1

SZENT ISTVN EGYETEM KRNYEZETTUDOMNYI DOKTORI ISKOLA TALAJTAN, AGROKMIA, KRNYEZETI KMIA RSZTERLETI PROGRAM

A KOMPOSZTLS SORN BEKVETKEZ SZERVES ANYAG T- ALAKULS VIZSGLATA FORR VIZES KIVONATOK FELHASZN- LSVAL

Doktori rtekezs

Ksztette:Dr Sndor

Tmavezet:Dr. Fleky Gyrgy

Gdll

2003

A doktori iskola

megnevezse:Szent Istvn Egyetem Krnyezettudomnyi Doktori Iskola

tudomnyga:Talajtan, Agrokmia, Krnyezeti kmia

vezetje:Dr. Menyhrt Zoltn egyetemi tanrSZIE Mezgazdasg-, s Krnyezettudomnyi Kar

Nvnytermesztsi Intzet

Tmavezet:Dr. Fleky Gyrgy tanszkvezet egyetemi tanrSZIE Mezgazdasg-, s Krnyezettudomnyi Kar

Talajtan-, s Agrokmia Tanszk

Az iskolavezet jvhagysaA tmavezet jvhagysa

TARTALOMJEGYZK

1.BEVEZETS ................................................................................................................................... 5

2.IRODALMI TTEKINTS ................................................................................................................. 7

2.1A komposztls fogalma, clja, jelentsge ........................................................................ 7

2.2A komposztls nyersanyagai .............................................................................................. 9

2.3A kompossztlsban rsztvev szervezetek....................................................................... 14

2.4A komposztls folyamata ................................................................................................. 16

2.5A komposztls modellezsre hasznlt reaktorok............................................................ 35

2.6A forrvizes kivonatok alkalmazsa .................................................................................. 37

2.7Spektroszkpiai mdszerek a komposztok vizsglatban ................................................. 41

3.ANYAG S MDSZER ................................................................................................................... 43

3.1A vizsglatokhoz hasznlt anyagok ................................................................................... 43

3.2Mdszerek .......................................................................................................................... 44

4.EREDMNYEK ............................................................................................................................. 47

4.1A komposztls menete ..................................................................................................... 47

4.2A vizes kivonatok............................................................................................................... 49

5.AZ EREDMNYEK RTKELSE.................................................................................................... 65

5.1A komposztls sorn mrt paramterek rtkelse .......................................................... 65

5.2A forr vizes kivons sorn kapott eredmnyek rtkelse ............................................... 65

5.3j tudomnyos eredmnyek............................................................................................... 70

6.SSZEFOGLALS ......................................................................................................................... 71

MELLKLETEK ..70

MI: Irodalom jegyzk.71

3

4

1.BEVEZETS

A komposztls az emberisg egyik legsibb recycling eljrsa, amelynek alkalmazsa a kmiai ipar fejldsvel prhuzamosan httrbe szorult. Az olcs fosszilis energiahordozkra pl agro- kmiai ipar ltal ellltott mtrgyk httrbe szortottk a szerves trgykat s a komposztokat. Eurpa sok orszgban a szerves trgyk egyszer hulladkk degradldtak. Az utbbi vtizedek- ben kezdett bebizonyosodni, hogy az iparszer mezgazdasg hossz tvon a talajok termkenys- gnek cskkenst, az lelmiszer minsgnek romlst s a krnyezet fokozott terhelst okozza. A rohamosan urbanizld fogyaszti trsadalmak szmra mind nagyobb krnyezeti s technol- giai kihvst jelent a keletkez hulladkok kezelse. A fejlett ipari trsadalmak fokozd krnyezet- terhelse miatt egyre tbb krnyezeti problma jelentkezik. A hatvanas-hetvenes vekben megje- lent, s mra a hivatalos politika szintjre emelkedett a fenntarthat fejlds gazdasgi stratgija, amelynek clja a termszeti erforrsok fokozott vdelme, a felhasznlt anyagok s energik kr- forgsnak lehet legtkletesebb megvalstsa. Napjainkban az Eurpai Unis s a hazai jogsza-blyok is elrjk a leraksra kerl hulladkok biolgiailag bonthat alkotinak cskkentst.

1-1. bra: Biohulladkok szelektv gyjtse- ksrleti program emblmja

A hulladkok szervesanyag-tartalom cskkentsnek egyik leggyakoribb mdja a szerves hullad- kok szelektv gyjtse, majd biolgia kezelse. A biolgiai eljrsok kztt kzponti szerepe van a komposztlsnak. A Hulladkgazdlkodsi Trvny s az Orszgos Hulladkgazdlkodsi Terv elirnyozza a komposztls elterjesztst, s napjainkban hazai s EU elcsatlakozsi forrsok

5segtsgvel egyre tbb komposztl telep kezdi meg mkdst. A komposztls hazai elterjedse szksgess teszi a komposztlssal foglalkoz kutatsok folytatst.A tudomnyos httr megteremtse rendkvl fontos a korszer ismeretek meghonostsban, elter- jesztsben, a jogszably-alkots szakmai megalapozsban s egy nemzeti komposzt minsgbiz- tostsi rendszer bevezetse, majd fejlesztse sorn.A komposztls sorn vgbemen szervesanyag talakulsi folyamatok kutatst az albbiak teszik

indokoltt:

oa szerves anyagok talakulsa dnten befolysolja tbb tpanyag talakulst (pl. a nitrogn transzformcis folyamatokat) a komposztls sorn;oa szerves anyagok talakulsa meghatrozza a komposztok stabilitst;

oa szerves anyagok minsge befolysolja a komposztok hatst a talajok fizikai, k- miai s mikrobiolgiai tulajdonsgaira.A Ph.D. rtekzsem elksztse sorn az albbi clokat hatroztam meg:

oA kisrmret adiabatikus komposztl reaktorban a komposztls feltteleinek biz- tostsa, s a fontosabb vltozsok nyomon kvetse, a reaktor alkalmassgnak iga- zolsa.oA forr vizes kivons alkalmazsnak vizsglata a komposztlsi ksrlet klnbz

idszakaibl vett mintk segtsgvel.

oA forr vizes s a hideg vizes kivonsi mdszer sszehasonltsa.

oA forr vizes kivonatok szn tartalmnak meghatrozsval a knnyen oldhat szn kivon kpessg meghatrozsa.oA forr vizes kivonatok UV tartomnyban vgzett fnyelnyelsi vizsglatval szer- ves anyag tartalom jellemzse, illetve a fontosabb kvalitatv vltozsok nyomon k- vetse a komposztls sorn.

6

2.IRODALMI TTEKINTS

2.1A komposztls fogalma, clja, jelentsge

2.1.1A komposztls meghatrozsa

A komposztls egy olyan, ember ltal irnytott folyamat, amely sorn a szervesanyagok a talaj- mikroorganizmusok segtsgvel leveg jelenltben lebomlanak, talakulnak, majd bellk az rs sorn nagy molekulj humin vegyletek plnek fel (DUNST 1991). A komposztls teht a kln- fle szerves hulladkok exoterm biolgiai s kmiai oxidcija, amely a szerves anyagok termsze- tes bomlsnak gyors formja. A szerves anyagok lebomlsa s a mikrobilis metabolit termels legnagyobb mrtkben a termofil szakaszban figyelhet meg. A komposztls sorn a szerves anyag stabilizldsa figyelhet meg, mineralizci s a humifikci sorn a mikrobilis metabolitokbl rtalmatlan, stabil homogn vgtermk keletkezik (GRAY et al. 1971, VIEL et al.1987). A komposztls talaj-biolgia szempontbl a szerves anyagok korhadsval azonosthat, gy a kedvez talajban vgbemen folyamatok kz sorolhat (SZAB 1986).

Eurpai Uni Working dokument on biodegradable waste management dokumentuma alapjn kidolgozott Biolgiailag leboml hulladkok biolgiai kezelse cm KM rendelet tervezet a komposztlssal kapcsolatban a kvetkezkppen hatrozza meg az alapfogalmakat (ALEKSZA et al.2001):

biolgiai ton lebonthat hulladk (biohulladk) minden olyan hulladk, amely aerob vagy ana- erob ton lebonthat;

komposzt stabil, higinikus, magas szervesanyag-tartalm, humuszszer anyag, amely a szelekt- ven gyjttt biohulladkok komposztlsa sorn keletkezik, nincs szagemisszija, s besorolhat valamelyik komposzt krnyezeti minstsi osztlyba;

komposztls szelektven gyjttt biohulladkok ellenrztt krlmnyek kztt oxign jelenlt- ben trtn autotermikus s termofil biolgiai lebontsa, mikro- s makroorganizmusok segtsg- vel, melynek clja a komposzt ellltsa.

72.1.2A komposztls clja

A komposztls szerves hulladkok jrahasznostsnak leggyakrabban alkalmazott mdszere. A komposztlssal tbb cl egyidej megvalstst lehet elrni. A kommunlis szektor szmra a legfontosabb cl a hulladk-lerakba kerl szerves hulladkok mennyisgnek gazdasgos csk- kentse. A krnyezetvdelem szempontjbl a szerves hulladkok stabilizlsa, krnyezeti kock- zatainak cskkentse, a bennk tallhat kros szervezetek elpuszttsa a legfontosabb cl. A mez- gazdasg szempontjbl a komposztls sorn az egyik legfontosabb cl a komposztok talajterm- kenysget kedvezen befolysol tulajdonsgai javtsa.A fenti clokat sszhangba kell hozni, hogy a klnfle clok egy mindenki ltal elfogadhat szin- ten megvalsthatk legyenek.

8

2.2A komposztls nyersanyagai

2.2.1A komposztlhat hulladkok

Magyarorszgon vente 7-8 milli tonna komposztlhat szerves hulladk keletkezik. Ezek jelents rsze nem kerl jrahasznostsra, legfeljebb rtalmatlantsra. A mezgazdasgban s az lelmi- szeriparban vi 35 milli tonna szerves hulladk keletkezik, amelyek jrahasznostsa kzel 90%. Az jrahasznostott hulladkok nagy rszt a mezgazdasgban, erdszetekben a talajba visszajuta- tott nvnyi maradvnyok, s szerves trgyk teszik ki. Az lelmiszergazdasgban teht kzel 3,5 milli tonna szerves hulladk keletkezik, amelyek kezelse legalbbis nem kielgten megoldott. A kommunlis terleten legjelentsebb a teleplsi szilrd hulladkok szerves frakcija, amelybl vi5,5-6 milli kbmter (1,8-2,4 milli tonna), s a kommunlis szennyvziszapok, amelyekbl mint- egy 1 milli tonna keletkezik vente.Az ipari termels sorn kzel vi 250 ezer tonna veszlyes hulladknak minsl nvnyi illetve llati eredet termelsi hulladk s 350 ezer tonna nem veszlyes termelsi biohulladk keletkezik (ALEKSZA et al. 2000).

2-1. tblzat: vente keletkez komposztlhat szerves hulladkok mennyisge

Hulladk csoportMennyisg (tonna/v)Teleplsi szilrd hulladk szerves frakcija1,8-2,4 milliKommunlis szennyvziszap1 milliTermelsi hulladkok (veszlyes hulladkok)250 ezerTermelsi hulladkok (nem veszlyes hulladkok)350 ezerMezgazdasgi hulladkok3,5 millisszesen:7-8 milli

9A klnbz komposztlhat nyersanyagok tulajdonsgait meghatrozza azok eredete. A hztart- sokban keletkez biohulladkok kmiai sszettele BIDLINGMAIER (1983) szerint a kvetkez:

hamu:41,0 %cukrok:2,3 %nitrogn:1,0 %hemicellulz:13,0 %szerves szn:36,0 %cellulz:29,0 %zsrok:0,9 %lignin:9,7 %viasz:0,8 %fehrjk:2,3 %

A komposztlhat szerves hulladkok eredetktl fggetlenl a kvetkez szerves vegyleteket tartalmazzk:o sznhidrtok (mono-, di- s poliszacharidok);

o lignin;

o fehrjk, proteidek;

o zsrok, viaszok, olajok.

2.2.2A sznhidrtok

A sznhidrtok s szrmazkaik az lvilgban szles krben elterjedt vegyletek. A nvnyek a fotoszintzis sorn - annak a stt szakaszban - elsdlegesen sznhidrtokat szintetizlnak. A sznhidrtok lebontsa energit szolgltat, a kpzd kzti termkeik pedig ms szerves molekulk perkurzorulszolglnakAmonoszacharidokblglikozidosktsekkelsszekapcsold poliszacharidk egy rsze a nvny s llatvilg fontos tartalktpanyagai (kemnyt, glikogn), ms rszk szerkezetalkotk, egyes szervezetek szilrd vznak felptsben vesz rszt. Monoszacharidok vagy ms nven egyszer cukrok aldehid vagy ketocsoportot tartalmaz kismre- t molekulk, amelyekben minden sznatomhoz hidroxi csoport kapcsoldik. E vegyletek teht poli-hidroxi-oxo sznvegyletek. sszegkpletk CnH2nOn vagy mskppen rva Cn(H2O)n (BOROSS s SAJG 1993).A komposztls sorn a kiindulsi anyagok kztt a legnagyobb tmegben elfordul poliszacharid a cellulz s a hemicellulz.

102.2.2.1A cellulz s hemicellulz

A Fldn vente a fotoszintzis sorn 3 x 1010 tonna szervetlen szn (szndioxid) alakul t szerves anyagg s ennek megkzelten egy harmada cellulz (SZAB 1986).A cellulz - 1 4 glikozidos ktssel kapcsold elgazs nlkli glkz - polimer (BOROSS s SAJG 1993). Ezek a molekula lncok gy helyezkednek el, hogy kzttk H-hd ktsek alakulnak ki. A natv cellulz nem egyszeren glkz-anhidrid lnc (amelynek klnben mg nagyon rvid lncok esetben is vzoldhatatlansg a jellemz tulajdonsga), hanem szupra-molekulris strukt- rkba rendezdtt polimer, amely a sejtekben s szvetekben a hemicellulzzal s ligninnel alkotott mtrixokban tallhat.Acellulztartalmsejtkpletekbiolgiaiszintzisekzbenelsnekacellulzblll mikrofibrillumok jnnek ltre, ezt kveti a fibrillumok klnleges trbeli elrendezdse, ktegekk aggregldsa, gyrs s ms alakzatok kpzdse, vgl az gy kialakult szerkezetek tovbbi cso- portosulsa vezet a sejt vagy sejtrendszerek struktrjnak kialakulshoz.A cellulz molekulk magas polimerizltsgak lehetnek, a fa cellulzban lev monomerek szma

8-10 ezerre becslhet. A natv cellulz meghatrozhatatlan hosszsg rszben kristlyos mikrofibrillumok aggregtuma. A cellulz a szvetekben leggyakrabban ligninnel egytt fordul el, s mindkettnek mechanikai tmasztk s szilrdts a legfontosabb lettani funkcija. (SZAB1986).

