DE4416387A1

DE4416387A1 - Testvorrichtung (Testkit) zum Bestimmen der chemischen Stabilität einer Kompostprobe

Info

Publication number: DE4416387A1
Application number: DE4416387A
Authority: DE
Inventors: William F Brinton; Mary D Droffner
Original assignee: WOODS END RES LAB Inc
Current assignee: WOODS END RES LAB Inc
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1994-05-09
Publication date: 1995-02-09
Also published as: US5320807A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Testvorrichtungen, auch Testkits genannt, die zum Bestimmen des "Gesamtkompostle bens" und der chemischen Stabilität einer ausgewählten Kompost probe verwendet werden kann. Der Testkit enthält eine erste Re aktantmasse, die in der Gegenwart von unterschiedlichen Mengen von Kohlenstoffdioxid (CO₂) einen Farbwechsel zeigt, wodurch der Testkit zum Überprüfen des Kohlenstoffdioxid(CO₂)-Gehalts in ei ner Kompostprobe benutzt werden kann. Der Testkit enthält ferner eine zweite Reaktantmasse, die in Gegenwart unterschiedlicher Mengen von ausgewählten flüchtigen organischen Säuren einen Farbwechsel zeigt, so daß der Kit auch zum Testen des Gehalts flüchtiger organischer Säuren in einer ausgewählten Kompostprobe verwendet werden kann.

Der Testkit ist insbesondere bestimmt zur Verwendung durch Be dienungspersonen von Einrichtungen, wo Faulschlamm, Blätter und andere Abfallprodukte aerob in brauchbaren Kompost überführt werden, der den Wert eines Düngemittels mit niedrigem Stick stoffgehalt besitzt. Der Testkit ermöglicht es der Bedienungs person der Einrichtung, den Punkt zu bestimmen, bei dem der Kom post zum Trocknen oder Altern bereit ist.

Kompostieren ist ein Vorgang biologischer Oxidation von organi schen Materialien, beispielsweise Faulschlamm, Blätter usw., wo bei die Materialien entwässert und desodoriert werden in einen fein unterteilten Zustand, der zur Verwendung als Düngemittel geeignet ist. Die Kompostierung kann entweder durch das Schwa denkompostierverfahren (Windrow-composting procedure) oder das statische Haufenkompostierverfahren (pile composting procedure) ausgeführt werden.

Bei dem Schwadenkompostierverfahren werden aus den Abfallproduk ten längliche Schwaden gebildet, die normalerweise 3,048 Meter (10 Fuß) bis 4,572 Meter (15 Fuß) breit und 1,524 Meter (5 Fuß) oder mehr hoch sind. In periodischer Weise wird eine kraftge triebene Kompostiermaschine langsam der Schwade entlang gefah ren, um die organischen Materialien anzuheben, zu vermischen und zu zerkleinern, so daß die Materialien, die sich nahe der Außen fläche der Schwade befinden, ihren Platz mit Materialien in der inneren Zone der Schwade tauschen. Das Vermischen und Zerklei nern durchlüftet außerdem die Mischung und verteilt die Feuch tigkeit relativ gleichmäßig über den ganzen Querschnitt der Schwade. Der Feuchtigkeitsgehalt ist typischerweise größer als 50%, basierend auf dem Gewicht des Wassers, in Beziehung zum Gewicht des nassen Materials.

Gewöhnlich wird die Zerkleinerungs- und Mischoperation täglich über eine Zeitdauer ausgeführt, die benötigt wird, um die Mate rialien in einen biologisch stabilen Zustand zu bringen, der zum Reifen, d. h. Trocknen bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt kleiner als 40% geeignet ist. Normalerweise wird eine Zeitdauer zwi schen zwei und vier Wochen biologischer Aktivität benötigt, um die Materialien in einen stabilen Zustand zu bringen. Das Trock nen des stabilisierten Materials kann dann dadurch erreicht wer den, daß man das Material als dünne Lage auf den Erdboden oder eine sonstige Fläche legt, wo es der Sonne ausgesetzt werden kann.

