Domů Látky V IRZ Celkový Dusík

Celkový dusík

Základní informace

Pořadové číslo látky v IRZ/E-PRTR 12
Další názvy -
Číslo CAS 6484-52-2
Chemický vzorec N

Ohlašovací prahy pro úniky a přenosy pro ohlašování do IRZ/E-PRTR

Úniky do ovzduší (kg/rok) -
Úniky do vody (kg/rok) 50 000
Úniky do půdy (kg/rok) 50 000
Přenosy v odpadních vodách (kg/rok) 50 000
Přenosy v odpadech (kg/rok) -
Rizikové složky životního prostředí voda

Základní charakteristika

Dusík spolu s fosforem patří mezi nejdůležitější makrobiogenní prvky, je nezbytný pro rozvoj mikroorganismů. Elementární dusík je nejběžnějším prvkem v atmosféře naší planety, jeho obsah činí přibližně 78 % dusíku. Obsah celkového dusíku ve vodě, což je analytický skupinový ukazatel, je dán součtem koncentrací dusíku ve všech anorganických (NH3, NH4+, NO2-, NO3-) a organických dusíkatých sloučeninách. Zjištění hodnoty obsahu celkového dusíku je důležité při stanovování látkové dusíkové bilance povrchových a odpadních vod. Z tohoto důvodu je parametr „celkový dusík“ sledován.

Použití

Sloučeniny dusíku se ve velkém množství používají jako hnojiva. K tomuto účelu se používá např. dusičnan draselný, dusičnan amonný, močovina a čpavková voda. Některé sloučeniny dusíku jsou také silnými oxidačními činidly. Například dusičnan amonný nebo dusičnan draselný se používá jako složka výbušnin.

Zdroje úniků

V atmosféře se vyskytují oxidy N2O, NO a NO2 a NH3, které jsou buď přírodního nebo antropogenního původu. Oxidy dusíku vznikají jako vedlejší produkty při spalování, množství vznikajících oxidů závisí na teplotě a koncentraci kyslíku ve spalovacím vzduchu a také na způsobu čištění spalin. Oxidy dusíku vznikají i při úderu blesku. Reakcemi v ovzduší vznikají dusičnany a dusitany. Dominantním zdrojem amoniakálního dusíku v ovzduší je biologická produkce a rozklad organické hmoty v půdě. Atmosférickou depozicí se oxidy dusíku a amoniak dostávají do ostatních složek životního prostředí.

Do půdy se dusík dostává hlavně aplikací dusíkatých hnojiv. Dalším zdrojem je atmosférická depozice a fixace elementárního dusíku některými mikroorganismy.

Významným zdrojem organických i anorganických sloučenin dusíku ve vodách jsou splaškové odpadní vody. Specifická produkce celkového dusíku na 1 obyvatele za 1 den je přibližně 12 g. Dalším významným zdrojem jsou odpady ze zemědělství (z živočišné výroby a splachy z obdělávané půdy hnojené dusíkatými hnojivy) a z potravinářského průmyslu. Některé průmyslové odpadní vody (např. z tepelného zpracování uhlí nebo z galvanického pokovování) mohou obsahovat velké množství amoniakálního dusíku. Odpadní vody z výroby barviv a některé inhibitory koroze a nemrznoucí kapaliny mohou obsahovat dusitany.

Mezi hlavní antropogenní emise dusíku patří:

  • nadměrné hnojení dusíkatými hnojivy;
  • vznik oxidů dusíku při spalovacích procesech;
  • splaškové odpadní vody.

Přirozeným zdrojem dusíku je rozklad organických dusíkatých látek rostlinného a živočišného původu.

Dopady na životní prostředí

Zvyšování koncentrace dusíkatých a fosforečných látek může vést k přemnožení řas a sinic ve vodách. Toto zvýšení koncentrace živin se označuje jako eutrofizace vod.

Amoniakální dusík je ve vodách za oxických podmínek nestálý a velmi snadno pomocí nitrifikačních bakterií podléhá biochemické oxidaci na dusitany a následně na dusičnany (nitrifikace). Amoniakální dusík působí velmi toxicky na ryby. Toxicita však závisí do značné míry na hodnotě pH vody, protože toxický účinek má nedisociovaná molekula NH3, nikoli iont NH4+. Amoniakální dusík je jedním z primárních produktů rozkladu organických dusíkatých látek, proto jeho zvýšená koncentrace indikuje fekální znečistění.