A hemicellulz a nvnyi sejtekben, mint vzanyag (cellulzzal, s ligninnel alkotott mtrixokban) s mint alkalmi tartalk tpanyag szerepel. DIELS s RUSKE (1966) klnbz poliszacharidok defi- nilatlan keverkeknt jellemzi a hemicellulzt, melynek a molekula tmege s az sszettele vl- toz. A hemicellulz glkozidos ktsekkel sszekapcsolt pentzokbl s hexzokbl ll moleku- la, amelyhez gyakran uronsav is kapcsoldik (JAKUBKE s JESCHKEIT 1975), a felptsben rszt- vev monorek a xiln, fruktn, arabn, galaktn s glukn. A hemicellulzhoz hasonl poliszacharidok gyakran kimutathatk gomba s baktrium sejtekbl is (SCHLEGEL 1972).

2.2.3A lignin

A lignin a Fld msodik leggyakoribb szerves vegylete. Lebontsa az l szervezetek egyik leg- fontosabb katabolitikus folyamata. (SZAB 1986).A lignin kmiailag nem egysges, komplex molekula, mely a nvnyi szvetekben cellulzzal vagy ms vegyletekkel sszekapcsoldva mtrixokat alkot. A lignin klnbz aroms monomerek - fenilpropn szrmazkok- polimerizcijbl keletkezik. (GRABBE 1993, GOTTSCHALL 1990).

11A benzol gyrn tallhat protonokra egy-egy metoxil s hidroxi csoport szubsztituldhat. A k- lnbz szubsztituenseket tartalmaz monomerek polimerizcija sorn alakul ki a lignin moleku- lk vltozatos szerkezete. A lignin molekula monomereinek szma 1-10 ezer kztt vltozik.

2.2.4A fehrjk

Az l szervezet felptsben s mkdsben a legelterjedtebbek a fehrjk. A biolgiai folyama- tokat katalizl enzimek mind tartalmaznak fehrje komponenseket. Az a tny, hogy felptskben hszfle aminosav vesz rszt, a szerkezeti vltozsok igen nagy szmt teszi lehetv. Az ptele- mek szma adta varicis lehetsgeken fell tovbbi varicis lehetsget biztost a makromoleku- ln belli msodlagos s harmadlagos kmiai klcsnhatsok kvetkeztben kialakul vltozatos trszerkezet. BOROSS s SAJG (1993) szerint a fehrjket csoportostani lehet biolgiai aktivitsuk, a nemfehrje-rsz jellege s az oldhatsguk alapjn. A komposztls sorn biolgiai talakulsukat alapveten az oldhatsgi tulajdonsgaik hatrozzk meg.

2-2. tblzat: A fehrjk csoportostsa oldhatsguk alapjn (BOROSS s SAJG 1993)

CSOPORTOLDSZER

Albuminokhg soldat, esetleg desztilllt vz Globulinokhg soldat, desztilllt vz nem oldja Prolaminok70%-os alkoholGlutelinekhg sav vagy lg

Hisztonokhg sav

Vzfehrjkers detergens vagy csak lebonts utn

Oldhatsguk alapjn a kvetkez csoportokat lehet megklnbztetni. Az albuminok vzben s hg soldatokban olddnak. A globulinok vzben nehezebben oldhatk, de hg soldatokban oldkonysguk j.A nvnyi tartalkfehrjket alkot glutelinek hg savakban vagy lgban olddnak, az ugyancsak nvnyi tartalkfehrjk sorba tartoz prolaminok 70 %-os alkoholban oldhatk. Az ersen bzi- kus - nagy lizin s arginin tartalm - hisztonok hg savakban a klnfle vzfehrjk pedig csak a vzszerkezet megbontsa utn, ionos detergensekkel vihetk oldatba. (BOROSS s SAJG 1993).

122.2.5A lipidek

A szerves molekulk klnleges csoportjt alkotjk a lipidek. E vegyletek szerkezetileg nem olyan egysgesek, mint a fehrjk, a sznhidrtok vagy a nukleinsavak, melyek pt molekuli rokon vegyletek. A klnfle lipidek egyetlen kzs vonsa, hogy vzben rosszul, apolros oldszerek- ben jl olddnak.Szerkezetk alapjn a lipidek csoportjba tartoz anyagokat kt nagy alcsoportra oszthatjuk: egy- szer vagy nem-elszappanosthat lipidekre, valamint sszetett vagy elszappanosthat lipidekre.Az egyszer lipidek legegyszerbb kplettel lerhat tagjai az alknok valamint a hossz sznlnc alkoholok s oxovegyletek, amelyek a nvnyek felleti lipidje kztt fordulnak el, tovbb a hossz sznlnc zsrsavak. Az alknok a zsrsavak dekarboxilezsvel keletkeznek a hossz szn- lnc alkoholok s oxovegyletek ezek oxidcijbl.Az sszetett lipidek leggyakoribb kpviseli a viaszok, amelyek valamely hosszsznlnc zsrsa- vak egy hossz sznlnc alkohollal kpzett szterei. Vzben oldhatatlanok, vd felleti anyagknt fordulnak el brben, tollban, nvnyi levelek, gymlcsk felletn s szmos rovar szilrd kls vzanyagn. Az sszetett lipidek fontos csoportjt alkotjk a zsrok s olajok, vagyis a trigliceridek, melyek a hromrtk alkohol, a glicerol (glicerin) hrom zsrsavval kpzett szterei. A zsrokat s az olajokat egymstl csak a bennk lv zsrsavak lnchossza s ketts ktseik szma klnbz- teti meg. Minl tbb bennk a ketts kts annl alacsonyabb hmrskleten dermednek meg. A trigliceridek az llat- s nvnyvilg fontos anyag s energia trol vegyletei. (BOROSS s SAJG1993).

13

2.3A kompossztlsban rsztvev szervezetek

A komposztls sorn a szerves anyagot lebont, talakt s felpt folyamatokban a nyersanyag- oktl, a krnyezeti felttektl s az rsi foktl fggen klnbz llnyek vesznek rszt.A klnbz llatok, mint pldul a gilisztk, rovarok, pkok a komposztot csak az rs vge fel npestik be. Aprt, kivlaszt s kever tevkenysgk elssorban az rett komposzt fizikai jel- lemzit hatrozzk meg. (VOGTMANN 1981, GOTTSCHALL 1990).A komposztls szempontjbl a mikroorganizmusok klnsen jelentsek, a nyersanyagok lebom- lsi sebessgt, a mineralizciban rsztvev mikroorganizmusok anyagcsere tevkenysge hat- rozza meg (KRSZ s SZIGETI 1988). Besorolsuk, eltren az llat- s nvnyvilgtl meglehet- sen nehz. Sokan az lvilg harmadik birodalmhoz soroljk ket, vagy ms nven elsknek eset- leg sszervezeteknek nevezik. (SCHLEGEL, 1972). Az rsben rsztvev mikroorganizmusokat BILITEWSKI et al. (1990) a kvetkez csoportokba soroljk be:o aerob s fakultatv anaerob baktriumok (mindenekeltt plcikk s endospra kp- zk)o sugrgombk

o gombk

o algk s protozonok (egysejtek)

A baktriumok a komposztls minden szakaszban jelents szerepet jtszanak. Egysejt prokarita llnyek, tmrjk 10-30 m. Az evolci korbbi szakaszbl szrmaznak. Legfeltnbb saj- tossguk, hogy nincs membrnnal krlhatrolt sejtmagjuk. A DNS szabadon, a plazmban egyet- len kromoszmban helyezkedik el. Nem rendelkeznek sejtszervekkel nincsenek mitokondriumaik s kloroplasztiszaik (BENEDEK 1990). Formjuk kevss vltozatos, grbl henger (vibrio) s plci- kkat (bacilusok) klnbztetnk meg. (NIESE 1985). A srsgk1,07 g/cm3. Kis mretknl fog- va rendkvl nagy a sejtjk fajlagos fellete, amely magas anyagcsere intenzitst tesz lehetv. Bi- zonyos trzsek megfelel krlmnyek kztt az egyetlen ra alatt a biomasszjuk tmegnl 100-100.000-szer nagyobb mennyisg glkzt kpesek lebontani (GLATHE, et al. 1985). A baktrium sejt 80 %-ban vzbl s 20 %-ban szrazanyagbl ll, amelynek 90 %-a szerves anyag (BIDLINGMAIER, 1985), sejtjeik C/N arnya 5:1 (SZAB, 1986). Sejtosztdssal gyors szaporodsra kpesek, genercis idejk - optimlis esetben - nem tbb mint 20 perc (SCHLEGEL 1992). Anyagcsere szempontjbl megklnbztetnk autotrfokat amelyek sznforrsknt a leveg szn- dioxidjt kpesek megktni, hasonlan a magasabb rend nvnyi szervezetek (AHLHEIM 1989), s

14heterotrfokat, melyek sznforrsul szerves vegyleteket hasznlnak. Azokat, amelyekben a H- donor szerept a szerves vegyletek tltik be kemo-organotrf szervezeteknek nevezzk, s a kom- posztls sorn ezek a legjelentsebbek (NIESE 1985).Sugrgombk vagy Actinomycetesek, a komposztls sorn klnsen a ligno-cellulz mtrixok bontsban jtszanak jelents szerepet. Rendszertani besorolsuk a mikrobiolgia vitatott krdsi kz tartozik. Egyesek inkbb a baktriumok kz soroljk nem pedig a gombk kz (TOPP 1981), msok pedig nll csoportknt a baktriumok s a gombk kz (CHROMETZKA 1985).A sugrgombk hifkat s micliumokat kpz talajlak mikroorganizmusok. Kevs kivtellel aerob lgzk (SCHLEGEL 1992). Anyagcserjket nem jellemzi szubsztrt specifikussg, a lignin- bontsra kpes enzim rendszereik fontosak humuszanyagok kpzsben, illetve azok mineralizci- jban. Anyagcserjk sorn antibiotikumokat s vitaminokat termelnek, ezzel az rett komposzt biokmiai higinizlsban, s a nvnynvekedst serkent hats kialaktsban jelents szerepet tltenek be (CHROMETZKA 1985). Az rett komposztok erdei fldre emlkeztet szagukat a bennk el sugrgombknak ksznhetik (TOPP 1981, SCHLEGEL 1992).A gombk az eukariotkhoz tartoznak, hasonlan a magasabb rend nvnyekhez hatrozott sejtfal- lal s vakulummal rendelkeznek. (SCHLEGEL 1992)A gombk aerob krlmnyek kztt energiaignyket szerves anyagok oxidcija tjn elgtik ki. Kpesek a magas cellulz s lignin tartalm fs nvnyi rszek lebontsra, kpesek tartalk tp- anyagok pl. zsrok, poliszacharidok, szerves savak, vitaminok s antibiotikumok szintzisre (GLATHE et al. 1985).Klnsen jelentsek a penszgombk, amelyek a komposztls sorn 60 oC felett a cellulz bon-

tsban jtszanak szerepet (JRGENSEN et al.1988). A komposztls sorn akkor vlnak lthatv amikor fehr micliumaik a komposzt kls szraz rgijt tszvi. (GLATHE et al. 1985).Algk s protozonok (egysejtek) is a megtallhatk a komposzt rs sorn azonban szerepk nem jelents az rs sorn. ltalban nagy szmban az rett komposzt trolsa sorn figyelhetk meg (GLATHE et al. 1985).

152.4A komposztls folyamata

2.4.1A komposztls szakaszai

A komposztls sorn klnbz mikro s makroorganizmusok kzremkdsvel a szerves anya- gok egyszer alapvegyletekre, mint szndioxid, szulft, nitrt s vz bomlanak le (GLATHE et al.,1985).

A komposztrs exoterm folyamat (JGER 1989), az intenzv mikrobiolgiai folyamatok sorn keletkez energia h formjban vlik szabadd, amely a komposztld anyagok jelents felmele- gedst eredmnyezik (KROGMANN 1988, LAHL 1991, KOCH s SEEBERGER 1984, MARTINS s KOWALD 1990).Az rs folyamn a vgbemen hmrsklet-vltozs alapjn hrom illetve, ngy szakaszt klnt-

hetnk el:

o bevezet (inicilis) szakasz; o lebomlsi (termofil) szakasz; o talakulsi (mezofil) szakasz; o rsi (poikiloterm) szakasz.Az els, rvid, bevezet szakaszban az optimlis krlmnyek kz kerl mikroorganizmusok nagy sebessggel szaporodni kezdenek. A hmrsklet az intenzv anyagcsere hatsra gyorsan termofil tartomnyba emelkedik. A bevezet szakasz hossza ltalban nhny esetleg 24-36 ra ralehet (GOTTSCHALL 1990).

70

Hmrsklet (Co)60

50

40

30

20

10

0inicilis1234567891 01 1te r m o filme z o fi lp o i k i l o te r m

le b o m l s t al akul sr s

2-1. bra: A hmrsklet vltozsa a komposztls sorn (GOTTSCHALL 1985, CHROMETZKA 1985)

16Meg kell azonban jegyezni, hogy a bevezet szakasz jelentsge a gyakorlat s az elmlet szem- pontjbl elhanyagolhat, ezrt a legtbb szerz kln nem is emlti.A lebomlsi vagy termofil szakasz kezdetn a szerves anyag lebontsrt a mezofil mikroorganiz- musok felelsek, melyeknek a hmrskleti optimuma 25-30C. Intenzv anyagcserjknek k- sznheten a hmrsklet folyamatosan emelkedik (JGER 1989, GLATHE et al. 1985, BILITEWSKI et al. 1990, JRGENSEN et al. 1988). A mezofil mikroszervezetek szma 45 C-ig elrsig nvek- szik, 50 C felett mr nagy szmban pusztulnak el, s 55 C felett csak hmrskletre rezisztens tarts formik maradnak fenn. (NIESE 1985). Mindez gyorsan, 12-24 ra alatt vgbemegy. A mezofil mikroflra pusztulsval egy idben gyorsan szaporodni kezdenek a termofil mikroorga- nizmusok, amelyek hmrskleti optimuma 50-55 C kztt tallhat, azonban egyes fajok azonban mg 75C -on is aktvak maradnak (MLLER-WEGENER 1965).