Beim statischen Haufenkompostieren wird über einem langgestreck ten perforierten Rohr ein Materialhaufen mit länglichem dreiec kigem Querschnitt gebildet. Periodisch wird aus dem Rohr mittels eines Gebläses Luft gesaugt, wodurch aufgrund des unteratmosphä rischen Zustandes, der innerhalb des Komposthaufens um das Rohr herum erzeugt wird, neue Luft in den Komposthaufen gelangt. In den Komposthaufen eingeführter Sauerstoff oxidiert die Kompost haufenmateralien und greift diese biologisch an.

Bei beiden Arten von Kompostierverfahren erzeugt die biologische Aktivität CO₂-Gas und geringere Mengen von verschiedenen flüch tigen organischen Säuren wie Essigsäure und Buttersäure. Die Ge genwart dieser beiden flüchtigen organischen Säuren in den Ab fallmaterialien ist ein Indikator für eine unerwünschte anaerobe Fermentation und Instabilität. Solche Säuren können in erhebli chem Ausmaß Gerüche verbreiten und eine Phtyotoxizität verursa chen, verbunden mit schlecht kompostierten oder fermentierten Materialien. Die Gegenwart eines großen CO₂-Gasgehalts in den Kompostmaterialien zeigt an, daß der Kompostierprozeß unvoll ständig ist und daß das Material biologisch instabil ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf billige Testkits, die durch die Bedienungsperson der Einrichtung verwendet werden kön nen, um näherungsweise den Gehalt an flüchtigen organischen Säu ren und den CO₂-Gehalt in den kompostierten Materialien zu be stimmen, wodurch die Bedienungsperson dann eine auf Informatio nen beruhende Entscheidung treffen kann, beispielsweise indem sie den Kompostiervorgang beendet und das Trocknen oder Ausrei fen in Gang setzt.

Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung

Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Testkits zu schaffen, die zum Bestimmen des ganzen "Kompostle bens" und der chemischen Stabilität einer ausgewählten Kom postprobe verwendet werden können. Der Testkit enthält eine erste Reaktantmasse, die in Gegenwart variierender Mengen von Kohlenstoffdioxid (CO₂) einen Farbwechsel zeigt, wodurch der Testkit zum Überprüfen des Kohlenstoffdioxid(CO₂)-Gehalts in ei ner Kompostprobe verwendet werden kann. Der Testkit enthält fer ner eine zweite Reaktantmasse, die in Gegenwart variierender Mengen von ausgewählten flüchtigen organischen Säuren einen Farbwechsel zeigt, so daß der Kit auch zum Testen des Gehaltes von flüchtigen organischen Säuren in einer ausgewählten Kompost probe benutzt werden kann.

Die vorliegende Erfindung sieht einen Testkit zum Bestimmen des gesamten "Kompostlebens" und der chemischen Stabilität einer feuchten Kompostprobe vor. Der Testkit enthält einen schmalen Behälter oder Phiole zur Aufnahme und vollständigem Einschließen einer kleinen Kompostprobe, wodurch CO₂-Gas und flüchtige orga nische Säuren, die von der Kompostprobe emittiert werden, inner halb des Behälters gefangen werden. Im Inneren des Behälters wird eine Reaktantmasse gehalten, so daß sie mit den emittierten Gasen und Säuren in Kontakt ist, wobei die Reaktantmasse ein ba sisches pH-Reaktantmaterial, beispielsweise Natriumhydroxid (NaOH), und ein Farbwechselmaterial enthält, das auf pH-Änderun gen in der Atmosphäre im Inneren des Behälters anspricht.

Den kleinen Behälter läßt man über eine Zeitdauer von beispiels weise etwa drei Stunden ungestört, wobei während dieser Zeit die chemische Atmosphäre im Inneren der feuchten Kompostprobe mit der Atmosphäre im Inneren des Behälters in Wechselwirkung tritt, wodurch CO₂-Gas oder flüchtige organische Säuren aus der Probe diffundieren und in Kontakt mit der Reaktantmasse gelangen. Che mische Reaktionen, die als Ergebnis des Diffusionsprozesses auf treten, werden als Farbwechsel in dem Farbwechselmaterial sicht bar.

