Вода плюс аммиак: NH3 + H2O = ? уравнение реакции

Получение аммиака

Получение аммиака в промышленности связано с прямым его синтезом из простых веществ. Как уже отмечалось, источником азота служит воздух, а водород получают из воды.

3H₂ + N₂ → 2NH₃ + Q

Реакция синтеза аммиака обратима, поэтому важно подобрать условия, при которых выход аммиака в химической реакции будет наибольшим. Для этого реакцию проводят при высоком давлении (от 15 до 100 МПа). В ходе реакции объёмы газов (водорода и азота) уменьшаются в 2 раза, поэтому высокое давление позволяет увеличить количество образующегося аммиака. Катализатором в такой реакции может служить губчатое железо. При этом интересно то, что губчатое железо действует как катализатор только при температуре выше 500

Получение аммиака в лабораторных условиях производят из смеси твёрдого хлорида аммония (NH₄Cl) и гашенной извести. При нагревании интенсивно выделяется аммиак.

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃ + 2H₂O

Свойства аммиака

Аммиак при обычных условиях — газ с резким и неприятным запахом. Аммиак ядовит! При 20

Аммиак — активный восстановитель. Такое свойство у него за счёт атомов азота, имеющих степень окисления «-3». Восстановительные свойства азота наблюдаются при горении аммиака на воздухе. Так как для азота наиболее устойчивая степень окисления — 0, то в результате этой реакции выделяется свободный азот.

Если в реакции горения использовать катализаторы (платину Pt и оксид хрома Cr₂O₃), то получают оксид азота.

4NH₃ + 5 O₂ → 4NO + 6H₂O

Аммиак может восстанавливать металлы из их оксидов. Так реакцию с оксидом меди используют для получения азота.

2NH

Аммиак обладает свойствами оснований и щелочей. При растворении его в воде образуется ион аммония и гидроксид-ион. При этом соединения NH₄OH — не существует! Поэтому формулу аммиачной воды лучше записать, как формулу аммиака!

Основные свойства аммиака проявляются также и в реакциях с кислотами.

NH₃ + HCl → NH₄Cl (нашатырь)

NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃ (аммиачная селитра)

Аммиак реагирует с органическими веществами. Например, искусственные аминокислоты получают с помощью реакции аммиака и A-хлорзамещёнными карбоновыми кислотами. Выделяющийся в результате реакции хлороводород (газ HCl) связывают с избытком аммиака, в результате которого образуется нашатырь (или хлорид аммония NH

Многие комплексные соединения содержат в качестве лиганда аммиак. Аммиачный раствор оксида серебра, который используется для обнаружения альдегидов, представляет собой комплексное соединение — гидроксиддиаммин серебра.

Ag₂O + 4NH₃ + H₂O →2[Ag(NH₃)₂]OH

Соли аммония

Соли аммония — твёрдые кристаллические вещества, не имеющие окраски. Почти все они растворяются в воде, и им характерны все те же свойства, которые имеют известные нам соли металлов. Они взаимодействуют со щелочами, при этом выделяется аммиак.

NH₄Cl + KOH → KCl + NH₃ + H₂O

При этом, если дополнительно воспользоваться индикаторной бумагой, то эту реакцию можно использовать — как качественную реакцию на соли

(NH₄)₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2NH₄Cl

(NH₄)₂CO₃ + 2HCl₂ → 2NH₄Cl + CO₂ + H₂O

Соли аммония неустойчивы к нагреванию. Некоторые из них, например хлорид аммония (или нашатырь), — возгоняются (испаряются при нагревании), другие, например нитрит аммония, — разлагаются

NH₄Cl → NH₃ + HCl

NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O

Последняя химическая реакция — разложение нитрита аммония — используется в химических лабораториях для получения чистого азота.

Аммиак — это слабое основание, поэтому соли, образованные аммиаком в водном растворе подвергаются гидролизу. В растворах этих солей имеется большое количество ионов гидроксония, поэтому реакция солей аммония — кислая!

NH₄⁺ + H₂O → NH₃ + H₃O⁺

Применение аммиака и его солей основано на специфических свойствах. Аммиак служит сырьём для производства азотосодержащих веществ, а также в составе солей широко применяется в качестве минеральных удобрений. Водный раствор аммиака можно купить в аптеках под названием нашатырный спирт.

Аммиачная вода (водный аммиак) | справочник Пестициды.ru

Физические и химические свойства

Физические характеристики

• Плотность 18,5–25%-ного раствора – 0,930–0,910 г/см³ при +15°C.
• Парциональное давление паров аммиака – 0,1 МПа (при +40°C).
• Температура выпадения твердой фазы – от –31,3 до –53,9°C.^[7]

Аммиачная вода содержит до 30 % аммиака, то есть 24,6 % азота и 70 % воды. При температуре ниже +21,10°C не повышает давление, а при увеличении температуры лишь слегка повышает его. Один литр аммиачной воды весит 888 г и содержит 220 г азота.^[8]

Соединение вызывает коррозию цветных металлов (цинка, олова и меди) и их сплавов (латуни, бронзы). Черные металлы и чугун устойчивы к воздействию водного аммиака. Резина и алюминий аммиачной водой не повреждаются.^[9]

Аммиак может улетучиваться из аммиачной воды, чем объясняется потеря азота при перевозке, хранении и внесении.^[1]

Применение аммиачной воды

Выпускается две марки аммиачной воды:

• А – для различных отраслей промышленности
• Б – для сельского хозяйства в качестве азотного удобрения.^[2] (в данный момент отствует в списке разрешенных к применению).

Сельское хозяйство

Аммиачная вода вносится при основном приеме под зяблевую вспашку, а весной – под предпосевную культивацию, а также для подкормки пропашных культур.^[4]

Зарегистрированые и допущеные к использованию на территории России, в качестве удобрения, марки суперфоски находятся в таблице справа.^[3]

Промышленность

Аммиачная вода используется в химической промышленности для производства азотных удобрений, азотной кислоты, полимеров, соды, взрывчатых веществ, при производстве красителей, в электролитическом производстве Mn, ферросплавов. В холодильной технике это вещество применяется в качестве хладагента, а при производстве кормов – для их аммонизации.^[7]

Медицина

Аммиачная вода в 10%-ной концентрации известна под названием нашатырный спирт, широко применяющийся в медицине.^[7]

Поведение в почве

При внесении аммиачной воды в почву аммиак адсорбируется почвенными коллоидами, поэтому его передвижение незначительно. Впоследствии аммиачный азот нитрифицируется, приобретает большую степень подвижности и мигрирует с почвенным раствором.^[9]

Внесение аммиачной воды повышает количество почвенных микроорганизмов, поскольку аммиак увеличивает количество растительных остатков, которыми питаются микроорганизмы. При этом непосредственно после внесения удобрения в почву в зоне его распространения наблюдается уменьшение количества почвенных микроорганизмов. После превращения аммиака в нитраты (это происходит весной за шесть недель) микроорганизмы сразу же размножаются в удобренной почве. Аммиачная вода убивает и дождевых червей. Однако их количество тоже быстро восстанавливается и даже увеличивается после превращения аммиака в нитраты или поглощения его растениями.^[8]

Аммиачная вода подкисляет почву. Для нейтрализации 1 ц аммиачной воды требуется 0,3–0,4 ц карбоната кальция.^[1]

Применение на различных типах почв

Аммиачная вода рекомендуется к применению на всех типах почв. Высокая эффективность удобрения наблюдается на тяжелых высокогумусированных и хорошо обработанных почвах, где аммиак поглощается лучше, чем на легких почвах, бедных гумусом. Из почв легкого механического состава и сухих аммиак улетучивается быстрее.

Наибольший эффект от внесения аммиачной воды наблюдается при одновременном внесении с ней органических удобрений. Не рекомендуется вносить аммиачные удобрения на одном участке подряд несколько лет, поскольку они усиливают минерализацию органического вещества почвы, а это приводит к снижению содержания органики в почве.^[1]

На связных почвах аммиачную воду рекомендуют вносить осенью как основное удобрение практически под все культуры при температуре почвы +10°C или весной перед посевом. На почвах легкого гранулометрического состава аммиачная вода вносится весной.^[1]

Сельскохозяйственная техника для внесения водного амиака

Использовано изображение:^[10]

Способы внесения аммиачной воды

Как и все жидкие азотные удобрения, аммиачную воду вносят с глубокой заделкой. Глубина тем больше, чем легче гранулометрический состав почвы и выше сухость.

Аммиачную воду вносят с помощью специальных машин, (фото) обеспечивающих немедленную заделку удобрения на глубину не менее 10–12 см на тяжелых почвах и 14–18 см на почвах легкого состава. Такая глубина предохраняет аммиак от испарения. Некоторые потери возможны на сильнокарбонатных почвах со щелочной реакцией.

Поверхностное внесение аммиачной воды, как и ее мелкая заделка в сухой верхний слой почвы, недопустимы.^[9]

Аммиачная вода вносится и с поливной водой (фертигация) при поверхностном орошении. Однако в этом случае почва участка обеспечивается аммиаком неравномерно. Недостатком данного способа является и возможность испарения большого количества аммиака в воздух при жаркой, солнечной погоде.^[8]

Влияние на сельскохозяйственные культуры

Аммиачная вода является одним из основных источников азота для растений, поскольку растения лучше всего усваивают нитраты и соли аммония. Аммиак из аммиачной воды легко поглощается почвенными коллоидами, что делает легкодоступными для питания растений катионы аммония и нитрат-ионы.^[1]

Внесение аммиачной воды в качестве основного удобрения обеспечивает растения азотом на весь вегетационный период и, в частности, на период их максимального потребления. Это обеспечивает получение высоких и устойчивых урожаев всех культур с улучшенным качеством продукции, а также сохранение и воспроизводство почвенного плодородия.^[5]

Получение

Аммиачную воду получают путем поглощения газообразного аммиака водой под давлением в две атмосферы.^[6]

При написании статьи, также использовались:^[3]

Статья составлена с использованием следующих материалов:

Литературные источники:

Вильдфлуш И.Р., Кукреш С.П., Ионас В.А. Агрохимия: Учебник – 2-е изд., доп. И перераб. – Мн.: Ураджай, 2001 – 488 с., ил.

ГОСТ 9 – 92 Аммиак водный технический. Издание официальное. Дата введения 01.01.93

Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2013 год. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)

Минеев В.Г. Агрохимия: Учебник.– 2-е издание, переработанное и дополненное.– М.: Издательство МГУ, Издательство «КолосС», 2004.– 720 с., [16] л. ил.: ил. – (Классический университетский учебник).

Мязин Н.Г. Система удобрения: учебное пособие. – Воронеж: ФГОУ ВПО ВГАУ, 2009.- 350 с

Позин М.Е и др.  Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот), ч1, издание  4-е исправленное, Л., Издательство Химия, 1974 – 798 стр.

Химическая энциклопедия:  в пяти томах: т.1: А-Дарзана/Редкол.: Кнунянц И.Л. (гл. ред.) и др. – М.: Советская энциклопедия, 1988. – 623.: ил

Эндрюс Ю.Б. Применение органических и минеральных удобрений (на разных почвах и под разные культуры). Перевод с английского Т.Л. Чебановой Под редакцией и предисловием академика ВАСХНИЛ проф. Н.С. Соколова. – М.: Издательство иностранной литературы, 1959 г. – 402с.

Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия / Под редакцией Б.А. Ягодина.– М.: Колос, 2002.– 584 с.: ил (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).

Изображения (переработаны):

Fertilization, by  Howard F. Schwartz, Colorado State University, Bugwood.org, по лицензии CC BY

Аммиак — урок. Химия, 8–9 класс.

Строение молекулы

Формула аммиака — Nh4. Степень окисления азота равна \(–3\). В молекуле три ковалентные полярные связи. У атома азота одна электронная пара остаётся неподелённой и играет важную роль в способности аммиака вступать в химические реакции.

Молекула аммиака имеет форму пирамиды, в вершине которой расположен атом азота, а в основании — три атома водорода.