2-3. tblzat: A komposztlsban rsztvev mikroorganizmusok hmrskleti optimuma

NvRsztvevmikroorga-

nizmusokHmrskleti tartomny (C)

Minimum 1)Optimum 2)Maximum 3)

Psychrofil(Baktriumok,pensz-

gombk)

0-10

15-20

25-30

Mezofil(Baktriumok,sugr-

gombk )

10-15

25-35

35-45

Termofil(Baktriumok,sugr-

gombk, mezofil sprk)

25-45

50-55

75-80(Extrm

termofil)

Kb. 100-ig1)Minimum tartomny: az az als hmrskleti tartomny, amelyen az sszes biolgiai folya-

mat vgbemegy, s a szaporods mg lehetsges.

2)Optimlis tartomny: az a kzps hmrskleti tartomny, ahol az anyagcsere-folyamatok a leggyorsabban zajlanak le.3)Maximum tartomny: az a fels hmrskleti tartomny, amelyet a mikroorganizmusok mg

tolerlnak, mg nem vlnak inaktvv.

75 C felett a mikrobiolgiai folyamatok intenzitsa jelentsen cskken, s az elpusztult sejtekbl kiszabadul enzimek ltal katalizlt ellenrizetlen biokmiai -autooxidatv s pirolitikus- folyama- tok jellemzek (BILITEWSKI et al. 1990, SATTLER s EMBERGER 1990, EMBERGER 1993).

17NIESE (1985) szerint a mezofil s termofil mikroorganizmusok kztt metabizis van. A mezofilek anyagcserje ltal termelt h biztostja a termofil flra ignyeinek megfelel hmrskletet. Ezen kvl a szerves anyag talakt tevkenysgk sorn a tpanyagok jobb hozzfrhetsgt biztost- jk a termofil mikroorganizmusok szmra.Az talakulsi szakasz (mezofil fzis) akr tbb htig is eltarthat (JGER 1989). Ebben az rsi sza- kaszban a hmrsklet jelentsen cskken. A mikroorganizmusok elkezdik a nehezen bonthat lig- nin bontst, mely sorn mono-, di-, s trifenol vegyletek keletkeznek. Ezek kondenzcijbl plnek fel a humuszanyagok (SCHUTTIG 1990). Az utols szakasza a komposztlsnak az rsi szakasz, ezt a szerves anyag humifikldsa jellemzi, amely SCHUTTIG (1990) szerint a komposzt stt sznt eredmnyezi. Ekkor a komposzt hmrskletnek tovbbi cskkense szlelhet. (JGER 1989). Az rsben elssorban pszikrofil baktriumok s penszgombk mkdnek kzre,melyek hmrskleti optimuma 15-20oC. Ezen kvl jelentsen n a sugrgombk szma, ami

BILITEWSKI s munkatrsai (1990) szerint a komposztrettsg indiktora is lehet.

Az rs kezdeti szakaszban a knnyen bonthat szerves anyagok intenzv bontsa miatt a megn- veked szervessav-tartalom miatt a pH-rtk cskken. A termofil szakasz sorn a kmhats elssor- ban a nagy mennyisg ammnia-kpzds, a szabadd vl alkli-, s alklifldfm- ionok miatt emelkedik, rtke a legtbb esetben lgos tartomnyba csap t (GOTTSCHALL 1990). A mezofil sza- kaszban a pH fokozatosan cskken, amelynek oka az ammnia kpzds cskkense, illetve a nitri- fikcis folyamatok felersdse (ALEKSZA s DR 1995).9.0

8.5

8.0

pH7.5

7.0

0 2 4 6 8

Id [ht]

2-2. bra: A kmhats vltozs a komposztls sorn (ALEKSZA s DR 1995)

18A hmrsklet mellett a komposztls sorn kialakul kmhats is befolysolja mikroorganizmus szaporodst. A komposztlsban kzremkd mikroorganizmusok pH optimuma eltr egymstl. A legtbb baktrium semleges kmhats, mg a gombk gyengn savas kzegben szaporodnak aleggyorsabban (DE BERTOLDI et al. 1984).

2-4. tblzat: A szubsztrtok kmhatsa s a komposztlsban rsztvev mikroorganizmusok nve-

kedse (DE BERTOLDI et al. 1984)

NvekedsGombkBaktriumok

pH-rtkA legtbb faj jl nvekszik4,5-6,46,1-8,1Csak nhny faj kpes nvekedni3,4-7,54,5-8,9

2.4.2A komposztls sorn lezajl fbb lebont folyamatok

2.4.2.1A biolgiai oxidci jelentssge a komposztls sorn

Minden a termszetben lezajl folyamatot, gy az l szervezetek folyamatait is az energia ramlsa irnytja, s tartja fenn. Tmren sszefoglalva a szerves anyagok krforgsa azonos a szn krfor- gsval, ami a fotoszintzissel indul, s a mineralizci sorn CO2 kpzdsvel r vget (BIDLINGMAIER 1963).A fotoszintzis termkei a mineralizci sorn lebomlsi s talakulsi folyamatokkal biztostjk a folyamatban rsztvev aerob organotrf mikroorganizmusok energiai s tpanyag szksglett. A komposzt rs f energiatermel folyamata a lgzs, vagyis a tpanyagok molekulris oxignnel val enzimes oxidcija. Anaerob viszonyok kztt a glkz tejsavv bomlik le, mely sorn a gl- kzbl 197 kJ/mol energia szabadul fel. Aerob viszonyok esetn folytatdik lebomls a szndioxi- dig, gy mlonknt 2872 kJ energiai szabadul fel.A sejtek f tpanyagainak, klnsen a poliszacharidoknak, a lipideknek s a proteineknek a lebon- tsa szmos egymst kvet enzimreakci sorn megy vgbe. A biolgiai bomls a poliszacharidok hexzokk s pentzokk alakulnak, a lipidek zsrsavakk, glicerinn s ms komponensekk, a proteinek a felptskben rsztvev aminosavakk bomlanak. A klnbz termkek kevs szm,mg egyszerbb kzbens termkk alakulnak, majd ezeken keresztl vgl acetil-CoA, -

ketoglutrsav s oxlecetsav kpzdik. A keletkezett termkek bekerlnek a citrt ciklusba, amely

19az aerob lgzk esetn valamennyi tpanyag molekula oxidcijhoz vezet kzs vgs lebontsi

utat jelenti.

HEXZOK, GLICERINaminosavak: alanin, cisztein, szerin zsrsavak, aminosa- vak:tirozin,fenilalanin stb. aminosavak:glutaminsav, arginin,hisztidin Aminosavak:aszparaginsav, tirozin

piroszlsav

-Ketoglutrsav Oxlecetsav

Acetil-CoA

citrt -ciklus

oxidci

oxidatv foszforilci

2-3. bra: Szerves anyagok lebontsa aerob lgzs sorn (Benedek, 1990)

A citrt ciklusban ciklusonknt kt CO2 molekula szabadul fel, a keletkez hidrogn atomok a NAD+ koenzim segtsgvel terminlis oxidciba kerlnek, ahol tbb lpsben ATP keletkezik, illetve a hidrogn atomok az oxignnel vzz egyeslnek (BENEDEK 1990).

2.4.2.2A sznhidrtok lebontsa

A sznhidrtok kztt az energit szolgltat glkz fknt a kemnytbl, a hemicellulzbl s a cellulzbl szrmazik.A kemnyt kmiailag nem egysges vegylet kb. 20-30% amilzbl s 70-80% amilopektinbl ll. Mikrobiolgiai lebomlst amilz s glkozidz enzimek katalizljk. Ezen enzimek nem fajspecifikusak, szinte minden gombnl megtallhatk, a baktriumok amilz enzime viszont er- sen szubsztrt specifikus (BECK 1968).

20Elmleti s technikai szempontbl is a legfontosabb sznhidrt a cellulz. A cellulz bontst sz- mos kolgiai faktor befolysolja. Ezek kzl az egyik legfontosabb a rendelkezsre ll nitrogn mennyisge (SZEGI 1986). A cellulzt a gombk aerob krlmnyek kztt gyorsan, mg a baktri- umok lassan bontjk. Bizonyos baktrium csoportok a ligninnel mtrixot kpz cellulzt savas kr- nyezetben kpesek bontani (SCHLEGEL 1972).A mikroorganizmusok cellulz bontst specilis cellulz exo-enzim-rendszerk segtsgvel tbb lpcsben bontjk. SZAB (1986) szerint a cellulz enzim-rendszert hrom komponensre lehet bon-tani:

Cellulz endoglkanzGn -glkozidzok

G2 Glkz

C1 endoglkanz s cellobiohidrolzokexo--1-4 gluknzok CX

2-4. bra: Cellulzbont enzimrendszer

C1-komponens (cellibiohidralz, CBH, j nmenklatra szerint exo--1-4 gluknzok), amely a cel- lulz lncokat a cellulz komplex hidrolitikus enzimei szmra aktivlja, vagy deaggreglja, ezltal a kristlyos natv cellulzt amorff s oldhatv teszi.Cx-enzimeknek amelyeket endo--1-4-glkanzok is neveznek. A cellulzt duzzasztjk, rszlegesen

degradljk, mikzben a cellulz oldd szrmazkait cellubizz hidrolizljk.-glkozidzok. A cellobizt s a rvid lnc cello-oligoszacharidokat glkzz hidrolizljk, de magra a natv cellulzra nem hatnak.

2.4.2.3A lignin mikrobiolgiai bontsa

A lignin a mikrobiolgiai lebontssal szemben nagyon ellenll vegylet. A lignolizis az rett kom- posztban is nagyon lassan zajlik. A ligninnek akr 80%-a is vltozatlan marad a komposztls so- rn, amely fontos kiindulsi anyaga a humusz-kpzdsnek (CHROMETZKA 1985). A lignin bontst elssorban gombk s sugrgombk vgzik (MLLER 1965)A lignin komplex aroms karakter, nagy molekulatmeg polimer, ezrt a degradcijukat katali- zl enzimeknek felttlenl extracellulrisnak kell lennik. Slyos problmt jelent azonban, hogy szmos enzim, amely felttelezheten rszt vesz a lignin bontsban, mkdshez koenzime(ke)tignyelnek. Extracellulris koenzimeket azonban nem ismernk. Jelenleg gy kpzelik, hogy a

21gombk ligninbont enzimei a hifkrl nem disszocilnak, hanem ktve maradnak s ily mdon a ligninnel is kzvetlenl kontaktusba kerlve lpnek akciba (SZAB 1986).A lignin fokozatos bomlsakor felszabadulnak a dimer s monomer szerkezeti egysgek, s azokbl a ksbbiekben jelents mennyisg aroms hidroxi-karbonsav s aroms aldehid keletkezik. A hasonl jelleg bomlstermkek egy rsze (demetilci s az aldehid csoportok oxidcija utn) olyan kinoid-strukturj vegyletekk alakulnak t, melyek a humuszkpzds szempontjbl je-lentsek (FILEP 1988).

2.4.2.4A fehrjk bontsa

Az intenzv mikrobilis anyagcsere nagy mennyisg szerves s szervetlen nitrognt ignyel. A szerves kts nitrogn legnagyobb mennyisgben a nyersanyagokban tallhat fehrjk bontsa sorn szabadul fel. A fehrjket a proteolitikus enzimek polipeptidekk daraboljk enzimatikus ton, majd ezek a polipeptidek aminosavakk hidrolizlnak (SCHEFFER 1961).A fehrjk mikrobilis leptsnek kezdeti szakasza a mikroorganizmusok sejtjein kvl zajlik. A proteolitikus enzimek hastjk a peptidlncok ktseit, ezek a termkek pedig a protoplazmban peptidz enzimek hatsra aminosavakk bomlanak. Az aminosavakat a mikroorganizmusok rsz-ben kzvetlenl -sajt sejtjk felptsre- hasznljk, rszben pedig dezaminljk.

FE H R J K

PE PT O N O K

PO L IP E PT ID E K

AM IN O S AVAK D E KAR B O XILEZS

D EZAM IN LS

ZS R S AVAK AM M N IA AR O M S AM IN O S AV AK B L :

F enol, p-K re zol, Indol, S z kato l

CH 4 CO 2 H 2 O K N T A R T . A M INOSA V A K B L :

Merk ap tn , H 2 S

2-5. bra: A fehrjk bontsa

A dezaminls sorn keletkez ammnit a nitrifikl baktriumok nitritekk, majd nitrtokk ala- ktjk t. A nitrifikl baktriumok kolgiai ignyt aerob viszonyokkal, s 7-8,8 pH-val elgthet-jk ki (SZEGI 1979).

