含氮化合物

一、含氮化合物

1.氨

氨是大气中的主要污染物。释放到大气中的氨能被湖泊、河流等各种水体吸收，转化为铵态和硝酸态氮，使水体中的植物性营养增加，加速水体富营养化。此外，水体中氨含量增加，不但增加了水的气味还使氯气消毒效果降低，增加供水成本和水处理难度。土壤中过量的氨还会阻碍植物根的生长。

释放到大气中的氨主要由微生物的异养代谢活动产生。土壤中有机物(包括动植物残体)、动物排泄物、含氮化肥的生物分解是大气中氨的主要来源。硝酸盐在厌氧环境下的还原，污泥以及其他有机物的分解也会产生氨。

在农业地区，有机氮化肥的大量使用，使得该地区的氨大量挥发到空气中，施用尿素时尤其明显。这是由于土壤中含有脲酶的异养微生物活动的结果。氨的产生会导致土壤的碱性增加，反过来有利于氨的挥发。如果施肥不当，把尿素直接施于土壤表面，70%的尿素氮会以氨的形式挥发。在畜牧地区，牲畜的粪便也会导致该地区空气中氨含量的增加，这是由于牲畜粪便的氨化作用。家畜的粪便和尿大部分为微生物分解，特别是尿，90%以上的氮素可迅速转化成氨。

2.硝酸盐、亚硝酸盐

硝酸盐是微生物在有氧条件下分解含氮物质的终产物。微生物将有机物转化为氨，再进一步转化生成NO₃^－。环境中的硝酸盐主要来自农业地区施用的氮素化肥、畜牧场、饲养场、城市污废水以及富营养化水体中的含氮化合物在微生物作用下的转化。

硝酸盐经各种途径最终进入饮用水。当饮用水中硝酸盐达到一定浓度时，会给人、畜造成伤害。硝酸盐在胃肠道中被细菌转化为亚硝酸以后，被吸收到血液中，使血红蛋白中的二价铁转变成三价铁，血红蛋白失去运输氧的能力，组织细胞缺氧坏死。饮用水的硝酸盐水平超过22ppm时，婴儿就有患正铁血红蛋白症的危险。肠道中的亚硝酸盐可与二级胺或酰胺形成有致癌作用的亚硝基化合物。

亚硝酸盐是正铁血红蛋白症的致病因子，并能抑制高等植物的生长。亚硝酸盐是自养的硝化细菌在好氧条件下转化氨生成硝酸盐的中间产物，也可由硝酸盐在兼性厌氧的硝酸盐还原菌作用下产生。在一般情况下，NO₂^－生成速率和代谢速率大致一致，所以不可能在环境中大量积累。但是当环境中有大量的NH₄⁺存在、pH高于9.5、缺氧和低温时，亚硝酸盐就会积累。

3.羟胺(hydroxylamine)

羟胺是一种强致突变剂。羟胺是异养硝化过程的产物。在缺氧及含硝酸盐、铵盐的情况下，可由于微生物的作用产生羟胺。在湖泊底部的厌氧环境经常可检测到。从污水中分离出来的节杆菌属在正常的生长条件下能氧化氨生成羟胺。乙酰胺、谷氨酰胺、谷氨酸盐也能够被转化为羟胺。该过程需要有机碳源。

4.亚硝胺(nitrosamines)

亚硝胺类化合物是强诱变剂，大约1ppm的水平就可以致癌、致畸、致突变。亚硝胺是

生成亚硝胺的两种母体物质是仲胺和NO₂^－。许多微生物能将生境中广泛存在的胺类物质转变成亚硝胺。如大肠杆菌的一些菌株能把二苯胺、二甲胺、六氢吡啶转变成亚硝胺;假单胞菌属、隐球菌属细菌的无细胞提取液也能将二苯胺和亚硝酸转变为亚硝基二苯胺;梭状芽孢杆菌、拟杆菌、肠杆菌和双歧杆菌的部分菌株能将二苯胺亚硝基化。

5.氮氧化物(nitrogen oxides)

人体大量吸入NO₂会中毒甚至死亡。富含硝酸盐的植物茎叶经过微生物发酵，过量的硝酸盐可转化为NO，NO暴露在空气中被氧化为具有毒性的NO₂。曾经有报道，在制作青贮塔饲料的过程中会产生大量的氮氧化物，可导致工人中毒。