Рис. \(1\). Молекула аммиака

Общие электронные пары в молекуле смещены к более электроотрицательному атому азота. Он заряжен отрицательно, а атомы водорода — положительно. Поэтому молекула полярна и представляет собой диполь. Благодаря высокой полярности молекулы аммиака способны образовывать водородные связи между собой и с молекулами воды. Образование водородных связей влияет на физические свойства вещества.

Физические свойства

При обычных условиях аммиак представляет собой бесцветный газ с резким неприятным запахом. Он легче воздуха. Ядовит.

Аммиак очень хорошо растворяется в воде — при \(20\) °С в одном объёме воды может раствориться до \(700\) объёмов аммиака. Раствор с содержанием газа \(25\) % называется аммиачной водой, а \(10\)%-ный раствор используется в медицине как нашатырный спирт.

Аммиак легко сжижается при пониженной температуре или при повышенном давления. При испарении жидкого аммиака поглощается много тепла, что позволяет использовать его в холодильных установках.

Химические свойства

1.  Восстановительные свойства.

Степень окисления азота в аммиаке — \(–3\), поэтому в окислительно-восстановительных реакциях он выступает в роли сильного восстановителя.

Аммиак окисляется кислородом с образованием азота или оксида азота(\(II\)). Результат реакции зависит от условий её протекания.

При горении аммиака в чистом кислороде образуется азот:

4N−3h4+3O20=2N20+6h3O−2.

Если реакция проводится с катализатором, то образуется оксид азота(\(II\)):

4N−3h4+5O20=k4NO+2+6h3O−2.

2. Основные свойства.

Если в водный раствор аммиака добавить несколько капель фенолфталеина, то его окраска станет малиновой. Значит, раствор содержит гидроксид-ионы. Образование этих ионов происходит в результате реакции между водой и молекулами аммиака:

Nh4+h3O⇄Nh4⋅h3O⇄Nh5++OH−.

Образующийся в реакции неустойчивый гидрат аммония частично диссоциирует на ионы аммония и гидроксид-ионы.

Аммиак реагирует с кислотами. При этом образуются соли аммония. Так, с соляной кислотой образуется хлорид аммония, а с серной — сульфат аммония:

Nh4+HCl=Nh5Cl,

2Nh4+h3SO4=(Nh5)2SO4.

Получение и применение

В промышленности аммиак синтезируют из азота и водорода:

N2+3h3⇄t,p,k2Nh4.

Рис. \(2\). Производство аммиака

Лабораторный способ получения — реакция между солью аммония и гидроксидом кальция:

2Nh5Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2Nh4↑+2h3O.

В больших количествах аммиак применяется для производства азотной кислоты и минеральных удобрений, а также красителей и взрывчатых веществ. Используется в холодильных установках. Нашатырный спирт находит применение в медицине и в быту.

Источники:

Рис. 1. Молекула аммиака https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/Ammonia-2D-dimensions.png

Рис. 2. Производство аммиака https://cdn.pixabay.com/photo/2014/07/31/21/42/industry-406905_960_720.jpg

Аммиачная вода и безводный аммиак | База знаний

 Содержание азота в жидком аммиаке составляет 82%. Его производят путем сжижения газообразного аммиака под давлением. Жидкий аммиак – это бесцветная, подвижная жидкость с температурой кипения 20°С. Не рекомендуется хранить удобрение в открытых сосудах, так как оно испаряется. Безводный аммиак хранят и перевозят в специальных стальных контейнерах, способных выдерживать высокое давление, так как безводный аммиак обладает повышенной упругостью паров.

 Аммиачная вода выпускается двух сортов.

Эта жидкость имеет резкий запах аммиака и может быть бесцветной или желтоватой окраски. Так как упругость паров небольшая, то хранить и перевозить нужно в герметически закрывающихся контейнерах, которые рассчитаны на небольшое давление.

 Недостаток твердых аммиачных удобрений заключается в том, что их производство и применение обходятся гораздо дороже, чем жидких. Производство жидких аммиачных удобрений не требует строительства цехов азотной кислоты и сложных технологических процессов.

 Жидкие аммиачные удобрения вносятся специальными машинами, которые обеспечивают их заделку на легких почвах на глубину до 18 см и до 12 на твердых. Не рекомендуется поверхностное внесение жидких аммиачных удобрений, потому что аммиак имеет свойство испаряться. Неглубокая заделка удобрений приводит к потере его значительной части, особенно на супесчаных и легких песчаных почвах. Потери аммиака меньше на увлажненной почве, чем на сухой.

 После того как удобрения были внесены в почву, она подщелачивается, а затем в результате нитрификации аммиачного азота, подкисляется. Реакция нитрификации азота приводит к его повышенной подвижности в почве. В тех зонах, где был внесен безводный аммиак, происходит непродолжительная стерилизация почвы, в результате чего замедляется процесс нитрификации.

 Жидкие аммиачные удобрения можно вносить в качестве основных удобрений под все культуры, как в период предпосевной культивации, так и осенью под вспашку. Также их можно применять как подкормку для пропашных культур. Для того чтобы уберечь растения от ожогов, необходимо заделывать удобрения на расстоянии от растений не менее 12 см или в середину междурядий.

 Пары аммиака способны вызвать раздражение слизистых оболочек и дыхательных путей, поэтому работая с жидкими аммиачными удобрениями необходимо соблюдать правила безопасности и не забыть о взрывоопасных свойствах аммиака при осмотре емкостей, в которых хранились жидкие аммиачные удобрения.

Аммиак газ, физические свойства аммиака, химические свойства аммиака.

Газообразный

Жидкий

Аммиак — NH₃, нитрид водорода, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта), почти вдвое легче воздуха, ядовит. Растворимость NH₃ в воде чрезвычайно велика — около 1200 объёмов (при 0 °C) или 700 объёмов (при 20 °C) в объёме воды. В холодильной технике носит название R717, где R — Refrigerant (хладагент), 7 — тип хладагента (неорганическое соединение), 17 — молекулярная масса.

Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N−H), четвёртая пара внешних электронов является неподелённой, она может образовать донорно-акцепторную связь с ионом водорода, образуяион аммония NH₄⁺. Благодаря тому, что не связывающее двухэлектронное облако строго ориентировано в пространстве, молекула аммиака обладает высокой полярностью, что приводит к его хорошей растворимости в воде.

В жидком аммиаке молекулы связаны между собой водородными связями. Сравнение физических свойств жидкого аммиака с водой показывает, что аммиак имеет более низкие температуры кипения (t_кип −33,35 °C) и плавления (t_пл −77,70 °C), а также более низкую плотность, вязкость (вязкость жидкого аммиака в 7 раз меньше вязкости воды), проводимость и диэлектрическую проницаемость. Это в некоторой степени объясняется тем, что прочность этих связей в жидком аммиаке существенно ниже, чем у воды, а также тем, что в молекуле аммиака имеется лишь одна пара неподелённых электронов, в отличие от двух пар в молекуле воды, что не дает возможность образовывать разветвлённую сеть водородных связей между несколькими молекулами. Аммиак легко переходит в бесцветную жидкость с плотностью 681,4 кг/м³, сильно преломляющую свет. Подобно воде, жидкий аммиак сильно ассоциирован, главным образом за счёт образования водородных связей. Жидкий аммиак практически не проводит электрический ток. Жидкий аммиак — хороший растворитель для очень большого числа органических, а также для многих неорганических соединений. Твёрдый аммиак — бесцветные кубические кристаллы.

• Благодаря наличию неподеленной электронной пары во многих реакциях аммиак выступает как нуклеофил или комплексообразователь. Так, он присоединяет протон, образуя ион аммония:

NH₃ + H⁺ → NH₄⁺

• Водный раствор аммиака («нашатырный спирт») имеет слабощелочную реакцию из-за протекания процесса:

NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH⁻; K_o=1,8×10⁻⁵

• Взаимодействуя с кислотами даёт соответствующие соли аммония:

NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃

• Аммиак также является очень слабой кислотой (в 10 000 000 000 раз более слабой, чем вода), способен образовывать с металлами соли — амиды. Соединения, содержащие ионы NH₂⁻, называются амидами, NH²⁻ — имидами, а N³⁻ — нитридами. Амиды щелочных металлов получают, действуя на них аммиаком:

2NH₃ + 2К = 2KNH₂ + Н₂

Амиды, имиды и нитриды ряда металлов образуются в результате некоторых реакций в среде жидкого аммиака. Нитриды можно получить нагреванием металлов в атмосфере азота.

Амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Эта аналогия усиливается тем, что ионы ОН⁻ и NH₂⁻, а также молекулы Н₂O и NH₃ изоэлектронны. Амиды являются более сильными основаниями, чем гидроксиды, а следовательно, подвергаются в водных растворах необратимому гидролизу:

NaNH₂ + H₂O → NaOH + NH₃

CaNH + 2H₂O → Ca(OH)₂ + NH₃↑

Zn₃N₂ + 6H₂O → 3Zn(OH)₂ + 2NH₃↑

и в спиртах:

KNH₂ + C₂H₅OH → C₂H₅OK + NH₃

Подобно водным растворам щелочей, аммиачные растворы амидов хорошо проводят электрический ток, что обусловлено диссоциацией:

MNH₂ → M⁺ + NH₂⁻

Фенолфталеин в этих растворах окрашивается в красный цвет, при добавлении кислот происходит их нейтрализация. Растворимость амидов изменяется в такой же последовательности, что и растворимость гидроксидов: LiNH₂ — нерастворим, NaNH₂ — малорастворим, KNH₂, RbNH₂ и CsNH₂ — хорошо растворимы.

• При нагревании аммиак проявляет восстановительные свойства. Так, он горит в атмосфере кислорода, образуя воду и азот. Окисление аммиака воздухом на платиновом катализаторе даёт оксиды азота, что используется в промышленности для получения азотной кислоты:

4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂0

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

На восстановительной способности NH₃ основано применение нашатыря NH₄Cl для очистки поверхности металла от оксидов при их пайке:

3CuO + 2NH₄Cl → 3Cu + 3H₂O +2HCl + N₂

Окисляя аммиак гипохлоритом натрия в присутствии желатина, получают гидразин:

2NH₃ + NaClO → N₂H₄ + NaCl + H₂O

• Галогены (хлор, йод) образуют с аммиаком опасные взрывчатые вещества — галогениды азота (хлористый азот, иодистый азот).

• С галогеноалканами аммиак вступает в реакцию нуклеофильного присоединения, образуя замещённый ион аммония (способ получения аминов):

NH₃ + CH₃Cl → CH₃NH₃Cl (гидрохлорид метиламмония)

• С карбоновыми кислотами, их ангидридами, галогенангидридами, эфирами и другими производными даёт амиды. С альдегидами и кетонами — основания Шиффа, которые возможно восстановить до соответствующих аминов(восстановительное аминирование).

• При 1000 °C аммиак реагирует с углём, образуя HCN и частично разлагаясь на азот и водород. Также он может реагировать с метаном, образуя ту же самую синильную кислоту:

CH₄ + NH₃ + 1,5O₂ → HCN + 3H₂O

Аммиак (в европейских языках его название звучит как «аммониак») своим названием обязан оазису Аммона в Северной Африке, расположенному на перекрестке караванных путей. В жарком климате мочевина (NH₂)₂CO, содержащаяся в продуктах жизнедеятельности животных, разлагается особенно быстро. Одним из продуктов разложения и является аммиак. По другим сведениям, аммиак получил своё название от древнеегипетского словаамониан. Так называли людей, поклоняющихся богу Амону. Они во время своих ритуальных обрядов нюхали нашатырь NH₄Cl, который при нагревании испаряет аммиак.

Жидкий аммиак, хотя и в незначительной степени, диссоциирует на ионы, в чём проявлется его сходство с водой:

2NH₃ → NH₄⁺ + NH₂⁻

Константа самоионизации жидкого аммиака при −50 °C составляет примерно 10⁻³³ (моль/л)².

Жидкий аммиак, как и вода, является сильным ионизирующим растворителем, в котором растворяется ряд активных металлов: щелочные, щёлочноземельные, Mg, Al, а также Eu и Yb. Растворимость щелочных металлов в жидком NH₃ составляет несколько десятков процентов. В жидком аммиаке NH₃ также растворяются некоторые интерметаллиды, содержащие щелочные металлы, например Na₄Pb₉.

