CZ2008604A3 - Zpusob merení jakosti primární složky pudní organické hmoty - Google Patents
Zpusob merení jakosti primární složky pudní organické hmoty Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2008604A3 CZ2008604A3 CZ20080604A CZ2008604A CZ2008604A3 CZ 2008604 A3 CZ2008604 A3 CZ 2008604A3 CZ 20080604 A CZ20080604 A CZ 20080604A CZ 2008604 A CZ2008604 A CZ 2008604A CZ 2008604 A3 CZ2008604 A3 CZ 2008604A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- bod
- soil
- labile
- organic matter
- measurement
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000011368 organic material Substances 0.000 title description 2
- 239000004016 soil organic matter Substances 0.000 claims abstract description 32
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 claims abstract description 11
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 238000011534 incubation Methods 0.000 claims abstract description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 9
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 8
- 238000011002 quantification Methods 0.000 claims description 6
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 3
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 claims description 2
- 101100272775 Arabidopsis thaliana BSK2 gene Proteins 0.000 claims 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 21
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 4
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 3
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 210000000540 fraction c Anatomy 0.000 description 3
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 2
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000003864 humus Substances 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 229920006833 POM-C Polymers 0.000 description 1
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 1
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001955 cumulated effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000011978 dissolution method Methods 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000012633 leachable Substances 0.000 description 1
- 238000001646 magnetic resonance method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001225 nuclear magnetic resonance method Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002846 particulate organic matter Substances 0.000 description 1
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004457 water analysis Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Merením jakosti primární složky pudní organické hmoty, tzn. složky s malou iontovýmennou schopností a velkou ochotou k mineralizaci, se zjištuje kvalita pudy. Podstata metody spocívá v tom, že nejprve se nekterou ze známých metod (napr. stanovením C.sub.hws.n.) kvantifikuje labilní organická frakce, a následne se zjistí míra její lability merením biochemické spotreby kyslíku (BSK) a/nebo merením úbytku labilní organické frakce z jejího výluhu, s pridanou živnou solí a inokulem. Merení se provádí opakovane v prubehu inkubace až do doby, kdy se namerená hodnota již dále nemení. Z namerených hodnot se stanoví rychlostní konstanta (k.sub.1.n.) kinetiky biochemické oxidace, jejíž hodnota udává míru lability labilní organické frakce pudní organické hmoty. K merení BSK se s výhodou použije výluhu použitého ke stanovení hodnoty aktivního uhlíku C.sub.hws.n. nebo C.sub.cws.n.. Optimální je merení hodnot BSK.sub.1.n., BSK.sub.2.n., BSK.sub.3.n., BSK.sub.5.n. a BSK.sub.20.n., kde císelný index u hodnoty BSK znací pocet dnu inkubacní doby mereného vzorku.
Description
Způsob měření jakosti primární složky půdní organické hmoty
Oblast techniky
Vynález se týká oblasti zemědělství, konkrétně oblasti zjišťování kvality půdy měřením jakosti primární složky půdní organické hmoty.
Dosavadní stav techniky
Úrodná půda potřebuje organickou hmotu obsahující jak složku primární, se schopností rychlé mineralizace a humifikace pro zajištění biochemických procesů v půdě včetně dodání energie pro endothermní humifikaci, tak i složku sekundární, tj. humus, především k ochraně iontů živin před eluci srážkovou vodou a zajištění dobrého využití živin dodaných do půdy.
Organická hmota v půdě (SOM = Soil organic matter) je většinou stále charakterizována jen hodnotou Cox, i když je obecně známo, že Cox vyjadřuje stejně tak primární organickou hmotu s malou iontovýměnnou schopností a velkou ochotou k mineralizaci, jako organickou hmotu zhumifikovanou s právě opačnými vlastnostmi.
