Talaj Nitrogén-Transzformációs teszt OECD 216 szabvány alapján

Az előadások a következő témára: "Talaj Nitrogén-Transzformációs teszt OECD 216 szabvány alapján"— Előadás másolata:

1 Talaj Nitrogén-Transzformációs teszt OECD 216 szabvány alapján
Készítette: Szatmári Katalin Környezetmérnök Msc szak Környezettoxikológia,2010.

2 Tartalom A teszt lényege A vizsgált anyagok Az alkalmazott készülékek
OECD 216 Tartalom A teszt lényege A vizsgált anyagok Az alkalmazott készülékek A kiválasztott talajok minőségi követelményei az előzetes vizsgálatok alapján Mintavétel A talajminták szállítása és tárolás A talajminták előkészítése A vizsgált vegyi anyag adagolása a talajhoz Vizsgálandó vegyi anyag koncentrációi A teszt kivitelezése A vizsgálati adatok megjelenítése A vizsgálati jegyzőkönyv tartalma

3 OECD 216 A teszt lényege A szén és a N2 transzformációja minden termékeny talajban végbemegy. Habár az ezekért felelős mikrobiális közösségek talajonkánt eltérnek, a transzformációs útvonalak alapvetően megegyeznek. A teszt célja: a mezőgazdasági és nem mezőgazdasági vegyi anyagok hosszú távú hatásának meghatározása a talaj felső, aerob rétegében élő mikroorganizmusok nitrogén transzformációjának aktivitására egyszeri expozíció esetén. A vizsgálat elsősorban az Európai és Földközi-tengeri Növényvédelmi Szervezet ajánlásai alapján készült. A talajminták gyűjtése, kezelése és tárolása az ISO ajánlásai alapján történik. Nitrogén transzformáció: A nitrogén tartalmú szerves vegyületek alapvető mikrobiológiai mineralizációja az ammonifikáció és a nitrifikáció folyamatán keresztül, amely egy szervetlen végtermék: a nitrát kialakulásához vezet. A nitrifikációért elsősorban a felső képen látható nitrosomonas és az alsón látható nitrobacter felelős. (nitrobacter) (nitrosomonas)

4 OECD 216 A vizsgált anyagok Olyan vegyi anyagok, amelyek elérhetik a talajt, ilyenek: Mezőgazdasági vegyi anyagok (általában ismert a talajba juttatott mennyiségük): Műtrágyák Növényvédő szerek, stb. Nem mezőgazdasági eredetű vegyi anyagok (nem ismert a mennyiségük a talajban) (növényvédőszer) (műtrágya)

5 Az alkalmazott készülékek
OECD 216 Az alkalmazott készülékek Az alkalmazott berendezés követelményei: Anyaguk: kémiailag inert Gázcsere lehetővé tétele- anaerob folyamatok elkerülése (pl.:perforált polietilén fólia fedél alkalmazásával) Víz veszteség minimálisra csökkentése Illékonya anyag vizsgálata → gáztömör tartályok Méret: a talajokból készített szuszpenzió a tartály felét töltse ki Illékony anyagok: a tartály negyedét töltsék ki Laboratóriumi felszerelések: Homogenizáló berendezés: mechanikai rázógép vagy ezzel egyenértékű berendezés; Centrifuga (3000g) vagy szűrőberendezés (nitrát-mentes szűrőpapírral) Nitrát meghatározáshoz fotométer Követelmény: megfelelő érzékenység és reprodukálhatóság (centrifuga) (rázógép)

6 OECD 216 A teszteléshez felhasznált talaj minőségi követelményei az előzetes vizsgálatok alapján Homoktartalom: nem kevesebb, mint 50%, és nem nagyobb mint 75%; PH: 5,5-7,5; A szerves szén tartalom: 0,5-1,5%; A biomassza szerves anyag tartalmának minimum a talaj szerves szén tartalmának 1%-át kell kitennie

7 Mintavétel Teszt-talaj mintavételi terület:
OECD 216 Mintavétel Teszt-talaj mintavételi terület: Alkalmas legyen a hosszú távú használatra (pl.: legelők, szántóföldek évelő gabonanövényekkel) A vizsgálatot megelőzően egy évig nem kezelhető a talaj növényvédő szerekkel; fél évig trágyával sem A mintavétel alatt, ill. azt követően 30 napig nem száradhat ki a terület, ill. nem történhet fakitermelés, Mintavétel mélysége: Szántott talaj: a felszín alatt 20 cm-rel Nem szántott talaj (pl.: legelő): a felszín alatt több, mint 20 cm-rel (pl.: 25cm) Minta mennyisége függ: Párhuzamosok, mintavételek, részminták számától

8 A vizsgálandó talaj szállítása és tárolása
OECD 216 A vizsgálandó talaj szállítása és tárolása Talaj szállítása: olyan konténerek felhasználásával és olyan hőmérsékleti viszonyok szükségesek, amelyek garantálják, hogy az eredeti talajtulajdonságok jelentősen nem változnak. A vizsgálatokat friss talajokból ajánlott elvégezni, ha ez nem lehetséges→ Tárolás: Sötétben, 4 ± 2 ° C-on legfeljebb három hónapig Aerob körülmények biztosítása Amennyiben a mintavételi terület az év 3 hónapjában fagyott állapotban van, a tárolás 6 hónapon keresztül (-18)-(-22)⁰C-on történhet.

