所謂水溶液中的氨氮是以游離氨（或稱非離子氨，NH3）或離子氨（NH4+）形態存在的氮。人們對水和廢水中最關注的幾種形態的氮是硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮和有機氮。通過 生物化學作用，它們是可以互相轉化的。
　　1、氨的一般性質
　　氨（Ammonia，NH3）分子量為17.03，熔點一77.7℃，沸點，一33.35℃，比重O.6l。 氨為無色有強烈刺激臭味的氣體，易溶于水、和乙醇中。當氨溶于水時，其中一部分氨與水反應生成銨離子，一部分形成水含氨（非離子氨），其化學成分平衡可用下列方程簡化表示：
　　NH3 （g）＋ H20（1） NH3? H20（aq） NH4+＋0H一＋（ 一1）H20（1）
　　上式中，NH3? H20（aq）表示與水松散結合的非離子化氨分子，以氫鍵結合的水分子至少多于3，為方便起見，溶解的非離子氨用NH3表示，離子氨用NH4+表示，水中的氨氮是指NH3和NH4+之總和。 氨的水溶液稱氨水。氨對水生生物等的毒性是由溶解的非離子氨造成的，而離子氨則基本無毒。 氨的水溶液中，NH3的濃度除主要取決于總氨的濃度外，水溶液的pH和溫度也極大地影響NH3的濃度，且隨pH和溫度的增加而增大。
　　NH3 + H+─→NH4+ NH4+ + OH-─→NH3+H2O
　　水中有機氮化合物受生物化學分解而變為銨離子，再通過硝化生物（亞硝化細菌和硝化細菌等）的作用，經亞硝酸根離子而變為硝酸根離子。而銨離子和硝酸根離子被植物攝取，植物又成為動物的食物。氮化合物在自然界里就是這樣循環著，循環的情況示于下圖。 銨離子的定量，微量時，采用靛酚藍法和碘汞法（奈斯勒法）等分光光度法，濃度稍高時，采用中和滴定法或離子電極法。 在分光光度法和離子電極法的情況下，對于有混濁或顏色的試樣、在堿性下產生沉淀的金屬離子和有機物等共存的試樣，要事先進行凝聚沉淀法或水蒸氣蒸餾的前處理后再定量。 中和滴定法的情況下，要進行水蒸氣蒸餾的前處理，就其餾液進行定量。 如前所述，銨離子等水中的氨化合物是在不斷地變化著，因此，取樣后要立即進行試驗。不能立即進行時，為了抑制微生物的活動，要加鹽酸或硫酸使pH約為2，再保存在5℃以下的暗處：盡快進行試驗。
　　2、氨的毒性
　　魚類對非離子氨較敏感。為保護淡水水生物，水中非離子氨的濃度應低0.02mg／L。 人體如果吸入濃度140ppm（0.1mg／L）的氨氣體時就感到有輕度的刺激；吸入350ppm（O.25mg／L）時就有非常不愉快的感覺，但能忍耐1h。當濃度為200～330ppm（O.15～0.25mg／L）時，只有12.5％從肺部排出，吸入30min時就強烈地刺激眼睛、鼻腔，并進一步產生噴嚏、流涎、、頭痛、出汗、臉面充血、胸部痛、尿頻等。濃度進一步增加時，就會腐蝕口腔及呼吸道的粘膜，并有咳嗽、嘔吐、眩暈、窒息感、不安感、胃痛、閉尿、出汗等癥狀。在高濃度情況下有在3～7d后發生肺氣腫而死亡者。由于聲門水腫或支氣管肺炎而死亡者不多，大多數在幾天之后出現眼病。當眼睛與噴出的氨氣直接接觸時，有產生持續性角膜渾濁癥及失明者。在更高濃度如2500ppm（1.75mg／L）以上時，有急性致死的危險。 關于氨的慢性中毒的報告指出，有出現消化機能障礙、慢性結膜炎、慢性支氣管炎，有時出現血痰及耳聾等，也有引起食道狹窄的。 如果飲咽濃度為25％的氨20～30ml，就可以致命。

　　3、水體中氨的主要來源

　　在地面水和廢水中天然地含有氨。氨以氮肥等形式施入耕地中，隨地表徑流進入地面水。 作為含氮有機物的分解產物，是氨廣泛存在于江河、湖海中的主要原因。但在地下水中它的濃度很低，因為它被吸附到土壤顆粒和粘土上，并且不容易從土壤中瀝濾出來。在無氧環境中，水中存在的亞硝酸鹽在微生物作用下還原為氨，在有氧環境中，水中氨也可轉變為亞硝酸鹽，甚至繼續轉變為硝酸鹽 氨的工業污染來源于肥料生產、硝酸、煉焦、煤氣、硝化纖維、人造絲、合成橡膠、碳化鈣、染料、清漆、燒堿、電鍍及石油開采和石油產品加工過程中。 氨氮普遍存在于地面水及地下水中，水中氮化合物的多少，可作為水體受到含氮有機物污染程度的指標。反映水體受含氮化合物污染程度的幾種形態的氮是氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、有機氮。測定水中各種形態的氮化合物，有助于評價水體被污染程度和“自凈"的程度。