22

2.4.2.5A lipidek lebontsa

A szerves hulladkokban tallhat zsrok s viaszok lebomlsa a mikrobk lipz enzim rendszere segtsgvel nagyrszt szndioxidig s vzig trtnik (MLLER 1965). A komposztlsban rsztvev lipideket DINEL et al. (1991) kt csoportra osztja: kls - az llnyek felsznt bort- lipidekre, melyeknek f feladatuk a vdelem a krnyezeti hatsokkal szemben, s bels lipidekre melyeket energia tartalkknt hatrozzk meg. Ksbbi kzlemnykben rmutatnak, hogy a kls lipidek a komposztls sorn ellenllnak a lebontsnak, mg a bels lipidek a leveg oxignjvel reakciba lpve gyorsan lebomlanak (DINEL et al. 1992)

2.4.3A komposztls menett befolysol biotikus tnyezk

2.4.3.1 A nyersanyagok komposztlhatsga

A komposztls sorn a sok kmiai sszetevbl ll szerves anyagok prhuzamos egyidej boml- sa figyelhet meg. A folyamat sorn az eltr kmiai eredet alkotk bomlshoz nem minden esetben adottak az optimlis felttelek.A komposztls menett alapveten meghatrozza a szerves anyagok mikrobiolgiai lebonthats- gnak ismerete. Knnyen bonthatk a cukrok, a kemnyt, a hemicellulz s szmos fehrje. Hosz- szabb idt s meghatrozott krlmnyeket ignyel a cellulz, a zsrok s a fehrjk bontsa. A mikrobilis bontsnak ersen ellenll a lignin s a keratin. Biolgiailag inert a kszn, a koksz, a gumi a cserzett br s a manyagok jelents rsze (THOME-KOZMIENSKY 1985). SCHLEGEL (1972) rmutat, hogy szmos ember ltal ellltott kis molekulj szintetikus vegylet, mint a peszticedek s detergensek egy rsze, s szmos szintetikus manyag polimer ellenll a biolgiai lebontsnak. Ezzel szemben CHROMETZKA (1985) s BEGEMANN (1982) arrl publiklnak, hogy ngy Actinomycetes izoltum - optimlis krlmnyek kztt, aerob mdon- kpesek a polivinilklorid (PVC), aminoplaszt, polietiln (PE) s a fenoplasztok bontsra. A tovbbiakban WIEMER s KERN (1993) alapjn foglalom ssze (2-5. tblzat) a termszetben tallhat fontosabb vegyletek elfor-dulst, tulajdonsgaikat, s biolgiai bonthatsgukat.

232-5. tblzat: A komposztls nyersanyagait alkot fontosabb vegyletek mikrobiolgiai

bonthatsga (WIEMER s KERN 1993)

VEGYLETELFORDULSTULAJDONSGLEBONTHATSG

Kemnyt

gyakori tartalk tpanyag magvak, gumk, gyke- rek

poli-D-glkz lncok magas polimerizcis fokgyorsan bomlikaerob gombk s baktriumok anaerob: Clostridium sp., Bacilus sp.

Cellulz

magasabb rend nv- nyek sejtfala (pl. szna28%, szalma: 32-36%)-D-glkz lncok, magas po-limerizltsg nagy mechanikai ellenllkpessg vzben oldha- tatlanlassan bomlikaerob:gombk,MyxosEubaktriumok anaerob: Clostridium

Xilntartalk tpanyag s t-masztszvetekrsze szalma,hncs:15-20%, fk: 20-25%

1,4-glikozidos kts -D-xilz kzepes polimerizltsg

nehezenbonthat(cellulznl knnyebben)

Fruktnlegtbb nvny csald- ban a kemnyt mellettfontos tartalk tpanyag

Mannnsejtfal alkot pl. a tleve- lekben kb. 11%

oldhat poliszacharidviszonylagknnyenbonthat, szmos baktrium s gomba

Pektinintracellulrisanyag,fleg fiatal nvnyekben, klnsen sokat tartal- maznak a bogysok, az almaflk s a csonth- jasok termsei

galakturonsavbl felpl er- sen kocsonyasod poliszacharid

sok gomba s baktrium; legakt- vabbak a sprakpzk mint a Bacilus macerans s a Bacilus polymyxa

Lignina cellulz mellet a legna-gyobb tmegben elfor- dul nvnyi alkot (fs szvetek 18-30%)kmiailagsszetettvegyletklnbz ktsekkel, alapve- gyletei: fenilpropn szrmaz- kok, s koniferolalkoholok

nagyon ellenll, lassan bomlik mindenekeltt Actinomycetesek, gombk s baktriumok

Kitinaz llat s a nvny vi-lgban gyakori tmaszt anyagok, sok gerinctelen llat kls vza s sz- mos gomba f alkotja

nitrogn tartalm poliszacharid vegyletek kifejezetten stabilak a N-acetil oldallncokat ssze- kapcsol H-hidak miatt

sok gomba s baktrium jl hasznostja a kitint

Fehrjk

a sejtplazma alkotja

aminosavakbl felpl jelleg- zetes peptid ktseket tartalma- z makromolekulkltalban knnyen bomlik; sz-mos gomba s baktriumaerob : Bacilus sp, Pseudomonas sp, Serretia, Flavobacterium sp, anaerob: Clostridium sp., Proteus vulgaris

Zsrok,via- szok

nvnyi s llati marad- vnyok

nagymolekuljzsrsavak glicerinsztereiviaszok: nagy molekultmeg zsrsavak s primer egyrtk alkoholok sztereiZsrok: sok baktrium s gombaPseudomonas,Serratia, Aspergillus oidumViaszok fleg baktriumok pl. Mycobac-teriumplei,M. lacticela,

242.4.3.2A szn-nitrogn arny

A nyersanyagok komposztlhatsga mellett a C/N arny, az a tnyez amely jelentsen befoly- solja a komposztlst. A mikroorganizmusok kt legfontosabb tpanyaga a szn s a nitrogn.A baktriumsejt C/N arnya 5:1. A baktriumok az ltaluk mineralizlt szerves anyag szntartalm- nak csak 20 %-t hasznljk fel sejtjeik bioszintzishez, 80 %-t energianyers cljbl oxidljk. Az elmletileg optimlis C/N arny 25:1 (SZAB 1986). Az elmleti C/N arny azonban csak abban az esetben rvnyes, ha mikroorganizmusok minden rendelkezsre ll nyersanyagot fel tudnak hasznlni anyagcserjk sorn. Figyelembe vve a klnfle alkotk mikrobiolgiai el- lenllkpessgt a komposztls sorn az optimlis C/N arny az elmleti rtktl eltr. Az egyes szerzk vlemnye az optimlis C/N arny tekintetben kiss eltr: 30-35:1 (FARKASDI 1966), 26-36:1 (POINCELOT 1972), 20:1 (BIDLINGMAIER 1983) s 20-25:1 (BAADER 1986). A gyakorlatban ltalnosan a 35:1, vagy a kevssel e feletti arnyt tekintik optimlisnak (DUNST 1991). Az ettl nagymrtkben eltr C/N arny zavart okoz az rs sorn. A jelentsen alacsonyabb C/N arny esetn relatv nitrogn felesleg alakul ki, jelents ammnia gz kibocsts tapasztalhat. A tl ma- gas C/N arny esetn relatv nitrogn hiny lp fel, gy az rs sebessge lelassul, vagy nem is megy vgbe (GOTSCHALL 1990).

2.4.4A szerves anyagok stabilizldsa a komposztls sorn

2.4.4.1A talaj szervesanyag

STEFANOVITS (1992) a talaj szerves anyagt mint a benne tallhat biolgiai folyamatok anyag- s energiai tartalkaknt, valamint ezen folyamatok salakanyagaiknt s mellktermkeiknt jellemzi. A talajban tallhat llnyek kpzik a vitlis rszt s a humusz a posztmortlisat.SCHEFFER s SCHACHTSCHABEL (1988) a szerves anyag fogalmtl elhatroljk az Edaphont. A talaj szerves anyagt - vlemnyk szerint - az elpusztult nvnyi s llati rszek illetve ezen anya- gok talakulsi, lebomlsi termkei alkotjk.KUNTZE et al. (1988) a talaj szerves anyagt nem humusz- s humuszanyagokra osztjk fel. A nem humuszanyagok az elpusztult nvny s llati szervezetekbl s ezek bomlstermkeibl llnak. A humuszanyagok viszont stabil nagy molukulamret szerves vegyletek.SCHROEDER (1983) a humuszanyagokat 2m-nl kisebb, amorf szerkezet szerves kolloidokknt rja le. Jellemz tulajdonsguk a nagy fajlagos fellet s az a kpessgk, hogy vzmolekulkat s ionokat kpesek reverzibilisen megktni. Fontos szerepk van a talajszerkezet kialaktsban, a tpanyagok adszorpcijban, s a talajok vz- s hgazdlkodsban.

25ZIECHMANN s MLLER-WEGENER (1991) szerint a humuszanyagok rendkvl reaktvak, ez nagyon fontos a talajok fizikai s kolloidkmiai tulajdonsgainak kialaktsban.A humuszanyagok lgos kmhats oldszerekkel (NaOH, Na2CO3), neutrlis soldatokkal (NaF, Na4P2O7, szerves savak si), vagy keltkpzkkel kisebb nagyobb rszben kioldhatk a talajbl ( HAYES 1975, KONONOVA 1966, STEVENSON 1982).Hg lggal s savakkal szembeni viselkedsk alapjn a humuszanyagokat hrom nagy csoportba sorolhatjuk (KONONOVA 1966, SCHNITZER s KAHN 1978, STEVENSON 1982):osavban s lgban olddnak a fulvsavak (pH 2,5-re savanytott oldatbl sem vlnak ki);osavban nem, de lgban oldhatk a huminsavak;

ohideg lgban s savban oldhatatlanok a huminok.

2-6. tblzat: A humuszanyagok nhny jellemz tulajdonsga (FILEP 1988)

Jellemz megnevezseFulvosavakHuminsavakHuminokMolekula tmeg

C% N% O%-2000

40-50

< 4

45-485000-100000

55-60

=4

33-36-300000

55-60

> 4

32-34ACIDITS MEKV/100G900-1400600-850500-600

Kapcsolds a talaj s-

vnyi rszeihez nvekv Mobilits vzoldhatsg cskken

2.4.4.2A humuszanyagok szerkezete

A humusz szerkezete nem egysges csak komplex vegylet csoportknt lehet jellemezni

(KONONOVA 1966,, GISI et al. 1992;)

Az a tny, hogy a humuszanyagok amorf vegyletek teht nem kristlyosthatk, megnehezti szer- kezetk feltrst (SCHEFFER s ULRICH 1960. WELTE 1951).SCHEFFER s ULRICH (1960) szerint a humuszanyagok polimerek amelyek alapelemekbl, monome- rekbl plnek fel. A monomerek pedig magokbl, hidakbl s funkcis csoportokbl llnak.

26A humuszanyagok makromolekulk (KUNTZE el al. 1988). Alapvzukat egyszer aroms vegyle- tek alkotjk, melyek alkn, szter, ter, vagy imino hidakon keresztl kapcsoldnak egymshoz. Az aroms vzak egy vagy tbb funkcis csoportot tartalmaznak (fknt karboxil s hidroxi csoporto- kat).A vzat egymssal kondenzlt izo- vagy heterociklusos 5 vagy 6 atomos gyrk alkotjk (pl. ben- zol, furn ). Ezek hidakon keresztl csatlakoznak egymshoz s reaktv oldallncokkal egszlnek ki (SCHEFFER s ULRICH 1960; SCHROEDER 1983). A gyrket sszekapcsol hidak llhatnak egy atombl (-O, -N=) s atom csoportokbl (-NH-, -CH2- ). Ennek az alapjn a hidak lehetnek oxign-, nitrogn- s alifshdak. A humusz vegyletek stabilitsa a magban tallhat vegyletek szmnak nvekedsvel emelkedik.SCHEFFER s ULRICH (1960) megklnbztet mg cserzanyagokat s lignin ptelemeket mint fontos humusz alkotkat.A funkcis csoportok lehetnek savas tulajdonsgak (pl. karboxil, hidroxi csoport) s alkalikus tu- lajdonsgak (pl. metoxil, amin-nitrogn csoportok). Ezen csoportok reakcikpessge biztostja, hogy a humuszanyagok kmiai ton keletkezzenek (KUNTZE et al. 1988). A funkcis csoportok krl hidrtburok alakul ki. Gyakran elfordul, hogy polimerizldott nem humuszanyagok a funk- cis csoportokon keresztl humuszanyagokhoz kapcsoldnak. Ezen vegyletek jellemzje, hogy a humuszanyagokrl knnyen lehasadnak, s mikrobilis ton lebomlanak. Az aroms alapelemek azonban ellenllnak a mikrobilis bontsnak, s kmiailag igen stabil vegyletek (GISI et al. 1990).

2.4.4.3A szerves anyagok lebomlsa a talajban

KUNTZE et al. (1988) a szerves anyag lebomlst (felaprzds, feltrds, mineralizlds) s sta- bilizcijt (humifikci) hrom szakaszra osztja fel:1. Biokmiai bevezet (inicilis) szakasz: Ebben a szakaszban a nagy molekulj polimerek hidrolitikus s oxidatv folyamatokban dimerekre s monomerekre esnek szt. Ez a bom- ls a szveti szerkezetben nem lthat. J plda a levelek megbarnulsa.2. Mechanikus felaprzds: A szerves anyagok a talajllatok hatsra felaprzdnak s a talaj svnyi alkotval sszekeverednek.3. Mikrobiolgiai lebomls: A szerves vegyletek enzimatikus ton pt elemekre esnek szt. Ezrt a folyamatrt a heterotrf s a szaprofita letmd szervezetek a felelsk. A szerves anyag oxidcijt mineralizcinak nevezzk, mely sorn svnyi anyagok, vz, szndioxid, s energia szabadul fel.

272.4.4.4Humuszanyagok kpzdse a talajbanA humuszanyagok kpzdsnek a talajban klnbz mdjai lehetsgesek. KONONOVA (1966) szerint a humusz kpzds els lpse szvetek sztesse egyszer alkot elemekre, msodik lps- knt a humuszanyagok szintzise kvetkezik. STEVENSON (1982) a humusz kpzds tbb lehets- ges tjt rja le.

