Azoto totale

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Che cos'è l'azoto?

L'azoto è un elemento chimico con simbolo N, numero atomico 7 e massa atomica 14. Si presenta sotto forma di molecole biatomiche (N2) come gas incolore e come parte di un composto liquido o solido. Circa il 78% dell'atmosfera terrestre è composta da azoto in forma gassosa, il che lo rende l'elemento non combinato più abbondante.

Durante il ciclo dell'azoto, questo passa dall'atmosfera alla biosfera (in composti organici), per poi tornare nell'atmosfera. Gli organismi complessi necessitano di azoto per creare le molecole organiche essenziali come gli amminoacidi (e quindi le proteine), gli acidi nucleici (DNA e RNA) e l'adenosina trifosfato (ATP - molecola per il trasferimento di energia).

Dato che le piante non sono in grado di usare l'azoto gassoso, si affidano ai batteri fissatori di azoto nel terreno per convertirlo in  ammoniaca e  nitrito. I batteri fissatori di azoto convertono il nitrito in nitrato in condizioni aerobiche. Il nitrato rappresenta lo stato più ossidato dell'azoto.

Nitrificazione e denitrificazione

La nitrificazione è l'ossidazione biologica in due fasi dell'ammoniaca in nitrito e infine nitrato. La denitrificazione è un processo facilitato da microbi durante il quale il nitrato viene ridotto per produrre infine azoto molecolare. La nitrificazione/denitrificazione è il metodo più utilizzato nei processi di trattamento delle acque reflue. In questi processi, i batteri autotrofi, come i nitrosomonas, o i batteri eterotrofi, come il nitrobacter, convertono ammoniaca, nitriti e nitrati in azoto gassoso utilizzando condizioni diverse nelle zone ossiche (aerobiche) e anossiche dell'impianto di trattamento delle acque reflue.

Il controllo dell'ossigeno è fondamentale per la nitrificazione, tra gli altri fattori importanti come l'alcalinità.  L'ossigeno disciolto (DO) deve essere monitorato e gestito durante la nitrificazione. Una denitrificazione efficace dipende dall'assenza di ossigeno disciolto e da una quantità adeguata di carbonio facilmente degradabile.

Azoto totale Kjeldahl

Il termine azoto totale Kjeldahl si riferisce alla combinazione di ammoniaca e azoto organico. Tuttavia, non include azoto nitrico o azoto nitroso.

Azoto totale

L'azoto totale è la somma di tutte le differenti forme di azoto presenti nell'acqua, compresi ammoniaca e azoto legato in composti organici (azoto totale Kjeldahl), oltre che nitrito e nitrato.

Ammoniaca e ammonio

L'ammoniaca e l'ammonio hanno una relazione specifica tra pH e temperatura.

Trattamento delle acque

Le proprietà corrosive dell'ammoniaca (in forma gassosa e soluzioni concentrate) possono causare da lievi irritazioni degli occhi o della pelle fino a ustioni chimiche, a seconda della concentrazione. Inoltre, anche a livelli bassi, l'ammoniaca può causare problemi estetici come sapore o odore sgradevole.

Trattamento delle acque reflue

L'ammoniaca è tossica per le forme di vita acquatiche anche a bassissime concentrazioni. Gli impianti di trattamento delle acque reflue scaricano le acque trattate in svariati luoghi. La maggior parte degli impianti di trattamento scaricano in acque superficiali con vita acquatica. La combinazione di questi fattori determina il livello di ammoniaca che può essere scaricato da un impianto di trattamento delle acque reflue in tutta sicurezza.


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Perché misurare l'azoto?

Sebbene l'azoto sotto forma di ammoniaca, nitrito e nitrato è un nutriente essenziale per piante e animali, in quantità eccessiva può essere dannoso in molti casi.

  • In corpi idrici, concentrazioni elevate di azoto possono causare l'esaurimento dell'ossigeno disciolto e quindi influire negativamente sulla vita acquatica.
  • Un'acqua potabile con un contenuto eccessivo di azoto sotto forma di ammoniaca o nitrato può comportare rischi per la salute pubblica. In più, variazioni nelle concentrazioni di nitrito nei sistemi di distribuzione dell'acqua potabile possono indicare l'insorgenza del fenomeno della nitrificazione, che compromette la qualità dell'acqua.
  • In un impianto di trattamento delle acque reflue, elevate concentrazioni di ammoniaca insieme a un pH alto possono essere tossiche per i microbi e la digestione dei fanghi.