Dusičnany jsou konečným produktem mineralizace organicky vázaného dusíku a za oxických podmínek jsou stabilní. Za anoxických podmínek však podléhají denitrifikaci za vzniku elementárního dusíku resp. oxidu dusného. Velká koncentrace dusičnanů, případně i dusitanů bývá charakteristická pro podzemní vody v oblastech s borovými lesy, kde písčitá, dobře provzdušněná půda obsahuje ve svrchních vrstvách jednak kmeny bakterií schopných fixovat elementární dusík a jednak kmeny nitrifikačních bakterií.

Dopady na zdraví člověka, rizika

Jednotlivé dusíkaté sloučeniny se mohou navzájem přeměňovat. Dusičnany se mohou v gastrointestinálním traktu redukovat bakteriální činností na toxické dusitany a způsobit tzv. methemoglobinémii. Dusitany reagují s hemoglobinem na methemoglobin, který nemá schopnost přenášet a vázat kyslík v krvi. Mezi příznaky methemoglobinemie patří cyanóza (namodralé zbarvení kůže), bolesti hlavy, dušnost. Při vysokých koncentracích dochází k náhlým křečím, poruchám dýchání i k náhlé smrti. Chronická otrava se projevuje častými bolestmi hlavy, záněty spojivek, horních cest dýchacích, objevuje se vyšší kazivost zubů a dochází k nárůstu počtu červených krvinek. Problém vzniká především u kojenců asi do 3 měsíců věku, u kterých nejsou ještě vyvinuty redukční systémy. Dusitany mohou také v silně kyselém prostředí (např. v žaludku) reagovat se sekundárními aminy (mohou vznikat v žaludku rozkladem organických dusíkatých látek) za vzniku N-nitrosaminů, z nichž některé se považují za potenciální karcinogeny.

Celkové zhodnocení nebezpečnosti z hlediska životního prostředí

Zvýšená koncentrace sloučenin dusíku může vést k eutrofizaci vod. Celkový dusík je tudíž souhrnným parametrem, který má závažný dopad na životní prostředí, zejména na kvalitu vod. Přímým důsledkem jsou časté zákazy koupání v přírodních vodách v letním období kvůli nárůstu řas a sinic. Určitý vliv na obsah dusíku ve vodním prostředí má i atmosférická depozice oxidů dusíku a amoniaku. Tyto skupiny látek jsou podrobně popsány v samostatných kapitolách.

Způsoby zjišťování a měření

Pro stanovení celkového dusíku ve vodě se používá buď samostatné analytické stanovení, nebo stanovení výpočtem ze znalosti koncentrace jednotlivých forem dusíku. Při analytickém stanovení celkového dusíku jsou obvykle veškeré dusíkaté látky ve vzorku převedeny na amonné ionty a pak sumárně stanoveny jako amoniakální dusík. Pro stanovení amoniakálního dusíku je možné použít spektrofotometrické metody (Nesslerova metoda, indolfenolová metoda) nebo odměrné neutralizační stanovení.

Druhá metoda stanovení celkového dusíku spočívá v oxidaci všech dusíkatých sloučenin na dusičnany. Dusičnany jsou v dalším reakčním kroku redukovány na dusitany, které jsou pak stanoveny spektrofotometricky. Princip stanovení celkového dusíku výpočtem spočívá v separátním stanovení obsahu všech jednotlivých dusíkatých složek vody, tj. amoniakálního dusíku, dusitanů, dusičnanů a organického dusíku. Služby nabízejí komerční laboratoře.

Pro stanovení celkového dusíku jsou k dispozici dva normované postupy:

Norma Metody měření Oblast použití
EN 12260:2003

Stanovení vázaného dusíku (TNb)
po oxidaci na oxidy dusíku

 Jakost vod
ISO 11905-1:1998 Metoda oxidační mineralizace peroxodisíranem (část 1) Jakost vod

Informační zdroje