Ammoniaca e ammonio

L'azoto ammoniacale può essere misurato utilizzando uno spettrofotometro (o un colorimetro) o un elettrodo iono-selettivo (ISE) per ammoniaca. Di seguito sono indicati i metodi accettati o equivalenti dell'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti (USEPA) per l'analisi delle acque reflue.

Metodo Nessler per l'azoto ammoniacale 8038 - accettato dall'USEPA per l'analisi delle acque reflue (distillazione necessaria), metodo 350.2.
Metodo LCK per l'azoto ammoniacale 10205 - equivalente; LCK è conforme a metodo UNI11669
Metodo per l'azoto ammoniacale con elettrodo iono-selettivo (ISE) 10001 e 10002 - queste procedure possono essere utilizzate per metodi standard per l'analisi dell'acqua e delle acque reflue 4500-NH3 e per la segnalazione USEPA NPDES.

I set di reagenti per ammoniaca LCK304, LCK305 e LCK303 sono totalmente conformi al metodo UNI11669 ed equivalenti per l'analisi e la refertazione delle acque reflue dell'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti (USEPA). I set di reagenti per ammoniaca TNT AMVER non sono considerati equivalenti per la refertazione USEPA.

In Italia gli LCK sono totalmente conformi al metodo UNI11669. Hach ha creato un metodo formattato EPA con dati di supporto affiancati per seguire le regole EPA e l'equivalenza di stato per i reagenti salicilato per ammoniaca LCK. Questa operazione non è stata eseguita per i reagenti salicilato TNT AMVER meno recenti. Se un utente desidera prendere in considerazione i precedenti test di ammoniaca TNT per la conformità alle normative, può comunque discuterne con il proprio ente per l'accreditamento.

Fare riferimento al metodo formattato EPA  "TNTplus Ammonia-Spectrophotometric Measurement of Ammonia Nitrogen and Total Kjeldahl Nitrogen in Water and Wastewater" per informazioni sull'equivalenza USEPA a 350.1 e 351.1.

Sia il metodo Nessler sia quello con salicilato si basano su una reazione con ammoniaca molecolare in una soluzione basica. Se il campione originale conteneva ioni ammonio, i reagenti basici lo convertirebbero in ammoniaca molecolare, che quindi reagirebbe e contribuirebbe al risultato finale del test. Tuttavia, questi semplici test dell'ammoniaca non includono l'ammoniaca dei gruppi amminici legati in composti organici. Un test reale dell'ammoniaca totale includerebbe le clorammine e richiederebbe il riscaldamento del campione in una soluzione acida per digerire l'ammoniaca organica.

Poiché il risultato del test è una somma sia dell'ammoniaca molecolare (NH ₃) sia dell'ammonio ionico (NH ₄ ⁺), l'unità di misura preferita per la refertazione è l'azoto (NH ₃ ^-N). La maggior parte dei colorimetri e degli spettrofotometri Hach offre la possibilità di convertire i risultati dei test tra azoto, ammoniaca e ammonio. Ciò non modifica la chimica del test, ma modifica solo le unità. Si noti che, sebbene vi sia la stessa quantità di azoto nell'ammoniaca e nell'ammonio, il rapporto stechiometrico tra N ed NH ₃ ed NH ₄ ⁺ non è esattamente uguale a causa del diverso numero di atomi di idrogeno.

• Per convertire da mg/L di NH ₃ ^-N a mg/L di NH ₃, moltiplicare per 1,216.
• Calcolato in base alla massa di NH ₃ divisa per la massa di N (17.034 ÷ 14.01 = 1.216).
• Per convertire da mg/L di NH ₃ ^-N a mg/L di NH ₄, moltiplicare per 1,288.
• Calcolato in base alla massa di NH ₄ ⁺ divisa per la massa di (18.042 ÷ 14.01 = 1.288).

Quando la misura viene visualizzata sull'Amtax sc, le unità sono "NH ₄ ^-N" o "NH ₄", il che significa che la misura dello strumento è espressa come ammonio e riporta i valori come azoto (anche descritto come "NH ₄ come N"), o come ammonio. Non vi è alcuna differenza tra l'espressione della concentrazione di ammoniaca ("NH ₄ ^-N" o "NH ₃ ^-N") perché in entrambi i casi viene calcolata come azoto, la cui quantità è la stessa in entrambe le forme di ammoniaca.

L'analizzatore Amtax sc aggiunge idrossido di sodio (NaOH) per regolare il pH e convertire gli ioni ammonio (NH ₄ ⁺) in ammoniaca gassosa (NH ₃), che passa attraverso una membrana selettiva per l'ammoniaca gassosa e causa una variazione di pH di una soluzione elettrolitica. Questa variazione di pH nell'elettrolita viene misurata come un segnale mV proporzionale alla concentrazione di ammoniaca (NH ₃) nel campione.

L'ammoniaca è presente nell'acqua sotto forma di ioni ammonio (NH ₄ ⁺) o ammoniaca non ionizzata (NH ₃). L'ammoniaca non ionizzata è tossica per i pesci, mentre gli ioni ammonio sono atossici tranne in caso di concentrazioni estremamente elevate. A pH neutro 7 e a temperatura ambiente, quasi tutta l'ammoniaca è presente sotto forma di NH ₄ ⁺. Con l'aumentare del pH e della temperatura, la quantità di NH ₃ aumenta mentre la quantità di NH ₄ ⁺ diminuisce.

Per misurare la concentrazione di ammoniaca non ionizzata in un campione, attenersi alla seguente procedura:

1. Misurare la concentrazione di ammoniaca utilizzando qualsiasi metodo per l'ammoniaca, ad eccezione del metodo per ammoniaca libera.
2. Misurare il pH e la temperatura del campione. Fare riferimento alla tabella "Percentage Un-ionized Ammonia in Aqueous Solution by pH Value and Temperature Calculated from data in Emerson, et. al*” a pagina 11 del manuale  FF2 Freshwater Aquaculture Test Kit Manual.
3. Determinare la percentuale di NH ₃ utilizzando la tabella, il pH del campione e la temperatura del campione.
4. Moltiplicare la concentrazione di ammoniaca per la percentuale riportata nella tabella, quindi dividere per 100.