Hach ® è in grado di offrirti gli strumenti di analisi, le risorse, la formazione e il software necessari per monitorare e gestire con successo i livelli di azoto nella tua specifica applicazione di processo.

 

LCK

Prodotti in primo piano per il monitoraggio dell'azoto

Controller di azoto Orbisphere 51x

Il controller Orbisphere 51x che utilizza i sensori di conducibilità termica Orbisphere ® fornisce misurazioni precise, selettive e affidabili di N2.

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Sensori di azoto Orbisphere 315xx

L'esclusivo sensore di conducibilità termica Orbisphere è stato sviluppato per fornire misurazioni continue di N2 in fase gassosa o disciolto in un liquido.

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Analizzatori di azoto totale della serie EZ

Gli analizzatori online della serie EZ offrono varie opzioni per il monitoraggio dell'azoto totale nell'acqua.

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Spettrofotometri

Hach crea soluzioni che semplificano le tue attività quotidiane di analisi.

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Analizzatore di TOC/TN/TP BioTector B7000 di Hach

A single analyzer for carbon contamination and nitrogen/phosphorus nutrient levels in water.

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Sostanze chimiche, reagenti e standard

Hach si impegna a fornire reagenti di alta qualità per analisi delle acque di routine e complesse.

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Termostato a secco DRB200

Il modello DRB200 è pensato per far risparmiare tempo e garantire la precisione durante le analisi.

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Quali processi richiedono il monitoraggio di nitrati/nitriti?

Acque superficiali, acqua miscelata e acque sotterranee

Ammoniaca, nitriti e nitrati possono trovarsi naturalmente in corpi idrici o essere presenti a causa di scarico di fertilizzanti, scarico di scarti di origine animali, sistemi settici guasti, miscelazione con acqua sottoposta a cloraminazione o scarichi industriali contenenti inibitori della corrosione. Pertanto, è importante monitorare i livelli di ammoniaca, nitriti e nitrati per guidare e ottimizzare il trattamento.

Una pozza di acque turchesi brilla in una grotta. Spesso, le fonti di acque sotterranee contengono naturalmente azoto che si presenta sotto forma di ammoniaca, nitriti e nitrati.

Trattamento delle acque potabili

Quando l'ammoniaca non viene utilizzata durante la disinfezione, la sua presenza in un sistema di distribuzione può indicare la lisciviazione dai materiali utilizzati nella struttura delle tubazioni o la contaminazione dell'acqua a causa di danni al sistema. Quando l'ammoniaca indesiderata si combina con il cloro, diminuisce la forza di disinfezione della clorazione.

Quando l'ammoniaca viene utilizzata per la disinfezione nel processo di  cloraminazione, i suoi livelli devono essere monitorati e gestiti per salvaguardare la salute pubblica.

Questo impianto di trattamento delle acque utilizza ammoniaca, una fonte di azoto nella disinfezione.

Acquacoltura

Come prodotto di scarto della vita acquatica, l'ammoniaca può essere tossica per i pesci e le piante acquatiche a livelli di soli 0,5 mg/L. Negli acquari l'ammoniaca può essere rapidamente convertita in nitriti e infine nitrati. La maggior parte degli acquari punta a ottenere una presenza di ammoniaca pari a zero.

Negli ambienti acquatici naturali, elevati livelli di ammoniaca possono causare una crescita eccessiva delle alghe che blocca la luce solare, compromette la ricerca di cibo con la vista e la fotosintesi.

Le gabbie a rete dell'acquacoltura trattengono i frutti di mare d'allevamento. Un sottoprodotto dell'allevamento è l'ammoniaca che può essere tossica anche per i pesci.

Agricoltura

L'azoto sotto forma di ammoniaca viene utilizzato dalle piante per creare le molecole organiche essenziali necessarie agli organismi complessi. Per agevolare o migliorare questo processo naturale (che fa parte del ciclo dell'azoto), ai fertilizzanti viene spesso aggiunta ammoniaca. Ad esempio, le soluzioni di nutrienti idroponici introducono l'azoto come sale di ammoniaca. L'ammoniaca può essere presente anche nel terreno a causa del dosaggio di urea.

