DD205011A1

DD205011A1 - Markierungsbesteck fuer das stabile isotop n-15

Info

Publication number: DD205011A1
Application number: DD23890282A
Authority: DD
Inventors: Peter Krumbiegel; Helge Bornhak; Hans Faust
Original assignee: Adw Der Ddr Zi Fuer Isotopen U
Priority date: 1982-04-12
Filing date: 1982-04-12
Publication date: 1983-12-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Markierungsbesteck mit dem stabilen Isotop hoch 15 N fuer die Durchfuehrung von Tracerversuchen zur Klaerung der Verhaltensweisen des Elements Stickstoff oder seiner Verbindungen auf den verschiedensten Gebieten. Das Besteck kann sowohl fuer Ausbildungszwecke als auch fuer wissenschaftliche Untersuchungen in der Praxis eingesetzt werden. Dazu sind verschiedene, fuer den jeweiligen Verwendungszweck geeignete hoch 15 N-markierte Substanzen mit genau eingestellter Stickstoffmenge und hoch 15 N-Haeufigkeit mit den gleichen, aber nichtmarkierten Substanzen sowie mit Spezialreagenzien zur Umarbeitung von Proben in Stickstoffgas kombiniert. Ergaenzt wird das Besteck durch eine auch fuer den Nichtfachmann auf dem Gebiet der Isotopenanwendung verstaendliche Gebrauchsanleitung.

Description

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Markierungsbesteck mit dem stabilen Isotop N-15 Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung "betrifft ein Markierungsbesteck mit dem stabilen Isotop H für die Durchführung von Tracerversuchen zur Klärung konkreter Verhaltensweisen des Elements Stickstoff oder seiner Verbindungen in Landwirtschaft, Medizin oder in den Biowissenschäften. Das Markierungsbesteck kann sowohl für Lehr- und Ausbildungszwecke als auch für die Durchführung von wissenschaftlichen Einzeluntersuchungen oder Routineuntersuchungen in der Praxis eingesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß die Markierung mit dem stabilen Isotop N eine sehr spezifische, genaue und elegante Methode zur Untersuchung bestimmter Verhaltensweisen des Stickstoffs, besonders in der belebten Batur, darstellt. Der breiten Anwendung dieser Methode stehen jedoch fehlende Spezialkenntnisse und technische Voraussetzungen entgegen, über die nur wenige, hochspezialisierte Isotopenlaboratorien verfügen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, Markierungsuntersuchungen

-4 er

mit dem stabilen Isotop ^N einem breiten Anwenderkreis, der nicht über spezielle Voraussetzungen verfügt, zugänglich zu machen.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Markierungsbesteck mit dem stabilen Isotop "Έ zu entwickeln, das in Verbindung mit den in der Regel in chemischen oder ähnlichen Laboratorien "vorhandenen Einrichtungen Markierungsuntersuchungen auch ohne spezielle Vorkenntnisse auf dem Gebiet der Isotopenanwendung in einfacher Weise ermöglicht·

Das erfindungsgemäße Markierungsbesteck mit dem stabilen Isotop ¹ ^N ist durch die Kombination verschiedener ^ϊϊ-markierter Substanzen mit genau eingestellter Stickstoffmenge und •'N-Häufigkeit mit den gleichen, aber nichtmarkierten Substanzen sowie mit verschiedenen Speziaireagenzien zur Umarbeitung F-markierter Substanzen (oder Gemische oder Gemenge oder anderer Materialien) in Stickstoffgas gekennzeichnet. Als Speziaireagenzien für die Umarbeitung kommen solche Chemikalien wie Selenreaktionsgemische zum KjeldahlaufSchluß, Devarda-Legierung und reduziertes Eisen zur Reduktion von iJltratstickstoff, Kupferosid zur Oxidation organischer Stickstoffverbindungen u· a» in Präge. Ergänzt wird das Besteck düroh eine detaillierte, auch für den Ή1chtfachmann auf dem Gebiete der Isotopenanwendung verständlichen Gebrauchsanleitung.

Diese Grundkonzeption kann sowohl bezüglich der Zusammensetzung als auch der Anzahl der Substanzen und Reagenzien sowie der ^N-Häufigkeit in weiten Grenzen variiert werden. Sollen z» B· Düngemitteluntersuchungen mit dem Besteck durchgeführt werden,

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dann sind verschiedene ^IT-markierte Düngemittel, Pflanzenmaterialien und Bodenproben mit den entsprechenden nichtmarkierten Substanzen sowie mit Speziaireagenzien für die Umarbeitung kombiniert (" ^H-Düngemittel-Markierungsbesteck¹¹)· Im Falle von Untersuchungen zum Proteinhaushalt in der Humanmedizin werden anstelle der Düngemittel, Pflanzen- und Bodenproben ^IT-markierte Aminosäuren und deren Gemische mit den entsprechenden nichtmarkierten Aminosäuren und deren Mischungen sowie den Spezialreagenzien zusammengestellt (" ^IT-Aminosäure-Markierungskit^!?)·

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Durch Wahl der Aminosäuren, deren Menge und E^--Häufigkeit kann das Besteck "bei Untersuchungen der Ernährungsoptimierung sowohl "bei Feugeborenen als auch bei Menschen unter Streßbedingungen (postoperativ, Leistungssportler) eingesetzt werden.

