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自然界氮素蕴藏量丰富，以三种形态存在:分子氮N2,占大气的78%; 有机氮化合物;无机氮化合物。其中水体中的氮主要包括有机氮和无机氮两大类，其总量称为总氮(英文缩写为TN)。 有机氮是指以有机化合物形式存在的氮，如蛋白质、氨基酸、肽、尿素、有机胺、硝基化合物、重氮化合物等。农业废弃物和城市生活污水中存在的有机氮主要是蛋白质及其分解产物一多肽和氨基酸。但某些工业废水中可能有其他含氮有机化合物。无机氮指氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等，它们一部分是有机氮经微生物分解转化作用而产生的，一部分直接来自施用化肥的农田退水和工业排水。氮在水体中会发生转化。随着时日的延长，有机氮很不稳定，容易在微生物的作用下，分解成无机氮(在无氧的条件下，分解为氨氮;在有氧的条件下，先分解为氨氮，再分解为亚硝酸盐氮与硝酸盐氮)，并不断减少。氨氮在污水中存在形式有游离氨(NH3)与离子状态铵盐(NH4+)两种，其中游离氨的浓度除主要取决于氨氮的浓度外，还随水中的pH值和温度的增加而增大。此外，离子强度对游离氨的浓度也会有影响。 水中硝酸盐是含氮有机物经无机化作用最终阶段的分解产物。硝酸盐在缺氧、酸性的条件下可以还原成亚硝酸盐。亚硝酸盐氮是氮循环的中间产物，不稳定。根据水环境条件，可被氧化成硝酸盐氮，也可以被还原成氮。 氮的危害是什么? 生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有大量的氮。天然水体接纳这些废水后，会发生水体富营养化。水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。水中硝酸盐是含氮有机物经无机化作用最终阶段的分解产物。人体摄入硝酸盐后，经肠道中微生物的作用转变成亚硝酸盐而出现毒性作用。亚硝酸盐可使人体正常的血红蛋白氧化为高铁血红蛋白，发生高铁血红蛋白症，失去其输氧的能力，导致组织缺氧。 污水进行生物处理时，氨氮不仅为微生物提供营养，而且对污水的pH值起缓冲作用。但氨氦过高时，特别是游离氨浓度较高时，对微生物的生活活动产生抑制作用。
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