Der Testkit, d. h. die Testvorrichtung, umfaßt zwei verschiedene Kit-Zusammenstellungen. In einer dieser Testkit-Zusammenstellun gen unterliegt das Farbwechselmaterial einem Farbwechsel im pH- Bereich von etwa 6,8 bis etwa 10,6. Diese Kit-Zusammenstellung ist insbesondere bestimmt zum Prüfen des CO₂-Gehalts in der Kom postprobe. Bei einer zweiten Testkit-Zusammenstellung unterliegt das Farbwechselmaterial einem Farbwechsel im pH-Bereich von etwa 5,4 bis etwa 7,6. Diese Kit-Zusammenstellung dient zum Testen des Gehalts flüchtiger organischer Säuren in der Kompostprobe.

Die vorstehenden Ziele werden zusammengefaßt und übereinstimmend mit der obigen Diskussion durch die nachfolgenden Ausführungs formen erreicht:

1. Testvorrichtung (Testkit) zum Bestimmen der chemischen Sta bilität einer feuchten Kompostprobe, enthaltend:
einen Behälter zum Halten einer Kompostprobe, so daß die Probe nur einen Teil des Behälterraumes einnehmen kann;
der Behälter weist eine Öffnung, zweckmäßigerweise in Ge stalt eines offenen Mundstücks, zum Einbringen der Probe und einen betätigbaren, mit der Öffnung in Eingriff bringbaren Verschluß zum Verschließen der Probe innerhalb des Behälters auf;
Reaktant-Haltemittel, die innerhalb des Behälters anordenbar sind;
eine Reaktantmasse, die von den Reaktant-Haltemitteln in ei nem nicht von der Kompostprobe eingenommenen Behälterraum gehalten wird;
die Reaktantmasse enthält ein basisches pH-Reaktantmaterial und ein Farbwechsel-Indikatormaterial, das auf Veränderungen des pH-Wertes in der Atmosphäre innerhalb des Behälters anspricht; und
der Behälter eine transparente Wand besitzt, wodurch Farb wechsel in dem Indikatormaterial beobachtet werden können, ohne den Verschluß zu öffnen oder das Reaktantmaterial aus dem Behälter zu entfernen.
2. Die Testvorrichtung (Testkit), wie in Absatz 1 beschrieben, wobei das Farbwechsel-Indikatormaterial Farbwechseln in einem Bereich des pH-Wertes von etwa 6,8 bis etwa 10,6 unterliegt, wo durch die Vorrichtung bzw. der Kit zum Testen auf CO₂-Gehalt in der Kompostprobe verwendet werden kann.
3. Die Testvorrichtung (Testkit), wie in Absatz 2 beschrieben, wobei das basische Reaktantmaterial NaOH enthält.
4. Die Testvorrichtung (Testkit), wie in Absatz 3 beschrieben, wobei das basische Reaktantmaterial außerdem BaCl₂ enthält.
5. Die Testvorrichtung (Testkit), wie in Absatz 2 beschrieben, wobei das Farbwechsel-Indikatormaterial eine erste Substanz, die einen Farbwechsel im pH-Bereich von etwa 6,8 bis etwa 8,2 unter liegt, und eine zweite Substanz, die einen Farbwechsel im pH-Be reich von etwa 8,2 bis etwa 10,6 unterliegt, enthält, wodurch das Material in Abhängigkeit vom pH-Wert irgendeine von drei Far ben aufweist.
6. Die Testvorrichtung (Testkit), wie in Absatz 1 beschrieben, wobei das Farbwechsel-Indikatormaterial Farbwechsel im pH-Be reich von etwa 5,4 bis etwa 7,6 unterliegt, wodurch die Vorrich tung bzw. der Kit zum Testen auf den Gehalt flüchtiger organi scher Säuren in der Kompostprobe verwendet werden kann.
7. Die Testvorrichtung (Testkit), wie in Absatz 6 beschrieben, wobei das basische Reaktantmaterial NaOH enthält.
8. Die Testvorrichtung (Testkit), wie in Absatz 6 beschrieben, wobei das Farbwechsel-Indikatormaterial eine erste Substanz, die einem Farbwechsel im pH-Bereich von etwa 5,4 bis etwa 6,6 unter liegt, und eine zweite Substanz, die einem Farbwechsel im pH-Be reich von etwa 6 bis etwa 7,6 unterliegt, enthält, wodurch das Material in Abhängigkeit vom pH-Wert irgendeine einer Vielzahl von Farben aufweist.
9. Die Testvorrichtung (Testkit), wie in Absatz 1 beschrieben, wobei die Reaktant-Haltemittel eine flache Platte mit einer ver hältnismäßig flachen Vertiefung in ihr aufweisen, wobei die Re aktantmasse in der Vertiefung angeordnet ist.
10. Die Testvorrichtung (Testkit), wie in Absatz 9 beschrieben, wobei die flache Vertiefung eine Tiefe von etwa 2 Millimeter aufweist und die Reaktantmasse ein die Vertiefung füllendes Flachstück ist, das eine Dicke von nicht mehr als etwa 2 Milli meter aufweist.
11. Die Testvorrichtung (Testkit), wie in Absatz 10 beschrieben, wobei das Flachstück eine Frontfläche von etwa 6,45 cm² (etwa 1 Quadratinch) aufweist.
12. Die Testvorrichtung (Testkit), wie in Absatz 9 beschrieben, wobei das Flachstück hängend an dem Verschluß angeordnet ist.
13. Die Testvorrichtung (Testkit), wie in Absatz 1 beschrieben, wobei die Reaktantmasse ferner ein inertes Trägermaterial ent hält und das Reaktantmaterial und das Farbwechsel-Indikatormate rial gleichmäßig innerhalb des Trägermaterials verteilt sind.
14. Die Testvorrichtung (Testkit), wie in Absatz 13 beschrieben, wobei das Trägermaterial Agargel ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Testvorrichtung ge mäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß der Linie II-II in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm zum Illustrieren der Wirkungsweise der aus Fig. 1 hervorgehenden Testvorrichtung.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das die Wirkungsweise einer ande ren, die Eigenschaften der vorliegenden Erfindung bein haltenden Testvorrichtung illustriert.