9 A vizsgálandó talaj előkészítése
OECD 216 A vizsgálandó talaj előkészítése Pre-inkubáció: tárolt talaj esetén 2-28 nap Fizikai előkészítés: Kézzel a nagyobb tárgyak eltávolítása (kövek növényi részek, stb.) Nedves szitálás: ~2 mm átmérőjű szemcsék Nedvességtartalom beállítása desztillált/ioncserélt vízzel a talaj víztartó kapacitásának 40-60% közötti értékre Szerves szubsztrát adagolása: C/N arány: 12/1, vagy 16/1 (szita)

10 A vizsgált vegyi anyag TALAJHOZ adagolása
OECD 216 A vizsgált vegyi anyag TALAJHOZ adagolása A vegyi anyagot hordozóra viszik fel: Víz: vízben oldható anyag esetén inert szilárd anyag, pl.: finom szemcsés kvarchomok Szemcseméret: 0,1-0,5 mm Vegyi anyag oldása, vagy szuszpendálása megfelelő folyadékban Az oldat vagy szuszpenzió felvitele a szemcsékre A folyadék elpárologtatása Optimális eloszlás: 10 g homok/ kg talaj (száraz tömeg) Kontroll talaj: a vizsgált vegyi anyag nélkül, azonos mennyiségű vízzel, vagy homokkal kezelik, mint a vegyi anyaggal szennyezett talajt. Illékony vegyi anyag vizsgálata: anyagveszteség minimálisra csökkentése, homogén eloszlás biztosítása pl. több, különböző helyen történő beinjektálással

11 Vizsgálandó vegyi anyag koncentrációi
OECD 216 Vizsgálandó vegyi anyag koncentrációi Mezőgazdasági vegyi anyag: Azok az anyagok is, melyeknek a talajban kialakuló mennyisége előre jelezhető Minimum 2 koncentráció mellett kell mérni: Kisebb koncentráció: az az érték, amely várhatóan kialakul a talajban Nagyobb koncentráció: a kisebb többszöröse (5-szöröse kb.) Ha több alkalommal kerül a szennyezés a talajba: a PEC értékét szorozni kell a szennyezés talajba jutásának számával, a maximális alkalmazott koncentráció azonban nem érheti el az egyszer maximális talajba jutott szennyeződés koncentrációjának a 10-szeresét. Nem mezőgazdasági eredetű vegyi anyag: Minimum 5 koncentrációt kell egy mintában vizsgálni, majd ezek alapján meg kell állapítani az ECx értékeket.

12 A teszt kivitelezése-1 A vizsgálandó talajok elkészítése:
OECD 216 A teszt kivitelezése-1 A vizsgálandó talajok elkészítése: Minden esetben 3 párhuzamos mérés kell Mezőgazdasági v. a.: a talajt 3 részre kell osztani: 1 kontroll, 2 szennyezett talaj Nem mezőgazdasági vegyi anyag: 6 részre kell osztani a talajt, ebből egy a kontroll. Homogenizálás során elkerülendő a talaj betömörödése Minták inkubálása Ömlesztve: összekeverik a megvett talajmintákat, ezután osztják különálló részmintákra. Egy sor egyedi, ugyanakkora rész- talajmintaként (illékony anyag esetén csak ilyen módon) Inkubálás: aerob körülmények között (megfelelő headspace)

13 A teszt kivitelezése-2 Vizsgálati körülmények: Vizsgálat időtartama:
OECD 216 A teszt kivitelezése-2 Vizsgálati körülmények: A tesztet sötétben, szobahőmérsékleten(20 ± 2 ° C-on) kell elvégezni. A vizsgált talajok nedvességtartalmát a talaj víztartó kapacitásának 40-60%-án kell tartani. Vizsgálat időtartama: Minimum 28 nap Mezőgazd. v.a.: Ha a 28. napon a kontroll és a szennyezett talajokban a nitrát mennyisége több, mint 25%-kal eltér, addig kell folytatni a vizsgálatot, míg a különbség ezen érték alá nem csökken max. 100 napig). Nem mezőgazd. v.a.: 28 nap után a teszt véget ér, ekkor határozzák meg a vizsgált talajok nitrát tartalmát. (Talajminták)

14 A teszt kivitelezése-3 Nitrát meghatározás ütemterve:
OECD 216 A teszt kivitelezése-3 Nitrát meghatározás ütemterve: Mezőgazdasági vegyi anyag: 0, 7, 14, 28. napon analizálják a vizsgált talajokat. Elhúzódó vizsgálat esetén: további mérések végezhetőek a 28. napot követő maximum 14 napon keresztül. Nem mezőgazd. v. a.: Kezdeti NO3 koncentráció: a kontroll talajban a 0. napon mért koncentráció. Mérések: 0.; 28. napon, esetleg 1-1 közbenső mérés (pl.: a 7. napon)

15 A teszt kivitelezése-4 A nitrát meghatározásának menete:
OECD 216 A teszt kivitelezése-4 A nitrát meghatározásának menete: A nitrát talajból történő kiextrahálása (pl.: 0,1 M kálium-klorid oldattal- 5ml oldat 1g talajhoz) Keveréket tartalmazó tartály maximum félig lehet tele. Extrahálás menete: Rázatás 60 percen keresztül n=150 fordulat / perc sebességgel A folyékony extraktum elválasztása centrifugálással, vagy szűréssel→a folyadék nitrát tartalmának a meghatározása A folyékony extraktum maximum 6 hónapig -20 ± 5°C hőmérsékleten tartható el.

