195338. lajstromszámú szabadalom • Berendezés szuszpenziók, különösen a termőtalajok szerves és kolloid tartalmának meghatározására
1 HU 195 338 B 2 A találmány tárgya; berendezés szuszpenziók, különösen a termőtalajok szervesanyag- és kolloidtart almának meghatározására, amellyel a termőtalajok töltéssel rendelkező makromolekuláris szervetlen és szerves komponensei (humuszanyagai) is kimutathatók, valamint a termőtalajok gyors és pontos minősítése elvégezhető. A termőtalajok szervesanyag-mennyisége és összetétele igen nagy szerepet játszik a talaj termékenységének kialakításában. A talajban található szervesanyagok a biológiai folyamatok anyag- és energia-tartozékai, valamint salakanyagai és melléktermékei. Ezen anyagok két nagy csoportra oszthatók; élő és holt anyagokra. A holt szerves anyag nem egységes, hanem különböző kémiai összetételű és fizikiai tulajdonságú szervesanyagok keveréke. Alkotóelemei alapján a talaj szervesanyag-tartalma az alábbiak szerint osztható fel: 1. Nem humusz anyagok (pl. fehérjék, szénhidrátok, viaszok). 2. Új képződmények, amelyek a talajban lévő mikrobák anyagcsere-termékei. 3. Humuszanyagok, amelyek a talaj makro és mikro szervezeteinek, növényi anyagainak kémiai és mikrobiológiai bomlástermékei. A humuszanyagok kémiai tulajdonságaik alapján négy nagy csoportba oszthatók: 1. Fulvosavak 2. Himatomelánsavak 3. Huminsavak (barna és szürke huminsavak) 4. Humin-anyagok, humuszszén. A humuszanyagok között a fulvosavak nagyszámú funkciós csoportot tartalmazó - viszonylag kisebb molekulasúlyú - vegyületek keverékei, amelyek kémiai tulajdonságaik miatt a növények gyökereinek környezetében a legjelentősebb tápláléktranszportőrként szerepelnek. A huminsavak a fulvosavakhoz hasonlóan a tápanyagok raktározásában és transzport folyamataiban vesznek részt. A humuszanyagok általában, de a humin és humuszszén elsősorban a talaj fizikai, mechanikai tulajdonságának, porozitásúnak, szemcsenagyságának és víztartóképességének kialakításában játszik jelentős szerepet. A fentiek alapján a szervesanyagok - ezen belül is a humuszanyagok - mennyiségének és összetételének meghatározása a termőtalajok minősítésénél nagy jelentőséggel bír. A szuszpendált termőtalajok szervesanyag-tartalmának meghatározására több megoldás vált ismeretessé. A termőtalajban levő teljes széntartalom nedves oxidációs eljárással történő vizsgálatát ismerteti többek között D. Sz. Orlov szerző „Gumuszovüje kuszlomü Pocsv” c. müve (Moszkva. Egyetemi Kiadó 1974), valamint Síefanovics Pál szerző „Talajtan” c. könyve (Budapest, Mezőgazdasági Kiadó 1975). Az ismertetett megoldások a klasszikus analitika minőségi és mennyiségi vizsgálataival a szervesanyagok termőképességére gyakorolt hatását elemzik, mivel azonban a fulvosav, a humin és humuszszén növekvő molekulasúlyának arányában csökkken az aktív funkciós csoportok száma, és ugyanígy csökken az anyagok savas jellege és oldhatósága is, ezért az anyagok meghatározása is - különösen a nagyobb molekulasúlyú alkotók vonatkozásában - csak hosszadalmas munkával és korlátozott pontossággal végezhető eL Korszerűbb talajvizsgálati módszemek számít Német Kálmán szerző több hasonló témájú műve közül az „Agrokémia és Talajtan” c. folyóiratban megjelent „Talajvizsgálatok Elektromos Ultraszűrővel” (EUF) c. tanulmányában (Budapest 1971) ismertetett vizsgálati módszer, melynek célja az esszenciális tápkationok (K+; Mg2+; Ca2+) és tápanionok (N03*; P043') meghatározása. E módszer szerint a szuszpendált talajmintát függőlegesen álló platina elektródák között helyezkedik el, majd az elektródákkal érintkező szűrőkön át vákuumot kapcsolnak a talajmintát tartalmazó tér két oldalára. A vákuum az elektródok közelébe került kationokat, illetve anionokat az egyik, illetve a másik vákuumtérbe szívja. Ennek a megoldásnak egyik hátránya, hogy a függőleges mintatérben lévő talajminta a hosszadalmas, kb. egy teljes napig tartó vizsgálati idő alatt kiülepszik, annak homogenitását keveréssel is csak részben tudják biztosítani, ezért a kiülepedett nehéz talajrészecskék kivonása ezzel a módszerrel lehetetlen. Ebből a tényből következik a másik hátrány is, hogy a módszer kizárólag kis molekulasúlyú - pL K+, Ca2+, N03‘, P04~ anorganikus kationok, illetve anionok -, nem szelektív és manuálisan végzett vizsgálatára alkalmas. További hátrány, hogy a vákuum hatására a szűrőrétegen áthaladt anionok az anód felületén fejlődő nascens oxigénnel érintkeznek, amely rendkívül erős oxidáló hatású. Ezért az anódon áthaladó könnyen oxidálható szerves molekulák oxidációs reakciót szenvednek. A találmánnyal az a célunk, hogy az ismert megoldások ismert hiányosságait kiküszöböljük. Olyan készüléket kívánunk létrehozni, amellyel a talajtermékenység szempontjából fontos szervesanyag- és kolloidtartalom gyorsan, pontosan és automatizálva meghatározható. A találmány alapja az a felismerés, hogy adott öszszetételű vizes pufferoldatban nátrium-pirofoszfát, nátrium-citrát vagy nátrium-hidrokarbonát, ezek nátrium dodecil-szulfátot, karbamidot tartalmazó keverékoldatai alkalmas megfelelő elektromos erőtér jelenlétében a humuszanyagok a talajszemcsékről gyorsan és szelektíve leoldhatók, és alkalmas porozitású szűrőn keresztül szeparálhatók. Megfelelően kialakított készülékben a leoldott humuszanyagok azonnal eltávolíthatók, és az idő függvényében analizálhatók. Fenti felismerés alapján a töltéssel bíró szuszpenziók, különösen a termőtalajok töltéssel bíró szervesanyag, és kolloidtartalmának meghatározására szolgáló ismert megoldások, ismert hiányosságait olyan berendezéssel küszöböljük ki, amelynek elválasztó kamrájában szűrőrétegek között vízszintes helyzetű mintatér helyezkedik eL A felső szűrőréteg felett legalább egy kamrából álló, pufferoldattal átmosható és további szűrőrétegekkel határolt elúciós tér van. Az anód és a katód elektródái folyadékárammal átöblített 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