Fig. 5 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen dem pH- Wert und der Ionisierung von CO₂ in die Karbonationen form zeigt. Das Schaubild illustriert, wie die Tests der Fig. 3 und 4 ausgeführt werden können, ohne daß ein Tests den anderen Test beeinträchtigt oder stört.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich, wie oben erwähnt, auf eine billige Testvorrichtung, die zum Bestimmen der chemischen Stabilität einer feuchten Kompostprobe verwendet werden kann. Dabei werden zwei Testkit-Zusammenstellungen verwendet. Jede Testkit-Zusammenstellung enthält einen Behälter zum Halten der feuchten Kompostprobe und eine Reaktantmasse, die ein basisches pH-Reaktantmaterial, beispielsweise NaOH enthält, sowie ein Farbwechselmaterial, das auf pH-Änderungen in der Atmosphäre im Inneren des Behälters anspricht. Der Behälter weist eine trans parente Wand auf, so daß Farbwechsel im Indikatormaterial be trachtet werden können, ohne daß man den Behälter öffnet oder die Reaktantmasse entfernt. Die Reaktantmasse kann ein dünnes Materialstück sein, das an einer, zweckmäßigerweise klingenarti gen, Platte, es könnte auch eine paddelartige Form sein, gehal ten wird, die im Inneren des transparenten Behälters aufgehängt ist, so daß das farbige Materialstück gut durch die transparente Behälterwand hindurch gesehen werden kann.