Werden anstelle der Düngemittel (oder der Aminosäuren) ^U-markierte Pharmaka und deren nichtmarkierte Analoga verwendet, sind Untersuchungen zum Metabolismus bzw· zur Entgiftungsleistung der gesunden und kranken Leber möglich (" ^N-Pharmaka-Markierungskit", " ^N-Leber-Markierungskit")·

Schließlich ist auch die Ausstattung des Bestecks mit "^-markierten Substanzen und ihren entsprechenden nichtmarkierten Formen, die für Umweltuntersuchungen typisch sind (z· B. Hitrat, Stickstoffoxide, Stickstoff), möglich ("¹⁵IT-UmWeIt-KIt¹¹).

Diese Aufzählung, die durchaus nicht vollständig ist und beliebig ergänzt werden kann, zeigt, daß das Besteck universell ausgestaltet und damit auch vielseitig eingesetzt werden kann·

Um den Umgang mit dem Besteck zu erleichtern, werden alle Substanzen, die sich in Einzelpackungen befinden, in übersichtlicher Form in einer gemeinsamen Verpackung angeordnet und durch eine ausführliche Arbeitsanleitung ergänzt· Bei der Herstellung der Bestecks können solche ^!-Anreicherungen gewählt werden, daß eine einfache Berechnung der aus den Untersuchungen folgenden Parameter möglich ist·

Das Besteck kann überall dort eingesetzt werden, wo bestimmte Mindesteinrichtungen, wie sie in der Regel in chemischen oder ähnlichen Laboratorien vorhanden sind, zur Verfügung stehen, Z. B· Glasgeräte, Vakuumpumpe, Trockenofen, Muffel. Zusätzlich zu den im Besteck enthaltenen Reagenzien werden nur wenige, allgemein zugängige Chemikalien benötigt, wie Schwefelsäure, Standardlösüngen, Natronlauge', Indikatoren. 5¹Ur die Auswertung der ^1T-Untersuchungen wird ein entsprechendes Analysengerät benötigt· Steht ein solches Gerät nicht zur Verfügung, besteht

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meistens die Möglichkeit, die Messungen als Dienstleistung in entsprechenden Einrichtungen durchführen zu lassen. Da das Besteck die Umarbeitung der Proben in das Meßgas Stickstoff vorsieht, ist der direkte Übergang zum Meßvorgang auf einfache Weise gewährleistet·

Der Umgang mit dem Besteck ist einfach. Bei der Durchführung von Untersuchungen sind im allgemeinen folgende Hauptschritte abzuarbeiten:

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- überprüfung des Meßbereichs mit den ^F-Eichproben;

- Markierung des Untersuchungsobjektes mit den entsprechenden, im Besteck enthaltenen -^!-markierten Substanzen (also z. B, Ausbringen des Düngemittels, Applizieren der Aminosäuren);

- nach Ablauf der durch die Kinetik bedingten ²eit Probenahme;

- Umsetzung der Proben mit den Spezialreagenzein aus dem Besteck zur Stickstoffbestimmung und zur Isotopenanalyse am gasförmigen Stickstoff;

- Berechnung des Ergebnisses (a. B· mit Hilfe der zum Besteck gehörenden Auswertefomulare)„

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß ein breiter Anwenderkreis, der nicht über die speziellen Voraussetzungen größerer Isotopenlaboratorien verfügt (sowohl in technischer als auch in personeller Hinsicht), in die Lage versetzt wird,

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Markierungsuntersuchungen mit dem stabilen Isotop IT auf einem

breiten Gebiet durchzuführen

Ausführungsbeispiel

Das Besteck ("IT-Düngemittel-Markierungskit") besteht aus drei verschiedenen ^ IT-markiert en Düngemitteln, aus -^IT-markierten Pflanzenmaterialien und Bodenproben, aus den entsprechenden nichtmarkierten Substanzen sowie aus Speziaireagenzien» Im einzelnen enthält das Besteck

- 12 KLäschchen mit je 214 mg [¹⁵IT₂!Harnstoff mit 10_?37 Atr-# ¹⁵IT

- 12 Pias ο ho hen mit je 284 mg ["* ⁵N] Ammoniumnitrat mit 20,37 kt-%

"Έ in der Anmioniuingruppe

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- 12 Fläschchen mit je 284 mg Ammoniumt^ITJnitrat mit 20,37 At-"¹^N in der Uitratgruppe

