自然界氮素蘊(yùn)藏量豐富，以三種形態(tài)存在：分子氮N2，占大氣的78%;有機(jī)氮化合物；無(wú)機(jī)氮化合物。其中水體中的氮主要包括有機(jī)氮和無(wú)機(jī)氮兩大類，其總量稱為總氮（英文縮寫為TN)。
有機(jī)氮是指以有機(jī)化合物形式存在的氮，如蛋白質(zhì)、氨基酸、肽、尿素、有機(jī)胺、硝基化合物、重氮化合物等。農(nóng)業(yè)廢棄物和城市生活污水中存在的有機(jī)氮主要是蛋白質(zhì)及其分解產(chǎn)物——多肽和氨基酸。但某些工業(yè)廢水中可能有其它含氮有機(jī)化合物。無(wú)機(jī)氮指氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮等，它們一部分是有機(jī)氮經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化作用而產(chǎn)生的，一部分直接來(lái)自施用化肥的農(nóng)田退水和工業(yè)排水。
氮在水體中會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。隨著時(shí)日的延長(zhǎng)，有機(jī)氮很不穩(wěn)定，容易在微生物的作用下，分解成無(wú)機(jī)氮（在無(wú)氧的條件下，分解為氨氮；在有氧的條件下，先分解為氨氮.，再分解為亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮），并不斷減少。
氨氮在污水中存在形式有游離氨（NH3)與離子狀態(tài)銨鹽（NH4+)兩種，其中游離氨的濃度除主要取決于氨氮的濃度外，還隨水中的pH值和溫度的增加而增大。此外，離子強(qiáng)度對(duì)游離氨的濃度也會(huì)有影響。
水中硝酸鹽是含氮有機(jī)物經(jīng)無(wú)機(jī)化作用終階段的分解產(chǎn)物。硝酸鹽在缺氧、酸性的條件下可以還原成亞硝酸鹽。亞硝酸鹽氮是氮循環(huán)的中間產(chǎn)物，不穩(wěn)定,。根據(jù)水環(huán)境條件，可被氧化成硝酸鹽氮，也可以被還原成氮。
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