De John Sawyer, Departamentul de Agronomie
Un articol recent din ziarul The Des Moines Register a provocat o controversă considerabilă cu privire la azotul din râurile și fluviile din Iowa. Articolul (Nivelurile ridicate de amoniac amenință apa din D.M., 6 aprilie 2008) a prezentat informații despre nivelurile de „amoniac” din anumite sisteme de apă de suprafață din Iowa în perioada de iarnă recentă.
Implicațiile au fost că aplicarea de îngrășăminte și de gunoi de grajd pe terenurile cultivate, precum și topirea ulterioară a zăpezii și scurgerea, au dus la niveluri de „amoniac” mai ridicate decât în mod normal în apele de suprafață. În articol se făcea o comparație între nivelurile raportate și un nivel de amoniac de 0,10 părți pe milion considerat dăunător pentru viața acvatică. Din păcate, concentrațiile măsurate în apele de suprafață (și raportate în articol) nu sunt de amoniac-N. În schimb, acestea sunt amoniu-N plus amoniac-N. Prin urmare, o comparație a valorilor raportate cu o concentrație de amoniac toxică pentru viața acvatică este inexactă.
Amoniacul este neionizat și are formula NH3. Amoniul este ionizat și are formula NH4+. Factorul principal care determină proporția de amoniac sau amoniu din apă este pH-ul apei. Activitatea amoniacului este, de asemenea, influențată de temperatură și de puterea ionică. Acest lucru este important, deoarece NH3 ionizat este forma care poate fi toxică pentru organismele acvatice. NH4 ionizat este practic inofensiv pentru organismele acvatice.
Ecuația chimică care conduce relația dintre amoniac și amoniu este:
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-
Când pH-ul este scăzut, reacția este condusă spre dreapta, iar când pH-ul este ridicat, reacția este condusă spre stânga. În general, la o temperatură de aproximativ temperatura camerei, la un pH mai mic de 6,0, proporția de amoniu-N plus amoniac-N sub formă de NH3 este foarte-foarte mică și sub formă de NH4+ este foarte-foarte mare. La un pH în jur de 8,0, proporția sub formă de NH3 este de 10 % sau mai puțin, iar la un pH ușor peste 9,0, proporția este de aproximativ 50 %. Activitatea amoniacului apos este, de asemenea, mult mai mică la temperaturi scăzute și mai mare la temperaturi ridicate. Aceasta înseamnă că, la temperaturi scăzute și la un pH scăzut, activitatea sub formă de NH3 este și mai mică, iar sub formă de NH4+ este și mai mare. Prin urmare, organismele acvatice sensibile pot tolera un total mai mare de „amoniu-N plus amoniac-N” la temperaturi scăzute decât la temperaturi ridicate, datorită faptului că în apă este prezent mult mai puțin NH3 apos.
Metoda de laborator utilizată pentru analiza apei măsoară amoniu-N plus amoniac-N. Este foarte dificil de determinat direct activitatea amoniacului apos, așa că, în schimb, se folosește surogatul de amoniu-N plus amoniac-N, iar apoi se folosesc valorile tabelare ale amoniului-N plus amoniac-N pentru a determina dacă o concentrație măsurată va furniza amoniac la un nivel care este dăunător pentru organismele acvatice, pentru condiții acute și cronice. Aceste valori tabelate sunt un substitut, deoarece concentrația măsurată este un total de amoniu-N plus amoniac-N, iar concentrațiile din tabele pentru niveluri cronice sau acute sunt stabilite pentru a reflecta concentrațiile probabile de amoniac-N pentru pH-ul și temperatura specifică a apei.
Criteriile acute și cronice pentru „amoniac” au fost stabilite pentru cursurile de apă din Iowa desemnate pentru utilizări ale vieții acvatice (Capitolul 61, Iowa Administrative Code; tabelele 3a, 3b și 3c). Trebuie să se utilizeze cu atenție tabelele, deoarece concentrațiile enumerate sunt pentru amoniu-N plus amoniac-N, nu pentru amoniac-N (în antetul tabelelor scrie „amoniac”). După cum era de așteptat, criteriile cronice (concentrația de amoniu-N plus amoniac-N) sunt mai mari pentru apa cu pH scăzut și temperatură scăzută (de exemplu, pH 6,5 la 0 grade C este de 6,67 mg N/l, în cazul în care sunt prezente primele stadii de viață) și mai mici pentru apa cu pH ridicat și temperatură ridicată (de exemplu, pH 8,0 și 26 grade C este de 1,16 mg N/l). În mod similar, criteriile acute sunt mai ridicate pentru apa cu pH scăzut (de exemplu, la un pH de 6,5, criteriile pentru clasa B (WW1-3) și B(LW) sunt de 48,8 mg N/l) și mai scăzute pentru apa cu pH ridicat (de exemplu, la un pH de 8,0 este de 8,4 mg N/l).
La începutul lunii februarie 2008, nivelurile de monitorizare a mediului ambiant din baza de date Storet a Departamentului de Resurse Naturale din Iowa pentru râurile identificate în articolul din The Des Moines Register au variat între 0,13 și 1,00 mg N/l (amoniu-N plus amoniac-N). La pH-ul și temperatura apei din acea perioadă (7,6-8,1 pH și 0-1,0 grade C), valorile monitorizate sunt cu mult sub criteriile acute și cronice pentru aceste condiții (criterii acute 17,0-6,95 mg N/l și cronice 3,98-2,10 mg/l). Amoniul-N măsurat plus amoniacul-N are tendința de a fi variabil în timpul lunilor de iarnă, dar variația și nivelurile din acest an nu sunt mai mari decât cele din istoria recentă.
În concluzie, azotul apos este complex, la fel ca și efectul asupra vieții acvatice. Pentru evaluarea datelor de monitorizare a calității apei, este important să știm ce se măsoară și să fim atenți și să nu comparăm mere cu portocale.
.