- 1 Flasche nichtmarkierter Harnstoff

- 1 Flasche nichtmarkiertes Ammoniumnitrat

1 Flasche nichtmarkierten Boden

5 Fläschche

zenmaterial

5 Fläschchen mit je 100 mg -IT-markiertem getrocknetem Pflan

1 ^

mit je 1 g "Ίί-markiertem Boden

- 1 Flasche reduziertes Eisenpulver

- 1 Flasche Magnesiumoxid

- 1 Flasche Kupferoxid/Calciumoxid

- 1 Flasche Kupfer

- 1 Flasche Devarda-Legierung

- 1 Flasche Selenreaktionsmischung·

Das Besteck ist in einem Schäumstoffkarton mit Deckel mit unterschiedlich großen Aussparungen für die Aufnahme der unterschiedlich großen Einzelpackungen untergebracht· Zur besseren Übersicht sind die insgesamt 53 Packungen in Gruppen angeordnet; außerdem sind die diesen Gruppen entsprechenden Flächen im Karton farbig gestaltet. Eine ausführliche Arbeitsanleitung mit Auswerteformularen für sieben typische Untersuchungen vervollständigen das Besteck·

Mit Hilfe dieses Bestecks läßt sich eine ganze Reihe von Untersuchungen zum Verhalten von Düngemitteln durchführen, z. B· die

- Untersuchung der Harnstoffumwandlung in Böden,

- Untersuchung der Immobilisierung und Mineralisierung von Stickstoff in Böden,

- Bestimmung von gasförmigen Düngemittelstickstoffverlusten aus Böden,

- Verwertung unterschiedlicher Stickstoffdüngemittel durch verschiedene Kulturpflanzen bei unterschiedlichen Düngungstechnologien,

- Durchführung von Stickstoffdüngemittelbilanzen,

- quantitative Bestimmung der biologischen Stickstoff-Fixierung*

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Die Anwendung des "beschriebenen Bestecks soll für den lall von Stickstoffdüngemittelbilanzbetrachtungen gezeigt werden» Zunächst wird Boden in Yegetationsgefäße gefüllt und ein bestimmter Wassergehalt eingestellt» Auf den Bodenoberflächen der eis zelnen Gefäße wird der Inhalt ^e eines lläschchens mit den ^IT-markierten Düngemitteln (d, tu unterschiedliche Bindungsform des Stickstoffs) gleichmäßig verteilt« Das Einpflanzen von Getreidepflanzen beendet die erste Etappe der Untersuchungen· Uach Abschluß der Vegetationsperiode werden die Pflanzen geerntet, der Ertrag ermittelt, der Stickstoffgehalt bestimmt· Mit Hilfe der im Besteck enthaltenen Spezialreagenz&en werden die

Λ S

Pflanzen und Bodenproben umgearbeitet und die ET-Häufigkeit im gebildeten Stickstoffgas bestimmt. Dabei werden Analysengenauigkeit und '!-Meßbereich mittels der ebenfalls im Besteck enthaltenen Pflanzen- und Bodeneichsubstanzen getestet. Da alle Vegetationsgefäße gleiche Stickstoffmengen mit gleich hoher Markierung (jedoch in unterschiedlicher Bindungsform) erhielten, wird die effektivste Stickstofform sofort erkennbar. Mit Hilfe der Auswerteformulare lassen sich alle interessierenden Größen berechnen«

Claims

Erfindungsanspruch

Markierungsbesteck mit dem stabilen Isotop ^E", gekennzeich

er

Λ 5

net durch die Kombination Terschiedener jd-markierter Substanzen mit genau eingestellter Stickstoffmenge und figkeit mit den gleichen, aber nichtmarkierten Substanzen sowie mit verschiedenen Speziaireagenzien zur Umarbeitung

^IT-markierter Proben in Stickstoff gas»
2. Markierungsbesteck nach Punkt Λ , gekennzeichnet durch die .Kombination verschiedener ^Η-markierter Düngemittel, Pflansenmaterialien und Bodenproben mit den entsprechenden nichtmarkierten Substanzen sowie mit den Speziaireagenzien·
3. Markierungsbesteck nach Punkt 1, gekennzeichnet durch die

Kombination verschiedener "T-markierter Aminosäuren und deren Mischungen mit den entsprechenden nichtmarkierten Verbindungen sowie mit den Speziaireagenzien.
4. Markierungsbesteck nach Punkt 1, gekennzeichnet durch die Kombination verschiedener U-markierter Pharmaka mit den entsprechenden nichtmarkierten Formen sowie mit den Spezialreagenzien,
5. Markierungsbesteck nach Punkt 1, gekennzeichnet durch die

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Kombination ^ΪΓ-markierter Stickstoffverbindungen, die für Umweltuntersuchungen von Bedeutung sind, mit den entsprechenden nichtmarkierten Verbindungen sowie mit den Spezialreagenzien.
6. Markierungsbesteck nach Punkt 1 und einem der Punkte 2 bis dadurch gekennzeichnet, daß als Speziaireagenzien Selenreaktionsgemisch, Devarda-Legierung, reduziertes Eisen, Kupferoxid u· a< eingesetzt sind.
7. Markierungsbesteck nach Punkt Λ bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bestandteile des Bestecks in einer gemeinsamen Yer-

packung übersichtlich angeordnet sind und das Besteck durch eine Arbeitsanleitung ergänzt wird.