氮和水

氮与水反应的方式和形式是什么?

氮气不与水发生反应。它能溶于水。

氮和氮化合物的溶解度

氮(N₂)溶解度在20^oC和压力= 1巴约为20毫克/升。氮的溶解度可能因化合物而异。氮(I)氧化溶解度为12 g/L，硝酸酯(盐)溶解度为640 g/L，而氯化氮不溶于水。硝酸盐和氨很容易在水中溶解。

为什么氮会存在于水中?

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化肥，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，添加的氮化合物中，作物所占比例相对较小，为25-30%。因为硝酸盐是水溶性的，所以残留的硝酸盐会通过土壤进入地下水和地表水。有机肥中氮主要以蛋白质、尿素或胺的形式存在，它们具有不同的吸收机制。鸟粪是一种天然肥料，含有足够的氮。最后，添加到农田中的各种农药都含有氮。
氮化合物应用于几个不同的工业。罗马尼亚瑞士赔率大部分氮被用于哈伯-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，可以被生产出来。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。
液氮被大量应用于冷冻食品。用同样的方法实现了样品和化学品的深度冷冻。液氮也是超导体和陶瓷发展的一种有趣的剂。
在半导体生产的焊接中，氮作为保护气体被应用。它也应用于喷雾剂和灭火器。N₂O₄是火箭燃料氧化剂。该元素是炸药的组成部分，应用于采矿。
生活污水中含有大量的氮。确切的浓度取决于种群对蛋白质的应用。通常约三分之一的总氮是有机氮化合物，主要是尿素。剩下的是铵盐。生活污水中硝酸盐和亚硝酸盐的含量一般不超过3%。前两步污水处理的分解产物主要是铵和硝。
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(硝化乙酸酯)是洗涤剂中磷酸盐的替代品。
氮可能最终进入垃圾填埋场的水和土壤中。土壤和水中氮的出现在很大程度上是由氮循环．

水中的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。植物由大约7.5%的氮(干质量)组成。氮是植物所必需的，空气中有大量的氮。这种基本氮不能直接被吸收。氮必须首先结合并转化，例如转化为硝酸盐。这个所谓的硝化过程是由细菌完成的，它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，供植物利用。
施氮肥时，植株施氮量增加。一些作物，如菠菜，甚至会积累氮化合物。当氮肥在生长季节以外施用时，这是完全无用的，而且对环境有负面影响。化肥不能被吸收或固定，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。许多植物对NO相对敏感₂．
硝酸是沉淀的重要组成部分。和H一起₂所以₄它会导致酸雨，这对作物和土壤产生了负面影响。
氮是一种必需的蛋白质成分，因此在动物组织中大量存在。元素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。
当氮存在于水中时，它本身是无害的，因此不会造成任何环境损害。在海水中硝酸盐、亚硝酸盐和氨是浮游生物的饮食需求，导致氮浓度在海面低于在深海。随着表层氮浓度的增加，浮游生物数量增加，导致藻华。这可能发生在任何类型的地表水中。大量的硝酸盐可能会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氧气和水)．氮不会限制藻类的生长，因为磷通常是水体中的限制因素。这意味着磷是藻类通过表层水域扩散的决定性因素。地表水缺氧通常导致硝酸盐还原为基本氮或氧化亚氮。这个所谓的反硝化过程导致氧气储备的释放，当氧气供应减少到零。在某些情况下，硝酸盐甚至可以被生物还原为氨。铵类化合物会降低水中的氧浓度，因为它们会被亚硝酸盐氧化为硝酸盐。少量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生成亚硝酸盐和硝酸盐。亚硝酸盐浓度降低，这对高等植物是积极的，因为亚硝酸盐在低pH值是有毒的。
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的氮氧化物浓度。PAN化合物(过乙酰硝酸盐)来源于陆地环境污染，但也可能在对流层和海洋中被运输。最终，这些化合物被分解为NO_x．反应机理如上所述。
有一些有毒氮化合物的例子。NTA通常与重金属混合，会干扰电解质代谢。在大鼠中，当浓度超过14毫克/公斤体重时，它可能损害肾脏。的LD₅₀大鼠为1.5 g/kg，恒河猴为0.75 g/kg。它可能在体外系统中引起染色体缺陷。对于硝基苯胺，LD₅₀啮齿动物为1-3.6 mg/kg。对鱼类的无毒浓度约为10毫克/升(48小时)。
氮天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。空气中氮浓度的增加可能导致窒息，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，因此在不需要的时候直接转化为能量。氮作为尿素通过肾脏排出体外。我们也通过皮肤和肠道释放氮。当肾衰竭发生时，就会与蛋白质分解产物联系在一起。计算因子从氮到蛋白质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，它通过破坏血红蛋白到高铁血红蛋白的转化来破坏血氧运输。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)。
蛋白质丰富的食物中的亚硝酸盐和胺形成所谓的亚硝胺，这是一种致癌物质。的还原和抗氧化特性可以防止这种反应维生素C．
有毒氮化合物的例子是pan化合物，其毒性是由pan化合物转化而来的氮化合物(腈化合物和腈化合物)的50倍。NTA不会被胃吸收，因为它与重金属混合在一起。然而，它仍然可能破坏电解质代谢。
氮氧化物在空气中比在水中起着更重要的作用。这些会导致呼吸障碍。氮氢酸烟雾可能引起刺激，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。为了进一步处理，尝试添加石灰和HOCl。然而，事实证明这并不是很有效。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。
硝化是指细菌分解蛋白质过程中的铵氧化，然后转化为硝酸盐。这需要氧气，氧气是通过曝气添加的。必须将水曝气足够一段时间。铵可以转化为亚硝酸盐，然后再转化为硝酸盐。反应机理如下:

2 NH₄⁺+ 3o₂-> 2否₂^-+ 2 h₂O + 4h⁺-亚硝基单胞菌
2没有₂^-+ O₂-> 2否_3.^--通过硝基杆菌

在反硝化过程中，细菌将硝酸盐分解为氮。这并不需要曝气，因为这是一个无氧过程。氮最终被释放到空气中。通常添加碳源来加速分解过程。一个可能的反应机制的例子是:

6没有_3.^-+ 5ch_3.哦-> 3 n₂+ 5 co₂+ 7 h₂O + 6 oh^-

这些过程相互排斥，因为一个需要氧气，一个不需要。因此，废水处理既需要曝气，又需要氧气灌注空间的存在。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，水葫芦被用作水净化的第三步。它们能去除水中的氮和磷。黑藻过滤器可应用于小型地表水的水质净化。
氨可以通过所谓的脱氨法从水中去除。这意味着通过空气或蒸汽，通过气化，从废水中去除氨。
通常少量出现的其他氮化合物可以通过各种方法去除。例如，NTA可以在曝气池的好氧条件下分解。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，可通过离子交换．

文学另一个元素及其与水的相互作用