。氮通过肾脏以尿素的形式排出。我们还通过皮肤和肠道释放氮。当肾衰竭发生时，一个人与蛋白质分解产物有关。从氮到蛋白质的计算因子在6.25。这个值不代表蛋白质消化率。
硝酸盐通常被认为是无毒的，但在高浓度时，人体可能会将硝酸盐转化为亚硝酸盐。亚硝酸盐是一种有毒的盐，通过破坏血红蛋白到高铁血红蛋白的转化来破坏血液中的氧气运输。这会导致成年人恶心和胃痛。对于年幼的婴儿来说，这可能是非常危险的，因为它会迅速导致血液缺氧。
硝酸盐的最大推荐浓度为10毫克/升，亚硝酸盐的最大推荐浓度为1毫克/升(EPA标准)。
富含蛋白质的食物中的亚硝酸盐和胺会形成所谓的亚硝胺，这是一种致癌物质。这一反应可能是由还原性和抗氧化性维生素C．
有毒氮化合物的例子是pan化合物，它的毒性是由(腈和腈基化合物)转化而来的氮化合物的50倍。NTA在胃中不会被吸收，因为它与重金属混合。然而，它仍可能破坏电解质代谢。
氮氧化物在空气中比在水中发挥更重要的作用。这些会导致呼吸障碍。氮氢酸烟雾可能会引起刺激，心脏问题和崩溃。

哪些净水技术可以用于去除水中的氮?

在污水处理厂，前两个处理步骤只能去除50%的氮浓度。为进一步处理，尝试添加石灰和HOCl。然而，这并不是很有效。因此，废水处理的第三步包括生物脱氮。这意味着硝化和反硝化过程的结合，由各种微生物进行。
硝化作用是指细菌在蛋白质分解过程中氧化铵，并随后转化为硝酸盐。这需要氧气，氧气是通过曝气加入的。水必须充足气一段时间。铵转化为亚硝酸盐，然后转化为硝酸盐。反应机理如下:

2 NH₄⁺+ 3 o₂-> 2否₂^-+ 2小时₂O + 4 h⁺-亚硝基单胞菌
2没有₂^-+ O₂-> 2否_3.^--被硝化细菌感染

在反硝化过程中，细菌将硝酸盐分解为氮。这并不需要曝气，因为这是一个厌氧过程。氮最终被释放到空气中。通常加入碳源是为了加速分解过程。一个可能的反应机制的例子是:

6没有_3.^-+ 5 ch_3.哦-> 3n₂+ 5 co₂+ 7小时₂O + 6oh^-

这些过程相互排斥，因为一个需要氧气，另一个不需要。因此，废水处理既需要曝气，也需要氧气倾倒空间的存在。当这些过程作为第三个应用时净水步骤，可去除约90%的氮。
在巴西等国家，水葫芦被用作净水的第三步。它们可以去除水中的氮和磷。水植滤池可应用于小型地表水的水质净化。
氨可以通过所谓的剥离法从水中去除。这意味着通过空气或蒸汽气化从废水中去除氨。
其他通常少量出现的氮化合物可通过各种方法去除。例如，NTA可以在好氧条件下在曝气池中分解。硝基苯胺不能分解。
常规离子氮化合物，如NO_3.^-,没有₂^-和NH₄⁺，和胺类，可通过离子交换．

文学另一个元素及其与水的相互作用