Zhumifikovaná část SOM se dá poměrně velmi dobře charakterizovat iontovýměnnými reakcemi. I když teoreticky iontová výměna může probíhat i na hlavních složkách primární organické půdní hmoty, celulóze a ligninu, objem tohoto děje je určen počtem disociace schopných karboxylů a hydroxylů a ten i u rozložené, ale nezhumifikované půdní organické hmoty je relativné nízký. Specifický povrch takového materiálu je však velký, a proto u primární organické půdní hmoty sorpční procesy převládají nad procesy iontovýměnnými. Větším problémem je charakteristika reaktivní, rozložitelné části primární organické hmoty. Je nejen materiálem pro mineralizaci a zdrojem energie pro půdní mikroorganismy, ale je nutno připomenout i její funkci aktivního reakčniho agens v systému chemických a biochemických reakcí v půdách. Naplněním snahy ji charakterizovat byly práce určující vodorozpustný podíl organických půdních látek ve vodě nebo v roztocích solí • · * * 444 · • Φ · *·
44·4· « 4 4·· «· 4 4 · · · 4 ·« «· ·· · · ♦ φ ·*· ·· různé koncentrace a teploty. V řadě prací se tato část SOM charakterizuje stupněm její stability k oxidaci např. různě modifikovanými respirometrickými testy, které měří produkci CO2 uvolněného z primární organické hmoty, a slouží hlavně ke sledováni mikrobiální aktivity půd. Pro sledováni kvality primární organické hmoty se tyto testy dají použit jen velmi nepřesně.
V současné době labilní frakce organického uhlíku v půdě jsou považovány za významný indikátor půdní kvality a právě nejlabilnější složky půdní organické hmoty se považuji za její nejcitlivější indikátory.
Labilní organická půdní frakce je charakterizována různě. Většina autorů za labilní frakci považuje uhlíkaté látky rozpustné v horké vodě, ve studené vodě, uhlík mikrobiální biomasy, uhlík a dusík extrahovatelný roztokem K2SO4, lehce oxidovatelnou půdní frakci - používá se neutrální roztok KMnO4 koncentrace 15,6 16,5 - 33 - 60 -167 a 333 mM. K rozděleni Cox podle stupňů lability se používá také původní Walkley-Blackova metoda v modifikaci s roztoky, v nichž se pří stálé koncentraci K2Cr2O7 mění koncentrace H2SO4. K určeni lability se také používá hydrolýza silnými minerálními kyselinami různé koncentrace a výsledky se hodnotí čtyřstupňovou nebo dvoustupňovou stupnicí. Objevuje se snaha využít k stanovení labilní organické půdní frakce i metody denzitometrické, magnetickou resonanci a nukleární magnetickou resonanci.
Jiné zdroje stanovují labilní organické látky v půdě jako vodou dispergovatelný organický uhlík WDOC nebo jako „lehkou frakci“, tj. partikulární organická hmota (Particulate organic matter) POM a její obsah uhlíku POM-C, případně její obsah dusíku POM-N.
Za labilní půdní organické látky se považuje také uhlík mineralizovatelný Cmmeratavateiný a potenciálně mineralizovatelný dusík Nmjner, uhlík basální respirace půdních vzorků, obsah dusíku aminocukrů Namjno, mineralizovatelný uhlík Cminer a mineralizovatelný dusík Nminer v POM, hydrolyzovatelné sacharidy a polyfenoly.
Na množství labilní půdní organické hmoty se usuzuje z poměru nalezených hemicelulóz, celulózy a ligninu, z množství vodostálých agregátů, z podílu hydrofilní » · · · ··· v« • ····· · · · * ·* · • · * · · · «* · • · · · ·*··· »· ·· a hydrofóbní části organické hmoty, z rozpustných sacharidů, proteinů a hemicelulózy, z poměru nalezené mannosy ke xylose.
Z výše uvedeného přehledu je zřejmé, že teprve v poslední době dochází ve světě k rychlému rozvoji metod, kterými lze postihnout rozhodující kriterium pro potenciální půdní úrodnost - labilní část půdní organické hmoty. Ta svojí schopností rychlé mineralizace i možností humifikace (tedy transformace) je schopna dodat energii pro půdní mikroedafon a zajistit, aby mrtvá zemina se stala úrodnou, živou půdou.
Hodnocení obsahu organických látek jen hodnotou oxidovatelného uhlíku COx, je téměř bezvýznamné, protože z této hodnoty nelze vyčíst ani kvalitu primární organické hmoty půdy, ale dokonce ani rozlišit, zda jde o frakci primární, schopné mineralizace a se zanedbatelnou iontovýměnnou kapacitou, či o frakci sekundární, tj. zhumifikovaný podíl půdní organické hmoty s vlastnostmi diametrálně odlišnými zanedbatelnou mineralizací a vždy velmi významnou iontovýměnnou kapacitou.
