AMONNÉ IONTY

Go Direct Ammonium

Sonda amonných iontů

V projektu Znečištění-vod.cz se k měření koncentrace amonných iontů NH₄⁺využívá čidlo Go Direct Ammonium ISE Electrode od firmy Vernier.

Měření je prováděno buď v podélném profilu měřeného toku nebo u odebraných vzorků. V obou případech se měří minimálně po dobu tří minut a s následnou ustálenou hodnotou se dále pracuje.

Jak sonda amonných iontů funguje

Sonda měří napětí mezi referenční elektrodou na bázi Ag/AgCl a snímací elektrodou, která obsahuje membránu z PVC. Tato membrána (vpodstatě porézní plastový disk) je propustná pro amonné kationty, nikoliv však pro vodu. Jak se mění počet amonných iontů procházejících membránou ke snímací elektrodě, mění se také měřené napětí. Na základě toho vypočítává připojené rozhraní koncentraci iontů v roztoku.

Zdroj: vernier.cz

Rozsah měření: 1 mg/l až 18 000 mg/l

Přesnost: ±10 % z rozsahu kalibrace (při kalibraci s dodanými kalibračními roztoky 1 mg/L a 100 mg/L je tedy přesnost ±10 mg/L)

Rozsah pH, ve kterém lze sondu používat: 4 – 7,5

Teplotní rozsah, ve kterém lze sondu používat: 0 °C až 40 °C

Interferující ionty: K⁺, Li⁺, Na⁺, Cs⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺

Zdroj: vernier.cz

CHEMICKÝ VZOREC: NH₄⁺

OXIDAČNÍ STAV: +1 (kladný náboj na celém iontu)

Amonné ionty (NH₄⁺) jsou kladně nabité částice (kationty), které vznikají při rozpouštění amoniaku (NH₃) ve vodě. Amoniak je plyn s charakteristickým štiplavým zápachem, který je běžnou součástí životního prostředí a přirozeně vzniká v rámci dusíkového cyklu. Když amoniak reaguje s vodou, mění se na amonné ionty:

NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH⁻

Tento proces je ovlivněn pH vody – při nižším pH se větší část amoniaku přeměňuje na méně toxické amonné ionty, zatímco při vyšším pH (zásadité prostředí) se může ve vodě hromadit více toxického amoniaku.

Původ amonných iontů

Amonné ionty se v prostředí vyskytují jak přirozeně, tak v důsledku lidské činnosti:

Přirozené procesy: Amonné ionty vznikají při rozkladu organických látek, například odumřelých rostlin, zvířat a dalších organismů. Tento rozklad je součástí přirozeného dusíkového cyklu, kdy organický dusík z tkání živých organismů prochází postupnou mineralizací na amoniak, který se ve vodě mění na amonné ionty.
Lidská činnost: Hlavními antropogenními (lidskými) zdroji amonných iontů jsou:
- Zemědělství: Používání hnojiv bohatých na dusík (např. močoviny nebo amonných solí) vede ke znečištění půdy a povrchových vod splachy dusíku do vodních toků.
- Odpadní vody: Vypouštění městských a průmyslových odpadních vod obsahuje amonné ionty z moči a fekálií, ale i z chemických procesů v průmyslu.
- Atmosférické vstupy: Dešťové srážky mohou přinášet amonné ionty z atmosféry, kam se dostaly například při spalování fosilních paliv nebo z hospodářské činnosti.

Vliv amonných iontů na kvalitu vody

Přítomnost amonných iontů v povrchových vodách, jako jsou řeky a potoky, může mít významný vliv na kvalitu vody a vodní ekosystémy. Tyto dopady zahrnují:

1. Toxicita pro vodní organismy

Amonné ionty jsou méně toxické, avšak při vyšším pH vody se mohou přeměnit na amoniak (NH₃), který je vysoce toxický pro vodní organismy. Amoniak může narušit funkci žaber u ryb a způsobit jejich otravu.

2. Eutrofizace

Amonné ionty fungují jako zdroj dusíku, který je základní živinou pro růst řas a sinic. Nadměrný přísun dusíku může vést k eutrofizaci, která působí narušení ekologických procesů následkem přebytku živin v prostředí. Eutrofizace může rovněž způsobovat vyčerpání kyslíku ve vodě, což má za následek úhyn ryb a dalších živočichů. Tento proces může také snižovat estetickou a rekreační hodnotu vodních ploch.

3. Snížení obsahu kyslíku ve vodě

V procesu nitrifikace mikroorganismy oxidují amonné ionty až na dusičnany (NO₃⁻), což vyžaduje velké množství kyslíku. To může způsobit, že se hladina rozpuštěného kyslíku ve vodě dramaticky sníží, což vytváří podmínky anoxie (nedostatek kyslíku). V anoxických podmínkách dochází k rozkladu organického materiálu za vzniku toxických látek, jako je sirovodík, který dále zhoršuje kvalitu vody.

4. Zhoršení kvality pitné vody

Pokud je voda z potoků a řek využívána jako zdroj pitné vody, přítomnost amonných iontů představuje problém pro její úpravu. Při dezinfekci vody chlórem mohou amonné ionty reagovat s chlorem za vzniku chloraminů, což jsou sloučeniny, které způsobují nepříjemný zápach a chuť vody. Vysoká koncentrace amonných iontů tedy zvyšuje náklady na úpravu vody a může ohrozit její kvalitu.

Limitní hodnoty výskytu amonných iontů

Limity pro výskyt amonných iontů ve vodě závisí na různých normách a účelech použití vody. Pro povrchové vody se obvykle používají následující hodnoty:

Pitná voda: Podle českých a evropských norem (např. směrnice EU 98/83/ES o kvalitě vody určené k lidské spotřebě) by obsah amonných iontů ve vodě neměl překročit 0,5 mg/l. Vyšší koncentrace mohou způsobovat problémy při úpravě vody a negativně ovlivňovat její kvalitu.

Voda pro rybolov a ochranu vodních ekosystémů: Pro citlivé vodní ekosystémy, kde jsou přítomny například lososovité ryby, se limity pohybují mezi 0,02–0,1 mg/l. Při těchto nízkých koncentracích nedochází k toxickému vlivu na ryby a další vodní organismy.

Ostatní povrchové vody: Limity pro amonné ionty v povrchových vodách se mohou pohybovat kolem 0,3 mg/l, což představuje mezní hodnotu pro vodu, která má být použita jako zdroj pro úpravu na pitnou vodu, nebo pro průmyslové účely. Koncentrace nad touto hodnotou mohou signalizovat organické znečištění nebo problém s odpadními vodami.