способ определения зрелости компоста

Формула изобретения

Способ определения зрелости компоста, включающий анализ состава компоста, определение момента установления постоянного значения искомого параметра, по которому судят о созревании компоста, отличающийся тем, что анализ состава компоста осуществляют биохимическим способом путем экстракции аликвоты компостируемой смеси водой при температуре 60-70°С в течение 1 ч и последующего определения в исследуемой пробе ферментативной активности целлюлаз и протеаз.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биотехнологии и может использоваться в сельскохозяйственной промышленности, агрохимии и для переработки органических отходов.

Известно, что в настоящее время при получении компостов значительной проблемой является определение их зрелости, так как использование незрелых компостов может привести вместо увеличения урожайности сельскохозяйственных растений к ее уменьшению.

В связи с этим уже свыше 30 лет для определения готовности компостов используется химический метод определения в их составе содержания углерода и азота, изменение соотношения между которыми C:N служит показателем зрелости компоста. Считается, что компост является зрелым в том случае, когда на протяжении нескольких дней это соотношение не изменяется и остается постоянным [А.Д.Неклюдов, А.Н.Иванкин. Переработка органических отходов. - М.: МГУЛ, 2006. - С.242-301].

Однако, как показывает практика, этот метод является весьма трудоемким и не достаточно точным. Действительно, во-первых, определение в составе компоста содержания углерода и азота обычно осуществляют различными методами: содержание углерода - сжиганием образца компоста по Дюма, а содержание азота - методом Кьельдаля [Губен-Вейль. Методы органической химии. - М. ГНТИХЛ, 1963. - С.106-109, 179, 193-195]. Оба эти метода требуют для своего осуществления нескольких суток, кроме того, так как они выполняются по двум совершенно различным методикам, сравнение результатов, полученных этими методами, является во многих случаях не только недостоверным, но и некорректным. В результате этого определение зрелости компостируемой смеси является практически не достоверным.

Целью предлагаемого изобретения является разработка быстрого и простого способа определения зрелости компостируемой смеси, позволяющего обойтись без тех сложных приборов, которые требуются для определения способа зрелости компоста по вышеописанному методу.

Техническая сущность способа заключается в определение ферментативной активности компостируемой смеси. В том случае, когда ферментативная активность созреваемой смеси перестает изменяться и выходит на постоянный уровень, можно считать, что компост является зрелым и может использоваться для сельскохозяйственных целей. В качестве ферментативной активности можно использовать целлюлазную или протеазную активности либо ту и другую, так как в состав компостируемой смеси практически всегда входит какой-либо компонент лигноцеллюлозного материала и компонент, обеспечивающий содержание в компосте азотсодержащих соединений. Время, требующееся для проведения этих анализов, не превышает 1,5-2 ч по отдельности или вместе взятых, а из приборов, требующихся для проведения анализа, самыми сложными являются фотоколориметр и рН-метр. Целлюлазная активность определяется традиционным методом гидролиза экстракта компоста из фильтровальной бумаги с последующим определением выделившихся редуцирующих сахаров с антроновым реактивом, а протеазная активность - обычным методом формольного титрования 1% раствора казеината натрия экстрактом из компостируемой смеси [Лисицын А.Б., Иванкин А.Н., Неклюдов А.Д. Методы практической биотехнологии. - М.: ВНИИМП, 2002. - С.81-120]. Целесообразно начать определение зрелости компоста спустя 30-50 сут с момента компостирования смеси в зависимости от ее состава. Нижеприведенные примеры поясняют суть предлагаемого изобретения.

Пример 1. Через 30-40 сут после начала компостирования отбирают 10 г компостируемой смеси, добавляют 50 мл воды и при перемешивании на магнитной мешалке проводят экстракцию в течение 1 часа при температуре 60-70°С. 1 мл аликвоты экстракта добавляют к заранее приготовленной смеси 5 г измельченной фильтровальной бумаги в 50 мл цитратного буфера с рН 4,5-5,0 и перемешивают в течение 30 мин. При температуре 35-40°С. Отбирают аликвоту 1-2 мл и определяют в ней содержание редуцирующих сахаров при помощи антронового реактива и заранее построенного градуировочного графика по глюкозе. Процедуру повторяют несколько раз через каждые 10 сут компостирования до тех пор, пока значение целлюлазной активности не станет постоянным. Этот момент можно считать временем полного созревания компоста.

Пример 2. Через 30-40 сут после начала компостирования отбирают 10 г компостируемой смеси, к которой добавляют 50 мл воды и при перемешивании на магнитной мешалке проводят экстракцию в течение 1 часа при температуре 60-70°С. 1 мл аликвоты экстракта добавляют к заранее приготовленному 1% раствору казеината натрия в фосфатном буфере с рН 7,0-7,5. Перемешивают 30 мин при температуре 35-40°С, затем отбирают аликвоту в 1 мл реакционной смеси и определяют в ней содержание аминного азота обычным методом формольного титрования. Процедуру повторяют несколько раз через каждые 10 сут компостирования до тех пор, пока значение протеазной активности не станет постоянным. Этот момент можно считать временем полного созревания компоста.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в способе определения зрелости компоста, включающем анализ состава компоста и определение момента установления постоянного значения концентрации искомого параметра, по которому судят о созревании компоста, анализ состава компоста осуществляется биохимическим способом путем экстракции аликвоты компостируемой смеси горячей водой в течение 1 часа и последующего определения в исследуемой пробе ферментативной активности целлюлаз и протеаз.

Как видно из фиг.1 и 2, соотношение содержания C:N становится постоянным существенно раньше, чем целлюлазная или протеазная активности. Иначе говоря, при использовании известного метода мы имеем дело с незрелым компостом, который, как уже отмечалось ранее, является менее эффективным сельскохозяйственным удобрением.

Как видно из приведенных фиг.1 и 2, время созревания компоста по традиционному методу на 10-12 сут меньше, чем время созревания компоста, определенное по ферментативной активности целлюлаз. Аналогичные результаты получаются и при определении времени созревания компоста по активности протеаз.

Таким образом, предлагаемый способ является значительно более точным, простым и надежным методом определения зрелости компоста по сравнению с известным решением.