Protože však humifikace bez přebytku energie z mineralizace primární organické hmoty nemůže existovat, připisuje se v poslední době větší význam primární půdní organické hmotě, pokud je dostatečně labilní, jak vyplývá z literárního přehledu.
Současný stav vědy lze tedy charakterizovat rychlým rozvojem různých metod, kterými lze charakterizovat množství (kvantitu) labilních frakcí primární části půdní organické hmoty. Kvalita těchto frakcí, ta je v současnosti dána výběrem metody: např. uhlík látek, rozpustných v horké vodě (Chws) představuje jistě sice labilní, ale stabilnější organické látky než uhlík látek, rozpustných ve studené vodě (Ccws). Podobně oxidace neutrálním roztokem KMnO4 koncentrace 33 mM zachytí mnohem labilnější látky z kategorie labilní frakce primární organické hmoty půdy, než roztok KMnO4 koncentrace 333 mM.
To tedy znamená, že při stanovení tohoto významného znaku jakosti jakékoliv půdy se musí nejen stanovit podíl primárních a humusových látek v organické půdní hmotě, ale musí se stanovit také podíl labilních a stabilních organických látek v primární části půdní organické hmoty a protože každá metoda zachycuje labilitu různého stupně, je nutno provést několik metod. Většinou se kombinuje Chws, Ccws,
POM-C, mineralizovatelnýÚkolem vynálezu je nalézt řešení, které by umožňovalo univerzálním způsobem stanovit nejen kvantitu primární složky půdní organické hmoty, tj. labilní organické frakce schopné mineralizace a biochemické oxidace, ale zároveň určit jedinou metodou i míru lability této labilní organické frakce, vyjadřující ochotu primární složky půdní organické hmoty k mineralizaci a k biochemické oxidaci, která je kritériem potenciální půdní úrodnosti měřeného půdního vzorku.
Podstata vynálezu
Tento úkol je vyřešen způsobem měření, který je předmětem předloženého vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že po kvantifikaci labilní organické frakce půdní organické hmoty některou ze známých metod se následně zjistí míra lability labilní organické frakce měřením biochemické spotřeby kyslíku (BSK) a/nebo měřením úbytku labilní organické frakce. Tyto hodnoty jsou komplementární, se zvyšující se BSK klesá současně množství zbývající labilní organické frakce. Měření se provádí na vzorku, který je tvořen výluhem labilní organické frakce (většinou ve výluhu půdy horkou vodou podle metodiky k stanovení ChWs) s přidanou živnou solí a inokulem. Živná sůl se přidává proto, že u chudých půd by nedostatek některých minerálních živin mohl snížit účinnost práce aerobních mikroorganismů při mineralizaci organické složky a tím tak zkreslit měření. Kromě toho živná sůl obsahuje vždy nutný inhibitor nitrifikace, který blokuje u půd s vyšším obsahem dusíku tento proces, navazující na mineralizaci. Oxidací NH4 + na NO3 by se spotřeboval další kyslík, BSK by bylo vyšší, než odpovídá oxidaci organických látek. Měří se opakovaně několikrát za sebou v průběhu inkubační doby i na jejím konci, až do doby, kdy naměřená hodnota se dále jíž nemění. Z naměřených hodnot se stanoví rychlostní konstanta (ki) kinetiky biochemické oxidace, která určuje míru lability labilní organické frakce půdní organické hmoty. Konstanta (kj se zjistí z grafu, ve kterém se na osu y vynáší zbytková koncentrace uhlíku v logaritmickém měřítku log (L-y), a na osu x se vynáší čas t ve dnech od počátku měření. Směrnice přímky v grafu odpovídá hodnotě - ki/2,303. Při stanovení rychlostní konstanty K se vychází z toho, že rychlost biochemické oxidace organických látek jako reakce prvního rádu je úměrná zbývající koncentraci dosud neoxidovaných látek:
| dy/dt = Ki (L-y) = KiLz | kde: L = celková BSK y = BSK v čase t Lz = zbývající BSK ki, Ki = rychlostní konstanty |
| Integrací od 0 do t tohoto vztahu lze získat rovnici: t = čas | |
| Lz = L. e'K1t = L. 1O'k1t | e = Eulerovo číslo |
| Obecně pro BSK v čase t platí: | |
| y = L (1 -10k1t) | kde: y = BSK v čase t L = BSK celková BSK k3 = rychlostní konstanta [24 hod'1] |
Rozklad organické hmoty je reakcí prvního řádu, u nichž reakční rychlost v každém okamžiku je úměrná koncentraci reagující látky (viz základní rovnice dy/dt). Konstanta ΚΊ je specifická reakční rychlost čili rychlostní konstanta a udává okamžitou rychlost reakce při jednotkové koncentraci reagující látky. Skutečná rychlost reakce se ustavičně mění a rovná se součinu rychlostní konstanty a okamžité koncentrace. Závislost reakční zplodiny, vyjádřené BSK v čase t (y) na t je stejná, jako závislost koncentrace reagující složky (L - y) v čase t a proto rovnice (L - y) = L. eK1t a y = L (1 — eK1t) jsou analogické.
