Hidrológiai Közlöny 1973 (53. évfolyam)
6. szám - Dr. Buzás István: A kémiai denitrifikáció valószínűségének vizsgálata vizes talajszuszpenziókban
Hidrológiai Közlöny 1973. 5. sz. 289 A kémiai denitrifikáció valószínűségének vizsgálata vizes talajszuszpenziókban Dr. BÚZÁS ISTVÁN* A talajok vízzel való borítása reduktív körülményeket hoz létre, s a talajban levő nitrátok mennyisége rohamosan csökken. A nitrátkoncentráció csökkenését előidéző bonyolult redukciós folyamatok vizsgálatával rendkívül széles körű irodalom foglalkozik [1—28], de a kísérleti eredmények között nagyon sok ellentmondás található. Az ellentmondásoknak számos oka van, de alapvetően arra vezethetők vissza, hogy egy olyan talajból, vízből és levegőből álló sok komponensü, háromfázisú rendszert kell vizsgálni, amelyben egyes komponensek minősége és mennyisége is ismeretlen, mivel a talaj pontos kémiai összetételét általában nem határozzuk meg. A feladatot tovább nehezíti, hogy a talajnitrogén jelentősebb része ismeretlen összetételű szerves vegyületekben vagy élő szervezetekben található, ós az ásványi nitrogén különböző formái is általában mikrobiológiai, de legalábbis biológiai indítású folyamatok során alakulnak át. Kémiai szempontból a talaj is csak gyűjtőfogalomnak tekinthető, hiszen a vizsgálati helytől függően egymástól kémiailag teljesen különböző anyagokat érthetünk talaj alatt. Az elmondottak a kérdés egzakt fizikai-kémiai vizsgálatát egy talaj-víz-levegő háromfázisú rendszerben, még laboratóriumi körülmények között is lehetetlenné teszik. A talaj-víz kétfázisú rendszerek (talajszuszpenziók) vizsgálata már lényegesen egyszerűbb feladat. A nagymennyiségű víz a levegő kizárásával reduktív körülményeket hoz létre, és ez alapvetően megszabja a nitrogén átalakulásának irányát. Reduktív körülmények között a talajban a nitrátok redukciója, denitrifikációja megy végbe A denitrifikáció általános fogalmán belül, a kémiai denitrifikáció kérdéséről Bazilinszkaja [3] szerint mintegy harminc éve vitatkoznak a kutatók. A kémiai denitrifikáció, a nitrit ionok és számos különböző vegyület reakciójának eredménye lehet, de mindig az alábbi egyszerű reakcióegyenletre vezethető vissza: NO~+NH+ =N 2+ 2H 20 A kémiai denitrifikációs folyamatok valószínűségének bizonyítása céljából, különböző talajok vizes szuszpenziójában végbemenő denitrifikációs folyamatok időbeni lefolyását vizsgáltuk. Az egyes talajszuszpenziókban mértük a vizes fázis nitrát-, nitrit- ós ammóniumion koncentrációjának változását. A kapott koncentráció-idő görbéket formálisan, a reakciókinetikában használatos módszerekkel elemeztük. Kísérleti rész A méréseket három talajféleség, „A"-szintből vett mintáiból végeztük, amelyek — mint az 1. táblázat mutatja — három, egymástól jelentősen eltérő talajtípust képviselnek. 1. táblázat A vizsgált talajok főbb jellemzői TUÖA. 1 OcHOBHbie xapaKTepHCTHKH HccJieaoBaHHbix rpyHTOB Tabelle 7. Hauptparamutcr der untersuchleii Böden Talaj pH Humusz, Összes nitrogén, % CaC0 3 P 2O 5 K 2O Összes Arany-féle kötöttségi szám Talaj H,0 KCl % Összes nitrogén, % % mg/100 g talaj só, % Arany-féle kötöttségi szám I. Réti agyagtalaj (Szarvas) 6,90 6,81 1,92 0,15 1,13 11,5 22,1 0,08 50 II. Homokos csernozjom talaj (Izsák) 7,27 7,09 1,33 0,06 6,67 9,7 9,1 — — III. Barna erdőtalaj (Szekszárd) 7,26 6,82 1,88 0,13 6,55 3,7 17,6 0,05 40 I, Réti agyagtalaj (Szarvas) II. Homokos csernozjom (Izsák) III. Barna erdőtalaj (Szekszárd) A talajokból 1 : 5 talaj: víz arányú szuszpenziókat készítettünk ionmentes vízzel, és a kísérlet ideje alatt 25 °C-on nyitott palackokban tartottuk. A szuszpenziók kis részleteinek szűrletében időnként meghatároztuk a vizsgált ionok koncentrációját, amit minden esetben N mg/100 g abszolút száraz talaj egységekben adtuk meg, és a következő módon jelöltük: [NO3-N], [N0 2-N] és [NH 4-N], A kísérleteket úgy is elvégeztük, hogy a szuszpenziókhoz 100 g abszolút száraz talajra számolva 25 mg nitrogénnel egyenértékű ammóniumnitrátot adtunk. * Öntözési Kutató Intézet, Szarvas. Vizsgálati módszerek Az ismert nedvességtartalmú talajmintából bemértünk 20 g száraz talajnak megfelelő mennyiséget egy 250 ml-es palackba, és annyi ionmentes vizet adtunk hozzá, hogy a minta nedvességtartalmával együtt 100 ml legyen. A szuszpenziót fél órán át erőteljesen rázattuk, majd ammóniamentesre mosott redős szűrőpapíron leszűrtük. Nitrát ionok meghatározása A szűrlet 5 inl-éből 50 ml-es inórőlombikban törzsoldatot készítettünk, ós kipipettáztunk belőle 10 ml-t. Ehhez I ml 10%-os kénsavat és 1 ml 1%-os karbamid oldatot adtunk, majd 12 óráig állni hagytuk. (Ennyi idő szükséges a zavaró nitrit ionok eltávolításához). Hozzáadtunk 1 ml brucin-reagenst ós 20 ml koncentrált kénsavat. Lehűlés után küvettába töltve, megmértük az oldat extinkcióját 417 in^-nál. A meghatározásoknál Spektromoin-360 típusú spektrofotométert használtunk.