Jede Testkit-Konstruktion kann mit Ausnahme des Farbwechselmate rials ähnlich aufgebaut sein. Ein Kit, d. h. eine Vorrichtung, die zum Testen des CO₂-Gehalts in der feuchten Kompostprobe dient, weist ein Farbwechselmaterial auf, das Farbwechseln im pH-Bereich von etwa 6,8 bis etwa 10,6 unterliegt. Ein Kit, das zum Testen des Gehaltes flüchtiger organischer Säuren in der feuchten Kompostprobe dient, besitzt ein Farbwechselmaterial, das Farbwechseln im pH-Bereich von etwa 5,4 bis etwa 7,6 unter liegt. Diese pH-Bereiche können beispielsweise durch Verwendung verschiedener Farbwechselsubstanzen variiert werden, wobei man immer noch die vorliegende Erfindung praktiziert.

Bezüglich des CO₂-Respirationstests dient der Testkit zum Messen der Freisetzungsgeschwindigkeit von CO₂-Gas aus einer feuchten Kompostprobe in einer vorgeschriebenen Zeitdauer, beispielsweise weniger als drei Stunden von der Zeit an, zu der die Kompost probe in den Behälter eingebracht worden ist. Der Test ist für Komposterzeuger von Nutzen, die bestimmen müssen, wenn ein Kom post fertig und für den Betrieb bereit ist, d. h. wenn der Kom post biologisch stabil ist. In dem Testbehälter diffundiert das CO₂ aus der Kompostprobe in einen Agargelträger für ein basi sches pH-Reaktantmaterial und ein auf den pH-Wert ansprechendes Farbwechselmaterial. Das CO₂ wird in dem Agargel gefangen, was aufgrund von Kohlensäurebildung und Reaktion mit dem basischen pH-Reaktant zu einer sichtbaren Veränderung des pH-Wertes führt.

Der CO₂-Respirations- oder Diffusionstest trägt zum Verständnis des "Gesamtkompostlebens" und der Kompoststabilität von einer mikrobiologischen Basis aus bei. Je weiter der Kompostierungs prozeß fortgeschritten ist, umso geringer wird die beobachtete CO₂-Respiration. Eine Information über den CO₂-Gehalt ist bei der Entscheidung behilflich, ob die richtige biologische Stabi lität erreicht worden ist. Eine solche Information kann auch zur Abschätzung des Stickstoffgehalts und des Wertes des Kompostes als Düngemittel verwendet werden.

CO₂-Gas, das aus einer feuchten Kompostprobe freigesetzt wird, reagiert mit Wasser in der Behälteratmosphäre, so daß gemäß der folgenden Reaktion Kohlensäure gebildet wird:

CO₂ + H₂O -------- H₂CO₃

In Gegenwart von Natriumhydroxid (NaOH) wird die Kohlensäure ge mäß der folgenden Reaktion neutralisiert:

H₂CO₃ + 2NaOH -------- Na₂CO₃ + 2H₂O

Das Natriumkarbonatsalz ist mäßig stabil in der Agargelträgerma trix. Es gibt jedoch eine gewisse Instabilität in Richtung auf eine Reaktion mit H₂CO₃ oder andere Säuren, die vorhanden sein können. Eine solche Umkehrreaktion kann durch Hinzugabe einer kleinen Menge von Bariumchlorid oder eines anderen Bariumsalzes verhindert werden. Gemäß der folgenden Reaktion wird eine Bari umkarbonatausscheidung gebildet:

Na₂CO₃ + BaCl -------- 2NaCl + BaCO₃

Durch Hinzufügen von BaCl₂ läuft die gewünschte Reaktion zu ei nem gewünschten Endpunkt hin schneller ab, wobei Farbwechsel in zwei pH-Farbwechselsubstanzen hervorgerufen werden, die in der Agargelträgermatrix dispergiert sind.