Konkrétní hodnoty k-ι závisí do značné míry na tom, jaký je charakter a způsob získání měřeného vzorku resp. výluhu.
V jednom výhodném provedení vynálezu se kvantifikace labilní organické frakce půdní organické hmoty provádí rozpuštěním uhlíkatých látek v horké vodě a stanovením hodnoty aktivního uhlíku ChWS. V jiných případech je výhodné, např.
·· pokud je z nějakého důvodu potřebné zachytit v půdním výluhu jen ty nejlabilnéjší organické látky (v podstatě jen sacharidy), když se kvantifikace labilní organické frakce půdní organické hmoty provádí rozpuštěním uhlíkatých látek ve studené vodě, a stanovením hodnoty aktivního uhlíku Ccws· Je nutno si uvědomit, že hodnota Ccws je mnohem menší než Chws a tedy, že chyby měřeni jsou větší. Kromě toho superlabilní látky ve výluhu CCws se v půdě mimořádně rychle mění a snadno by se mohlo stát, že v době analýzy je už v půdě jejich stav celkem jiný. Proto pro praxi Chws vyhovuje lépe než Ccws a i stanovení rychlostní konstanty biochemické oxidace labilních organických látek ve výluhu pro stanovení Ccws má význam spíše pro badatelskou výzkumnou práci. V obou případech jde o známé metody, avšak směřující pouze k hodnocení kvantity uhlíkatých látek obsažených ve výluhu. Podle vynálezu je výhodné, když se pro zjištění míry lability labilní organické frakce půdní organické hmoty použije právě stejný výluh, který byl použit pro stanovení hodnoty Chws nebo CCwS, s doplněním živnou solí a inokulem. Z hlediska absolutních hodnot se při stanovení rychlostní konstanty kj dojde k rozdílným hodnotám, pokud se měří na výluhu pro ChWs nebo Ccws, neboť každá z těchto metod dokáže zachytit rozdílné druhy a množství uhlíkatých látek. Tak např. použije-li se pro kvantifikaci labilní organické frakce půdní organické hmoty metoda rozpuštěním v horké vodě (stanovení hodnoty Chws). a stejný extrakt se použije pro měření BSK a zjištění rychlostní konstanty k1( jsou hodnoty K určující míru lability labilní organické frakce následující:
k< <0,85 - 0,25> velmi labilní půdní organické látky k< <0,24 - 0,14> labilní půdní organické látky kf <0,13 - 0,10> méně labilní půdní organické látky
Vzorky půd jejichž rychlostní konstanta leží v první skupině, mají „kvalitnější“ organické látky s větší mírou lability tj. s větší schopnosti následné mineralizace a biochemické oxidace.
Ve výhodném provedení vynálezu, při kterém se jako měřený vzorek používá půdní výluh použitý pro stanovení hodnoty ChWS nebo Ccws, se jako inokulum přidávané k půdnímu výluhu používají namnožené půdní mikroorganismy nebo mikroorganismy z kalů splaškových odpadních vod. Inokulem mohou být v podstatě
jen aerobní mikroorganismy, které má půda sama. Ale při stanovení Chws jsou v podstatě znehodnoceny horkou vodou a musí se znovu dodat. Protože však půdní aerobi jsou adaptováni na drastické životni podmínky v půdách, jsou příliš „aktivní“ a mohli by zpracovávat i méně labilní látky ve výluhu. Proto se jako inokulum raději používají aerobní mikroorganismy z aerobního čištění městských odpadních vod. Volba inokula je volbou analytika provádějícího měření.
