Определение содержания азота аммиака

Азот (в виде аминогруппы – NH₂) входит в состав различных биолигандов, играющих огромную роль в процессах жизнедеятельности. Одним из конечных продуктов метаболизма этих веществ является аммиак NH₃. Из организма азот выводится вместе с мочой, калом, выдыхаемым воздухом, а также с потом, слюной.

Физиологическая роль азота в организме ассоциируется, прежде всего, с белками и аминокислотами, их метаболизмом, участием в жизненно-важных процессах и влиянием на эти процессы. Аминокислоты являются исходными соединениями при биосинтезе гормонов, витаминов, медиаторов, пигментов, пуриновых и пиримидиновых оснований и т. д. Белки в пересчёте на сухой вес 44 % от массы тела.

Изменения в содержании белков и аминокислот, расстройства их метаболизма могут быть вызваны различными причинами. Среди этих причин – их недостаточное (или избыточное) поступление, нарушение переваривания и всасывания белка в желудочно-кишечном тракте, расстройство процессов экскреции азота и его соединений.

Функции оксида азота в организме весьма многообразны. NO участвует в поддержании системной и локальной гемодинамики, способствует снижению повышенного тонуса гладкой мускулатуры сосудов и обеспечивает поддержание нормального уровня артериального давления. NO выступает в роли нейротрансмиттера в желудочно-кишечном тракте, мочевыводящей и половой системе, активируя циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ). При иммунном ответе NO является стимулятором фагоцитоза и киллинга внутриклеточных паразитов. При сепсисе, под влиянием цитокинов, происходит высвобождение NO в больших количествах, что способствует развитию септического шока. Оксид азота играет важнейшую роль медиатора, в патогенезе бронхиальной астмы, хронического гломерулонефрита, туберкулеза, рассеянного склероза, болезни Крона, различных опухолей, а также СПИДа.

NO участвует в деструкции и метаболизме ферментов, содержащих железо, кобальт, марганец, цинк. Именно благодаря способности NO инактивировать Fe-содержащие ферменты происходит гибель внутриклеточных микроорганизмов, жизнедеятельность которых зависит от присутствия железа и других биоэлементов. Очевидно, что эта функция NO является универсальной и отводит NO решающую роль в элиминации «стареющих» молекул цитохромов, каталазы, гемоглобина.

Азот в форме аммиака и соединений аммония, получающихся в процессах биогенной азотфиксации, быстро окисляется до нитратов и нитритов (этот процесс носит название нитрификации). Последние, не связанные тканями растений (и далее по пищевой цепи травоядными и хищниками), недолго остаются в почве. Большинство нитратов и нитритов хорошо растворимы, поэтому они смываются водой и в конце концов попадают в мировой океан.

Азот, включённый в ткани растений и животных, после их гибели подвергается аммонификации (разложению содержащих азот сложных соединений с выделением аммиака и ионов аммония) и денитрификации, т. е. выделению атомарного азота, а также его оксидов. Эти процессы целиком происходят благодаря деятельности микроорганизмов в аэробных и анаэробных условиях.

Азотсодержащие вещества (аммиак, нитраты, нитриты) образуются в воде главным образом в результате разложе­ния белковых соединений, попадающих в нее с бытовыми сточными водами, а также со сточными водами содовых, коксобензольных, азотнотуковых и других заводов.

Белковые соединения под воздействием микроорганиз­мов подвергаются разложению, конечным продуктом кото­рого является аммиак. Поэтому наличие его всегда вызы­вает подозрение о загрязнении воды бытовыми сточными водами. Такая вода не пригодна для питья.

В болотистых и торфяных водах аммиак образуется вследствие гниения растительных остатков, поэтому иногда в воде содержится аммиак растительного или минерального происхождения. В этом случае наличие аммиака в сани­тарном отношении не опасно. Не опасно оно в санитарном отношении и при попадании аммиака со сточными водами.

Растворенный в воде аммиак при окислении кислородом воздуха под воздействием бактерий Nitrosomonas и Nitrobacter постепенно превращается в азотистую, а затем в азот­ную кислоту:

2NH₃ + 3О₂ = 2HNО₂ + 2Н₂О;

2HNО₂ + О₂ = 2HNО₃.

Первая стадия окисления протекает значительно быст­рее, чем вторая. Процесс сильно замедляется с понижением температуры, а при О° С почти прекращается.

По наличию того или иного азотсодержащего вещества можно судить о моменте загрязнения воды: наличие в воде аммиака и отсутствие нитритов свидетельствуют о недав­нем загрязнении. Совместное их наличие – о том, что с мо­мента загрязнения прошел некоторый промежуток времени. Отсутствие аммиака при наличии нитритов и особенно нит­ратов – что загрязнение воды произошло давно, и за это время вода самоочистилась.

По ГОСТу 2874–82 пригодной для питья считается вода, содержащая следы аммиака и азотистой кислоты и не более 30–40 мг/л азотной ки­слоты.

Азот аммонийный – повышение обычно указывает на свежее загрязнение. Основными источниками поступления в водоёмы ионов аммония являются животноводческие фермы, хозяйственно бытовые сточные воды, сточные воды предприятий пищевой и химической промышленности. Лимитирующий показатель вредности – токсикологический.

Оборудование: бюксы с водой для анализа, химические стаканы, фотометр фотоэлектрический КФК–3–01–«ЗОМЗ» (см. прил. 2), кварцевые кюветы, 50 % раствор сегнетовой соли, реактив Несслера, растворы азота аммиака, колбы.