Szerves anyagok

Nvnyi maradvnyok

Mikrobilis lebonts, talakts

Mdosult lignin

CukrokPolifenolok Aminovegyletek Lignin metabolitok

Kinonok Reszintetizci

Humuszanyagok Kinonok

2-6. bra: A humuszanyagok lehetsges keletkezse (Stevenson, 1982)

A lignin klnsen nagy jelentsge van a humuszanyagok szintzisben (HAIDER 1986, FLAIG

1988), mivel azok nagyrszt a lignin bomlstermkeinek kondenzcijval s polimerizcijval kpzdnek. (GRABBE s SCHUARDT 1993). KGEL (1987) STEVENSON (1982) elmletbl kiindulva a humuszanyagok kpzdsnek a kvetkez lehetsges tjait rta le:o Lignin elmlet: a humuszanyagok mdosult ligninbl keletkeznek, gy hogy az el- veszti a metoxil csoportjait, s oxidci tjn az aroms vzakon hidroxi csoportok, az oldallncokon karboxil csoportok kpzdnek (FLAIG 1966, SPITELLER 1985)oPolifenol elmlet : A nvnyi sejtek mikrobilis bomlsa sorn keletkez termkek s a mikrobilis anyagcsere mellktermkei polimerizldnak humuszanyagokk. A sejtfalban tallhat lignin oxidatv ton elbomlik s polifenil-propanil monomerek szabadulnak fel. Ezek tovbbi bomlsa sorn az oldallncok lehasadnak, s az aro- ms gyrk elvesztik metoxil csoportjaikat. A folyamatban keletkez polifenolok kinonokk oxidldnak. A kinonok ksbb pl. aminosavakkal reaglva kondenzcis

28termkeket hoznak ltre. A humusz kpzds kiindulsi vegyletei a polifenolok, melyek szrmazhatnak a mikroba sejtek anyag cserjbl, s a sejtek autolzisbl.oMelanoid elmlet: A melanoidok szacharidokbl s aminosavakbl kpzdnek. Ezt a reakcit Maillard-reakcinak nevezik. Elssorban a vz alatti humuszanyagok kp- zdskor figyelhet meg. BREBURDA (1969) a Maillard-reakcit a poliszacharidok s fehrjk bomls termkeinek egyttes talakulsaknt rja le, s keletkez termk a melanoid.Humuszanyagok mikroorganizmusok rvn is keletkezhetnek (biokmiai szintzis) (SCHEFFER s

ULRICH 1966), ez is tbbflekppen lehetsges:

o Bizonyos mikroorganizmusok sejtjben humuszanyagok kpzdnek

o A sejtek autolzise sorn klnbz mikrobilis festk anyagok talakulsval

o l mikroorganizmusok ektoenzimjeik segtsgvel oxidljk a szubsztrtban tall- hat aroms vegyleteket.o Humusz kpzds a sejtek autolzis termkeibl

SPITELLER (1985) szerint a szerves anyagok biolgiai humifikcijban a mikroorganizmusok fon- tos szerepet tltenek be. Ennek magyarzata a mikroorganizmusok nagy populci srsge s a magas anyagcsere intenzitsuk.SCHEFFER s SCHACHTSCHABEL (1989) biotikus s abiotikus humuszanyag kpzdst rnak le. A biolgiai humifikci semleges pH s ers mikrobilis hats esetn viszonylag gyorsan lezajlik. Az abiotikus humifikciban a mikroorganizmusok csak a folyamat kezdetn vesznek rszt. Ksbb a folyamat lassan, savany kmhats mellett zajlik.A humusz anyagokat humuszsav elanyagokra (fulvsavak), huminsavakra s huminra lehet felosz- tani, melyek a humifikci vgtermkeinek tekinthetk (ZIECHMANN 1980)Az els szakaszban a mikroorganizmusok aktvak. A radiklis szakaszban mr a mikroorganizmus- oknak nincs szerepk, mg a kt utols szakaszra - a jelenlegi eredmnyek alapjn - nincs befolysa a mikrobknak. A folyamatok egymst kvetve zajlanak le, azonban rvidebb-hosszabb idre a folyamat le is llhat.A humuszanyagok kpzdse fknt a talajokban zajlik. Azonban mindenhol megtallhat, ahol a szksges felttelek (megfelel vzellts mikroorganizmusok) rendelkezsre llnak.

2.4.4.5Humuszanyagok kpzdse a komposztls sorn

29BANNICK (1988) szerint a komposztls a humifikci egy klns formja. Egy szablyozhat folyamat, a szerves anyagok olyan kmiai, biokmiai s biolgiai lebont s talakt folyamata, ahol az aerob krnyezetben vgbemen rs (korhads) sorn humuszanyagok kpzdnek. (BANNICK 1988). A komposztls sorn posztmortlis szerves anyagok, a humuszanyagok kpzd- nek (RIESS s KLAGES-HABERKERN 1993).ALDAG s ROCHUS (1981) vizsglataik sorn gy talltk, hogy az rs els 10-14 napja alatt trt- nik a szerves anyag legnagyobb mrtk talakulsa.ROCHUS (1978) ksrleteiben kimutatta, hogy a humuszkpzds az rs elejn megkezddik. A fulvsav tartalom a komposztls msodik szakaszban elri a maximumt, s a folyamat vgre jelentsen cskken a fulvsav tartalom. A termofil fzisban nagymrtk huminsav kpzds fi- gyelhet meg 106 napos rs utn a komposzt 1,76 % fulvosavat s 1,83 % huminsavat tartalma- zott.GRABBE s HAIDER (1971) a komposztls sorn a huminsavak ers talakulst figyeltk meg. A huminsavak abszolt mennyisge nvekszik. A komposztls sorn fellp magas hmrsklet mi- att az talakulsok sokkal gyorsabbak mint a talajban.BANNICK s ZIECHMANN (1991) vizsglataik sorn megllaptottk, hogy a humuszanyagok legna- gyobb mennyisgben a termofil szakaszban kpzdnek. Minl elrehaladottabb az rs, annl tbb humuszanyag tallhat a komposztban, de ha a hmrsklet egy bizonyos rtket tlp (55 oC), a humifikci folyamata lell. Ezt a jelensget a szerzk a humuszsav kpzds s mikroorganizmus aktivits kztti szoros sszefggssel magyarzzk.INBAR et al. (1989) marhatrgya komposzt rs vizsglata sorn kimutattk, hogy az sszes kivon- hat humuszanyagok illetve a huminsav tartalom a komposztls 90. napjig n, mikzben a rvid molekulj szerves anyag (nem humuszanyagok, fulvsavak) tartalom a 40 naptl konstans. Ebbl arra kvetkeztetnek, hogy az alacsony molekulatmeg szerves anyagok a komposztls elejn le- bomlanak, mg a nagyobb molekulatmegek ksbb. A kivont huminsavakat a tzeg s a talajok- ban tallhat fiatal humuszanyagokkal azonostjk.A komposztls sorn keletkez huminsavak s fulvsavak mennyisge, alapja lehet a komposzt rettsgi llapotnak megllaptsnak, mivel ezek az rs alatt folyamatosan alakul t. Prhuzamo- san a mikrobilis aktivitssal n a huminsav elanyagok mennyisge. Az rs sorn folyamatosan n a savban oldhatatlan huminsavak mennyisge s a fulvsavak mennyisge az rs 40 napjig n, majd ezutn cskken. A 35-45 nap kztt fulvsav huminsav arny 4:1, egy ves komposztnl ez az arny 1:1-re cskken (SACHSE s ZIECHMANN 1969).A komposztls sorn a szerves anyag frakciknak nemcsak a mennyisge, hanem a minsge is vltozik. INBAR et al. (1990, 1991) tbb publikciban klnbz hulladkok komposztlsnak

30vizsglata sorn NMR s FT-IR adatokkal tmasztjk al a minsgi vltozsokat. Megllapthat, hogy az rs sorn a fenolos, aroms, s karboxil csoportok mennyisge n, metoxi, s az alkil cso- portok szma cskken.SCHIEDT (1989) vlemnye szerint, a komposztok minsgi osztlyzsakor a humifikci egy fon- tos paramter. Pldul a biohulladk komposzt huminsav tartalma magasabb mint fenyrtegbl kszlt, s a biohulladk komposzt huminsav minsge is magasabb kategriba sorolhat. Rmutat azonban, hogy a komposztokban tallhat huminsavak sszettele s szerkezete jobban hasonlt a vz alatti huminsavakhoz mint a szrazfldiekhez. Ezt a kpzds klnbz folyamataival magya- rzza.A pentzok s hexzok mennyisge a komposztls sorn cskken. A komposztls sorn keletkez sznhidrtok nagy mennyisgben kapcsoldnak kovalens ktsek tjn a klnbz huminsav s fulvsav struktrkhoz (HNNINEN et al. 1995).RIESS s KLAGES-HABERKERN (1993) szerint komposztok humuszanyag tartalma s annak frakcii (huminsavak/fulvosavak) a komposzt minsg megtlsekor elengedhetetlen. Vlemnyk szerint a komposztok elnys tulajdonsgai (talajszerkezet stabilizls, nitrogn utnptls stb.) mindenek eltt a humuszsavaknak ksznhet.

2.4.4.6A komposztok rettsge s a szerves anyagok humifikltsga.

A komposztok felhasznlst meghatrozza azok rettsgi foka. A komposzt rettsgt a fizikai, kmiai s biolgiai stabilizci mrtkeknt lehet meghatrozni (XIAN-TEO HE 1987). A komposzt rettsge akkor kap nagy szerepet, amikor az retlen komposzt kedveztlen hatsait akarjuk elke- rlni. A mikrobilis metabolitok s kztes termkek fitotoxikus hatsa a komposzt felhasznlsa sorn komoly problmkat okozhat, gtolja a talajok nitrogn szolgltat kpessgt, cskkenti a talajleveg O2 tartalmt, a nvnyekben nitrogn hiny a gykrznban reduktv viszonyok ala- kulnak ki. (VAN DER ERDEN 1982). A szerves anyag tartalom s a humifikci jl jellemzik a kom- posztls folyamatt, azonban a szerves anyag tartalom nem alkalmazhat nmagban, mint az rs jellemz paramtere (DE NOBILLI s PETRUSSI 1988). CHARPENTIER s VASSOUT (1985) szerint a szerves anyag tartalom 50%-kal 60 %-rl 30 %-ra cskken a 3 hnapos komposztls sorn, WONG (1985) gy tallta, hogy 16 hetes rs sorn a szerves szntartalom (Corg) 40%-rl 30%-ra cskkent. A komposztls kzben a szerves anyag stabilizldik, a kation kicserl kapacits (CEC), a teljes N tartalom (Nt), huminsav szntartalma (CHA), a lignin tartalom s a metoxil csoportok szma n- vekszik, mg a szerves anyagtartalom cskken. (RIFFALDI et al. 1986). Fiatalabb s idsebb fakreg-

31komposztokbl kszlt huminsav kivonatokat elemezve ALBRECHT et al. (1982) kimutattk, hogy az idsebb komposztban tbb a huminsav, magasabb a teljes aciditsa, a teljes nitrogn tartalma (Nt), s tbb a karboxil csoportok szma. A kommunlis hulladkbl kszlt komposzt rse sorn a kivonhat huminsav (HA) mennyisge n mg a fulvosav (FA) cskken (SUGAHARA s INOKO1981).

A komposztok rettsgnek hagyomnyos mdszere a C/N arny meghatrozsa az rs kezdetn s a vgn (SENESI 1989). Az rettsget a kvetkez faktorral lehet jellemezni:

f=(C/N rs vgn)/(C/N rs kezdetn)

A kvetkez tblzatba JIMENEZ s GARCIA (1989) tanulmnya alapjn foglaltam ssze a C/N arny vltozst a komposztls sorn. Az adatokat ttekintve megllapthat, hogy a nyersanyagok C/N arnya ersen vltoz a 20,7 s 34,0 kztti tartomnyban. ltalnosan azonban elmondhat, hogy a kezdeti 30 feletti C/N arny az rs vgre 20 al cskken. CHANYASAK S KUBOTA (1981) java- soljk a komposzt rs meghatrozsakor a vizes kivonat C/N arnyt mrni, szerintk az rett komposzt C/N vizes kivonatban 5-6 kztt van.

32

2-7. tblzat: C/N arny vltozsa a komposztls sorn (JIMENEZ s GARCIA 1989)

rsi id

(nap)C/N

rs kezdetnC/N

rs vgnC/N rs vgn

C/N rs kezd.Hivatkozs6331,119,00,61PARRA 19626329,018,00,62PARRA 19624027,014,00,52KEHREN 196730-18023,216,30,70AGHTM 1975180-36023,213,40,58AGHTM 197536523,211,90,51AGHTM 197512030,322,60,75JUSTE 198024030,322,60,75JUSTE 1980

nincs adat

24,0

15,0

0,63DE BERTOLDI s ZUCCONI

1980

nincs adat

20,7

14,9

0,72CHANYASAKsKUBOTA

198112021,516,10,75CHANYASAK et al, 19823022,319,00,85DE BERTOLDI et al. 198214034,416,70,49CLAIRON et al.19827033,018,00,55LEVASSEUR s SAUL 19829023,615,90,67LAVOUX s SOUCHON 1983

A komposzt rettsgnek jellemzsre ROLETTO et al. (1985) a kvetkez paramterek szmtst javasoljk:Humifikcis rta (HR) amely a teljes kivonhat huminsav szntartalmnak(Cext) s a teljes szerves szntartalomnak (Corg)a szzalkban kifejezett arnya :HR=(Cext)(100/Corg)

Humifikcis index (HI), amely az izollt huminsav szntartalmnak (CHA) s a szerves szntarta- lomnak (Corg)a szzalkban kifejezett arnya:HI=(CHA) (100/Corg)

A szerzk az rs rtkelshez a ligno-cellulz nyersanyagokbl kszl komposztokhoz mini- mum rtkeket adnak meg.

33

2-8. tblzat: A komposztok rettsgnek jellemzse

A jellemzsre hasznlt paramterekSzerz(k)COW/NOT

vzoldhat szn / teljes nitrogn tartalom

HUE s LIU (1995), BERNAL et al. (1998)COW/NOW

vzoldhat szn / nitrogn tartalom

Chanyasak s Kubota (1981)rettsgi faktor

f=(C/N rs vgn)/(C/N rs kezdetn)

SENESI (1989)Humifikcis rta (HR)

HR=(Cext)(100/Corg) Humifikcis index (HI) HI=(CHA) (100/Corg)ahol:

Cext=kivonthuminsav szntartalma, CHA=izollt huminsavszntartalma, Corg=teljes szerves szntartalma

ROLETTO et al. (1985)Humifikcis index (HI)

HI=NHF/(HA+FA) Humifikcis arny 1 (HR1) HR1=HA/FFHumifikcis arny 2 (HR2)

HR2=HA/FA

ahol:

NHF-NEM HUMUSZ ANYAGOK

HA-huminsav

FA-fulvosav

FF-fulvo frakci

INBAHR et al. (1990)

34

2.5A komposztls modellezsre hasznlt reaktorok

A komposztl reaktorokban a korhads folyamatt percrl percre nyomon kvethetjk, valamint a paramterek mrsvel, belltsok vltoztatsval elemezhetjk az anyag- s energiatalakulsi folyamatokat. A reaktorokat mkdsk alapjn kt csoportra oszthatjuk:olland hmrsklet (izotermikus);

os vltoz hmrsklet vagyis adiabatikus rendszerekre.Az izotermikus rendszerek a folyamatos adagols komposztlsi rendszereket lehet modellezni, amelyekben a komposztland anyag hmrsklete tbb-kevsb lland marad (NAKASAKI et al. 1985).