Un trattore agricolo fertilizza i raccolti introducendo azoto sotto forma di ammoniaca.

Fabbricazione di prodotti farmaceutici

Nella produzione farmaceutica, la soluzione di ammoniaca viene utilizzata per rigenerare resine a scambio anionico debole e regolare il pH dell'acqua di processo.

Nel settore farmaceutico si utilizzano soluzioni di ammoniaca per rigenerare resine a scambio anionico debole. L'ammoniaca è una fonte di azoto.

Trattamento delle acque reflue

I metodi per azoto totale misurano i carichi di azoto su flussi affluenti, negli stadi intermedi di trattamento delle acque per i fanghi, e su effluenti per misurare l'efficienza complessiva dell'impianto di trattamento. La valutazione dei livelli di azoto consente di monitorare e regolare il processo e ridurre l'azoto in modo efficiente per l'intero trattamento.

I livelli tipici di ammoniaca nelle acque reflue municipali non depurate sono compresi tra 30 mg/L e 50 mg/L di NH3-N. I livelli di nitrati indicano lo stadio di conversione dell'ammoniaca e dell'azoto organico in nitrati ad opera delle fasi di trattamento biologico aerobico durante la nitrificazione.

Una vasca di compensazione delle acque reflue monitora l'azoto totale dalle acque affluenti durante gli stadi intermedi del trattamento dei fanghi delle acque.

Controllo del tempo di ritenzione dei fanghi

Per garantire la conformità e l'efficienza del trattamento, e quindi una nitrificazione stabile, è fondamentale utilizzare valori corretti per l'età del fango e i livelli MLSS nel bacino di aerazione.

Il trattamento dei fanghi in questo bacino di aerazione avvia la nitrificazione dell'ammoniaca. Il monitoraggio dell'azoto garantisce qui la conformità e l'efficienza del trattamento.

Come viene monitorato l'azoto totale?


Hach Set di reagenti per azoto ammoniacale Hach, TNT, AmVer (salicilato), basso range

Metodo con riduzione al tricloruro di titanio (azoto inorganico totale)

Gli ioni di titanio (III) riducono  nitrati e nitriti in ammoniaca in un ambiente basico. Dopo la centrifugazione per rimuovere i solidi, l'ammoniaca viene combinata con il cloro per formare monoclorammina. La monoclorammina reagisce con il salicilato formando 5-aminosalicilato (una soluzione verde), come nel metodo con salicilato in azoto ammoniacale (vedere azoto e  ammoniaca).

Da banco:

Azoto inorganico totale


Hach Nitrogen (Total) TNTplus Vial Test, LR (1-16 mg/L N), 25 Tests

Metodo con digestione al persolfato (azoto totale)

Una digestione con persolfato in ambiente alcalino converte tutte le forme dell'azoto in nitrati. Dopo la digestione viene aggiunto metabisolfito di sodio per eliminare le interferenze da ossidi di alogeno. In condizioni fortemente acide, il nitrato reagisce con l'acido cromotropico per trasformare in nitrato gli anelli di bifenile in vari punti, formando diversi prodotti nitrati. I prodotti nitrati vengono misurati a 410 nm.

Da banco/portatile:

TNT LR

TNT HR

I composti di azoto inorganico e organico vengono digeriti con persolfato e ossidati in nitrato. Gli ioni nitrato reagiscono con il 2,6-dimetilfenolo in una soluzione di acido solforico e fosforico, formando il nitrofenolo. La lunghezza d'onda di misura è 345 nm.

Da banco:

Test in cuvetta Laton per azoto totale LCK138 1-16 mg/L TN, 25 test

Test in cuvetta Laton per azoto totale LCK238 5-40 mg/L TN, 25 test

Test in cuvetta Laton per azoto totale LCK338 20-100 mg/L TN, 25 test

Test in cuvetta Laton per azoto totale 100-250 mg/L TN, 25 test

I composti di azoto inorganico e organico vengono digeriti con perdisolfato e ossidati in nitrato. Il nitrato viene ridotto in nitrito con l'aggiunta di un reagente riducente. Il nitrito reagisce in un mezzo acido con il reagente colorimetrico per produrre un complesso azoico viola. La lunghezza d'onda di misura è 546 nm.