Разбавленные растворы металлов в жидком аммиаке окрашены в синий цвет, концентрированные растворы имеют металлический блеск и похожи на бронзу. При испарении аммиака щелочные металлы выделяются в чистом виде, а щелочноземельные — в виде комплексов с аммиаком [Э(NH₃)₆] обладающих металлической проводимостью. При слабом нагревании эти комплексы разлагаются на металл и NH₃.

Растворенный в NH₃ металл постепенно реагирует с образованием амида:

2Na + 2NH₃ → 2NaNH₂ + H₂­

Получающиеся в результате реакции с аммиаком амиды металлов содержат отрицательный ион NH₂⁻, который также образуется при самоионизации аммиака. Таким образом, амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Скорость реакции возрастает при переходе от Li к Cs. Реакция значительно ускоряется в присутствии даже небольших примесей H₂O.

Металлоаммиачные растворы обладают металлической электропроводностью, в них происходит распад атомов металла на положительные ионы и сольватированные электроны, окруженные молекулами NH₃. Металлоаммиачные растворы, в которых содержатся свободные электроны, являются сильнейшими восстановителями.

Благодаря своим электронодонорным свойствам, молекулы NH₃ могут входить в качестве лиганда в комплексные соединения. Так, введение избытка аммиака в растворы солей d-металловприводит к образованию их аминокомплексов:

CuSO₄ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄]SO₄

Ni(NO₃)₂ + 6NH₃ → [Ni(NH₂)₆](NO₃)₂

Комплексообразование обычно сопровождается изменением окраски раствора, так в первой реакции голубой цвет (CuSO₄) переходит в темно-синий (окраска комплекса), а во второй реакции окраска изменяется из зелёной (Ni(NO₃)₂) в сине-фиолетовую. Наиболее прочные комплексы с NH₃ образуют хром и кобальт в степени окисления +3.

Аммиак является конечным продуктом азотистого обмена в организме человека и животных. Он образуется при метаболизме белков, аминокислот и других азотистых соединений. Он высоко токсичен для организма, поэтому большая часть аммиака в ходе орнитинового цикла конвертируется печенью в более безвредное и менее токсичное соединение — карбамид (мочевину). Мочевина затем выводится почками, причём часть мочевины может быть конвертирована печенью или почками обратно в аммиак.

Аммиак может также использоваться печенью для обратного процесса — ресинтеза аминокислот из аммиака и кетоаналогов аминокислот. Этот процесс носит название «восстановительное аминирование». Таким образом из щавелевоуксусной кислоты получается аспарагиновая, из α-кетоглутаровой — глутаминовая и т. д.

По физиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызвать токсический отёк лёгких и тяжёлое поражение нервной системы. Аммиак обладает как местным, так и резорбтивным действием.

Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы. Это мы и воспринимаем как резкий запах. Пары аммиака вызывают обильное слезотечение, боль в глазах, химический ожог конъюнктивы и роговицы, потерю зрения, приступы кашля, покраснение и зуд кожи. При соприкосновении сжиженного аммиака и его растворов с кожей возникает жжение, возможен химический ожог с пузырями, изъязвлениями. Кроме того, сжиженный аммиак при испарении поглощает тепло, и при соприкосновении с кожей возникает обморожение различной степени. Запах аммиака ощущается при концентрации 37 мг/м³.

Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны производственного помещения составляет 20 мг/м³. Следовательно, если чувствуется запах аммиака, то работать без средств защиты уже опасно. Раздражение зева проявляется при содержании аммиака в воздухе 280 мг/м³, глаз — 490 мг/м³. При действии в очень высоких концентрациях аммиак вызывает поражение кожи: 7—14 г/м³ — эритематозный, 21 г/м³ и более — буллёзныйдерматит. Токсический отёк лёгких развивается при воздействии аммиака в течение часа с концентрацией 1,5 г/м³. Кратковременное воздействие аммиака в концентрации 3,5 г/м³ и более быстро приводит к развитию общетоксических эффектов. Предельно допустимая концентрация аммиака в атмосферном воздухе населённых пунктов равна: среднесуточная 0,04 мг/м³; максимальная разовая 0,2 мг/м³.

В мире максимальная концентрация аммиака в атмосфере (больше 1 мг/м³) наблюдается на Индо-Гангской равнине, в Центральной долине США и в Южно-Казахстанской области .

Аммиак относится к числу важнейших продуктов химической промышленности, ежегодное его мировое производство достигает 150 млн. тонн. В основном используется для производства азотных удобрений (нитрат и сульфат аммония, мочевина), взрывчатых веществ и полимеров, азотной кислоты, соды (по аммиачному методу) и других продуктов химической промышленности. Жидкий аммиак используют в качестве растворителя.

В холодильной технике используется в качестве холодильного агента (R717)

В медицине 10% раствор аммиака, чаще называемый нашатырным спиртом, применяется при обморочных состояниях (для возбуждения дыхания), для стимуляции рвоты, а также наружно — невралгии, миозиты, укусы насекомых, обработка рук хирурга. При неправильном применении может вызвать ожоги пищевода и желудка (в случае приёма неразведённого раствора), рефлекторную остановку дыхания (при вдыхании в высокой концентрации).

Применяют местно, ингаляционно и внутрь. Для возбуждения дыхания и выведения больного из обморочного состояния осторожно подносят небольшой кусок марли или ваты, смоченный нашатырным спиртом, к носу больного (на 0,5–1 с). Внутрь (только в разведении) для индукции рвоты. При укусах насекомых — в виде примочек; при невралгиях и миозитах — растирания аммиачным линиментом. В хирургической практике разводят в тёплой кипяченой воде и моют руки.

Поскольку является слабым основанием при взаимодействии нейтрализует кислоты.

Физиологическое действие нашатырного спирта обусловлено резким запахом аммиака, который раздражает специфические рецепторы слизистой оболочки носа и способствует возбуждению дыхательного и сосудодвигательного центров мозга, вызывая учащение дыхания и повышение артериального давления.

Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота:

N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NH_3(г) + 45,9 кДж

Это так называемый процесс Габера (немецкий физик, разработал физико-химические основы метода).

Реакция происходит с выделением тепла и понижением объёма. Следовательно, исходя из принципа Ле-Шателье, реакцию следует проводить при возможно низких температурах и при высоких давлениях — тогда равновесие будет смещено вправо. Однако скорость реакции при низких температурах ничтожно мала, а при высоких увеличивается скорость обратной реакции. Проведение реакции при очень высоких давлениях требует создания специального, выдерживающего высокое давление оборудования, а значит и больших капиталовложений. Кроме того, равновесие реакции даже при 700 °C устанавливается слишком медленно для практического её использования.

Применение катализатора (пористое железо с примесями Al₂O₃ и K₂O) позволило ускорить достижение равновесного состояния. Интересно, что при поиске катализатора на эту роль пробовали более 20 тысяч различных веществ.

Учитывая все вышеприведённые факторы, процесс получения аммиака проводят при следующих условиях: температура 500 °C, давление 350 атмосфер, катализатор. Выход аммиака при таких условиях составляет около 30 %. В промышленных условиях использован принцип циркуляции — аммиак удаляют охлаждением, а непрореагировавшие азот и водород возвращают в колонну синтеза. Это оказывается более экономичным, чем достижение более высокого выхода реакции за счёт повышения давления.

Для получения аммиака в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония:

NH₄Cl + NaOH = NH₃↑ + NaCl + H₂O.

Обычно лабораторным способом получают получают слабым нагреванием смеси хлорида аммония с гашеной известью. 2NH₄Cl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O

Для осушения аммиака его пропускают через смесь извести с едким натром.

Очень сухой аммиак можно получить, растворяя в нём металлический натрий и впоследствии перегоняя. Это лучше делать в системе, изготовленной из металла под вакуумом. Система должна выдерживать высокое давление(при комнатной температуре давление насыщенных паров аммиака около 10 атмосфер)^[2]. В промышленности аммиак осушают в абсорбционных колоннах.

При укусах насекомых аммиак применяют наружно в виде примочек. Возможны побочные действия: при продолжительной экспозиции (ингаляционное применение) аммиак может вызвать рефлекторную остановку дыхания. Местное применение противопоказано при дерматитах, экземах, других кожных заболеваниях, а также при открытых травматических повреждениях кожных покровов. При ингаляционном применении — рефлекторная остановка дыхания, при местном применении — раздражения, дерматиты, экземы в месте аппликации. Местное применение возможно только на неповрежденную кожу. При случайном поражении слизистой оболочки глаза промыть водой (по 15 мин через каждые 10 мин) или 5 % раствором борной кислоты. Масла и мази не применяют. При поражении носа и глотки — 0,5 % раствор лимонной кислоты или натуральные соки. В случае приема внутрь пить воду, фруктовый сок, молоко, лучше — 0,5 % раствор лимонной кислоты или 1 % раствор уксусной кислоты до полной нейтрализации содержимого желудка. Взаимодействие с другими лекарственными средствами неизвестно. (Инструкция по применению)

Подробная ошибка IIS 8.0 — 404.11

Ошибка HTTP 404.11 — не найдено

Модуль фильтрации запросов настроен на отклонение запроса, содержащего двойную escape-последовательность.

Наиболее вероятные причины:

• Запрос содержал двойную escape-последовательность, а фильтрация запросов настроена на веб-сервере, чтобы отклонять двойные escape-последовательности.

Что можно попробовать:

• Проверьте конфигурацию / систему.webServer / security / requestFiltering @ allowDoubleEscaping в файле applicationhost.config или web.confg.

Подробная информация об ошибке:

Дополнительная информация:

Просмотр дополнительной информации »

Почему вода является кислотой при реакции с аммиаком?

Почему вода является кислотой при реакции с аммиаком?

Это отличная общая химическая реакция с важными значениями для органической химии.Другой похожий вопрос: почему вода является основанием при взаимодействии с «кислотой»? Ответ на оба вопроса: все относительно! Здесь, в StudyOrgo, мы часто получаем подобные вопросы по темам органической химии, которые обычно быстро раскрываются, плохо описываются или ожидаются, что вы знаете из предыдущих курсов. Эти концепции действительно важны для понимания более сложных тем в будущем. С членством в StudyOrgo вы получите еще больше советов и рекомендаций по темам органической химии и подробных механизмов с объяснениями.Сегодняшний блог — это предварительный просмотр подробных доступных тем и материалов. Проверьте членство в StudyOrgo.com и зарегистрируйтесь сегодня!

Помните, что есть два определения кислот и оснований; определение Бронстеда и Льюиса. Кислоты Бренстеда определены как доноры протонов , а кислоты Льюиса определены как акцепторы электронов . Оба являются кислотами, но мы по-разному думаем о том, участвуют ли в них протоны или электроны. В водном растворе, общей химии или биохимии мы в основном думаем об определении Бренстеда, потому что диссоциация протонов от кислот изменяет концентрацию H + в растворе, что мы интерпретируем как изменение pH и «кислотности» раствора.Мы измеряем диссоциацию протонов от кислот или принятие протонов основаниями с числовым значением, которое является pKa. Чем больше pKa, тем слабее кислота и сильнее основание. Чем ниже pKa, тем сильнее кислота и слабее основание. Легкий трюк для размышления о pKa состоит в том, чтобы поместить протонированную версию молекулы слева и думать о ней как о доноре протонов. pKa показывает, насколько легко будет это пожертвование. Чем меньше число, тем легче будет донорство протона.

Давайте посмотрим на реакцию аммиака и воды; pKa для воды определяется как 14. pKa для аммиака составляет ~ 37.

Следовательно, поскольку pKa воды ниже, чем у аммиака, она является более сильной кислотой, чем аммиак, и будет отдавать протоны аммиачному основанию. Эта реакция приводит к тому, что вода становится конъюгатом основания ОН-, а аммиак — конъюгированной кислотой Nh5 +. Интересно, что именно поэтому аммиак является едким веществом, он производит гидроксид, который вступает в реакцию с пятнами и микроорганизмами, эффективно очищая и дезинфицируя предметы домашнего обихода.

