Ammoniak und Ammonium sind verschiedene Formen von Stickstoff. Der wichtigste Faktor, der das Verhältnis von Ammoniak zu Ammonium im Wasser bestimmt, ist der pH-Wert. Die Aktivität des Ammoniaks wird auch von der Ionenstärke und der Temperatur beeinflusst. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass nicht ionisiertes NH 3 für Wasserorganismen schädlich sein kann, während ionisiertes Ammonium im Grunde harmlos ist.
Die chemische Gleichung, die das Verhältnis zwischen Ammoniak und Ammonium bestimmt, lautet:
NH 3 + H2O <-> NH 4 + + OH –
Bei niedrigem pH-Wert verläuft die Reaktion nach rechts und bei hohem pH-Wert nach links. Im Allgemeinen ist bei einer Temperatur um Raumtemperatur und einem pH-Wert unter 6,0 der Anteil von Ammonium-N plus Ammoniak-N als NH 3 sehr gering und als NH 4+ sehr hoch. Bei einem pH-Wert von etwa 8,0 liegt der Anteil als NH 3 bei 10 % oder weniger, und bei einem pH-Wert von etwas über 9,0 beträgt der Anteil etwa 50 %. Die Aktivität von wässrigem Ammoniak ist auch bei niedrigen Temperaturen viel geringer und bei warmen Temperaturen höher. Das bedeutet, dass bei niedrigen Temperaturen und niedrigem pH-Wert die Aktivität als NH 3 noch geringer und als NH 4+ noch höher ist. Sobald der pH-Wert > 11 beträgt, werden alle Ammonium-N-Ionen in der Lösung in Ammoniak-N umgewandelt.
Die IntelliCAL ISENH3181 Ammoniak-ISE kann zur Messung des Ammonium-Ions (NH 4+ ) nach der Umwandlung in Ammoniak (NH 3) verwendet werden. Dies geschieht durch Zugabe des Hach Ammonia ISA, das den pH-Wert auf > 11 puffert und die Ionenstärke der Probe erhöht. Die Ammoniak-ISE-Methode misst Ammonium-N plus Ammoniak-N. Es ist sehr schwierig, die Aktivität von wässrigem Ammoniak direkt zu bestimmen, daher wird stattdessen das Surrogat Ammonium-N plus Ammoniak-N verwendet, und dann werden Tabellenwerte von Ammonium-N plus Ammoniak-N verwendet, um zu bestimmen, ob eine gemessene Konzentration Ammoniak in einer Höhe liefert, die für Wasserorganismen schädlich ist.
Wenn die Probentemperatur und der pH-Wert der Probe bekannt sind, kann die unten stehende Tabelle verwendet werden, um zu bestimmen, welcher Prozentsatz des gesamten Ammoniaks in der Ammoniakform (NH 3) vorliegt. Dieser Prozentsatz in Dezimalform kann mit dem Gesamtammoniak der Probe multipliziert werden, um das Ammoniak der NH 3-Form zu berechnen. Die Differenz zwischen dem Gesamtammoniak und dem NH 3-Ammoniak kann zur Berechnung des Ammoniumions (NH 4+ ) in der Probe verwendet werden.