V dalším výhodném provedení způsobu podle vynálezu se měřeni provádí podtlakovou metodou na měřicím zařízení opatřeném počítačovou vyhodnocovací jednotkou. Měřeni je možné provádět i na jiných zařízení (Wartburgův přistroj) ale měření na speciálních moderních přístrojích mají výhodu vtom, že umožňují zpracování a vyhodnocení větších datových a vzorkových souborů současně (až několik set lahvi). Je výhodné, když se měří hodnoty BSK1f BSK2, BSK3, BSK5 a BSK20, tedy po jednom, dvou, třech, pěti a dvaceti dnech inkubace, přičemž tyto hodnoty se opět vztahují k měření na půdním výluhu použitém pro stanovení hodnoty Chws, což je v současnosti optimální metoda pro zjištění hodnoty aktivního uhlíku.
Výhody způsobu měření jakosti primární složky půdní organické hmoty podle vynálezu spočívají vtom, že kromě kvantifikace „aktivního uhlíku“ umožňuje také stanovení míry lability labilní organické frakce půdní organické hmoty jako parametr úrodnosti půdy, a to v jediném měřícím procesu bezprostředně navazujícím na některý ze známých a používaných způsobů kvantifikace uhlíkatých látek v půdě.
Příklady provedení vynálezu
Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní příklady uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezení příkladů provedeni vynálezu na uvedené případy. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použiti rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde speciálně popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících patentových nároků.
Následně popsaný přiklad provedeni popisuje způsob měřeni navazující na kvantifikaci uhlíkatých látek v půdní organické hmotě metodou jejich rozpuštění v horké vodě a stanovení hodnoty Chws. Obdobně, ovšem s jinými hodnotami lze postupovat při kvantifikaci „aktivního uhlíku“ v půdní organické hmotě jinými známými metodami.
Labilní organická frakce půdních organických látek se z hlediska kvantity určí jako „aktivní uhlík“ ChwS1 v horké vodě rozpustné organické látky metodou, která je obecně známa.
Kvalita této labilní frakce se zjisti měřením biochemické spotřeby kyslíku (BSK) několikrát během dvaceti dnů podtlakovou metodou na zařízení Oxi Top Control MERCK, určeného k stanovení BSK5 (za pět dnů) v analytice vod k stanovení jejich organického znečištění. Z několika hodnot BSK v průběhu dané doby a celkového BSK (po 20 dnech inkubace) se vypočítá rychlostní konstanta kinetiky biochemické oxidace ve výluhu přítomných organických látek, jejíž hodnota je mírou kvality labilních půdních organických látek.
Protože při 20°C je rychlostní konstanta pro glukózu 0,87/den, pro pepton 0,74/den a k! = 0,25 reprezentuje systém, kde asi 94 % celkové BSK je vyčerpáno už v prvních pěti dnech inkubace jako BSK5, lze interval rychlostních konstant k! považovat za:
kf <0,85 — 0,25>
k< <0,24-0,14>
k< <0,13 —0,10>
velmi labilní půdní organické látky frakce Chws labilní půdní organické látky frakce Chws méně labilní půdní organické látky frakce Chws
Provedení:
1) Stanovení ChWS:
• ·
Chemikálie:
1. Chromsírová směs 0,4 N (CHS); 39,23 g K2Cr2O7 rozpustit v 900 ml destilované vody, pomalu přidávat za stálého chlazení 1 000 ml konc, H2SO4 a po vychladnutí doplnit destilovanou vodou do 2 000 ml.
2. Mohrova sůl 0,2 M (MS); 160 g FeSO4. (NH4)2SO4. 6 H2O rozpustit v cca 600 ml destilované vody, přidat 40 ml konc. H2SO4 a doplnit do 2 I destilovanou vodou, přefiltrovat. Faktor se stanoví na K2Cr2O7 (10 g v 1 I).
3. CaCI2 0,01 M; 2,94 g CaCI2.2 H2O do 2 000 ml.
4. MgSO41 M; 24,6 g MgSO4 doplnit do 100 ml.
Postup:
g jemnozemě II (0,25 mm prosev) do 200 ml zábr. Erlenky + 50 ml 0,01 M CaCI2. Vařit mírně na topném panelu 1 hodinu od počátku varu pod vzdušným chladičem. Poté Erlenky uzavřít, ochladit, přidat 4 kapky 1 M MgSO4 - přelít do centrifugačních kyvet a 15 minut odstředit při 4 000 ot./min.