Это важно как концепция органической химии, потому что сила кислот и оснований с точки зрения электронов или определение Льюиса — это именно то, как мы думаем о механизмах разрыва и образования связей; поток электронов. Сила кислот Льюиса и конъюгированной кислоты может помочь определить, в каком направлении будет протекать реакция. Мы можем видеть, что реакция воды и аммиака неблагоприятна, но в действительности реакция происходит достаточно, чтобы значительно снизить pH воды (pH ~ 11 с аммиаком).

Давайте посмотрим на ацетилен, реагирующий с основанием с образованием алкинид-иона, полезного нуклеофила для образования связи C-C. Если мы попытаемся прореагировать гидроксид натрия с алкином, алкинид-ион НЕ БУДЕТ образовываться . Это связано с тем, что продукт реакции с сопряженной кислотой — вода, которая имеет pKa 15, СИЛЬНЕЕ, чем исходный кислотный ацетилен (pKa = 25). Реакции ВСЕГДА способствуют образованию более слабой кислоты или, в данном случае, стороны реагента.

Если мы заменим наше основание на амид натрия, который является гораздо более сильным основанием, будет образован ион алкинида .Это связано с тем, что продукт реакции с сопряженной кислотой представляет собой аммиак, который имеет pKa 38 и является более СЛАБЫМ сопряженной кислотой, чем исходная кислота ацетилен (pKa = 25). В этом случае реакция идет в пользу продукта!

Ammonia Water — обзор

8.4.4 Kalina Binary Cycles

Водно-аммиачные смеси давно используются в абсорбционных холодильных циклах, но только после того, как А. Калина запатентовал свой цикл Kalina, эта рабочая жидкость использовалась для выработки электроэнергии. циклы.Типичный цикл Kalina, KCS-12, схематически показан на рис. 8.18. Особенности, которые отличают циклы Калины (существует несколько версий) от других бинарных циклов, заключаются в следующем:

Рисунок 8.18. Типичный цикл Kalina, включающий подогреватель и два рекуперативных подогревателя.

•

Рабочая жидкость представляет собой бинарную смесь H ₂ O и NH ₃ .

•

Испарение и конденсация происходят при переменной температуре.

•

Цикл включает рекуперацию тепла от выхлопа турбины.

•

В некоторых версиях состав смеси может изменяться во время цикла.

Как следствие, циклы Kalina демонстрируют улучшенные термодинамические характеристики теплообменников за счет уменьшения необратимости, связанной с передачей тепла при конечной разнице температур. Нагреватели устроены таким образом, что обеспечивается лучшее согласование между рассолом и смесью на холодном конце процесса теплопередачи, где улучшение сохранения эксергии является наиболее ценным.

Повторный нагреватель RH необходим, потому что водно-аммиачная смесь имеет нормальную линию насыщенного пара, то есть dT / ds <0, что приводит к влажным смесям в турбине. Установка полагается на хорошие теплообменники, потому что передается больше тепла, чем в сверхкритической бинарной установке с той же выходной мощностью. Блием и Майнс [21] показали, что для цикла Калины на рис. 8.18 требуется примерно на 25% больше теплопередачи. Возможное преимущество использования рекуперативных подогревателей заключается в том, что они снижают тепловую нагрузку на конденсатор и градирню.Более низкие капитальные затраты на меньший конденсатор и градирню следует сравнивать с дополнительными затратами на рекуператоры; в конечном итоге более высокая эффективность должна означать более низкие эксплуатационные расходы.

Физическая установка более сложна, чем базовая бинарная установка, особенно когда для изменения состава смеси используется дистилляционная колонна. Простейшая конфигурация цикла Калина с переменным составом рабочего тела представлена ​​на рисунке 8.19. Сепаратор S позволяет насыщенному пару, богатому аммиаком, течь в турбину, что позволяет использовать турбину меньшего размера и дешевле, чем для углеводородной рабочей жидкости.Слабый раствор, жидкость, богатая водой, используется в подогревателе, а затем дросселируется до давления выхлопных газов турбины перед смешиванием с крепким раствором для восстановления первичного состава. Затем смесь используется в рекуперативном подогревателе RPH до полной конденсации.

Рисунок 8.19. Калина цикл с переменным составом водно-аммиачной рабочей жидкости.

Возможная трудность для цикла Kalina, общая для всех циклов, стремящихся к высокой эффективности, заключается в поддержании очень малых температурных разностей точек перегиба в теплообменниках.Кроме того, преимущество конденсации с переменной температурой уменьшается, потому что изобары конденсации смесей NH ₃ -H ₂ O, богатых аммиаком, используемых в энергетических циклах, вогнуты вверх, что приводит к точке перегиба. Таким образом, существует относительно большая разница температур в начале и в конце процесса конденсации. Такая же кривизна вверх на горячем конце цикла приводит к большим перепадам температур в середине испарителя.

Новый подход к получению аммиака из воздуха и воды

Аммиак в водопроводной воде — причины и удаление

Большинство из нас знает об аммиаке как об удобном домашнем средстве, которое используется в чистящих растворах, чтобы наши дома были чистыми.Но как насчет аммиака в нашем водоснабжении? Мы не стали бы наливать в стакан нашатырный спирт и пить его, поэтому мы, вероятно, тоже не хотим, чтобы он выходил из наших кухонных кранов.

Присутствует ли аммиак в нашей питьевой воде? — и если да, то как аммиак влияет на качество воды? В этом руководстве мы объясним, что такое аммиак, как он может повлиять на вашу воду, как его обнаружить и многое другое.

Что такое аммиак?

Аммиак (NH ₃ или NH ₄ ⁺ ) — это химическое соединение, состоящее из водорода и азота.Это одна из нескольких форм азота, которые присутствуют во многих водных средах. Это бесцветный газ с сильным запахом, он хорошо растворяется в воде, что означает, что он легко растворяется.

Аммиак содержится в низких концентрациях в природе и в организме человека, и во многих домашних хозяйствах он используется в качестве чистящего раствора. Многие средства для мытья стекол, полов и прилавков имеют аммиачную основу. Около 90 процентов производимого в промышленности аммиака идет на удобрения. Аммиак также является компонентом отходов жизнедеятельности человека и животных и является причиной сильного резкого запаха, связанного с подгузниками, откормочными площадками и другими местами, где находится моча и фекалии.

По оценкам, средний взрослый человек потребляет 18 миллиграммов аммиака в день без каких-либо побочных эффектов. Поскольку аммиак является естественным продуктом распада белка, аммиак также ежедневно вырабатывается в нашем организме, когда мы перевариваем белки. Затем мы выделяем аммиак с мочой.

Аммиак также можно найти в большинстве источников воды в качестве побочного продукта процессов разложения органических веществ, особенно белков, содержащих азот. Например, при разложении туши оленя или белки в лесу образуется некоторое количество аммиака, как и при гниении упавшего дерева.Большая часть аммиака в почве накапливается, когда бактерии расщепляют органические вещества. Лесные пожары, отходы жизнедеятельности людей и животных, процессы фиксации азота и газообмен с атмосферой также могут приводить к образованию аммиака.

Аммиак существует в одной из двух форм. Он может существовать в чистой, неионизированной, незаряженной форме (Nh4) или в виде положительно заряженного иона гидроксида аммония (Nh5 +) при растворении в воде. Форма аммиака в воде сильно зависит от температуры и уровня pH воды.Более теплая вода будет содержать больше неионизированной формы и меньше ионизированной, чем более холодная вода, как и вода с более высоким, менее кислым pH.

Неионизированная форма аммиака может быть токсичной для некоторых форм жизни. Ион аммония не обладает такими токсичными свойствами.

Воздействие аммиака в воде на окружающую среду

Высокий уровень аммиака в воде может иметь значительное воздействие на окружающую среду.

Итак, что вызывает высокий уровень аммиака в воде? Аммиак чаще всего поступает из сельскохозяйственных удобрений и промышленных отходов, содержащих аммиак, попадающий в поверхностные воды со стоками.

А какой нормальный уровень аммиака в воде? По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), естественные уровни аммиака в грунтовых водах обычно ниже 0,2 миллиграмма на литр, иногда записывается 0,2 части на миллион (ppm). Однако более высокие естественные уровни, до трех миллиграммов на литр, часто встречаются в лесах или районах со значительными залежами железа. В естественных условиях поверхностные воды могут содержать до 12 миллиграммов на литр. Более высокие уровни могут нарушить хрупкие водные экосистемы.

Токсичность аммиака и аммония

В воде некоторое количество аммиака распадается с образованием иона аммония плюс ионы гидроксида. Аммиак токсичен для водных организмов, а ионы аммония — нет. Как правило, в воде существует равновесие между этими двумя типами аммиака, и молекулы изменяются туда и обратно между двумя состояниями в зависимости от pH и температуры воды.

Например, при кислом pH 6 отношение аммиака к аммонию составляет примерно от 1 до 3000.При базовом pH 8 это соотношение резко снижается до 1–30. Теплая вода также имеет тенденцию содержать более токсичный аммиак, чем более холодная вода.

Воздействие на водные экосистемы

Аммиак в воде нетоксичен для человека, но он токсичен для водных организмов. В отличие от других форм азота, которые могут косвенно навредить водным экосистемам, увеличивая уровни питательных веществ и способствуя росту водорослей в процессе, известном как эвтрофикация, аммиак оказывает прямое токсическое воздействие на водные экосистемы.

Водные растения могут поглощать аммиак и включать его в некоторые молекулы своей структуры, такие как белки и аминокислоты.После того, как водные организмы поглотили его, им становится сложно вывести аммиак из своих систем. Он имеет тенденцию накапливаться в их тканях и крови, пока не убьет их. Например, пресноводные мидии-юниониды очень чувствительны к аммиаку в воде, как и пресноводные виды улиток, дышащих жабрами, а также многие другие беспозвоночные, рыбы и растения.

Кроме того, высокие уровни аммиака в озерах и ручьях могут способствовать росту водорослей, которые, в свою очередь, могут подавлять рост других водных растений.Бактерии также могут превращать аммиак в воде в нитраты в процессе, известном как нитрификация. Нитрификация является полезным процессом, если она происходит в почве — растения могут использовать производимые нитраты в качестве пищи. Однако нитрификация, как правило, снижает уровень растворенного кислорода в воде, что затрудняет дыхание рыб и других водных организмов.

Как аммиак влияет на качество воды?

Аммиак в питьевой воде может иногда вызывать неприятный вкус и запах из-за образования хлораминов, чему способствует добавление аммиака.Хлорамины образуются при добавлении хлора и аммиака в питьевую воду для ее дезинфекции. Однако считается, что аммиак не токсичен для здоровья человека на уровнях, обнаруженных в питьевой воде.

Вода, загрязненная удобрениями, химическими стоками или отходами животноводства, также может содержать повышенный уровень аммиака. Из-за его более низкой токсичности для людей Агентство по охране окружающей среды США (EPA) не установило стандартный верхний предел для аммиака в общественных источниках воды. Местные экологические пределы содержания аммиака в питьевой воде на всей территории США варьируются от 0.От 25 до 32,5 миллиграммов на литр.

ВОЗ, как и Агентство по охране окружающей среды (EPA), считает, что количество аммиака, регулярно обнаруживаемого в питьевой воде, не имеет большого значения для здоровья человека. По этой причине ВОЗ не выпустила конкретных ориентированных на здоровье рекомендаций по уровням аммиака в питьевой воде.