PC

HMR

KOMPOSZT

GZOK

LEVEG

FT-HT RENDSZER ABSZORPCIS EDNY

TERMOSZTT HSZIGETELS

2-7. bra: Izotermikus komposztl reaktor elvi vzlata

A kvnt hmrsklet lland szinten tartsa egy kls ht-ft rendszerrel trtnik, amely ltal- ban elektronikus irnyt hmrsklet-visszacsatolsos rendszerben hti, illetve fti a rendszert. Ezek reaktorok kitnen alkalmazhat a hmrsklet s a nyersanyagok lebomlsa kztti ssze- fggs elemzsre (SIKORA, SOWERS 1985).Az izotermikus rendszerek azonban, szemben az adiabatikussal nem teszik lehetv a komposztls biotikus vagy abiotikus krlmnyeinek (pl. nedvessgtartalom; klnbz tpanyagszubsztrtok)

35vltozsbl add mikrbapopulci-sszettel vltozsok elemzst. (NAKASAKI et al. 1985, SIKORA s SOWERS 1985)Az adiabatikus rendszereknl a h megtartsa a rendszer megfelel szilrd hszigetelsvel

(ASHBOLT s LIME 1982), vagy vzfrdbe helyezsvel (SIKORA s SOWERS 1985) oldhat meg.

Az adiabatikus komposztl reaktorokkal a szabadtri komposztprizma aktv rsi znjt lehet modellezni. A folyamat irnytott lefolyshoz megfelel krlmnyeket kell biztostani. Hmrsklet - a komposztls folyamn a rvid ideig tart mezofil fzis utn magas hmrsklet alakul ki. Ez a hmennyisg az n. termofil fzisban az intenzv mikrobilis bonts sorn fejldik. A szabadtri komposztls sorn a nagy anyagtmeg htechnikai tehetetlensge miatt a prizma ak- tv rsi znjban marad ez a hmennyisg. A hmrskletet szmtgp vezrlssel, szabadtri komposztlshoz hasonlan a leveg befvs vltoztatsval lehet szablyozni. A bellts adatait a szabadtri prizma aktv znjnak hmrskleti rtkei szolgltatjk. A nedvessgtartalom szably- zst a nyersanyagok optimlis 50-55 %-ra val belltsval s a befvott leveg nedvessgtar- talmnak szablyzsval lehet elrni. Az oxign ellts folyamatos levegram pumpa segtsg- vel biztosthat. Az r anyag oxign ignye legalbb 10 liter / kg (sz.a.) / ra, amelyet a hmrsk-let cskkensvel fokozatosan cskkenteni kell. (CSEHI 1997).

GZOK HMR

KOMPOSZT

HSZIGETELS LEVEG

HMR

2-8. bra: Az adiabatikus komposztl reaktor elvi vzlata

362.6A forrvizes kivonatok alkalmazsa

2.6.1A klnbz mdszerek a talajvizsglatokban

Az agronmia kutatsok clja, hogy a nvnyek nvekedst befolysol tnyezk minl pontosabb megismersvel, valamilyen agronmiai clt konmiailag vagy kolgiailag hatkonyan el lehes- sen rni. Az agronmiai kutatsok egyik jelents terlete az agrokmia, amely tudomny a talajok tpanyag-szolgltat kpessgnek meghatrozsval, a trgyz s talajjavt anyagok rtkelsvel jrul hozz bizonyos agronmiai clok megvalstshoz. Az agrokmiai kutatsok sorn kt f mdszert alkalmaznak:obiolgiai mdszerek;

ostatikus mdszerek.

2.6.1.1Biolgiai mdszerek

A biolgiai mdszerek sorn ksrleti krlmnyek kztt kerl vizsglatra a talaj-nvny rendszer. A hossz s rvid tv szntfldi ksrletek (KDR, 1992.) elnye, hogy gyakorlatilag a vizsglni kvnt rendszert valstjuk meg ksrleteinkben, teht az itt kapott eredmnyek a statisztikai analzis utn kzvetlenl, minden ms informci nlkl alkalmazhatk. Htrnyuk viszont hogy terlet, kltsg, s idignyesek, valamint biolgiai rendszerek lvn az eredmnyek nagy hibval terhel- tek. Nem nlklzhetjk az gy kapott informcikat, mivel a talaj-nvny rendszerekben lejtsz- d folyamatok egszrl nem rendelkeznk tfog ismeretekkel, gy nem tudjuk ms mdszerekkel megbecslni a hossztv folyamatokat (KDR 1992).A tenyszedny ksrletek sorn ki lehet kszblni az idjrs s az egyb agronmiai krlmnyek (pl. nvnyegszsggyi problmk) okozta hibkat (MITTSCHERLICH 1930), azon- ban az eredmnyek kzvetlenl nem vihetk t a nvnytermesztsbe, azokat korbbi szabadfldi ksrletek eredmnyeivel korriglni kell (NOOMAN et al. 1992).

2.6.1.2Statikus kmia mdszerek

A statikus kmiai mdszerek esetn valamilyen kmiai analzissel kerl a talaj tpanyagtartalma meghatrozsra. A talaj svnyi alkotrszei a sziliktrcsban illetve ms vzben s hg vizes olda- tokban oldhatatlan formban jelents mennyisgben tartalmaznak nvnyi tpelemeket. Ezeknek a tpanyagraktraknak csak elenysz rsze kpes a tenyszid alatt elmllani, a nvnyek ltal fel- vehet formba kerlni (BOHN et al.1985). Ebbl kvetkezik, hogy a talaj teljes analzise sorn ka- pott koncentrcirtkek kizrlag csak a felvehet tpanyagmennyisg fels hatrt adjk meg. Ezek teljes tpanyagtartalomra vonatkoz informci nem adnak felvilgostst a nvnyek ltal felvehet tpanyagtartalomrl. Ennek kikszblsre klnfle egyenslyi mdszerek kerltek

37kidolgozsra, amelyek sorn valamilyen oldszerrel trtnik a nvnyi tpanyagok kivonsa ezzel modellezve a talajok tpanyag-szolglatatkpessgt. A leggyakrabban hasznlt extrakcis md- szerek a kvetkezk:Az AL-K, (EGNER et al. 1960) a talajt ecetsavas ammnium-laktt oldattal val rzatsa sorn a felleten kttt kliumot az ammnium ionok cserlik le. Az oldszer tmny puffer-rendszer, gy modellezi a nvnyek gykrsavainak hatst. Htrnya, hogy savas kzeget idz el s a ebben kzegben a talajkolloidok msknt viselkednek, mint termszetes krlmnyek kztt a hg vizes oldatokkal szemben.Az AL-P (EGNER et al. 1960). A talajt ecetsavas ammnium-laktt oldattal rzats sorn a kolloi- dok felletn kttt foszft ionok egy rsze a savas kzegben is lecserldik. A kalciummmal vz- ben oldhatatlan csapadkot alkot foszft vegyletek egy rsze a savas kzeg hatsra olddik. Az AL mdszerrel kapott eredmnyeket, mivel tbb talajtulajdonsgtl is fggenek a nvnyksrle- tekkel sszehasonltva pontostani lehet (THAMM 1980).A vizes-P (FLOSSMANN s RICHTER 1982) mdszer sorn a talajt desztilllt vzzel rzatjuk kln- bz ideig. A rzats sorn felttelezhet, hogy a kialakul egyensly talaj-oldat rendszer jl mo- dellezi a termszetes krlmnyek kztt kialakul talajoldatot. A mdszer htrnya, hogy kivonat- okban a foszforkoncentrcija igen alacsony.Az Olsen-P (OLSEN s WATANABE 1957) mdszer sorn a talajt ntrium-hidrokarbont oldattal r- zatjuk az gy keletkez enyhn lgos kmhats puffer-rendszerben hidroxid s hidrokarbont io- nok cserlik ki a kolloidok felletn megkttt foszft s klnbz hidrofoszft anionokat. A vizes foszfornl mdszernl magasabb oldatkoncentrcikat kapunk, azonban a NaHCO3 oldat azonban megsznteti a talajoldatok eredeti tulajdonsgai kztti klnbsgeket.3A KCl-os NH3+ s NO - (HOUBA et al. 1987) mdszerrel az adszorbelt ammnium s nitrt ionokat

klium illetve klorid ionokra cserljk a talajkolloidok felletn. A nitrt ionok knnyen s gyorsan oldatba kerlnek s rvid rzats utn kialakul a deszorpcis egyensly (KAMERON s HAYNES1986, KINJO et al. 1971).

38

2.6.2A forr vizes kivons trtnete

A tpanyag-utnptlssal foglalkoz szakemberek rgta szksgesnek lttk egy j, rutinszeren hasznlhat talajkivonsi eljrs megalkotst a vz segtsgvel. A vz a Fldn a legltalnosab- ban elterjedt oldszer. A talajok tpanyag-szolgltat kpessgt meghatroz biokmiai s kolloid kmiai folyamatok mind vizes kzegben mennek vgbe. A mlt szzad kzepe ta szmos ksrle- tekben hasznltak vizet talaj hozzfrhet tpelem tartalmnak a meghatrozsra, de az elemek analzise nehzkes volt a talajok tpelemeinek alacsony vzoldhatsga miatt. Az utbbi vtizedek- ben szmos mdszert vezettek be, hogy javtsk a hatkonysgot s gyorstsk a folyamatot. (FLEKY s CZINKOTA 1993)Szzadunk elejn KNIG (1906) hkezelt talajmintkat teltett vzgzzel 400-500 kPa nyomson. Ez a mdszer klnsen a klium extrakcijra volt alkalmas. Ksbb a forrvizes extrakcit fleg a br meghatrozsra alkalmaztk, az extrakci sorn vizes talajszuszpenzit nhny percig forraltk majd szrtk (BERGER s TRUOG 1944). KRSCHENS (1984) a talaj szn s nitrogntartalmnak meghatrozsra alkalmazott forrvizes extrakcit, a kioldst a lipidek benzines oldshoz hasonl mdon forralssal cirkulltatott vzzel vgezte Soxhlet kszlkben. Magas hmrskletet s nagy nyomst alkalmaztak (SCHNITZER et al. 1991) talajok szerves anyagainak extrakcijra. A nyoms17.2 MPa, a hmrsklet 150, 200 s 250 oC volt. A talajmintt HPLC oszlopban helyeztk el. Az extraktumot egy frakciknt fogtk fel. Az adott krlmnyek kztt a talaj nagymolekulj szer- ves anyagai fleg a humin- s fulvosavak hbomlst szenvednek (SCHNITZER s HOFFMAN 1964), gy az eredeti szerves anyag sszettelnek megllaptsra a mdszer alkalmatlan. A vzben oldha- t szerves anyag mennyisgt azonban megnveli s a bomlstermkekbl az eredeti molekulra lehet kvetkeztetni.Talajokon trtn ramlsnl (DUKE 1992) megllaptja, hogy szk hmrsklet tartomnyban a viszkozits s az adszorpcikpessg fordtottan arnyos a hmrsklettel. Nem hagyhat figyel- men kvl, hogy az raml vz egy rsze magasabb hmrskleten gz formjban mozog, gy nem vesz rszt a sk s polros molekulk deszorpcis folyamataiban, viszont az ramls hasonl a tel- tetlen talajoszlopokon trtn kilgzshoz.A hmrsklet vltoztats msik vglett jelenti, hogy megfagyasztva darabolta a talajoszlopot, majd felolvads utn a kifoly oldatot vizsglta. megllaptja, hogy a fagyasztva darabols sorn, fknt a jg roncsol hatsra, a talajszerkezet srl s az adszorbelt anyagok oldott llapotban tvoznak a mintbl.

39A szakirodalomban tbb mdszer tallhat a talajkivonatok ksztsre. Az egyenslyi mdszerek hossz extrakcis idket ignyelnek vagy rvidebb ideig vgzett kivonsnl nem lehetnk biztosak abban, hogy valban elrtk a termodinamikai egyenslyt a folyadk s szilrd fzis kztt. A hosz- sz kivonsi idk neheztik a sorozatvizsglatokat, rvidebb idk alatt mrt adatunk egyarnt fgg a talaj tpanyag szolgltat kpessgtl, s a tpanyag szolgltats sebessgtl. A nvny szmra mindkt tulajdonsg fontos, de egymstl fggetlenl kell ezeket mrnnk. Az lland koncentrci- j, pufferelt kivonszerekkel kszlt kivonatok nem veszi figyelembe a nvnyi felvtel s egyb tnyezk hatsra vltoz talajoldat koncentrcikat (CZINKOTA 1994).Dinamikusan is kszthetnk talajkivonatokat gy, hogy a talajkivonst tbb lpsben vgezzk, vagy a talajon folyamatosan ramoltatjuk t a kivonszert. Ebben az esetben elklntve kapunk adatokat a talaj klnbz oldatkoncentrcikhoz tartoz tpanyag-szolgltat kpessgrl, s kinetikai tulajdonsgairl. A tbb egyenslyi lpsben vgzett kivons rtelmezse viszonylag egy- szer, azonban a vizsglat igen hossz idt vesz ignybe. A folyamatosan ramoltatott rendszerek- ben a mrs gyors, de a klnbz paramterek elklntse matematikailag nem megoldott egyr- telmen (CZINKOTA 1993). Ezek alapjn kerlt kidolgozsra a forrvizes extrakcis mdszer, s trtnt meg megbzhatsgnak igazolsa s kalibrlsa.

2.6.3A forr vizes kivons (Hot water percolation-HWP)

Az eljrs FLEKY et al Eljrs talajok tpelemtartamnak meghetrozsra, valamint berendezs az eljrs foganatostsra cm, 205994 lajstromszm szabadalmn alapul.

