DE10002883A1

DE10002883A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Messung und Registrierung physikalischer und chemischer Daten als Ergebnisse natürlicher oder durch Stoffeintrag gestörter mikrobiologischer und/oder makrobiologischer Stoffwechselvorgänge in anorganischen, organischen und gemischt anorganisch-organischen Substraten

Info

Publication number: DE10002883A1
Application number: DE2000102883
Authority: DE
Inventors: Klaus Trommler; Ekkehard Ising; Ralf Heyner
Original assignee: MIKROBIOLOGISCH ANALYTISCHES L
Current assignee: MIKROBIOLOGISCH ANALYTISCHES L
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2001-07-19

Abstract

Zunehmende Ansprüche zum Schutz der natürlichen Ressource Boden erfordern eine deutlich verbesserte analytische Erfassung und Bewertung von Substanzen und Prozessen, die das Schutzgut Boden beeinflussen, insbesondere beeinträchtigen, woraus ein erheblicher Bedarf an Methoden und Vorrichtungen resultiert, mit denen eine vergleichbare (standardisierbare) Messung und Bewertung der o. a. Substanzen und Prozesse möglich ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird deshalb eine Vorrichtung zur Messung und Registrierung physikalischer und chemischer Daten als Ergebnisse natürlicher oder durch Stoffeintrag gestörter mikrobiologischer und/oder makrobiologischer Stoffwechselvorgänge in anorganischen, organischen und gemischt anorganisch-organischen Substraten mit entsprechenden technischen Merkmalen eingesetzt, um Stoffwechselvorgänge, chemische, physikalische und biologische Vorgänge im Boden selbst und in den einzelenen Bodenschichten zu erfassen und bewerten zu können. DOLLAR A Desweiteren wird damit auch die Wechselwirkung von auf oder in den Boden auf- bzw. eingebrachten Stoffen und Stoffgemischen mit den Bodenschichten sowie Veränderungen und Wirkungen der Bodenschichten und Stoffe bzw. Stoffgemische selbst und Einzelbestandteile derselben erfaßt und bewertet werden können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung und Registrierung physikalischer und chemischer Daten als Ergebnisse natürlicher oder durch Stoffeintrag gestörter mikrobiologischer und/oder makrobiologischer Stoffwechselvorgänge in anorganischen, organischen und gemischt anorganisch-organischen Substraten und findet vorwiegend bei Materialien, vorliegend als Schüttgut oder stapelbares Gut mit Korn- bzw. Teilegrößen bis ca. 200 mm, z. B.

- Sande, Kiese, Erden, Komposte, Schlämme, Wald- und Wiesenstreu, Rohhumus, Torf
- Getrocknete Substrate pflanzlichen Ursprungs, z. B. Getreide, Getreideprodukte, Früchte, Gewürze, Knollen, Wurzeln, Sprosse, Blätter, Gräser
- Getrocknete Substrate tierischen Ursprungs, z. B. auf Basis von Milch, Fleisch, Blut, Knochen sowie Felle, Haut und Federn

Anwendung.

Aufgrund zunehmender Ansprüche zum Schutz der natürlichen Ressource Boden ist die analytische Erfassung und Bewertung von Substanzen und Prozessen, die das Schutzgut Boden beeinflussen, insbesondere beeinträchtigen, von ständig wachsender Bedeutung. Gleichzeitig besteht ein erheblicher Bedarf an Methoden und Vorrichtungen mit denen ein vergleichbare (standardisierbare) Messung und Bewertung möglich ist.

Desweiteren werden Methoden und Vorrichtungen benötigt, die eine weitergehende Untersuchung und Bewertung von Stoffen und Stoffgemischen ermöglichen, die in den Boden eindringen oder eindringen können, wobei insbesondere auch ihr ökotoxikologisches Verhalten erfaßbar sein muß. Weiterhin werden standardisierte Methoden (Verfahren) und Vorrichtungen benötigt, die eine weitergehende Untersuchung und Bewertung des Alterungsverhaltens und der Lagerbarkeit von organischen Substanzen, insbesondere Lebens-, Genuß- und Futtermittel, Düngemittel, Kosmetika sowie Textilien und Lederwaren ermöglichen und mit deren Hilfe z. B. die Bewertung chemischer und physikalischer Konservierungs-, Materialschutz-, Vorratsschutz- und Pflanzenschutzmittel- und Verfahren möglich ist.