16 A vizsgálati Adatok megjelenítése
OECD 216 A vizsgálati Adatok megjelenítése Mezőgazdasági vegyi anyag.: Az vizsgált talajok összes párhuzamosaiban mért nitrát értékeket ki kell átlagolni, majd táblázatba kell foglalni (mértékegység: mg nitrát / kg száraz talaj / nap) A nitrogén transzformáció mértékét statisztikai módszerekkel kell pontosítani (pl. F-próba, 5%-os szignifikanciaszint) A kontroll talajoktól való eltérést százalékos formában kell megjeleníteni Nem mezőgazdasági vegyi anyag: A 28. napon mért nitrát mennyiségét össze kell hasonlítani a kontroll talajéval→gátlási %-ok A gátlási %-kat ábrázolni kell a vegyi anyag koncentrációk fv.-ben → koncentráció-hatás görbe EC50; EC25 EC10 értékek meghatározása statisztikai módszerekkel (megbízhatósági tartomány: p = 0,95)

17 A vizsgálati jegyzőkönyv tartalma-1
OECD 216 A vizsgálati jegyzőkönyv tartalma-1 Földrajzi hivatkozás a terepre vonatkozólag (szélesség, hosszúság); A terep korábbi története (pl.: növényzet, műtrágyával, vagy növényvédő szerekkel történő kezelések, balesetekből keletkező szennyezések-haváriák, stb.) A területhasználat jellege (pl. termőföld, erdő, stb); Mintavételi mélység (cm); Homok / iszap / agyagtartalom (% szárazanyag); PH (vízben); A szerves szén tartalom (% szárazanyag); Nitrogéntartalom (% szárazanyag); Kezdeti nitrát koncentráció (mg nitrát / kg száraz tömeg) A talaj kation cserélő kapacitása (mmol / kg); mikrobiális biomassza mennyisége a teljes szén tartalomhoz viszonyítva Az egyes paraméterek meghatározására szolgáló módzserekre vonatkozó hivatkozások A talajminták gyűjtésével és tárolásásval kapcsolatos összes információ A talaj előzetes inkubációjára vonatkozó részletek, ha vannak ilyenek

18 A vizsgálati jegyzőkönyv tartalma-2
OECD 216 A vizsgálati jegyzőkönyv tartalma-2 A vizsgált anyag Fizikai jellege és, adott esetben, a fizikai-kémiai tulajdonságai; Kémiai jellege, adott esetben a szerkezeti képlete, tisztasága (pl. a növényvédő szerekben az aktív összetevők aránya %), nitrogéntartalom Hordozó A hordozó forrása Összetétel (pl. lucernaliszt, lucerna-, zöld fű liszt) Szén, nitrogén tartalom (% szárazanyag) Szemcseátmérő Vizsgálati körülmények A talaj szerves szubsztráttal történő kiegészítésére vonatkozó részletek A vegyi anyag vizsgált koncentrációinak száma; adott esetben a kiválasztott koncentrációk indoklása Az anyag talajra vonatkozó vizsgálatának részletei Inkubációs hőmérséklet; A talaj nedvességtartalma a vizsgálat elején, és a vizsgálat alatt; A talaj inkubálásának módja (pl. ömlesztett formában vagy egyedi részminták sorozataként) Párhuzamosok száma Mintavételek időpontjai A nitrát talajból történő kiextrahálásának módja

19 A vizsgálati jegyzőkönyv tartalma-3
OECD 216 A vizsgálati jegyzőkönyv tartalma-3 Eredmények Analitikai módszer, és a nitrát elemzésére használt berendezés Az adatok táblázatba foglalása, beleértve az egyedi, és az átlagértékeket is A párhuzamosok eltérései a kontroll és a kezelt talajokban is Ha szükségesek, a számításokhoz használt korrekciók magyarázata A nitrát mennyiségének százalékos eltérése a különböző időpontban történő mintavételek esetén Az EC50 értékek 90%-os konfidencia szinttel, egyéb ECx értékek (pl. EC25 vagy EC10) a konfidencia intervallumokkal, és a dózis-hatás görbe Az eredmények statisztikai módosításai Minden információ és megfigyelés, ami segítséget nyújthat az eredmények értékeléséhez.

20 http://titania. sourceoecd
ciklus) (Nitrogén ciklus kép) (nitrobacter kép) (nitrosomonas kép) (növényvédőszeres kép) (műtrágya kép) (centrifuga kép) (rázógép kép) (szita kép) (Talajmintákat mutató kép)