Bei einer bevorzugten Testkitanordnung werden zwei pH-Indikato ren verwendet. Eine Farbwechselsubstanz ist Thymolblau mit einem Farbwechsel von Blau nach Gelb in dem pH-Bereich von etwa 10,6 bis etwa 8,2. Die zweite Farbwechselsubstanz ist Rosolsäure (rosalic acid) mit einem Farbwechsel von Rot nach Gelb in dem pH-Bereich von etwa 8,2 bis etwa 6,8. Wenn die beiden Farbwech selsubstanzen kombiniert werden, überlappen sich die Farbwech sel, so daß in Abhängigkeit vom pH-Wert drei verschiedene Far ben, d. h. Purpur, Orange und Gelb vorhanden sind. Bei einem pH- Wert von etwa 10,6 kombiniert das Rot der Rosalsäure mit dem Blau des Thymolblau, so daß sich Purpur ergibt. Bei einem pH- Wert von etwa 8,2 kombiniert das Rot der Rosolsäure mit dem Gelb des Thymolblau, so daß Orange erzeugt wird.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Testvorrichtung, d. h. eines Testkits, die bzw. der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Linie 11-11 in Fig. 1.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Testkit, bei dem die vorlie gende Erfindung verkörpert ist. Ein zylindrischer Behälter 10 ist aus einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt, so daß der Behälter-Innenraum durch die transparente Behälter-Sei tenwand hindurch gut gesehen werden kann. Die mundstückartige Öffnung des Behälters ist mit einem Gewinde versehen, so daß ein Schraubensitz mit einem entfernbaren Verschluß oder Kappe 12 ge bildet wird. Nach dem Öffnen der Kappe 12 kann eine feuchte Kom postprobe 14 in den Behälter 10 eingeführt werden. Es wird eine vorbestimmte Kompostmenge, beispielsweise 5 Gramm, verwendet. Zweckmäßigerweise ist an der Seitenwand des Behälters 10 ein Gradationsindikator vorgesehen, um die Probenmenge auf einer Vo lumenbasis zu messen.

Die Kappe 12 trägt eine Kunststoffplatte 16, die sich nach unten ins Innere des Behälters 10 in den nicht von der Kompostprobe 14 eingenommenen Raum erstreckt. In der Flachseitenfläche der Plat te 16 ist eine flache Vertiefung 17 ausgebildet, um eine Aufnah me für eine Reaktantmasse 19 zu bilden. Typischerweise besitzt die Vertiefung 17 eine Tiefe von etwa 2 Millimeter, d. h. etwa 8 Hundertstel (0,08) inch. Die Reaktantmasse 19 füllt die Vertie fung 17 ganz aus, so daß die Oberfläche der Reaktantmasse 19 bündig mit der Oberfläche der Platte 16 ist. Das verhältnismäßig dünne Reaktantstück 19 weist eine mit Bezug auf die Raumerfül lung verhältnismäßig große freiliegende Oberfläche auf, wodurch die Reaktion mit der Kohlensäure erleichtert wird. Die freilie gende Oberfläche des Materialstücks kann in der Ansicht gemäß Fig. 1 etwa 6,45 cm² (1 inch²) groß sein.

Das Reaktantstück 19 kann durch Einschütten oder Eingießen einer erhitzten Reaktantmischung in die Vertiefung 17 gebildet werden, wobei die Vertiefung 17 sozusagen als Formaushöhlung verwendet wird. Die Reaktantmischung kann durch eine Reihe von Schritten hergestellt werden, die die Addition von Bariumchlorid zu einer Menge von 0,05-normalem NaOH beinhaltet, so daß das Bariumchlo rid eine Konzentration von etwa 8% in dem Natriumhydroxid (NaOH) aufweist. Geringe Mengen von Thymolblau und Rosolsäure werden zu der obigen Lösung hinzugefügt, wonach die Lösung mit einem zweiprozentigen Agargel (Noble agar gel) gemischt wird, das zuvor erhitzt worden ist. Die Reaktantlösung und das Agargel werden auf einer gleichen Volumenbasis miteinander vermischt. Die erhitzte Mischung wird dann sofort in die Formaushöhlung, d. h. in die Vertiefung 17 geschüttet, wie man in Fig. 2 sieht, und man läßt sie aushärten. Das Reaktantstück kann dann getrock net oder vakuumgetrocknet werden, um eine glatte Oberfläche des Materialstücks 19 zu erreichen. Um die Bildung eines Meniskus an den Rändern des Materialstücks zu verhindern, kann zu der ge formten Mischung Alkohol hinzugegeben werden.