Die Anwendung von mit Boden gefüllten Säulen für Untersuchungszwecke ist bekannt. Bei der sogenannten Perkolationsmethode werden Bodenproben in Glassäulen inkubiert und Inhaltsstoffe in bestimmten Zeitabständen ausgewaschen und in der Auswaschlösung Eigenschaften der Inhaltsstoffe bestimmt.

Die Bodenprobe kann dabei sowohl gestört, als auch in ihrer Originalschichtung in den Perkolator eingebracht werden.

Das Prinzip der Versuchsanordnung besteht in der Durchströmung des Bodenkörpers (Perkolation = Durchsickerung).

Ähnlich ist das Prinzip der Lysimeter zu betrachten, in denen das Perkolationsprinzip unter Freilandbedingungen angewandt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, nicht nur die Auswirkungen einer Durchsickerung bzw. einer Durchströmung des Bodens zu erfassen, sondern Stoffwechselvorgänge, chemische, physikalische und biologische Vorgänge im Boden selbst und in den einzelnen Bodenschichten sowie in organischen Substraten zu erfassen und somit Voraussetzungen für eine detaillierte Bewertung zu schaffen.

Desweiteren soll auch die Wechselwirkung von auf oder in den Boden auf- bzw. eingebrachten Stoffen und Stoffgemischen mit den Bodenschichten sowie Veränderungen und Wirkungen der Bodenschichten und Stoffe bzw. Stoffgemische selbst und Einzelbestandteile derselben erfaßt und bewertet werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst. Dabei ist es möglich, unterschiedliche Lösungsvarianten zum Einsatz zu bringen und den gegebenen Anforderungen anzupassen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden.

In eine Säule, die in ihrem prinzipiellen Aufbau in der Skizze - Anlage 1 - dargestellt ist, wird ein Stoffgemisch in einer definierten Menge aufgetragen und während eines definierten Zeitraums inkubiert, wobei zusätzlich durch Zugabe von künstlichem Regenwasser der Niederschlag für eine festgelegte Klimazone simuliert wird.

Die Säule besteht aus einem Zylinder von 600 mm Länge und 150 mm Durchmesser, bestehend aus einem undurchsichtigen Kunststoffmaterial mit 4 Sichtfenstern über die gesamte Länge des Zylinders, einem gasdicht abschließenden Deckel und einem für Flüssigkeiten und Gase durchlässigen Boden. Deckel und Boden sind mittels Klemmverschluß am Zylinder befestigt. Die Zylinderwand enthält 4 verschließbare Öffnungen von 40 mm Durchmesser zur Aufnahme von Meßfühlern und Meßsonden und zur Entnahme von Substratproben. Die Öffnungen in der Zylinderwand sind in 4 Ebenen angeordnet.

In die Säule wird Bodenmaterial einer definierten Schichtung eingebracht. Das Bodenmaterial ist mit einer Substanz kontamininiert, deren chemische Zusammensetzung bekannt, deren Auswirkungen auf die einzelnen Bodenschichten und die dort befindlichen Organismen jedoch unbekannt ist.

Mittels der erfinderischen Lösung werden unter Nutzung der vier vorhandenen Öffnungen in definierten Zeitabständen, unter Zuhilfenahme geeigneter Sonden geringste Mengen von Bodenmaterial entnommen und dasselbe analytisch (z. B. chemisch, biologisch, physikalisch) charakterisiert und bewertet.