Рекомендации по качеству воды для аммиака

Однако EPA установило рекомендуемые критерии качества воды для общего содержания аммиачного азота (TAN) в воде. Эти критерии не являются законом — это руководящие принципы, которые имеют силу закона только в том случае, если государства принимают их в свои стандартные критерии качества воды.Тем не менее, они остаются полезными рекомендациями для определения безопасного уровня аммиака. Рекомендации EPA для аммиака включают:

• Величина критерия острой опасности: EPA рекомендует краткосрочную концентрацию всего 17 миллиграммов TAN на литр воды, усредненных за час с водой при температуре 20 градусов Цельсия и pH 7. Этот предел должен быть превышен. не более одного раза в три года.
• Величина критерия хронической токсичности: EPA также рекомендует долгосрочную концентрацию только 1.9 миллиграммов ОКЧ на литр воды при той же температуре и pH, что и выше, при измерении в течение 30 дней. Этот лимит также должен превышаться не чаще одного раза в три года.
• Среднее значение за четыре дня: EPA также рекомендует, чтобы максимальная средняя концентрация за четыре дня в течение 30-дневного периода не превышала 4,8 TAN на литр воды чаще, чем один раз в три года.

Сопутствующие загрязнители

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), высокий уровень аммиака в воде часто является признаком фекального загрязнения.В этом случае вода может быть загрязнена удобрениями или фекалиями ближайшего домашнего скота. В этом случае вода может иметь крайне неприятный вкус и запах. Это также может затруднить дезинфекцию воды и, таким образом, увеличить вероятность заболеваний, передающихся через воду.

Аммиак также часто содержится в воде вместе с хлором, который может придавать неприятный вкус и запах, сушить кожу и потенциально вступать в реакцию с другими загрязнителями с образованием канцерогенных веществ.

Есть ли аммиак в питьевой воде?

В муниципальных системах водоснабжения аммиак используется для очистки питьевой воды более 70 лет. Он усиливает и продлевает полезное действие хлора, который широко добавляется в городское водоснабжение в качестве дезинфицирующего средства.

Когда в питьевую воду добавляют и хлор, и аммиак, они реагируют друг с другом с образованием хлорамина. Чаще всего часть аммиака не соединяется с хлором и остается в воде в виде свободного аммиака.

Свободный аммиак существует в различных пропорциях аммиака и аммония, в зависимости от таких факторов, как температура воды и pH. При стандартной температуре воды от 55 до 75 градусов по Фаренгейту и pH от 7 до 7,8 96 процентов аммиака в питьевой воде, вероятно, будет ионизированной формой аммония (NH ₄ ⁺ ). Остальные четыре процента составляют неионизированный аммиак.

МАГАЗИН НАШИ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Признаки высокого уровня аммиака в воде

Ниже приведены несколько признаков, которые могут указывать на высокий уровень аммиака в питьевой воде:

• Вкус, запах и частицы в воде: Неприятный вкус и запах вместе с частицами в воде могут указывать на присутствие аммиака.Иногда это происходит потому, что слишком много хлора взаимодействует с аммиаком, теряя его дезинфицирующие свойства и позволяя бактериям процветать. Плесневый землистый вкус может указывать на повышенную концентрацию аммиака в питьевой воде. Плесневый землистый вкус возникает, когда из воды удаляется слишком много кислорода в процессе нитрификации, который происходит при повышенном уровне аммиака.
• Низкий уровень хлора: Низкий уровень хлора в воде может указывать на высокий уровень аммиака. Если вы знаете уровень хлора в воде вашего дома, вы можете использовать эти цифры в качестве ориентира.Как правило, питьевая вода с высоким уровнем аммиака также имеет значительную разницу между уровнями хлора и остаточными уровнями общего хлора. Стандартный образец питьевой воды может иметь уровни хлора от 0,1 до 0,3 миллиграмма на литр, а общий уровень хлора — от 1,2 до 1,5 миллиграммов на литр. Это существенное различие предполагает, что что-то в воде соединяется с хлором, образуя что-то еще. Этим соединяющим веществом обычно является аммиак.
• Пониженный pH: Пониженный pH вашей питьевой воды также может указывать на присутствие аммиака. Подкисление воды — и, как следствие, более низкий уровень pH — часто является следствием нитрификации и может указывать на более высокий уровень аммиака.
• Рост бактерий: Иногда присутствие аммиака в питьевой воде может привести к чрезмерному росту бактерий, окисляющих аммиак. Эти бактерии могут образовывать колонии на домашних фильтрах для воды.

Если в воде присутствует очень высокий уровень аммиака, это может привести к отравлению аммиаком при попадании внутрь.Длительное употребление воды с высоким содержанием аммиака может нанести вред человеческому организму, включая повреждение систем органов. Симптомы отравления аммиаком включают следующее:

• Кашель, боль в груди, хрипы и затрудненное дыхание (если человек вдыхал пары).
• Лихорадка
• Головокружение
• Боль и отек уха, глаз, носа или горла
• Тошнота
• Рвота
• Путаница
• Ударная
• Коллапс и обморок

Однако обычные уровни аммиака в питьевой воде недостаточно высоки, чтобы вызвать эти симптомы.

Можно ли удалить аммиак из питьевой воды?

Как получить аммиак из воды при подозрении на высокий уровень? Поскольку аммиак растворим в воде, его трудно удалить даже с помощью высокотехнологичных систем фильтрации. Кипячение воды может удалить немного свободного аммиака, но неэффективно против ионизированных или растворенных форм.

Некоторые системы обратного осмоса, ионного обмена или дистилляции могут удалять некоторое количество аммиака. Но эти системы слишком дороги для многих домашних хозяйств как с точки зрения приобретения, так и с точки зрения эксплуатации.Относительно низкие риски для здоровья, связанные с аммиаком в питьевой воде, делают покупку этих дорогостоящих систем непрактичной для многих домов — точно так же, как вы не купите тысячи долларов спрея от насекомых, чтобы убить несколько божьих коровок в своем саду.

К счастью, поскольку низкие уровни аммиака в питьевой воде нетоксичны для человека, фильтрация аммиака не требуется, чтобы сделать воду безопасной для питья.

И некоторые из вредных эффектов, связанных с уровнями аммиака — например, присутствие бактерий группы кишечной палочки, вызванной удобрениями или отходами животноводства — автоматически фильтруются в муниципальных системах водоснабжения.Если у вас дома есть родниковая вода, вы можете приобрести водоочиститель, такой как Aqualuxe от Multipure, для удаления вредных бактерий и других загрязняющих веществ, таких как хлорамин, из воды вашего дома.

МАГАЗИН НАШИ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Contact Multipure для всех ваших потребностей в фильтрации воды

Многие другие загрязнители существуют наряду с аммиаком в общественных системах водоснабжения — хлор, ПФО и ПФОК (вечные химические вещества), асбест, свинец, ртуть, вирусы и бактерии, и это лишь некоторые из них.Если вам нужен способ удалить эти загрязнения из воды в доме, доверьтесь Multipure. Уже более 50 лет наши системы питьевой воды помогают уменьшить количество загрязняющих веществ и сделать питьевую воду свежей и чистой. Наша система Aqualuxe была первой, которая была сертифицирована в соответствии со стандартом NSF Standard 53, чтобы уменьшить количество вредных ПФО и ПФОК в вашей воде. А наши предметы первой необходимости помогают уменьшить количество хлора в вашей ванне, душе и воде в пути, а также обеспечивают возможность фильтрации во всем доме.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше.

Аммиак — это кислота или основание? »Science ABC

Аммиак — слабое основание, потому что его атом азота имеет электронную пару, которая легко принимает протон. Кроме того, при растворении в воде аммиак приобретает ионы водорода из воды с образованием гидроксида и ионов аммония. Именно образование этих гидроксид-ионов придает аммиаку его характерную основность.

Есть несколько химических соединений, которые особенно хорошо известны своим необычным запахом.Я помню, когда еще в старшей школе, когда мы проходили мимо химической лаборатории, мы иногда чувствовали резкий запах «тухлого яйца». «Они, должно быть, работают с сероводородом», — говорили мы. Еще одно соединение, которое мы сразу узнали, — это аммиак. Его сильный проникающий запах часто ассоциируется с мочой, чистящими средствами и человеческим потом.

В этой статье мы собираемся обсудить аммиак, его свойства и то, является ли он кислотой или основанием.

Итак, давайте сверху…

Что такое аммиак?

Аммиак — химическое соединение, содержащее один атом азота и три атома водорода.Также известен как азан (его название IUPAC), его химическая формула — Nh4.

Шарообразная аммиачная модель (Фото: Ben Mills / Wikimedia Commons)

Ее легко узнать благодаря резкому резкому запаху, похожему на запах мочи и чистящих средств (поскольку многие такие продукты содержат аммиак). в очень малых количествах) или иногда человеческий пот.

Однако его проникающий запах можно удалить путем его реакции либо с уксусной кислотой, либо с бикарбонатом натрия, поскольку обе эти реакции приводят к образованию солей аммония без запаха.

Свойства аммиака

Аммиак — бесцветный газ, который встречается в природе в очень малых количествах. Его плотность в 0,589 раза больше плотности воздуха, а это значит, что он легче воздуха. Он хорошо растворяется в воде и поэтому обычно используется в виде водного раствора, называемого «водный аммиак». Аммиак производится из азотистых веществ растительного и животного происхождения, а также в следовых количествах содержится в дождевой воде.

Аммиак также встречается в атмосферах газовых планет, таких как Юпитер (0.026%) и Сатурн (0,012%).

Верхние облака аммиака, видимые на поверхности Юпитера, расположены полосами, параллельными экватору. (Фото: ЕКА / Хаббл / Wikimedia Commons)

Что такое слабая база?

Слабое основание — это химическое соединение, которое только частично диссоциирует в водном растворе (раствор, в котором растворителем является вода). Другими словами, слабое основание не ионизируется полностью в водном растворе. Для непосвященных ионизация — это процесс, посредством которого атом или молекула приобретает / теряет электроны для образования ионов и приобретает отрицательный / положительный заряд.

Если вам нужно более техническое определение слабого основания, это основание, протонирование которого является неполным. Некоторые примеры слабых оснований — метиламин, аланин и, конечно же, аммиак.

(Фото: Nothingserious & Abbey311 / Wikimedia Commons)

Что делает аммиак слабым основанием?

Аммиак считается слабым основанием из-за его химической структуры, которая представлена ​​на диаграмме ниже.

Обратите внимание на неподеленную пару на атоме азота (Фото: Ben Mills / Wikimedia Commons)

Обратите внимание на конфигурацию электронов на атоме азота.Он состоит из неподеленной пары (электронов, которые не участвуют напрямую в связывании), которые легко принимают протон, а не отдают его, что приводит к образованию иона аммония.

Кроме того, как упоминалось ранее, аммиак хорошо растворяется в воде благодаря полярности молекулы Nh4 и его способности образовывать водородные связи. При растворении в воде аммиак приобретает ионы водорода из воды с образованием гидроксида и ионов аммония.

Статьи по теме

Статьи по теме

Именно образование этих гидроксид-ионов придает аммиаку характерную основность.Однако не весь растворенный аммиак реагирует с водой с образованием ионов аммония, что делает аммиак слабым основанием.

Кроме того, ион аммония действует как слабая кислота в водных растворах, потому что он распадается в воде с образованием аммиака и иона водорода.

Следовательно, хотя аммиак в основном считается слабым основанием, он также может действовать как слабая кислота в водных растворах.

Аммиак | Агентство по охране окружающей среды США

Обзор

Рисунок 1. Пруд-отстойник полигона. Аммиак (NH ₃ ) — распространенный токсикант, получаемый из отходов (см. Рисунок 1), удобрений и природных процессов. Аммиачный азот включает как ионизированную форму (аммоний, NH ₄ ⁺ ), так и неионизированную форму (аммиак, NH ₃ ). Повышение pH способствует образованию более токсичной неионизированной формы (NH ₃ ), тогда как снижение способствует образованию ионизированной (NH ₄ ⁺ ) формы. Температура также влияет на токсичность аммиака для водных организмов.

Аммиак — частая причина гибели рыб. Однако наиболее распространенные проблемы, связанные с аммиаком, связаны с его повышенными концентрациями, влияющими на рост рыб, состояние жабр, вес органов и гематокрит (Milne et al. 2000). Продолжительность и частота воздействия сильно влияют на тяжесть последствий (Milne et al. 2000).