2-9. bra: A forr vizes extrahl berendezs elvi vzlata

40A mdszer lnyege, hogy a talajmintn a lgkrinl nagyobb nyomson, forrsban lev vz ramlik t, a folyamatosan vagy egymst kvet frakcikban a lefolyt oldat tpelem tartalmt vizsglni le- het.A talaj extrahl berendezs a kvfz mkdsi elve alapjn a talajokbl 102-105 C-on 120-150 kPa nyomson vzzel tbb kivonat kszthet (2-9. bra). A kivons tlagos ideje 2,6 perc. A forrvizes kivonsi rendszert 36 klnbz talajtpussal prbltk ki. A mdszerrel majdnem min- den tpelem kivonhat, mrhet nagysgrendben. A folyamat varicis koefficiense (CV%) tlago- san 11%. Az eredmnyek szoros korrelciban vannak a hagyomnyos talajvizsglati eljrsok eredmnyeivel (9. tblzat), valamint a napraforg s az angolperje, mint ksrleti nvnyek n- vnyksrleti eredmnyeivel (FLEKY s CZINKOTA 1993).

2-9. tblzat: A forrvizes kivonssal (HWP) kapott eredmnyek korrelcija hagyomnyos kivonsi mdszerekkel:

Referencia mdszerekKorrelcis egytthat kt kivonat mennyisg esetn

r 100cm3*r 500cm3*KCl-NH4-N0.790.78KCl-NO3-N0.630.71AL-P0.750.78OLS-P0.860.89H2O-P0.850.86AL-K0.780.85EUF-K0.800.87(* a forr vizes kivonat mennyisge)

2.7Spektroszkpiai mdszerek a komposztok vizsglatban

2.7.1UV tartomnyban vgzett vizsglatok

ltalban a humuszanyagok nem adnak jellemz sznkpet az UV s a lthat tartomnyban. A huminsavak s a fulvosavak lgos s semleges vizes oldatainak, valamint az fulvosavak savas vizes oldatainak abszorpcis sznkpe jellegtelen, nincs se maximuma se minimuma, az optikai srsg ltalban cskken, ahogy a hullmhossz nvekszik.

A humuszanyagok fnyelnyelse n, ha:

41on a vegyletekben lv aroms gyrk kondenzcijnak mrtke (KONONOVA

1966);

o n az aroms vzak magok szn tartalmnak s az alifs oldallncok szn tartal- mnak arnya (KASATOCHKIN et al. 1964)o vagy n a teljes szntartalom s a molekulris tmeg.

A huminsav s fulvosav tartalm vizes oldatok 465 s 665 nm hullmhosszon mrt optikai srs- gnek azaz abszorbancijnak arnya szles krben hasznlt a talajtanban tulajdonsgainak jellem- zsre. CHEN s at al. (1977) szerint huminsavak s fulvosavak E4/E6 arnya:o fleg a rszecske mrettl fgg (vagy rszecske- illetve molekula tmeg);

o hatssal van r a pH;

o sszefggsben van a szabad gykk koncentrcijval, az O, C, CO2H tartalommal s a teljes savassggal, figyelembe vve, hogy ezek a paramterek is a rszecskem- ret, rszecske vagy molekula tmeg fggvnyei;o gyakorlatilag kzvetlenl nincs kapcsolatban a kondenzlt aroms gyr koncentr- cijval;o fggetlenek a humin- s fulvosav koncentrcitl, legalbbis a 100-500 ppm tarto- mnyban.Az E4/E6 arny teht fggetlen a humuszanyagok koncentrcijtl, de rtke talajtpustl fggen vltozik. A klnbz talajtpusokbl izollt huminsavak E4/E6 arnya 3,0-5,0 kztt, mg fulvosavak 6,0-8,5 kztt vltozik. INBAR et al. (1990) szerint a komposztokbl izollt huminsav E4/E6 arnya sokkal magasabb (E4/E6=7,3) mint a talajokbl kivont huminsavak.Az E4/E6 arny meghatrozsa gyors s egyszer analitikai folyamat, amely nem ignyel komplex felszerelst s fejlett technikai szaktudst, de mgis rtkes informcit ad a talaj szerves anyagairl (SCHNITZER s KAHN 1989).

42

3.ANYAG S MDSZER

3.1A vizsglatokhoz hasznlt anyagok

A komposztlsi ksrletekhez mezgazdasgi eredet hulladkokat hasznltam. A vlaszts sorn cl volt, hogy a nyersanyagok egymstl jelentsen klnbz tulajdonsgak legyenek, a szubsztrt eredenden homogn legyen, gy tve egyszerbb a komposztlst. A felhasznlt nyers- anyagok ltrgya s trkly voltak.Ltrgya: a szecskzott szalma alomanyagot tartalmaz ltrgya a komposztlsi ksrletekhez ki- vlan nyersanyag. Magas ligno-cellulz tartalma miatt alkalmas a fs rszeket tartalmaz kom- poszt keverkek vizsglatra. A nedvessgtartalma, a C/N arnya s szerkezeti stabilits kedvez, ezrt nem szksges egyb segdanyagok hasznlata a komposztls sorn. A ltrgya intenzv komposztlsrl sok irodalmi s gyakorlati eredmny ismert (GOTSCHALL 2000, DUNST 2001). A ltrgybl vett mintk jellse disszertciban ltrgya vagy rvidtve L.Szl trkly: A szl prselse utn a bogyk hjnak, a lebogyzott kocsnyok (szrak), s a magvak keverke. A kivlasztst indokolta, hogy jellegben inkbb az lelmiszeripari hulladkok- hoz ll kzelebb. Magas a cukor, s a pektin tartalma. A trklyben tallhat kocsny maradvnyok megfelel szerkezetessget biztostnak a komposztlshoz. A trklybl vett mintk jellse disz- szertciban trkly vagy rvidtve T3-1. tblzat: A nyersanyagok tulajdonsgai

MintaSzraz-

anyag

%Izztsi

vesztesg

%pH

(KCl)ssz-N

mgkg-1NH4-Nmgkg-1NO3-Nmgkg-1C/N

arnyTrfo-

gattmeg g/1000 cm3Ltrgya57,383,57,158800649,155,954,70650Trkly41,293,36,9620064720,922,226,97780

A ksz komposztok abszorbancia rtkeit s szn tartalmt sszehasonltottam az intenzv kom- posztls utn legalbb fl ves utrlelsen tesett komposztok adataival. Az sszehasonltsra hasznlt komposztok a kvetkez voltak:

43

3-2. tblzat: Az sszehasonltshoz hasznlt rett komposztok

JeleMegnevezsC/N arnySzervesanyag tartalom (%)Kllati komposzt8,7:122,05KNNvnyi komposzt14,7:132,49Krett komposzt12,4:137,89

3.2Mdszerek

3.2.1A komposztls az adiabatikus komposzt reaktorban

A komposztls sorn hasznlt adiabatikus komposzt reaktor trfogata 50 liter. A tartly falait h- szigetel anyaggal bortottuk, amelynek hatkonysgt elzetes prbazemekkel igazoltuk. Az r- tr aljt rozsdamentes aclbl kszlt rcs bortja. A rcs lehetv teszi a leveg megfelel eloszt- st, illetve az alatt lev trben sszegyjthet a keletkez kondenzvz, amely egy csap segtsgvel leengedhet a reaktorbl.A hmrsklet mrse folyamatos elektronikus adatrgzts platina-platina-iridium tvzetbl kszlt termopr (termoelem) hmrvel trtnt. A mrplct, mely 30 cm hossz, a komposzt kzepben helyeztem el, gy relisan mrte az ppen aktulis hmrskletet. Ezekbl az adatokbl szmoltam ki a napi kzphmrskleteket s ezek alapjn ksztettem el a hmrskleti grafikont az id fggvnyben.A komposztls kezdetn a ltrgya nedvestsrl gondoskodni kellett. A megfelel nedvessgi rtket, ami a prustrfogat 50-55 %-t alkotja marokprbval lltottam be. A trkly nem ignyelt kln nedvestst. A komposztst 8 htig (54 napig) vgeztem, addig amg a komposzt hmrskle- te azonos nem lett a kls hmrsklettel. A komposztls sorn 7 alkalommal kerlt sor mintav- telre

44

3-3. tblzat: A mintavtel a komposztls sorn

A minta jeleA mintavtel

idpontja (nap)LtrgyaTrkly

L/1T/10L/2T/22L/3T/34L/5T/58L/6T/610L/8T/824L/10T/1054

A mintavtelek gyakorisgt a komposztls szakaszait meghatroz hfejlds intenzitsa hatroz- ta meg. A mintavtel sorn a reaktor klnbz pontjaibl rszmintkat vettem, a rszmintk teljes mennyisge kb. 3000 cm3 volt. Az sszekevert s homogenizlt rszmintbl 500 cm3 tlagmintt vettem a fennmaradt komposztot visszahelyeztem a reaktorba.A mintkat 40 C-on tmegllandsgig szrtottam majd lgszraz llapotban megrltem majd 2 mm lyuktmrj rostn tszitltam. Az gy elksztett mintkat vkuum exiktorban troltam.

3.2.2A vizes kivonatok elksztse

A komposztokbl a forrvizes kivonatot FLEKY et al. Eljrs talajok tpelem-tartalmnak megha- trozsra, valamint berendezs az eljrs foganatostsra cm, 205994 lajstromszm szaba- dalma alapjn kszlt berendezssel vgeztem.A lgszraz komposzt mintkbl 20 grammot helyeztem el a 30 cm3 trfogat rozsdamentes acl

mintatartba. Az extraktum szrsre a mintatartba elhelyezett 5893 jel szrpaprt hasznltam. A

kivonsra hasznlt vz nyomsa 100 s 150 kPa kztt volt ez az egyenslyi vzgztenzi megfelel

103 s 105 oC vzhmrskletnek (FLEKY s CZINKOTA 1993). A mintk elhelyezse utn mint- kat 5 percig nedvestettk. A nedvests sorn a mintkra forrvizet engedtnk addig, amg a kifo- ly nylsban meg nem jelent az els csepp vz.A duzzasztsi vrakozsi id utn kerlt sor mintnknt 7 kivonat folyamatos levtelre, s az egyes frakcik levtelhez szksges id feljegyzsre kerlt. Az egyes frakcik 100 cm3 trfogat- ak voltak, miutn szobahmrskletre hlt mrhengerrel lemrtem a pontos trfogatukat. A kivo- natokat zrhat vegednyekben, htszekrnyben troltam a tovbbi vizsglatokig. A forr vizes kivonatok hrom ismtlsben vgeztem el.

45A hideg vizes kivonatok elksztse sorn 5 g szraz komposztott 100 cm3desztilllt vzzel 30 per- cig rzatjuk, 10000 min-1 fordulaton 10 percig centrifugljuk ezutn a folykony rszt 0,45m sz-rn szrjk.

3.2.3Alkalmazott analitikai mdszerek

A mintk vizsglata sorn az albbi analitikai mdszereket alkalmaztam

o Az analitikai vizsglatok eltt a lgszraz mintk nedvessgtartalmt szrtszek- rnyben hatroztam meg, 105C-on tmegllandsgig szrtva a mintkat.o Az sszes szervesanyag-tartalmat az izztsi vesztesgbl szmoltam. (700C-on 5 rn keresztl).o A pH mrst direkt potenciometris mdszerrel vgeztem. A megfelel kalibrls utn a mrshez 2 gramm mintbl s 12,5 cm3 1 mlos KCl-bl illetve H2O-val k- szlt szuszpenzit hasznltam. A komposztokbl kszlt kivonatok pH-jt kzvetle-nl mrtem.

oA szerves szntartalmat a szerves anyagtartalom (sz.a.) / 1,725 kplettel, majd az sszes nitrogntartalommal val osztssal C/N-arnyt hatroztam meg.oA mintk sszes nitrogn tartalmnak meghatrozst knsavas roncsolatbl vgez- tem, Parnass-Wagner vzgzdesztilll kszlkkel.oA kivonatok szn tartalmt krmknsavas oxidcival (Tyurin mdszer) hatroztam meg.oAz UV tartomnyban vgzett abszorbancia vizsglatok sorn a kivonatok szz szoros hgtsbl BECK DU-50 fotomterrel 254, 410, 465 s 655 nm hullmhosszon mr- tem. Az E4/E6 arny a 465 s 655 hullmhosszon mrt abszorbancia rtkekbl szmtottam ki.oA komposztok Hargitai humusz stabilitsi koefficienst Hargitai (1988) mdszere alapjn mrtem meg. A komposztok NaOH s NaF-oldatokkal ksztett kivonatai h- rom hullmhosszon (465 nm, 533 nm s 665 nm) mrtem meg. A abszorbancikbl kiszmtottam a Q rtkt (Q= ENaF/ENaOH), majd humusz tartalom segtsgvel ki- szmtottam a K rtkt (K=Q/H).

464.EREDMNYEK

4.1A komposztls menete

4.1.1A hmrsklet vltozsa a komposztls sorn

A komposztls folyamatt a legegyszerbben a hmrsklet mrsvel lehet ellenrizni. A hmr- sklet mindkt alapanyag esetn a komposztls megkezdse utn folyamatosan emelkedik. A l- trgynl a harmadik a trklynl pedig a msodik napon elkezddik a termofil szakasz. A ltrgya esetn megfigyelt lassabb hmrsklet emelkedst a optimlistl (C/N=35:1) magasabb C/N arny(C/N=54,7:1) okozza. A hmrskleti maximumot a trkly rte el az 5. napon (63,5 oC).

70

60

50

Trkly40 Ltrgya

hmrsklet (C)30

20

10

00 10 20 30 40 5060id (nap)

4-1. bra: A hmrsklet vltozsa a komposztls sorn

A hmrskleti adatok alapjn az is megllapthat, hogy mindkt komposzt hmrsklete elrte a higinizcihoz szksges 55 oC-ot.

47

4.1.2A kmhats vltozsa a komposztls sornA kmhats a komposztls els idszakban mindkt mintnl nvekv tendencit mutatott. A ltrgya kmhatsa jelentsen emelkedett, br a komposztls vgs idszakban cskken tenden- cit mutatott, de gy is jelentsen meghaladta a kezdeti rtket. A ltrgya vgs kmhatsa gyen- gn lgos tartomnyban volt.

