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Immaginate un lago un tempo cristallino trasformato in un deserto senza vita, non da contaminanti visibili ma da livelli impercettibili di azoto di ammoniaca che innescano fioriture di alghe, soffocano la vita acquatica,e distruggere interi ecosistemiNon si tratta di una retorica allarmistica, ma di una sfida globale urgente per i corpi idrici di tutto il mondo.costituisce una minaccia diretta per gli organismi acquatici e un rischio indiretto per la salute umana attraverso la catena alimentareDi conseguenza, lo sviluppo di metodi di rilevazione di azoto di ammoniaca precisi ed efficienti è diventato fondamentale per la protezione dell'ambiente e la gestione sostenibile delle risorse idriche.

L'azoto di ammoniaca si riferisce alla concentrazione combinata di ioni di ammoniaca (NH3) e ammonio (NH4+) nell'acqua, con le loro proporzioni relative determinate dai livelli di pH. Quando il pH scende al di sotto di 8.75, NH4+ domina; superiore a 9.75I composti sono altamente solubili in acqua, corrosivi e potenzialmente pericolosi.5 μmol/L) possono avere un impatto significativo sugli ambienti acquatici.

Mentre gli ioni di ammonio dominano in genere nelle acque naturali, l'ammoniaca molto più tossica –anche a concentrazioni nanomolari – è la causa primaria di avvelenamento degli organismi acquatici.Gli elevati livelli di azoto di ammoniaca stimolano la crescita eccessiva del planctonLa successiva decomposizione delle alghe esaurisce l'ossigeno disciolto, causando la morte di pesci e organismi bentonici in massa.Questo circolo vizioso non solo riduce la capacità dell'acqua di purificarsi da sola, ma può anche rilasciare gas nocivi, che aggravano ulteriormente le condizioni ambientali.

La tossicità dell'ammoniaca da azoto si estende a esseri umani, pesci e crostacei, colpendo in particolare la vita acquatica giovanile.minaccia le risorse della pesca e l'equilibrio ecologicoIn particolare, la Commissione ritiene che l'atteggiamento del Parlamento europeo nei confronti dell'atteggiamento della Commissione nei confronti dell'Unione europea non sia soddisfacente.le nazioni di tutto il mondo hanno stabilito rigide norme di concentrazione di azoto di ammoniaca per l'acqua potabile e l'acqua di mare, rendendo essenziali le tecnologie di rilevamento rapide e accurate per la sicurezza idrica e la protezione degli ecosistemi.

La rilevazione convenzionale dell'azoto di ammoniaca si basa principalmente su due metodi:

• Metodo dei reagenti di Nessler:Questa tecnica colorimetrica misura la formazione di complessi giallo-marrone tra azoto di ammoniaca e soluzione di tetraiodomercurato di potassio.colore, e altre sostanze, mentre i suoi reagenti a base di mercurio presentano rischi ambientali.
• Metodo blu dell'indofenolo (IPB):Questo approccio più sensibile quantifica i composti di indofenolo blu formati da reazioni di azoto di ammoniaca con ipocloriti e reagenti fenolici.L'IPB ha ancora dei limiti di precisione in matrici idriche complesse come l'acqua di mare e i sistemi di acquacoltura.

Nonostante la loro utilità storica, questi metodi lottano con requisiti ambientali sempre più severi e esigenze di rilevamento a bassa concentrazione.procedure lunghe, e reagenti non rispettosi dell'ambiente evidenziano la necessità di alternative avanzate.

• Analisi ottica:I metodi spettrophotometrici e fluorometrici offrono un'elevata sensibilità, ma richiedono un complesso pretrattamento del campione per eliminare le interferenze, riducendo l'efficienza analitica.
• Analisi elettrochimica:Questi metodi, economicamente convenienti e facilmente automatizzati, misurano le reazioni redox dell'azoto di ammoniaca sulle superfici degli elettrodi..
• Tecnologia di biosensing:Utilizzando enzimi, anticorpi o microrganismi per specifiche reazioni di azoto di ammoniaca, i biosensori forniscono una rilevazione rapida, sensibile e selettiva ideale per applicazioni sul campo.L'integrazione con le tecniche di microfluidica e di diffusione dei gas migliora ulteriormente le prestazioni.

• Tecnologia dei chip microfluidici:L'integrazione dell'elaborazione, della reazione e del rilevamento dei campioni su chip in miniatura consente analisi automatizzate ad alto rendimento con un uso minimo di reagenti, adatte al monitoraggio online.
• Sensore a fibra ottica:Sfruttando le interazioni luce-medio nelle fibre ottiche, questi sensori compatti e resistenti alle interferenze facilitano il monitoraggio remoto in ambienti difficili.
• Determinazione del pH colorimetrico:Semplice ed economico, questo metodo utilizza i cambiamenti di colore degli indicatori di pH da cambiamenti di pH indotti da azoto di ammoniaca per test sul campo rapidi.

• Nanoparticelle metalliche:Le nanoparticelle d'oro o di platino catalizzano le reazioni redox, abbassando il sovrapotenziale e aumentando la sensibilità aumentando l'area superficiale dell'elettrodo.
• di una lunghezza di 20 mm o più, ma non superiore a 30 mm;Questi materiali forniscono strutture elettrodiche conduttive e meccanicamente robuste che migliorano la stabilità e la durata della vita, specialmente quando combinate con nanoparticelle o enzimi.
• Nanoparticelle di ossido metallico:Offrendo stabilità chimica e biocompatibilità, proteggono gli elettrodi dalla corrosione mentre alcune varianti catalizzano le reazioni redox di azoto di ammoniaca.

• Glutamato disidrogenasi (GLDH):Misura il consumo di NADH durante la conversione di α-cetoglutarato in glutamato per un rilevamento altamente sensibile e selettivo, anche se l'attività enzimatica dipende dalla temperatura e dal pH.
• Ureasi:Rileva l'urea indirettamente attraverso la produzione di azoto di ammoniaca da idrolisi dell'urea, adatta per l'analisi delle acque reflue e delle urine.

Mentre i metodi enzimatici forniscono una sensibilità, una selettività e una velocità superiori, le sfide includono la stabilità dell'enzima, gli alti costi di produzione e la potenziale perdita di attività durante l'immobilizzazione.