Claims

1. Vorrichtung und Verfahren zur Messung und Registrierung physikalischer und chemischer Daten als Ergebnisse natürlicher oder durch Stoffeintrag gestörter mikrobiologischer und/oder makrobiologischer Stoffwechselvorgänge in anorganischen, organischen und gemischt anorganisch-organischen Substraten, gekennzeichnet dadurch, daß in einen Zylinder von 100 bis 1000 mm Länge und 80 bis 800 mm Durchmesser, bestehend aus einem durchsichtigen Material, z. B. Glas oder Kunststoff, oder einem undurchsichtigen Material mit vorzugsweise 1 bis 4 Sichtfenstern über die gesamte Länge des Zylinders, einem gasdicht abschließenden Deckel und einem für Flüssigkeiten und Gase durchlässigen Boden sowie Zylinderwänden mit verschließbaren Öffnungen von vorzugsweise 6 bis 40 mm Durchmesser zur Aufnahme von Meßfühlern und Meßsonden und zur Entnahme oder Einschleusung von Substratproben sowie Stoffen oder Stoffgemischen, z. B. toxisch oder stimulierend wirkenden Substanzen und Gasen zur Herstellung aerober und anaerober Verhältnisse, wobei die Öffnungen in der Zylinderwand vorzugsweise in 1 bis 15 Ebenen angeordnet und pro Ebene vorzugsweise 1 bis 20 Öffnungen enthalten sind, Materialien, vorliegend als Schüttgut oder stapelbares Gut mit Korn- bzw. Teilegrößen bis ca. 200 mm, z. B.

- Sande, Kiese, Erden, Komposte, Schlämme, Wald- und Wiesenstreu, Rohhumus, Torf
- Getrocknete Substrate pflanzlichen Ursprungs, z. B. Getreide, Getreideprodukte, Früchte, Gewürze, Knollen, Wurzeln, Sprosse, Blätter, Gräser
- Getrocknete Substrate tierischen Ursprungs, z. B. auf Basis von Milch, Fleisch, Blut, Knochen sowie Felle, Haut und Federn, eingebracht werden

und in definierten Zeitabständen Proben für die Untersuchung von Stoffwechselvorgängen, chemischen, physikalischen und biologischen Vorgänge im Material (Boden) selbst und in den einzelnen Material- bzw. Bodenschichten sowie in organischen Substraten entnommen, um somit Voraussetzungen für eine detaillierte Analyse und Bewertung zu schaffen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Deckel und Boden durch Steck-, Schraub-, Klemm- oder Bajonettverschluß am Zylinder befestigt sind und jede Ebene Injektionskanäle mit Verteilervorrichtungen zur gleichmäßigen Verteilung von Gasen und in Flüssigkeiten gelösten Stoffen enthalten kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Säule aus Zylindersegmenten von vorzugsweise 20 bis 800 mm Länge und 80 bis 800 mm Durchmesser besteht, die untereinander in beiden Richtungen, sowie mit Zylinderdeckel und Zylinderboden teils mittels den u. a. Verbindungen verbunden werden können und die zur Hälfte glatt und zur Hälfte mit Bohrungen gemäß Anspruch 1 versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß dieselbe einen Zylinderdeckel besitzt, der flach oder als Dom ausgebildet ist, der vorzugsweise 1 bis 10 Bohrungen von 6 bis 40 mm Durchmesser zur Aufnahme von gasdicht einzupassenden Meßelementen und/oder zum Ein- und Ausschleusen von Stoffen und Stoffgemischen enthält und der zusätzlich einen Druckmesser und ein Überdruckventil enthalten kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß dieselbe einen Zylinderboden enthält, der mittels Schraub-, Klemm- oder Bajonettverschluß am Zylinder befestigt ist, als Rost, Sieb, Porenplatte, Schlitzboden oder Fritte ausgebildet ist und der mit einer Vorrichtung zum Anbringen von Auffang- und Filtrationsvorrichtungen für Flüssigkeiten verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß dieselbe eine fugenlos mit dem Zylinderboden verbundene, geeichte Vorrichtung zur Messung und Registrierung von Gewichtsveränderungen des Zylinderinhalts während der Versuchsdurchführung besitzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die gewählte geometrische Form (Säulenquerschnitt kein Kreis sein muß.