就水中而言，水中含氮物质有氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机氮、蛋白质、氨基酸和有机胺。它们在氧气、水、细菌的作用下会相互转化，在水形成复杂、稳定的平衡体系。
水中有机氮-氨氮-亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的平衡与时间关系
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氨氮
水中氨氮是一项常见而且十分重要的水质指标。它反应了水体受到污染的程度。针对污水而言，同一水体中氨氮的含量与硝酸盐氮含量的比例可以说明水体受污染的时间长短，如果以氨氮为主，说明水体刚受到污染，如果以硝酸盐氮为主，说明水体本身已有开始净化。在水源水中，氨氮存在会加大氯气的使用量，还可能使水中生成有害的氯胺类化合物，威胁用水安全。
氨氮在水中可以以游离氨（NH3）与离子氨(NH4+)形式存在，这取决于水的PH值，PH高时以游离氨形式存在，PH低时以离子氨形式存在。氨氮对水中生物体的毒性主要是指游离氨，所以在养殖水体中PH值越高，越可能形成有毒的游离氨。
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亚硝酸盐氮
亚硝酸盐氮可以认为是水体中含氮有机物氧化，在变成硝酸盐氮过程中的中间产物。水中存在亚硝酸盐时表明有机物的分解过程还在继续进行，亚硝酸盐的含量如太高，即说明水中有机物的无机化过程进行的相当强烈，表示污染的危险性仍然存在。由于亚硝酸氮处于中间价态，很容易比氧化成更高的价态，所以在水体中不会长时间高浓度的存在，会自然消耗转为其他形式的氮形态。
人们对亚硝酸盐关注是源于其人体高毒性与食品添加剂的使用，这本身是矛盾的。亚硝酸盐是一种合法的肉制品添加剂，但是其特征又与食盐高度相似，易误食。亚硝酸盐能使血液中正常携氧的低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，因而失去携氧能力而引起组织缺氧，所以一旦误食，后果很严重。水中亚硝盐氮和氨氮含量也是水体生物重要的生存指标。
03
硝酸盐氮
硝酸根中的氮是+5价态，也是最高氧化价态，可以理解为硝酸盐氮是含氮有机物经无机化作用最终的分解产物。如水体中仅有硝酸盐含量增高，氨氮、亚硝酸盐氮含量均低甚至没有，说明污染时间已久，现已趋向自净。水中的硝酸盐也可能直接来自地下层，清洁地表水中硝酸盐氮的量并不多。
硝酸盐氮本身没有太大的毒性，但是其经过细菌的作用，可能会还原成亚硝酸盐，对人体造成伤害（比较常见的例子是，煮熟的绿色蔬菜过夜后不能吃，就是因为蔬菜中硝酸盐会被还原生成亚硝酸盐）
04
凯氏氮
是指以基耶达（Kjeldahl)法测得的含氮量，它包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐 而被测定的有机氮化合物。此类有机氮化合物主要有蛋白质、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素 以及合成的氮为负三价形态的有机氮化合物，但不包括叠氮化合物，硝基化合物等。
在水处理领域，一般认为总氮=总凯氏氮+硝氮+亚硝氮，凯氏氮=有机氮+氨氮
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总氮
总氮，简称为TN，水中的总氮含量是衡量水质的重要指标之一。总氮的定义是水中各种形态无机和有机氮的总量。包括氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮，以每升水含氮毫克数计算。总氮和总磷常被用来表述水体受营养物质污染的程度。当水中总氮、磷物质超标时，微生物大量繁殖，浮游生物生长旺盛，出现富营养化状态。
总氮可以直接测得也可以采用氨氮、硝酸根、亚硝酸根分别进行测量，然后将结果累加值作为总氮的测量结果。
