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Imagínese un lago una vez cristalino transformado en un páramo sin vida, no por contaminantes visibles sino por niveles imperceptibles de nitrógeno de amoníaco que desencadenan floración de algas, asfixian la vida acuática,y perturbar ecosistemas enterosNo se trata de una retórica alarmista, sino de un desafío global apremiante que enfrentan las masas de agua de todo el mundo.representa una amenaza directa para los organismos acuáticos y un riesgo indirecto para la salud humana a través de la cadena alimentariaEn consecuencia, el desarrollo de métodos precisos y eficientes de detección del nitrógeno de amoníaco se ha convertido en algo crucial para la protección del medio ambiente y la gestión sostenible de los recursos hídricos.

El nitrógeno de amoníaco se refiere a la concentración combinada de iones de amoníaco (NH3) y amonio (NH4+) en el agua, con sus proporciones relativas determinadas por los niveles de pH. Cuando el pH cae por debajo de 8.75, NH4+ domina; por encima de 9.75Los compuestos de amoniaco son muy solubles en agua, corrosivos y potencialmente peligrosos.5 μmol/L) puede afectar significativamente a los ambientes acuáticos.

Mientras que los iones de amonio suelen dominar en las aguas naturales, el amoníaco mucho más tóxico, incluso en concentraciones nanomólicas, es la causa principal de la intoxicación de los organismos acuáticos.Los niveles elevados de nitrógeno de amoníaco estimulan el crecimiento excesivo del planctonLa descomposición posterior de las algas agota el oxígeno disuelto, causando la extinción masiva de peces y organismos bentónicos.Este círculo vicioso no sólo reduce la capacidad de autolimpieza del agua, sino que también puede liberar gases nocivos, que degradan aún más las condiciones ambientales.

La toxicidad del nitrógeno de amoníaco se extiende a los seres humanos, peces y crustáceos, afectando especialmente a la vida acuática juvenil.amenazas a los recursos pesqueros y al equilibrio ecológicoEn la actualidad, la industria de la energía está experimentando un aumento de los niveles de contaminación de las aguas, lo que supone una reducción de los riesgos de contaminación.las naciones de todo el mundo han establecido estrictas normas de concentración de nitrógeno de amoníaco para el agua potable y el agua de mar, haciendo de las tecnologías de detección rápidas y precisas esenciales para la seguridad del agua y la protección de los ecosistemas.

La detección convencional del nitrógeno de amoníaco se basa principalmente en dos métodos:

• Método del reactivo de Nessler:Esta técnica colorimétrica mide la formación de complejos amarillo-marrón entre el nitrógeno de amoníaco y la solución de tetraiodomercurato de potasio.el color, y otras sustancias, mientras que sus reactivos a base de mercurio presentan riesgos ambientales.
• Método azul de indofenol (IPB):Este enfoque más sensible cuantifica los compuestos de indofenol azul formados por reacciones de nitrógeno de amoníaco con reactivos de hipoclorito y fenol.El IPB todavía se enfrenta a limitaciones de precisión en matrices de agua complejas como sistemas de agua de mar y acuicultura.

A pesar de su utilidad histórica, estos métodos luchan con requisitos ambientales cada vez más estrictos y necesidades de detección de baja concentración.procedimientos largos, y los reactivos no respetuosos con el medio ambiente resaltan la necesidad de alternativas avanzadas.

• Análisis óptico:Los métodos espectrofotométricos y fluorométricos ofrecen una alta sensibilidad, pero requieren un tratamiento previo complejo de la muestra para eliminar las interferencias, lo que reduce la eficiencia analítica.
• Análisis electroquímico:Estos métodos, que son rentables y fácilmente automatizables, miden las reacciones redox del nitrógeno de amoníaco en las superficies de los electrodos..
• Tecnología de biosensibilidad:Utilizando enzimas, anticuerpos o microorganismos para reacciones específicas de nitrógeno de amoníaco, los biosensores proporcionan una detección rápida, sensible y selectiva ideal para aplicaciones de campo.La integración con las técnicas de microfluidez y difusión de gases mejora aún más el rendimiento.

• Tecnología de chips microfluídicos:La integración del procesamiento de muestras, la reacción y la detección en chips en miniatura permite un análisis automatizado de alto rendimiento con un uso mínimo de reactivos, adecuado para el monitoreo en línea.
• Sensores de fibra óptica:Aprovechando las interacciones entre el medio y la luz en las fibras ópticas, estos sensores compactos y resistentes a las interferencias facilitan la monitorización remota en ambientes hostiles.
• Detección colorimétrica del pH:Simple y rentable, este método utiliza los cambios de color de los indicadores de pH de los cambios de pH inducidos por nitrógeno de amoníaco para pruebas rápidas en el campo.

• Nanopartículas metálicas:Las nanopartículas de oro o platino catalizan las reacciones redox, disminuyendo el sobrepotencial y mejorando la sensibilidad mientras aumentan el área de superficie del electrodo.
• Las partidas de acero o de acero:Estos materiales proporcionan estructuras de electrodos conductores y mecánicamente robustos que mejoran la estabilidad y la vida útil, especialmente cuando se combinan con nanopartículas o enzimas.
• Nanopartículas de óxido metálico:Ofrecen estabilidad química y biocompatibilidad, protegen los electrodos de la corrosión mientras que algunas variantes catalizan las reacciones redox de nitrógeno de amoníaco.

• Glutamato deshidrogenasa (GLDH):Mide el consumo de NADH durante la conversión de α-cetoglutarato a glutamato para una detección altamente sensible y selectiva, aunque la actividad enzimática depende de la temperatura y el pH.
• Se trata de:Detecta la urea indirectamente a través de la producción de nitrógeno de amoníaco a partir de la hidrólisis de la urea, adecuado para el análisis de aguas residuales y orina.

Si bien los métodos enzimáticos proporcionan una sensibilidad, selectividad y velocidad superiores, los desafíos incluyen la estabilidad de la enzima, los altos costos de producción y la posible pérdida de actividad durante la inmovilización.