Online:

Analizzatori di azoto totale della serie EZ

Processo di ossidazione avanzata a due stadi con radicali ossidrili. Analisi fotometrica diretta di nitrato dopo l'ossidazione.

Online:

Analizzatore di TOC/TN/TP BioTector B7000 di Hach

 

Per ulteriori informazioni sul monitoraggio di altre forme di azoto, visitare le seguenti pagine correlate ai parametri: ammoniaca e ammonio, nitrati e nitriti. ammonia & ammonium, nitrate & nitrite.

Domande frequenti

Quali range TN offrono gli analizzatori della serie EZ?

Gli analizzatori online della serie EZ offrono varie opzioni per il monitoraggio dell'azoto totale nell'acqua. Tra le applicazioni tipiche figurano acque reflue e di superficie.

  • EZ7700 azoto, totale, 0,1 - 2 mg/L
  • EZ7701 azoto, totale, 0,2 - 5 mg/L
  • EZ7702 azoto, totale, 0,25 - 10 mg/L
  • EZ7703 azoto, totale, 0,5 - 20 mg/L

La serie EZ offre anche analizzatori di TN/TP combinati:

  • EZ7600 azoto, totale, 0,05 - 2 mg/L e fosforo, totale, 0,01 - 1 mg/L
  • EZ7601 azoto, totale, 0,1 - 5 mg/L e fosforo, totale, 0,02 - 2 mg/L
  • EZ7602 azoto, totale 0,2 - 10 mg/L e fosforo, totale, 0,05 - 5 mg/L
  • EZ7603 azoto, totale 0,5 - 50 mg/L e fosforo, totale, 0,05 - 10 mg/L La serie EZ può essere configurata per misurare anche TN, NO 3 e NO 2: EZ7750 azoto, totale, 0,1 - 2 mg/L e nitrati, 5 - 600 µg/L e nitriti, 10 - 800 µg/L

Qual è la relazione che lega i composti a base di azoto?

Di seguito sono riepilogate le relazioni tra i diversi composti dell'azoto, con i metodi consigliati per l'analisi:

(TIN) = (NH3) + (NO3-) + (NO2-)

(TN) = Azoto organico (totale) + NH3 + NO3- + NO2-

(TKN) = Azoto organico (ossidativo triplo negativo*) + NH3

*Ossidativo triplo negativo: non tiene conto di azoturo, azine, composti azoici, idrazone, nitrile, gruppo nitro, acido nitroso, ossime e semicarbazone

Confronto dei risultati per TKN

TKN = (circa) TN - (NO3- + NO2-)

TKN = (circa) NH3 + Azoto organico

Azoto organico:

TKN - NH3 = Azoto organico

TN-TIN = Azoto organico

Legenda degli acronimi:

Azoto inorganico totale (TIN)
Ammoniaca (NH 3)
Ammonio (NH 4 +)
Nitrato (NO 3 -)
Nitrito (NO 2 -)
Azoto totale Kjeldahl (TKN)
Azoto totale (TN)

Hach dispone di un test dell'azoto organico totale?

Hach non dispone di un metodo per la misurazione diretta dell'azoto organico totale.

Esistono due modi per determinare l'azoto organico totale di un campione:

  • Misurare il TKN (azoto totale Kjeldahl) e sottrarre i risultati dell'ammoniaca per calcolare l'azoto organico totale o;
  • Misurare l'azoto totale e sottrarre il risultato dell'azoto inorganico totale per calcolare l'azoto organico totale.

I reagenti per LCK di Hach sono approvati per la generazione di rapporti sulla conformità ambientale?

Sì, i test in cuvetta LCK sono ufficialmente approvati (UNI11658) per i limiti consentiti a norma di legge. Grazie all'uso di soluzioni standard e di soluzioni per Ring Test interlaboratorio, forniscono tutte le garanzie necessarie.

Perfavore guarda: Is there a United States Environmental Protection Agency (USEPA) formatted method for simplified Total Kjeldahl Nitrogen (s-TKN™) method 10242?