194409. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a talaj humuszanyagainak kvantitatív feltárására és a feltárt anyag komponenseinek elkülönítésére
1 194 409 2 A találmány tárgya eljárás a talaj humuszanyagainak nem degradatív, kvantitatív feltárására és a feltárt anyag komponenseinek elkülönítésére elsősorban analitikai célokra. A termőtalajok szerves anyagai igen fontos szerepet töltenek be a talaj termelékenységének kialakításában és a növények növekedéséhez és fejlődéséhez szükséges tápanyagok (például nitrogén, nyomelemek stb.) szolgáltatásában. Minthogy a termőtalajok szerves komponensei igen sokféle, gyakran egymástól jelentősen eltérő hatást gyakorolnak a növények életére, a talaj minősítése, a legkedvezőbb növénytermesztési program kialakítása és a szükséges talajjavítási műveletek meghatározása céljából elengedhetetlenül fontos a szerves komponensek mennyiségi és minőségi összetételének ismerete. A talajban lévő szerves anyagok elsődlegesen két nagy csoportra, az élő és a holt szerves anyagok csoportjára oszthatók. Az élő szerves anyagot a talajban lévő különféle mikróbák jelentik. A holt szerves anyag sem egységes, hanem különböző fizikai tulajdonságú és kémiai összetételű szerves anyagok keveréke. A holt szerves anyagok alkotóelemeik alapján a következő csoportokba sorolhatók:- nem humuszanyagok, például fehérjék, szénhidrátok, viaszok stb.;- új képződmények, amelyek a talajban levő mikróbák primer és szekunder anyagcsere-termékei; és- humuszanyagok, amelyek a talaj makro- és mikro-szervezeteinek és növényi anyagainak kémiai és mikrobiológiai bomlástermékei. A humuszanyagokat kémiai tulajdonságaik alapján rendszerint a következő négy főcsoportba sorolják: (1) fulvósavak, (2) himatomelánsavak, (3) huminsavak (barna és szürke huminsavak), és (4) huminanyagok, illetve humusz-szenek. A humuszanyagok közül a fulvósavak nagyszámú funkciós csoportot tartalmazó, viszonylag kis molekulasúlyú vegyületek keverékei, amelyek a növények gyökereinek környezetében a legjelentősebb tápanyag-transzportőrökként szerepelnek. A fulvósavak -a huminsavakhoz hasonlóan - a talaj tápanyagainak raktározásában és transzportfolyamataiban vesznek részt. A huminanyagok és a humusz-szenek elsősorban a talaj fizikai tulajdonságainak, porozitásának, szemcaeszerkezetének és víztartóképességének kialakításában játszanak jelentős szerepet. Mindezek miatt a termőtalajok minősítésénél alapvető jelentősége van a humuszanyagok mennyiségi és minőségi meghatározásának. A humuszanyagok vizsgálatára széles körben alkalmazzák a Tjurin által kidolgozott, ex frakción és frakciónál lecsapáson alapuló módszert (I.V.Tjurin: The organic substances of soils; Leningrad-Moscow, 1937, 1-286. oldal). Ez a módszer azonban rendkívül idő- és munkaigényes: 18-28 órás extrakciót, ismételt lecsapást és többszöri szűrést igényel, ezen túlmenően irreverzibilis degradációt okoz, és nem kvantitatív. Ugyanezekkel a hátrányokkal rendelkezik a Hargitai•féle spektrofotometrikus kétoldószeres eljárás is (Hargitai L..