Ke stanoveni 25 ml supernatantu odpařit, přidat 10 ml CHS, nechat v sušárně při 125°C po dobu 45 minut zároveň se třemi slepými pokusy. Poté vyndat, ochladit, zředit cca 20 ml dest. vody a titrovat za stálého míchání 0,2 M Mohrovou soli známého faktoru na titrátoru DL 50.
Výpočet: % Chws = (Vs - V) * f * 0,6 * 2/10 m
Vs = spotřeba Mohrovy soli na slepý vzorek v ml
V = spotřeba Mohrovy soli na vzorek v ml f = titračni faktor Mohrovy soli (kolem I) m = navážka půdy v g
2) Stanovení biochemické spotřeby kyslíku BSK:
Biochemická spotřeba kyslíku (BSK) vzorku se stanoví na aparatuře Oxi Top Control Měrek, která se používá např. pro analytické rozbory splaškových vod, jen s tím rozdílem, že inokulem není surová, odcezená odpadní městská voda, ale výluh z kompostu 1:10. Stanoví se BSKb BSK2, BSK3, BSK5 a BSK20.
Při stanovení rychlostní konstanty k! se vychází ze vztahů:
dy/dt = K, (L-y) = K.Lz
Lz = L. eK1t = L, 1O’k1t y = L (1 - 10 k1t) (L - y) = L. eKlt y = L (1 -eK1t), kde
L = celková BSK y = BSK v čase t
Lz = zbývající BSK k1( Ki = rychlostní konstanty [24 h‘1] t = čas e = Eulerovo číslo
Naneseme-li tedy do grafu na osu y zbytkovou koncentraci uhlíku v logaritmickém měřítku log (L - y) a na osu x čas ve dnech od počátku experimentu, dostaneme přímku, jejíž směrnice odpovídá hodnotě - ki/2,303.
Logaritmická hodnota tohoto analytického data je (L - y) a dosazuje se do grafu proti t. Směrnice přímky v grafu je dána tangentou úhlu a a je poměrem protilehlé a přilehlé odvěsny vzniklého trojúhelníku.
Průmyslová využitelnost
Způsob měření podle vynálezu lze využít ke stanovení jakosti primární složky půdní organické hmoty, tedy ke klasifikaci úrodnosti půd, zejména v oblasti zemědělství.
Claims (4)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob měření jakosti primární složky půdní organické hmoty, při kterém se nejprve některou ze známých metod kvantifikuje labilní organická frakce půdní organické hmoty, vyznačující se tím, že následně se zjistí míra lability labilní organické frakce měřením biochemické spotřeby kyslíku (BSK) a/nebo měřením úbytku labilní organické frakce na výluhu labilní organické frakce s přidanou živnou solí a inokulem, přičemž měření se provádí opakovaně v průběhu inkubace až do doby, kdy se naměřená hodnota již dále nemění, a z naměřených hodnot se stanoví rychlostní konstanta (ki) kinetiky biochemické oxidace, podle vztahu y = L (110k1t), kde t = čas, y = BSK v čase t, L = celková BSK, k! = rychlostní konstanta [24 hod'1], jejíž hodnota určuje míru lability labilní organické frakce půdní organické hmoty.
- 2. Způsob měření podle nároku 1, vyznačující se t í m , že kvantifikace labilní organické frakce půdní organické hmoty se provádí rozpuštěním uhlíkatých látek v horké vodě a stanovením hodnoty aktivního uhlíku ChWS· nebo rozpuštěním uhlíkatých látek ve studené vodě a stanovením hodnoty aktivního uhlíku Ccws, přičemž k měření BSK a/nebo úbytku labilní organické frakce se použije stejný výluh, který byl použit pro stanovení ChwS nebo CCWs, do něhož se přidá živná sůl a inokulum.
- 3. Způsob měření podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že jako inokulum se použijí namnožené půdní mikroorganismy nebo mikroorganismy z kalů splaškových odpadních vod.