Fig. 3 zeigt ein Schaubild, in dem die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Testkits illustriert ist.

Die Testvorrichtung arbeitet empirisch auf der Basis einer Kali brierung, die mit bekannten Kompostzusammensetzungen, d. h. be kannten Kompost-CO₂-Gehalten gewonnen worden ist. Fig. 3 zeigt allgemein, wie die Testvorrichtung wirkt. In dem dort gezeigten Schaubild ist der CO₂-Pegel in der feuchten Kompostprobe gegen die verstrichene Zeit, gemessen von der Zeit an, wenn die Kom postprobe in den Behälter 10 eingesetzt wird, aufgetragen.

Zu Beginn wird das Indikatorstück 19 aufgrund des NaOH-Gehalts eine purpurne Farbgebung aufweisen. Läßt man den Behälter eine Zeitlang in Ruhe, kann die Farbe des Indikatorstücks in Abhän gigkeit von der von der Kompostprobe 14 in die Atmosphäre inner halb des Behälters 10 abgegebenen CO₂-Menge wechseln. Von der Kompostprobe 14 abgegebene Feuchtigkeit kombiniert mit CO₂ in der Behälteratmosphäre zur Bildung von Kohlensäure. Die Kohlen säure reagiert mit dem NaOH zur Erzeugung eines Farbwechsels in der Reaktantmasse 19.

In Fig. 3 stellen die Linien 21, 23 und 25 die Grenzen zwischen verschiedenen Farben dar, die an dem Reaktantstück 19 erzeugt werden. In Abhängigkeit von dem CO₂-Gehalt, der von der Kompost probe 14 abgegeben wird, können über eine Zeitdauer hinweg ver schiedene Farben erreicht werden. Während der anfänglichen Zeit dauer, d. h. bis etwa zwei Stunden, kann die Farbe in Abhängig keit vom CO₂-Gehalt einem mehrfachen Farbwechsel unterliegen oder nicht. Beispielsweise kann die Farbe bei einem durch die Bezugsziffer 27 bezeichneten CO₂-Gehalt in Abhängigkeit von der Zeit, wenn abgelesen wird, von Purpur über Orange nach Gelb wechseln. Bei einer Zeitdauer von etwa drei Stunden wird im we sentlichen das ganze CO₂, das von der Kompostprobe abgegeben werden kann, abgegeben sein, d. h. es wird sich ein Gleichge wicht zwischen der Behälteratmosphäre und der CO₂-Diffusion aus der Probe eingestellt haben. Daher liest man die Farbe zweckmä ßigerweise nach Ablauf von etwa drei Stunden ab. Die Bezugszif fer 29 gibt einen bevorzugten Zeitbereich zur Vornahme des Able sens an.

Wie bereits erwähnt, kann eine im allgemeinen ähnliche Testvor richtung zum Testen des Vorhandenseins flüchtiger organischer Säuren in einer feuchten Kompostprobe 14 konstruiert werden. Solche Säuren enthalten normalerweise Essigsäure und Butter säure. Die Gegenwart solcher Säuren in signifikanten Mengen ist ein Indikator für eine unerwünschte anaerobe Fermentation und biologische Instabilität des Kompostes. Auf einer ppm-Basis (parts-per-million) können die Pegel flüchtiger organischer Säu ren allgemein wie folgt klassifiziert werden:

Klassifizierung
Säurepegel

(ppm auf einer trockenen Basis)
sehr niedrig	< 300
mittel niedrig	300-2000
mittel	2000-4000
mittel hoch	4000-10 000
hoch	10 000-20 000

Flüchtige organische Säurepegel oberhalb von etwa 2500 ppm sind unerwünscht. Unterhalb dieses Pegels liegende Werte sind akzep tabel.