\.Humuszanyagok optikai tulajdonságai és nitrogéntartalmuk közötti összefüggés" Keszthelyi Mezőgazdasági Akadémia Kiadványai 5, 1-20 /1961/). A humuszanyagok feltárására alkalmazott ún. klasszikus vegyszerek (nátrium-hidroxid, kállum-hidroxid és ammónium-hidroxid), illetve a speciális félti-, írószerek (acetil-bromid, primer, szekunder és tercier :szerves aminok) hátrányos tulajdonsága, hogy a talaj humuszanyagainak jelentős, irreverzibilis degradációját okozzák a feltárás során, vagy nem vezetnek kvantitatív feltáráshoz. A találmány célja a felsorolt hiányosságok kiküszöbölése. Vizsgálataink során azt tapasztaltuk, hogy a tetra-(rövidszénláncú f alkil)-ammónium-hidroxidok igen jó eredménnyel alkalmazhatók humuszanyagok feltárására. Ezek a vegyületek - a kémiai szerkezet szempontjából legközelebb álló ammóniával, továbbá a primer, szekunder és tercier alkíl-aminokkal ellentétben - a feltárás során nem degradálják és kémiailag nem módosítják a humuszanyagokat, ugyanakkor a humuszanyagok kvantitatív feltáródásához vezetnek. További előnyt jelent, hogy a tetraTrövidszén'láncú alkÜ)-ammónium-hidroxidokkal végzett feltárás után a huminsavak a talajban előforduló „natív” állapotukban, azaz többértékű kationokkal lekötött, illetve agyagásványokkal képezett organonúnerális komplexumok formájában különíthetők el. A találmány szerinti eljárás tehát egyidejűleg lehetőséget nyújt a natív huminsav-agyagásvány organominerális komplexumok szerkezetének vizsgálatára, ami számos, az agrokémiai gyakorlatban közvetlenül hasznosítható tudományos információt szolgáltathat. A találmány tárgya tehát eljárás a talaj humuszanyagainak nem degradatív, kvantitatív feltárására és a feltárt anyag komponenseinek elkülönítésére elsősorban analitikai célokra. A találmány értelmében a következőképpen járunk el : Ismert módon szárított, szerves oldószenei extrahált, majd savval kezelt talajmintához 10 g mintára vonatkoztatva 0,01-1,0 mól tefra-(rövidszénláncú alkil)-ammónium-hidroxidot adunk vizes oldat formájában, a szuszpenziót legalább 24 órán át 35 °C-ot meg nem haladó hőmérsékleten tartjuk, ezután a huminsavakat és fulvósavakat tartalmazó folyadékfázist elkülönítjük a szilárd komponensektől, a folyadékfázisból savval kicsapjuk a huminsavakat, és a huminsavakat elkülönítjük a folyadékfázisban marad fulvósavaktól. A talajminta szárítását, szerves oldószeres extrakcióját, és az extrahált minta savas kezelését a talajelemzés ismert módszereivel végezzük. A szerves oldószeres ex frakcióval a hidrofób szerves kísérőanyagokat, például viaszokat, gyantákat stb. távolijuk el a feltárandó 'talajmintából. Szerves oldószerként különösen előnyösen használhatunk 1:1 térfogatarányú metanol/dioxán elegyet. Az extrahált talajmintát szárítjuk, majd savval, előnyösen vizes sósavoldattal kezeljük. A savas kezelés célja elsősorban a karbonátok eltávolítása. A savas kezelés után a talajmintát elkülönítjük, desztillált vízzel alaposan mossuk, majd tetra-(rövidszénláncú alkil)-ammónium-hidroxid vizes oldatában szuszpendáliuk. A „rövidszénláncú alkil” megjelölésen a leírásban és az igénypontokban 1 —4 szénatomos alkilcsoportokat értünk. Különösen előnyösen használhatunk fel tetrametil- vagy tetraetil-ammónium-hidroxidot. 10 g előkezelt talajmintához célszerűen 1000 ml 0,05-0,2 mólos tetra-(rövidszénláncú alkil)-ammónium-hidroxid-o!datot adunk. A kapott szuszpenziót legalább 24 órán át - célszerűen 5-10 napon át - 35°C-otmeg nem haladó hőmérsékleten (rendszerint szobahőmérsékleten) tart-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