Аммиак в отложениях обычно возникает в результате бактериального разложения органических веществ, которые накапливаются в отложениях. Микробиота осадка минерализует органический азот или (реже) производит аммиак путем диссимиляционного восстановления нитратов.Аммиак особенно распространен в бескислородных отложениях, потому что нитрификация (окисление аммиака до нитрита [NO ₂ ^— ] и нитрата [NO ₃ ^— ]) ингибируется. Аммиак, образующийся в отложениях, может быть токсичным для бентической или поверхностной водной биоты (Lapota et al. 2000).

Аммиак также вызывает биохимическую потребность в кислороде для водоприемников (это называется азотной биологической потребностью в кислороде или NBOD). Это происходит потому, что растворенный кислород потребляется, поскольку бактерии и другие микробы окисляют аммиак до нитрита и нитрата.Получающееся в результате уменьшение растворенного кислорода может уменьшить видовое разнообразие и даже вызвать гибель рыбы.

Кроме того, аммиак может привести к сильному росту растений (эвтрофикации) из-за своих питательных свойств (см. Модуль «Питательные вещества»). Водоросли и макрофиты поглощают аммиак, снижая его концентрацию в воде.

Контрольный список источников, данных о местонахождении и биологического воздействия

В этом модуле аммиак рассматривается как непосредственный фактор стресса с токсическим механизмом действия. Его питательные свойства учитываются в модуле «Питательные вещества».

Аммиак должен быть потенциальной причиной, когда человеческие источники и деятельность, наблюдения на местах или наблюдаемые биологические эффекты поддерживают части путей от источника к ухудшению (см. Рисунок 2).

Контрольный список ниже поможет вам определить ключевые данные и информацию, полезные для определения того, следует ли включать аммиак в число возможных причин. Список предназначен для того, чтобы помочь вам в сборе доказательств, подтверждающих, ослабляющих или устраняющих аммиак как возможную причину.
Для получения дополнительной информации о конкретных записях перейдите на вкладку Когда выводить список .

Рассмотрите возможность внесения аммиака в список возможных причин , если присутствуют следующие источники и виды деятельности, свидетельства на месте и биологические эффекты:

Источники и виды деятельности

• Водохранилища Рисунок 2 . Простая концептуальная диаграмма, иллюстрирующая причинные пути, от источников до нарушений, связанных с аммиаком. Щелкните диаграмму, чтобы просмотреть ее в увеличенном виде.
• Водоотводы для обработки бытовых отходов
• Септическая фильтрация
• Промышленные точечные источники
• Сельскохозяйственные и городские стоки (удобрения)
• Внесение навоза
• Концентрированное кормление животных
• Аквакультура
• Фильтрат свалок
• Атмосферные источники
• Прибрежная девегетация

Свидетельства о местонахождении

• Медленная или стоячая вода
• Плотность рыбы
• Наличие органических отходов
• Неприятный запах
• Наличие органических взвешенных веществ или хлопьев
• Щелочная, бескислородная или теплая вода
• Высокорослое растениеводство (e.г., цветение водорослей)

Биологические эффекты

• Снижение или отсутствие видов, чувствительных к аммиаку
• Физиологические эффекты (например, снижение экскреции азота, снижение связывания кислорода с гемоглобином)
• Поведенческие эффекты (например, потеря равновесия, повышенная возбудимость, учащенное дыхание)
• Морфологические эффекты (например, разрастание жаберных пластинок, уменьшение лимфоидной ткани в селезенке, поражения кровеносных сосудов, секреция слизи)
• Воздействие на организм и население (e.г., снижение роста и численности, массовая смертность)

• Температура: Токсичность аммиака (как общего аммиака) увеличивается с повышением температуры (US EPA 1999).
• pH: Концентрация аммиака и его токсичность возрастают с увеличением pH, хотя требуется меньше аммиака для получения токсических эффектов при более низких pH (IPCS 1986, Wurts 2003).
• Растворенный кислород: Кислород расходуется при окислении аммиака (нитрификация), а низкие уровни кислорода повышают уровень аммиака, ингибируя нитрификацию.
• Сезон: Общая концентрация аммиачного азота в поверхностных водах летом обычно ниже, чем зимой. Это происходит из-за поглощения растениями и снижения растворимости аммиака при более высоких температурах воды (IPCS 1986).
• Ионная сила: Толерантность к аммиаку может увеличиваться с увеличением ионной силы или солености (Sampaio et al.2002).
• Отложения: Мелкие отложения имеют тенденцию выделять аммиак из-за низкого уровня кислорода и высокого содержания органических веществ.

• Концентрации, измеряемые непрерывно с течением времени на участке, такие же или ниже, чем аммиак на участках без наблюдаемых биологических нарушений ( отсутствие сосуществование ).
• На территории представлены все стадии жизни чувствительных к аммиаку видов.

Когда включать

Источники и виды деятельности, которые предполагают включение аммиака в список возможных причин

На количество аммиака в поверхностных водах влияет многие виды деятельности человека в водоемах и связанных с ними водосборах. Чем шире соответствующие источники и виды деятельности, тем больше вероятность того, что аммиак достигнет таких концентраций, которые могут нанести вред поверхностным водам.

• Запруды : Заполнение водой может способствовать повышению концентрации аммиака.Отсутствие турбулентности и перемешивания уменьшит улетучивание аммиака, что приведет к более высоким концентрациям аммиака ниже по потоку. Термическая стратификация в водохранилищах может приводить к более высоким концентрациям аммиака в гиполимнионе, что в случае плотин со дном сброса может привести к увеличению содержания аммиака в водах ниже по течению.
• Муниципальные очистные сооружения : Муниципальные очистные сооружения и государственные очистные сооружения (POTW) перерабатывают бытовые отходы и эксплуатируются в соответствии с ограничениями разрешений, разработанными для защиты принимающих водоемов от избыточного поступления загрязняющих веществ, таких как аммиак (Constable et al.2003). Однако во время штормов избыточный сток может быть отведен в комбинированные сливы канализации (CSO), которые сбрасывают неочищенные бытовые отходы непосредственно в ручьи и озера. Неисправности очистных сооружений также могут привести к высоким выбросам аммиака в водотоки (см. Рисунок 3). Рисунок 3 . Сброс со станции очистки сточных вод.
  Фото любезно предоставлено Геологической службой США по гидрологии токсичных веществ Фотогалерея
• Просачивание септиков и вышедшие из строя заводы по упаковке : Утечки из вышедших из строя септиков или их участков выщелачивания, а также сбросы из плохо функционирующих комплексных очистных сооружений могут вносить значительные количества аммиака в водотоки и озера.
• Точечный промышленный источник : Некоторые отрасли промышленности выбрасывают аммиак в качестве побочного продукта в потоки отходов. Эти сбросы в конце трубы регулируются пределами разрешений для защиты принимающих водоемов, но если исходная конструкция системы неадекватна или проблемы в эксплуатации приводят к неадекватно очищенным сбросам, в результате возникают повышенные концентрации аммиака. Это особенно актуально для производств, которые производят аммиак, аминированные органические вещества или другие азотсодержащие отходы, такие как пищевая промышленность (например,g., птицеводство, животноводство или морепродукты), фармацевтическое производство (например, процессы ферментации), бумажные фабрики и очистка дымовых газов на угольных электростанциях.
• Сельскохозяйственные и городские стоки : Стоки и стоки от сельскохозяйственных, рекреационных (например, полей для гольфа) или бытовых удобрений могут напрямую увеличить количество аммиака в поверхностных водах (см. Рисунок 4). Рисунок 4 . Сельскохозяйственный сток.
  Фото любезно предоставлено NOAA Ocean Service Education
• Внесение навоза : Навоз, содержащий аммиак и другие азотистые соединения, часто разбрасывают по полям, а затем смывают в ручьи и другие водоемы в результате дождя или таяния снега.Выпас скота разбрасывает мочу и навоз на пастбища, а там, где у них есть доступ к ручьям, они вносят мочу и навоз прямо в воду.
• Операции по концентрированному кормлению животных : Сток с откормочных площадок и других операций по концентрированному кормлению животных может содержать высокие уровни аммиака и других азотистых соединений.
• Аквакультура : Дренаж с рыбных и креветочных хозяйств с высоким содержанием аммиака, если не обработан должным образом.
• Свалки : стоки со свалок могут содержать высокие концентрации аммиака (Mancl and Veenhuizen 1991).
• Атмосферные источники : Эти источники включают аммиак, образующийся в результате сельскохозяйственных работ, и выбросы оксида азота от автомобилей и промышленности (NOAA 2000). Это регионально важные источники, но они редко указывают на конкретные нарушения.
• Прибрежное развитие : Удаление растительности с берегов поверхностных вод увеличивает сток поверхностных вод и температуру воды, а также снижает поступление древесного мусора. Повышенный сток поверхностных вод может увеличить количество аммиака, непосредственно попадающего в водоем.Повышенная температура воды увеличивает токсичность аммиака. Уменьшение турбулентности из-за меньшего количества древесных остатков может снизить улетучивание и оксигенацию.
• Высокая продуктивность растений : Высокая продукция водорослей или растений может снизить содержание аммиака за счет ассимиляции, повысить уровень аммиака за счет фиксации азота или повысить pH-токсичность за счет поглощения CO ₂ , что приведет к переходу на более неионизированный аммиак.

Свидетельства, свидетельствующие о включении аммиака в список возможных причин

Рисунок 5 .Водохранилище для борьбы с наводнениями вдоль ручья Лос-Гатос в Кэмпбелле, Калифорния.
Предоставлено USGS В дополнение к наблюдениям за источниками, рассмотренными выше, данные наблюдений на участке могут указывать на то, что высокое содержание аммиака должно быть включено в качестве потенциального кандидата в причину:

Медленно движущаяся вода : Медленно движущаяся или стоячая вода (см. Рисунок 5) может имеют высокие концентрации аммиака из-за отсутствия турбулентности и улетучивания, а также большего накопления метаболических отходов и продуктов разложения, включая аммиак (ВОЗ, 1986).

Высокая плотность рыбы : Снижение стока может привести к скоплению рыбы в лужах или других убежищах, концентрируя выделение отходов и повышая концентрацию аммиака.

Наличие органических отходов : Органические отходы — это остатки некогда живых организмов или их экскременты. Экскременты и сточные воды содержат большое количество аммиака, поэтому признаки наличия такого материала в водоеме могут указывать на аммиак в качестве возможной причины. Напротив, в растительном материале обычно мало азота, и связанные с ним разложители могут поглощать аммиак и снижать его концентрацию в воде.Определение типа органических отходов, присутствующих в водоеме, поможет выявить возможные причины. Чрезмерное количество органических отходов в воде может привести к сероватому отливу с видимыми отложениями ила в зонах отложения.

Неприятный запах : Газообразный аммиак имеет характерный резкий запах (подумайте о средствах для мытья окон и полов). Концентрации аммиака в потоках редко бывают достаточно высокими, чтобы проявлять этот запах, но вода с неприятным запахом, запахом септических или органических отходов может иметь относительно высокие концентрации аммиака.

Взвешенные твердые частицы : Взвешенные твердые частицы из сточных вод или стоков могут содержать большое количество аммиака или действовать как катализаторы роста бактерий, способствующие накоплению аммиака. Определение типа присутствующего взвешенного материала важно для выявления возможных причин.

Щелочная, бескислородная или теплая вода : Характеристики воды, которые способствуют образованию аммиака (например, кислородное голодание) или повышают токсичность (например, высокий pH и температура), являются признаками того, что причиной может быть аммиак.

Биологические эффекты, которые предполагают включение аммиака в список возможных причин

Объединенный аммиак очень токсичен для водных животных, особенно рыб, поскольку он может легко диффундировать через жаберные мембраны (Sampaio et al. 2002). Ионизированный аммиак не так легко проходит через жаберные мембраны, поэтому он значительно менее токсичен, чем неионизированная форма (Camargo and Alonso 2006). У большинства рыб аммиак выводится путем пассивной диффузии аммиака через жабры в соответствии с его градиентом парциального давления (Wilson et al.1998). Нарушение этого градиента вызывает повышение внутренней концентрации аммиака, что влияет на внутренние органы, функцию нервной системы и дыхание.