- 4. Způsob měření podle alespoň jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se t í m , že měření BSK se provádí podtlakovou metodou na měřícím zařízení přičemž se měří hodnoty BSKi, BSK2, BSKř, BSK5 a BSK20, kde číselný index u hodnoty BSK značí počet dnů inkubační doby měřeného vzorku.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20080604A CZ302429B6 (cs) | 2008-10-09 | 2008-10-09 | Zpusob merení jakosti primární složky pudní organické hmoty |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20080604A CZ302429B6 (cs) | 2008-10-09 | 2008-10-09 | Zpusob merení jakosti primární složky pudní organické hmoty |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2008604A3 true CZ2008604A3 (cs) | 2010-04-21 |
| CZ302429B6 CZ302429B6 (cs) | 2011-05-11 |
Family
ID=42107336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20080604A CZ302429B6 (cs) | 2008-10-09 | 2008-10-09 | Zpusob merení jakosti primární složky pudní organické hmoty |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ302429B6 (cs) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2010627A3 (cs) * | 2010-08-19 | 2011-08-10 | Jihoceská univerzita v Ceských Budejovicích, Zemedelská fakulta | Zpusob merení výkonu zažívacího traktu prežvýkavcu, zejména pri zjištování stravitelnosti krmiv |
| RU2519149C2 (ru) * | 2012-04-24 | 2014-06-10 | Государственное Научное Учреждение Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии | Способ определения показателей трансформируемого и инертного органического углерода в почвах |
| CZ304265B6 (cs) * | 2012-11-12 | 2014-02-05 | Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta | Způsob měření množství a kvality půdní organické hmoty |
-
2008
- 2008-10-09 CZ CZ20080604A patent/CZ302429B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ302429B6 (cs) | 2011-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Raposo et al. | Assessment of a modified and optimised method for determining chemical oxygen demand of solid substrates and solutions with high suspended solid content | |
| Shaaban et al. | Enzyme activities and organic matter mineralization in response to application of gypsum, manure and rice straw in saline and sodic soils | |
| Uludag-Demirer et al. | Removal of ammonium and phosphate from the supernatant of anaerobically digested waste activated sludge by chemical precipitation | |
| Tang et al. | Effects of long-term increased N deposition on tropical montane forest soil N2 and N2O emissions | |
| Xia et al. | Nitrification in natural waters with high suspended-solid content––A study for the Yellow River | |
| Lin et al. | Toxicity of exogenous hexavalent chromium to soil-dwelling springtail Folsomia candida in relation to soil properties and aging time | |
| Yu et al. | Determination of dissolved organic nitrogen using persulfate oxidation and conductimetric quantification of nitrate‐nitrogen | |
| Muhlbachova et al. | The influence of soil organic carbon on interactions between microbial parameters and metal concentrations at a long-term contaminated site | |
| Anderson et al. | Base cations, K+ and Ca2+, have contrasting effects on soil carbon, nitrogen and denitrification dynamics as pH rises | |
| Wakelin et al. | Application of MicroResp™ for soil ecotoxicology | |
| Tian et al. | Leaching characteristics and environmental impact of heavy metals in tailings under rainfall conditions: A case study of an ion-adsorption rare earth mining area | |
| Tobin et al. | An improved method for the determination of adenosinetriphosphate in environmental samples | |
| Lü et al. | Monitor process state of batch anaerobic digestion in reliance on volatile and semi-volatile metabolome | |
| Hussain et al. | The role of various ameliorants on geochemical arsenic distribution and CO2-carbon efflux under paddy soil conditions | |
| Tang et al. | Awakening soil microbial utilization of nitrate by carbon regulation to lower nitrogen pollution | |
| Izquierdo et al. | Using isotope dilution assays to understand speciation changes in Cd, Zn, Pb and Fe in a soil model system under simulated flooding conditions | |
| Davidson et al. | Iron interference in the quantification of nitrate in soil extracts and its effect on hypothesized abiotic immobilization of nitrate | |
| Lin et al. | The toxicity of exogenous arsenic to soil-dwelling springtail Folsomia candida in relation to soil properties and aging time | |
| CZ2008604A3 (cs) | Zpusob merení jakosti primární složky pudní organické hmoty | |
| US6143515A (en) | Process for evaluating microbial-degradability of organic matters and apparatus therefor | |
| Semerci et al. | Importance of cadmium speciation in nitrification inhibition | |
| CN103760315A (zh) | 一种城镇生活污水处理厂来水毒性物质的鉴别方法 | |
| Demoling et al. | The use of leucine incorporation to determine the toxicity of phenols to bacterial communities extracted from soil | |
| CN117288912A (zh) | 一种适用于高浓度水质的bod化验方法 | |
| Sani et al. | Physico-chemical parameters of soil in some selected dumpsites in Zaria and its environs |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20121009 |