9

8,5

Kmhats8

7,5 pH (KCl) trkly pH (KCl) ltrgya

7

6,5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5055Id (nap)

4-2. bra: A kmhats vltozsa a komposztls sorn

4.1.3A szntartalom vltozsa komposztls sorn

60000

C-org. (mg/100g)50000 ltrgya trkly

40000

30000 0 10 20 30 40 5060Id (nap)

4-3. bra: A szerves szntartalom vltozsa a komposztls sorn

48A komposztls folyamn a komposzt szntartalma folyamatosan cskken. A cskkens lineris fggvnnyel lerhat, amelybl meghatrozhat a szntartalom cskkens sebessgi llandi.A szntartalom cskkens sebessgi llandja a ltrgya esetn 1841 mgkg-1nap-1 illetve trkly

esetn 707,58 mgkg-1nap-1 volt.

4-1. tblzat: A C/N arny a komposztls kezdetn s vgn

Id (nap)LtrgyaTrkly

C/N arny054,7626,975442,4317,57f

C/N0.nap/C/N 54. nap

0,77

0,65

A C/N arny a komposztls sorn cskkent, amely fknt a szntartalom cskkensnek ksznhe- t.

4.2A vizes kivonatok

4.2.1Forr vizes kivons idtartama

Az egyes frakcik kivonshoz szksges id feljegyzsre s elemzsre kerlt.

4-4. bra: Az egyes frakcik kivonshoz szksges id (ltrgya)

Minta jele

L1L2L3L5L6L8L10Frakciktlag id (sec)130151515253515240201520304020345201520405525448202020456025550252024506528652282028526530755302029556532R20,900,930,750,920,950,850,94

49

4-5. bra: Az egyes frakcik kivonshoz szksges id (trkly)

Minta jele

T1T2T3T5T6T8T10Frakciktlag id (sec)130151515253515240201520304020345201520405525448202020456025550252024506528652282028526530755302029556532R20,940,750,840,730,910,760,92

Az egyes frakcik kivonshoz szksges id a frakcik szmnak nvekedsvel egyenes arny- ban n.

4.2.2A forr vizes kivonatok kmhatsa

A komposztokbl kszlt kivonatok lehlse utn megmrtem a kmhatst. A kivonatok kmhatsa eltr a komposztok KCl szuszpenziban mrt kmhatstl, s az egyes mintkbl egymst kvet- en kivont frakcik kmhatsa eltrst mutat.A ltrgya esetn a kivonatok kmhatsa nhny kivteltl eltekintve (L/3 1. frakci; s az L/8

5,6,7, frakci) magasabb- az L/2 esetn jelentsen magasabb, mint a komposztok KCl szuszpenzi- ban mrt kmhatsa. A mindkt komposzt (T s L) vizes szuszpenziban mrt kmhatsa alacso- nyabb, mint a kivonatok kmhatsa.

50

9,1

8,9

8,7

Kmhats8,5

8,3

8,1

7,9

1. frakci2. frakci3. frakci4. frakci5. frakci6. frakci7. frakci komposzt (KCl)

7,7

7,5

7,3

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55Id (nap)

4-6. bra: A ltrgya frakcik kmhatsnak vltozsa komposztls sorn

Az 4-6 bra elemzse sorn megllapthat, hogy az egyes frakcik kmhatsnak vltozsa kveti a komposzt kmhatsnak vltozst (legszorosabban az els frakci), illetve a msodik minta kmhats megelzi komposzt kmhatst.

9,5

9

Kmhats8,5

8

7,5 L/1L/2L/3L/5L/6L/8L/10

71234567Frakci

4-7. bra: Az egyes ltrgya mintkbl kszlt kivonatok kmhatsnak vltozsa

51Az egyes mintkbl kszlt frakcikban a kmhats nvekszik a L/1, L/2, L/3, L/5 mintk esetn,

mg az, L/6, L/8, L/10 esetn cskken.

8

7,8

7,6

7,4

Kmhats7,2

7

6,8

6,6

1. frakci2. frakci3. frakci4. frakci5. frakci6. frakci7. frakci komposzt(KCl)

6,4

6,2

60 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Id (nap)

4-8. bra: A trkly frakcik kmhatsnak vltozsa komposztls sorn

8

7,8

7,6

7,4

Kmhats7,2

7

6,8

6,6

6,4

6,2

6

1234567Frakci

T/1

T/3T/5T/6

T/10

4-9. bra: Az egyes trkly mintkbl kszlt kivonatok kmhatsnak vltozsa

52A trklybl kszlt komposzt s a mintkbl kszlt kivonatok kmhatsainak elemzse sorn megllapthat, hogy a vizes szuszpenziban mrt kmhats minden esetben alacsonyabb, mint a forr vizes kivonatok kmhatsa.

4.2.3A szntartalom a forr vizes kivonatban

1000

900

800

700

C mg/100g600

500

400

300

L/1L/2L/3L/5L/6L/8L/10

200

100

0123 Fr 4 k 567akci

4-10. bra: A forr vizes kivonatok szntartalma (ltrgya)

A ltrgybl kszlt kivonatok vizsglata sorn megllapthat, hogy minden minta esetn az els frakci sorn tudjuk a legtbb szenet kivonni. A L/3 s L/5 mintk esetn a 2-7 frakcik szn tar- talma magasabb, mint a tbbi mint.

53

18001600C mg/100g1400120010008006004002000 T/1

T/2

T/3

T/5

T/6

T/8

T/10

1 2 3 4 5 6 7Frakcik

4-11. bra: A forrvizes kivonatok szn tartalma (trkly)

A trkly esetn is megllapthat, hogy minden esetben az els frakcinak a legmagasabb a szn- tartalma.

100,00% 94,44% 100,00%

90,00%

80,00%

70,00%

60,00%

50,00%

40,00%

30,00%

51,72%

34,48% 83,33%

51,43%

36,57%

42,31%

28,85%

70,00% 70,59%

61,54%61,76%

1-2 frakci1. frakci2. frakci

Kivont szn arnya (%)20,00%

10,00%

0,00% 17,24%

11,11% 14,86%13,46%

8,46%8,82%

0,00%

Napok0 2 4 8 10 24 54

4-12. bra: Az els s a msodik frakcik szntartalma a ht frakcival kivonhat szntartalom ar- nyban ltrgya mintk esetn

54

100,00%

90,00% 90,00%

83,96% 91,80%

81,97%

79,08%80,00%

Kivont szn arnya (%)70,00%

60,00% 74,36%

58,98% 75,00%72,19% 70,40%

60,54% 68,63%

64,62% 1-2 frakci1. frakci2. frakci

50,00%

40,00%

30,00%

20,00%

10,00% 15,38%15,00% 11,76%9,84%9,86%10,46%12,31%

0,00% 0248102454 Napok

4-13. bra: Az els s a msodik frakcik szntartalma a ht frakcival kivonhat szntartalom ar- nyban a trkly mintk esetn

A kilgozs ismtlse sorn a kvetkez frakcik fokozatosan cskken koncentrciban tartal- maznak szenet, s az egyes mintk kztt nincs jelents klnbsg. Az els frakcival a kivonhat szntartalom a ltrgya esetn 41,43%-a a trkly esetn 52,31%-a, az els kt frakcival kivonhat szntartalom a ltrgya esetn 56,39%-a a trkly esetn 64,62%-a a ht frakcival kivonhat szer-ves szntartalomnak.

3500

3000

2500

C (mg/100g)2000 Forr vizes kivonat

Hideg vizes kivonat

1500

1000

500

00102030405060Id (nap)

4-14. bra: A klnbz kivonatok szntartalma (ltrgya)

55A ltrgya komposzt vizsglata szerint a ltrgybl minden minta esetn a hideg vzzel trtn kivonssal lehet tbb szenet kioldani. A hideg vzzel s a forr vzzel kszlt kivonatokban a szn- tartalom vltozsa prhuzamosan zajlik.A trklynl az els hrom (T/1, T/2, T/3) minta esetn a hideg vzzel kivonhat szntartalma ma- gasabb, mint a ht forr vizes frakci kumullt szn tartalma. A negyedik mintavtel (T/5) utn aforr vzzel kivont szntartalom magasabb, mint a hideg vzzel kivonhat szntartalom.

3500

3000

2500 Forr vizes kivonat

Hideg vizes kivonat

C (mg/100)2000

1500

1000

500

00 10 20 30 40 50 60Id (nap)

4-15. bra: A klnbz kivonatok szntartalma (trkly)

4.2.4A komposztok fnyelnyelsi tulajdonsgai az UV tartomnyban

A kivonatok fnyelnyelsi tulajdonsgait UV tartomnyban 254, 410, 465, 665 nm hullmhossz- okon mrtk.

254 nm

12

1,2 410 nm

10T/18 T/2T/3T/56 T/6T/8T/104 1

0,8

0,6

Abszorbancia0,4 T/1T/2T/3T/5T/6T/8T/10

2 0,2

Abszorbancia01 2 3 4 5 6 7Frakcik 01234567Frakcik

56465 nm 665 nm

0,7 0,14

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2 T/1T/2T/3T/5T/6T/8T/10 0,12

0,1

0,08

Abszorbancia0,06

0,04 T/1T/2T/3T/5T/6T/8T/10

0,1 0,02

01 2 3 4 5 6 7Frakcik 01 2 3 4 5 6 7Frakcik

4-16. bra: Trkly komposztbl kszlt forr vizes kivonatok UV abszorbancija (254, 410, 465,

665 nm)

Az UV tartomnyban vgzett fnyelnyelsi vizsglatokbl megllapthat, hogy mindkt komposzt esetben, mind a ngy hullmhosszon az els frakcikban mrhet a legnagyobb abszorbancia.

1000

900

3,5 410 nm

800

700

C mg/100g600

500

400

300 L/1L/2L/3L/5L/6L/8L/10 3

Abszorbancia2,5

2

1,5

1

L/1L/2L/3L/5L/6L/8L/10200

100

0

kc123Fra 4 ik567 0,5

0

1234567Frakcik

465 nm 665 nm

1,4

1,2

1

Abszorbancia0,8

0,6

0,4

L/1L/2AbszorbanciaL/3L/5L/6L/8L/10 0,25

0,2

0,15

0,1

0,05

L/1L/2L/3L/5L/6L/8L/10

0,2

0

1 2 3 4 5 6 7Frakcik 01 2 3 4 5 6 7FrakcikAbszorbancia

4-17. bra: Ltrgya komposztbl kszlt forr vizes kivonatok UV abszorbancija (254, 410, 465,

665 nm)

A mrt fnyelnyelsi tulajdonsgokat a komposztls idejnek fggvnyben (4-18 s 4-19. bra) vizsglva megllapthat, hogy a trkly komposztbl kszlt forr vizes kivonatok fnyelnyelse az UV tartomnyban a komposztls sorn hullmz, a komposztls negyedik napjig n, a nyol-

57cadikig cskken, majd tizedikig jra n amikor elri maximumt, s a 245 nm hullmhossz kivte- lvel minden hullmhosszon cskken, de kezdeti rtke minden frakci esetn magasabb mint akomposztls kezdetn.

254 nm 410 nm

21,81,61,4Abszorbancia1,210,80,60,40,20

1. Frakci2. Frakci3. Frakci4. Frakci5. Frakci6. Frakci7. Frakci

0102030405060Id (nap) 1,2

1

0,8

0,6

Abszorbancia0,4

0,2

0

1. Frakci2. Frakci3. Frakci4. Frakci5. Frakci6. Frakci7. Frakci

0102030405060Id (nap)

465 nm 665 nm

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

Abszorbancia0,3

0,2

0,1

0

1. Frakci2. Frakci3. Frakci4. Frakci5. Frakci6. Frakci7. Frakci 0,20,180,160,140,120,1Abszorbancia0,080,060,040,0201020304050 6001020304050

Id (nap)

Id (nap)

0

1. Frakci2. Frakci3. Frakci4. Frakci5. Frakci6. Frakci7. Frakci

60

4-18. bra: Az UV abszorbancia vltozsa a komposztls idtartama sorn (trkly)

58

254 nm

18

16

14

Abszorbancia12

10

8

6

4

2

1. Frakci2. Frakci3. Frakci4. Frakci5. Frakci6. Frakci7. Frakci

3,5

3

2,5

2

Abszorbancia1,5

1

0,5 410 nm

1. Frakci2. Frakci3. Frakci4. Frakci5. Frakci6. Frakci7. Frakci

00 10 20 30 40 5060Id (nap) 00 10 20 30 40 5060Id (nap)

465 nm 665 nm

1,4

1,2

1

Abszorbancia0,8

0,6

0,4

0,2

1. Frakci2. Frakci3. Frakci4. Frakci5. Frakci6. Frakci7. Frakci 0,25

0,2

Abszorbancia0,15

0,1

0,05

1. Frakci2. Frakci3. Frakci4. Frakci5. Frakci6. Frakci7. Frakci

00 10 20 30 40 5060Id (nap) 00102030405060Id (nap)

4-19. bra: Az UV abszorbancia vltozsa a komposztls id tartama sorn (ltrgya)

A ltrgya esetn is megfigyelhet a komposztls kezdetn az abszorbancia rtkek hullmzsa, majd a tizedik naptl rohamos cskkense. A 665 nm hullmhosszon a L/10 mintban csak az els frakciban tudtuk abszorbancit mrni. Az abszorbancia rtkeket brzol grafikonok minden hul- lmhosszon egymshoz hasonl lefutst mutatnak.

59

4.2.5Az E4/E6 rtk vltozsa komposztls sornAz UV 465 s 665 hullmhosszon mrt abszorbancik hnyadosbl meghatroztam az egyes kivo- natok E4/E6 arnyt.

E4/E6

9

8

7

6

E4/E65

4L/1L/23L/3L/52L/6L/81L/10

01234567Frakcik

4-20. bra: Az E4/E6 vltozsa a klnbz frakcikban (ltrgya)

E4/E6

9

8T/17T/2T/3T/5E4/E66T/6T/85T/10

4

31234567Frakcik

4-21. bra: Az E4/E6 vltozsa a klnbz frakcikban (trkly)

60A ltrgybl kszlt kivonatok elemzsekor megllapthat, hogy az L/2, s az L/8 kivtelvel az E4/E6 rtke az els s a hetedik frakciban alig tr el egymstl, rtke 5 s 8 kztt vltakozik. Az L/2 mintban a hetedik frakciban mrt E4/E6 rtke alacsonyabb, mint az els frakciban mrt rtk. Az L/8 esetn a hetedik frakciban mrt rtk jelentsen meghaladja