Уменьшение количества видов и процессов, чувствительных к аммиаку : Лососевые, как правило, особенно чувствительны к острым воздействиям, связанным с эпизодическими источниками. Однако чувствительность к хроническому воздействию менее последовательна с таксономической точки зрения. В частности, наиболее чувствительный род рыб, используемый для определения критерия постоянного качества воды, — это рыба-солнце ( Lepomis spp.) (Агентство по охране окружающей среды США, 1999 г.).

Молодые рыбы более чувствительны, чем молодые или взрослые особи. Следовательно, эффекты более вероятны в те сезоны, когда присутствуют ранние стадии жизни.

Беспозвоночные, особенно членистоногие, обычно менее восприимчивы, чем рыбы. Следовательно, наблюдения о том, что рыбы страдают больше, чем беспозвоночные, согласуются с аммиаком в качестве причины. Однако недавняя информация свидетельствует о том, что некоторые пресноводные мидии (Unionidae) — особенно глохидии и молодь — очень чувствительны к аммиаку (Newton and Bartsch 2006).

Объединенный аммиак может вызвать токсичность для бактерий Nitrosomonas и Nitrobacter , подавляя процесс нитрификации. Это ингибирование может приводить к увеличению накопления аммиака в водной среде, повышая уровень токсичности для бактерий и водных животных (Carmargo and Alonso 2006).

Физиологические, морфологические и поведенческие эффекты : Специфические биотические эффекты, предполагающие, что вы считаете аммиак возможной причиной, описаны в таблице 1.Обратите внимание, однако, что наблюдение этих эффектов не подтверждает причинно-следственную связь. В некоторых случаях такой же наблюдаемый эффект может быть вызван другими факторами стресса или несколькими агентами. Если вы подозреваете, что аммиак является причиной наблюдаемых биологических нарушений, то также учитывайте pH, температуру и низкий уровень растворенного кислорода — факторы стресса, которые часто связаны с концентрациями аммиака и способствуют их увеличению.

Эффекты на уровне организма и популяции : Вышеуказанные эффекты могут приводить к эффектам на уровне организма и популяции, в том числе:

• Снижение скорости роста
• Пониженная активность кормления
• Снижение плодовитости и репродуктивного успеха
• Уменьшение численности населения
• Повышенная смертность (e.г., убой рыбы)
• Повышенная эрозия плавников рыб

Свидетельства, подтверждающие исключение аммиака в качестве возможной причины

Рекомендации по исключению аммиака в качестве возможной причины ограничены ситуациями, в которых физические и химические характеристики объекта не позволяют логически объяснить ухудшение качества аммиака. Таким образом, отсутствие очевидных источников и наблюдений на месте не может быть использовано для исключения аммиака как вероятной причины. Однако отсутствие источников или других доказательств может быть использовано для отсрочки рассмотрения аммиака, если поддерживаются другие возможные причины.

Источники : Водосбросы, водопады и турбулентные потоки в ручьях и реках вызывают естественное улетучивание аммиака. Таким образом, высокие концентрации аммиака физически исключаются из-за постоянного улетучивания из-за турбулентности. Однако на концентрацию аммиака повлияет изменение расхода в течение года, и это следует учитывать. В таких ситуациях обследование следует дополнить измерениями концентрации аммиака.

Наблюдения на объекте : Мы предостерегаем от использования контрольных показателей воздействия для исключения аммиака из первоначального списка возможных причин, потому что разные виды имеют разные допуски по аммиаку, а концентрации редко хорошо охарактеризованы.В таблице 2 приведены примерные значения токсичности для выбранных видов с острыми и хроническими значениями из действующих критериев качества воды для аммиака (Агентство по охране окружающей среды США, 1999 г.).

Способы измерения

Концентрация аммиака в воде измеряется как общий аммиак и обычно указывается в мг / л.Концентрация неионизированного аммиака (NH ₃ ) определяется по хорошо известным формулам (см. Ссылку на калькулятор ниже). При различении неионизированного и ионизированного аммиака важно учитывать влияние температуры и pH (Eaton et al. 2005).

• Аммиачный зонд : Измерительный зонд подключен к электронному ионометру, который измеряет и отображает напряжение, возникающее от аммиака, которое затем преобразуется в концентрацию с использованием стандартной кривой.
• Колориметр : Один или несколько реагентов добавляются к образцу через определенные промежутки времени, так что интенсивность получаемого цвета пропорциональна аммиаку, который реагирует с реагентом. Затем это поглощение цвета измеряется с помощью колориметра или спектрофотометра. Бланки и стандарты используются для построения стандартной кривой, по которой значение абсорбции образца преобразуется в концентрацию аммиака.

Доля неионизированного аммиака (NH ₃ ) напрямую не измеряется, а вместо этого рассчитывается с использованием показателей общего аммиака, pH, температуры и ионной силы (измеряется либо в терминах общего количества растворенных твердых веществ, либо в виде проводимости).Для этой цели Американское рыболовное общество разработало калькулятор аммиака (следует загрузить таблицу 9 на указанной веб-странице). После ввода необходимых данных инструмент рассчитает количество неионизированного аммиака как в мг / л, так и в мкг / л.

Концептуальные диаграммы

О концептуальных диаграммах

Концептуальные диаграммы используются для описания предполагаемых взаимосвязей между источниками, стрессорами и биотическими реакциями в водных системах.

Схема простой концептуальной модели

Рисунок 2 .Простая концептуальная диаграмма, иллюстрирующая причинные пути, от источников до нарушений, связанных с аммиаком. Щелкните диаграмму, чтобы просмотреть ее в увеличенном виде. Многие виды деятельности человека и связанные с ней источники могут способствовать высоким концентрациям аммиака в водных системах, что может привести к летальным и сублетальным последствиям для водных организмов. Изменение русла может привести к снижению поглощения азота в ручье, в то время как уменьшение прибрежной и водосборной растительности, связанное с сельским хозяйством и урбанизацией, может снизить поглощение азота в окружающем ландшафте.Изменение русла и забор воды могут снизить улетучивание аммиака из-за изменений скорости и глубины воды.

Источники, связанные с сельским хозяйством, урбанизацией, промышленностью и аквакультурой, также могут напрямую увеличивать поступление аммиака в водные системы через четыре основных транспортных пути (или определяемые транспортом источники): ливневые стоки, утечки или фильтрация в источники подземных вод, атмосферные выбросы и осаждения или прямые сбросы сточных вод (см. Рисунок 6).

Аммиак является ключевым компонентом круговорота азота в потоках, где он может растворяться в толще воды или связываться с отложениями.При достаточно высоких концентрациях аммиак может быть токсичным для водных организмов. В целом, неионизированный аммиак (NH ₃ ) является наиболее токсичной формой для водной биоты. Относительный вклад неионизированных форм по сравнению с ионизированными в общие концентрации аммиака зависит от определенных критериев качества воды, в первую очередь от pH: с увеличением pH увеличивается доля аммиака в неионизированной форме.

Повышенные концентрации аммиака или колебания в водотоках могут привести к ухудшению состояния, замедлению роста, изменению поведения, повышенной восприимчивости к другим стрессовым факторам, увеличению смертности и снижению репродуктивного успеха пораженной биоты и, в конечном итоге, могут изменить популяцию и структура сообщества и функция экосистемы (Рисунок 7). Рисунок 7. Иллюстрация путей прохождения азота.

Подробная схема концептуальной модели

Высокие концентрации аммиака в водных системах могут иметь летальные и сублетальные последствия для водных организмов, потенциально изменяя структуру сообщества и функции экосистемы. Эта концептуальная диаграмма (рисунок 8) иллюстрирует связи между стрессорами, связанными с аммиаком (середина диаграммы), деятельностью человека и источниками, которые могут усилить эти стрессоры (верхняя часть диаграммы), и биологическими реакциями, которые могут возникнуть (нижняя часть диаграммы).

В некоторых случаях также показаны дополнительные шаги, ведущие от источников к факторам стресса, способы действия, ведущие от факторов стресса к реакциям, и другие модифицирующие факторы. Это повествование обычно следует схеме сверху вниз, слева направо. Рисунок 8. Пример подробной концептуальной схемы для аммиака. Щелкните диаграмму, чтобы просмотреть ее в увеличенном виде.

Связь источников и действий с непосредственными факторами стресса

Изменение канала может увеличить концентрацию аммиака несколькими способами.Изменения, которые уменьшают сложность каналов (например, трубопроводы или разделение потоков), могут привести к снижению поглощения азота. Загрязнение водотоков может привести к снижению улетучивания аммиака перед водохранилищами из-за снижения скорости воды (и увеличения глубины воды). Уменьшение стока воды ниже водохранилищ (или в ручьях, пострадавших от водозабора) может ограничить доступность среды обитания, скопление биоты и концентрацию отходов, богатых аммиаком.

Многие виды деятельности человека и землепользования также сокращают прибрежную растительность и растительность водосборов, что может снизить количество азота, поглощаемого наземными растениями, и еще больше снизить сложность русла из-за уменьшения поступления древесного мусора.

Определенные виды деятельности человека и землепользования могут напрямую вносить аммиак в водные системы, и во многих случаях ухудшения, связанные с аммиаком, наблюдаются только при наличии этих прямых выбросов. Источники, связанные с сельским хозяйством, включают отходы животноводства от операций по концентрированному кормлению животных (CAFO), других животноводческих хозяйств и объектов аквакультуры, а также удобрения, вносимые в поля. Источники, связанные с городским и пригородным развитием, включают удобрения, вносимые для полей для гольфа и газонов; отходы жизнедеятельности человека из канализационных и септических систем и очистных сооружений; отходы полигонов; и выбросы азотных транспортных средств.

Отрасли промышленности (например, угольные электростанции и другие промышленные объекты) также могут выделять аммиак в окружающую среду. Аммиак из этих источников может поступать в водные системы посредством четырех основных транспортных путей (или определенных для транспорта источников): ливневые стоки, утечки или фильтрация в источники подземных вод, атмосферные выбросы и осаждения или прямые сбросы сточных вод. Каждый из этих определяемых переносом источников может привести к увеличению поступления аммиака в поверхностные воды.

В потоках аммиак может растворяться в толще воды или быть связан с отложениями.В нетоксичных концентрациях аммиак действует как питательное вещество и может стимулировать производство микробов и растений (дополнительную информацию об этих путях см. В модуле по питательным веществам). Концентрации аммиака также будут зависеть от азотного цикла или превращения азота между различными степенями окисления. Этот цикл зависит от микробной активности и уровней растворенного кислорода, поэтому эти факторы играют важную роль в определении концентрации аммиака.

При достаточно высоких концентрациях аммиак может быть токсичным для водных организмов.В целом, неионизированный аммиак (NH ₃ ) является наиболее токсичной формой для водной биоты. Относительный вклад неионизированных форм по сравнению с ионизированными в общие концентрации аммиака зависит от определенных критериев качества воды, в первую очередь от pH: с увеличением pH увеличивается доля аммиака в неионизированной форме. Стрессовые факторы, такие как ионная сила и температура, также могут влиять на токсичность аммиака, поскольку они влияют на переносимость и токсичность аммиака.

Связывание ближайших стрессоров с биологической реакцией

Когда концентрация или колебания аммиака в ручьях увеличиваются, концентрация аммиака в водных организмах может возрасти из-за снижения выделения азота и увеличения диффузии аммиака через жаберные мембраны.Повышение внутренней концентрации аммиака может иметь несколько пагубных последствий, включая снижение иммунной, осморегуляторной, нервной системы и дыхательной функции. Например, скорость оттока Na ⁺ повышается в присутствии аммиака, и рыба должна увеличивать приток Na ⁺ , чтобы оставаться в балансе Na ⁺ .

Эти различные способы действия могут способствовать ухудшению состояния, замедлению роста, изменению поведения и повышенной восприимчивости к другим стрессорам в пораженной биоте.Например, повышенная концентрация аммиака может привести к усилению повреждения жабр и органов, усилению эрозии плавников или увеличению секреции слизи у рыб; возможные изменения в поведении включают повышенную возбудимость, гипервентиляцию и судороги.

В конечном итоге эти эффекты могут привести к изменениям в структуре населения и сообществ, а также к функциям экосистемы. Например, количество таксонов, особенно чувствительных к неионизированному аммиаку, таких как мидии-юниониды и рыба, может уменьшиться, в то время как более устойчивые организмы станут более доминирующими.

Литературные обзоры

В этом разделе представлена ​​аннотированная библиография ссылок, содержащих информацию о взаимосвязи стрессора и реакции на аммиак, а также общую справочную информацию. Это не претендует на то, чтобы быть исчерпывающей библиографией ссылок, касающихся аммиака, а скорее предназначено для выделения нескольких ссылок, которые могут быть особенно полезными.

• Камарго Дж., Алонсо А. (2006) Экологические и токсикологические последствия загрязнения неорганическим азотом в водных экосистемах: глобальная оценка.Environment International 32: 831-849.

В этой статье обсуждаются три основных эффекта загрязнения неорганическим азотом в виде NH ₄ ⁺ , NH ₃ , NO ₂ ^— , HNO ₂ и NO ₃ -, в деталях: подкисление пресноводных экосистем без большой кислотонейтрализующей способности, распространение первичных продуцентов, вызывающих эвтрофикацию, и токсичность для водных позвоночных и беспозвоночных. В документе также описываются риски для здоровья человека и экономики, связанные с загрязнением неорганическим азотом.

• Камарго Дж., Алонсо А. (2007) Загрязнение водных экосистем неорганическим азотом: причины и последствия. Веб-сайт «Энциклопедия Земли».

В этом документе обсуждаются последствия увеличения загрязнения неорганическим азотом. В документе объясняется подкисление пресноводных экосистем, эвтрофикация, токсичные водоросли, токсичность неорганического азота в форме NH ₄ ⁺ , NH ₃ , NO ₂ ^— и NO ₃ ^— , к водным организмам и его неблагоприятному воздействию на здоровье человека.

• Клемент Б., Мерлин Г. (1995) Вклад аммиака и щелочности в токсичность фильтрата полигонов для ряски. Наука об окружающей среде в целом 170: 71-79.

В этом исследовании используются испытания на токсичность, чтобы определить, являются ли аммиак и щелочность основными факторами токсичности фильтрата полигонов для ряски. Образцы фильтрата со свалок собираются и используются в тестах на токсичность с различными значениями pH. Кроме того, некоторые пробы фильтрата были очищены от аммиака и использованы для выявления эффектов, вызванных аммиаком.

• Констебль М., Чарльтон М., Дженсен Ф., Макдональд К., Крейг Г., Тейлор К. (2003) Оценка экологического риска аммиака в водной среде. Оценка рисков для человека и окружающей среды 9 (2): 527-548.

Этот документ представляет собой тематическое исследование, в котором изучается возможность летального и сублетального воздействия на смесь позвоночных и беспозвоночных видов в пресноводных водоемах Канады. И в Ред-Ривер, и в гавани Гамильтон есть множество сбросов муниципальных очистных сооружений, и в прошлом они демонстрировали высокий уровень аммиака.В документ включены несколько моделей риска для водных сообществ, которые были разработаны для демонстрации чувствительности видов к аммиаку.

• Даймонд Дж., Маклер Д., Раснак В., Грубер Д. (1993) Выведение критериев содержания аммиака для конкретного участка для верхнего потока с преобладанием стоков. Экологическая токсикология и химия 12: 649-658.

В этой статье рассматривается диапазон чувствительности к аммиаку для нескольких видов позвоночных и беспозвоночных, населяющих восточный берег Соединенных Штатов.В ходе исследования изучалось влияние pH и температуры на токсичность аммиака для местных видов.

В этом документе подробно обсуждаются основные свойства, источники и влияние аммиака на водную среду Канады.

В этом документе дается общий подробный обзор аммиака. Его темы варьируются от химических свойств до воздействия на окружающую среду и человека.

• Скотт Д., Лукас М., Уилсон Р. (2005) Влияние высокого pH на ионный баланс, выделение азота и поведение пресноводных рыб из эвтрофного озера: лабораторные и полевые исследования.Водная токсикология 73: 31-43.

В этой статье основное внимание уделяется влиянию летнего цветения цианобактерий и повышения pH в пресноводном гиперэвтрофном озере Слэптон-Лей на нелосальмонидные виды рыб. Утверждается, что летнее цветение цианобактерий и повышение pH связаны с усилением воздействия сельского хозяйства и очистных сооружений, отчасти из-за NH ₃ .

• Штумм В., Морган Дж. Дж. (1996) Aquatic Chemistry. Wiley-Interscience, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.

Этот стандартный текст по лимнохимии дает хорошее объяснение химического состава аммиака в поверхностных водах.

В этом документе представлены обновленные версии критериев качества окружающей воды на содержание аммиака за 1998 год. В нем рассматривается острая и хроническая токсичность аммиака для пресноводных организмов.

• Вебстер Дж., Малхолланд П., Танк Дж., Валетт М., Доддс В., Петерсон Б., Боуден В., Дам С., Финдли С., Грегори С., Гримм Н., Гамильтон С., Джонсон С., Марти Е., Макдауэлл В., Мейер Дж. , Morrall D, Thomas S, Wollheim W (2003) Факторы, влияющие на поглощение аммония в ручьях: межбиомная перспектива.Пресноводная биология 48: 1329-1352.

В этой статье обсуждается эксперимент Lotic Intersite Nitrogen eXperiment (LINX), целью которого было выяснить, как различные физические, химические и биологические процессы в потоках влияют на поглощение аммония. В ходе исследования было изучено 11 участков водотоков, от Аляски до Пуэрто-Рико. На каждом участке аммоний вводили на участке выше по течению исследуемого участка. Затем были отобраны пробы по времени в нижнем течении участка досягаемости, и были сопоставлены данные из всех 11 регионов.

• Вебстер Дж., Суонк В. (1985) Факторы внутри потока, влияющие на перенос питательных веществ из засаженных лесом и вырубленных водосборов. в: Blackmon R (Eds). Труды лесничего и качества воды: симпозиум Среднего Юга. Университет Арканзаса.

В этой статье описывается поглощение питательных веществ посредством автотрофных и гетеротрофных процессов, образование макробеспозвоночных частиц и удержание растворенных и твердых частиц питательных веществ древесными остатками. Основное внимание в исследовании уделяется влиянию лесозаготовок и, как следствие, изменению физических характеристик водотока на поступление и поглощение питательных веществ.

Ссылки

• Bosakowski T, Wagner EJ (1994) Обзор эрозии плавников форели, качества воды и условий выращивания на государственных рыбоводных заводах в штате Юта. Журнал Всемирного общества аквакультуры 25 (2): 308-316.
• Камарго Дж., Алонсо А. (2006) Экологические и токсикологические эффекты загрязнения неорганическим азотом в водных экосистемах: глобальная оценка. Environment International 32: 831-849.
• Камарго Дж., Алонсо А. (2007) Загрязнение водных экосистем неорганическим азотом: причины и последствия.Веб-сайт «Энциклопедия Земли».
• Клемент Б., Мерлин Г. (1995) Вклад аммиака и щелочности в токсичность фильтрата полигонов для ряски. Наука об окружающей среде в целом 170: 71-79.
• Констебль М., Чарльтон М., Дженсен Ф., Макдональд К., Крейг Г., Тейлор К. (2003) Оценка экологического риска аммиака в водной среде. Оценка рисков для человека и окружающей среды 9 (2): 527-548.
• Diamond J, Mackler D, Rasnake W, Gruber D (1993) Выведение критериев аммиака для конкретного участка для верхнего потока с преобладанием сточных вод.Экологическая токсикология и химия 12: 649-658.
• Eaton AD, Clesceri LS, Rice EW, Greenberg AE, Franson MAH (Eds.) (2005) Стандартные методы исследования воды и сточных вод (21-е издание). Американская ассоциация общественного здравоохранения, Вашингтон, округ Колумбия.
• Environment Canada and Health Canada (2001) Отчет об оценке списка приоритетных веществ для аммиака в водной среде. Министр общественных работ и государственных услуг, Канада.
• МПХБ (Международная программа по химической безопасности) (1986) Критерии гигиены окружающей среды 54: Аммиак.Объединенная национальная программа по окружающей среде, Международная организация труда, Всемирная организация здравоохранения.
• Lang T, Peters G, Hoffman R, Meyer E (1987) Экспериментальные исследования токсичности аммиака: влияние на частоту вентиляции, рост, эпидермальные слизистые клетки и структуру жабр радужной форели Salmo gairdneri. Болезни водных организмов 3: 159-167.
• Lapota D, Duckworth D, Ward J (2000) Смешивающие факторы в токсикологии отложений — выпускные документы 1-19. Центр космических и военно-морских систем войны, Сан-Диего, Калифорния.
• Lease H, Hansen J, Bergman H, Meyer J (2003) Структурные изменения в жабрах присосок Lost River, подвергнутых воздействию повышенных pH и концентраций аммиака. Сравнительная биохимия и физиология, Часть C 134: 491-500.
• Mancl K, Veenhuizen M (1991) Как избежать загрязнения водотока из навоза животных. Расширение государственного университета Огайо. AEX-708-91.
• Milne I, Seager J, Mallett M, Sims I (2000) Влияние кратковременного импульсного воздействия аммиака на рыбу. Экологическая токсикология и химия 19 (12): 2929-2936.
• Newton N, Bartsch M (2006) Смертельные и сублетальные эффекты аммиака для молоди Lampsilis мидий (Unionidae) в отложениях и только в воде. Экологическая токсикология и химия 26: 2057-2065.
• NOAA (2000) Атмосферный аммиак: источники и судьба. Обзор текущих федеральных исследований и будущих потребностей (PDF). Комитет по окружающей среде и природным ресурсам, Подкомитет по исследованию качества воздуха. 19 с.
• Сампио Л., Василески В., Миранда-Филхо К. (2002) Влияние засоления на острую токсичность аммиака и нитратов для молоди Mugil platanus .Бюллетень загрязнения окружающей среды и токсикологии 68: 668-674.
• Скотт Д., Лукас М., Уилсон Р. (2005) Влияние высокого pH на ионный баланс, выделение азота и поведение пресноводных рыб из эвтрофного озера: лабораторные и полевые исследования. Водная токсикология 73: 31-43.
• Штумм В., Морган Дж. Дж. (1996) Водная химия. Wiley-Interscience, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.
• Twitchen I, Eddy F (1994) Сублетальные эффекты аммиака для пресноводных рыб. в: Muller R, Lloyd R (Eds).Сублетальное и хроническое воздействие загрязнителей на пресноводных рыб. Книги новостей ФАО и рыболовства, Оксфорд, Великобритания.
• Агентство по охране окружающей среды США (1999 г.) 1999 г. Обновление критериев качества окружающей воды для содержания аммиака. Агентство по охране окружающей среды США, Вашингтон, округ Колумбия. EPA-822-R-99-014. 153 с.
• Вебстер Дж., Малхолланд П., Танк Дж., Валетт М., Доддс В., Петерсон Б., Боуден В., Дам С., Финдли С., Грегори С., Гримм Н., Гамильтон С., Джонсон С., Марти Е., Макдауэлл В., Мейер Дж., Морралл D, Thomas S, Wollheim W (2003) Факторы, влияющие на поглощение аммония в ручьях: межбиомная перспектива.Пресноводная биология 48: 1329-1352.
• Webster J, Swank W (1985) Факторы, влияющие на перенос питательных веществ из засаженных деревьями и вырубленных водосборов. в: Blackmon R (Eds). Труды лесничего и качества воды: симпозиум Среднего Юга. Университет Арканзаса.
• Wilson J, Iwata K, Iwama G, Randall D (1998) Ингибирование выделения и производства аммиака радужной форелью во время сильного щелочного воздействия. Сравнительная биохимия и физиология, Часть B 121: 99-109.
• Wurts W (2003) Суточный цикл pH и токсичность аммиака.Мировая аквакультура 34 (2): 20-21.

Контакты: Авторы и участники