Eine Testvorrichtung für flüchtige organische Säurepegel können im wesentlichen gleich wie die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Testvorrichtung aufgebaut sein, mit der Ausnahme, daß bei ver schiedenen pH-Werten ansprechende Farbwechselsubstanzen verwen det werden. Zweckmäßigerweise werden zwei Farbwechselmaterialien verwendet. Eine Farbwechselsubstanz ist Bromthymolblau mit einem Farbwechsel von Gelb nach Blau in einem pH-Bereich von 6,0 bis 7,6. Die zweite Substanz ist Methylrot mit einem Farbwechsel von Rot nach Gelb im pH-Bereich von 5,4 bis 6,6. Die Farbwechsel überlappen sich, so daß in Abhängigkeit von dem pH-Wert mehrere Farbwechsel auftreten. Farbkombinationen enthalten Blau, Grün, Orange und Gelb.

Eine Reaktantmasse kann unter Verwendung eines zweiprozentigen Agargels (Noble agar gel) als Trägermaterial präpariert werden. Das Bromthymolblau wird mit dem Methylrot auf einer acht zu eins Basis vermischt, wonach die Farbwechselmischung mit einer 0.01- normalen NaOH-Lösung und dem erhitzten Agargel kombiniert wird. Die erhitzte Mischung wird in die Formaushöhlung, d. h. in die Vertiefung 17 in Fig. 1 geschüttet und man läßt sie abkühlen.

Fig. 4 zeigt ein Schaubild, in dem die Wirkungsweise einer an deren Testvorrichtung dargestellt ist, die von Merkmalen der vorliegenden Erfindung Gebrauch macht.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm, aus dem die Wirkungsweise der Test vorrichtung für flüchtige organische Säuren hervorgeht. Die Be zugsziffer 31 gibt den bevorzugten Zeitbereich an, in dem die Farbablesung vorgenommen wird.

Jede Testvorrichtung kann nicht dargestellte Farbkarten enthal ten, die beim Interpretieren der Bedeutung der auf den Reaktant stücken erhaltenen Farben behilflich sind. Mit Bezug auf den CO₂-Test wird eine Farbablesung im orangenen oder purpurnen Be reich als akzeptabel angesehen. Mit Bezug auf den flüchtige or ganische Säure-Test wird ein Ablesen im blauen oder grünen Be reich als akzeptabel betrachtet.

Fig. 5 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen dem pH- Wert und der Ionisierung von CO₂ in die Karbonationenform zeigt. Das Schaubild illustriert, wie die Tests der Fig. 3 und 4 ausgeführt werden können, ohne daß der eine Test den anderen Test behindert oder stört.

Da beide Tests NaOH als Reaktant verwenden, könnte man annehmen, daß der CO₂-Test in unerwünschter Weise auch die Gegenwart flüchtiger organischer Säuren registrieren oder aufzeichnen kann, so daß man keine wahre Anzeige des CO₂ allein erhält. Ähn lich könnte man annehmen, daß der flüchtige organische Säuren- Test in unerwünschter Weise den CO₂-Gehalt parallel zum flüchti gen organischen Säuregehalt mißt. Es ergibt sich jedoch, daß, da die beiden Tests bei verschiedenen pH-Pegeln ablaufen, die Tests beide Testergebnisse nicht ungünstig beeinflussen oder verfäl schen. Die Wasserlöslichkeit und Dissoziation von CO₂ ist der art, daß bei einem pH-Wert kleiner als 7,0 praktisch das ganze CO₂ sich im gasförmigen, nicht-ionisierten Zustand befindet. CO₂-Ablesungen werden bei oder in der Nähe von einem pH-Wert von 8,0 vorgenommen, wobei das CO₂ als gelöstes HCO₃oder CO₃-Ion detektiert wird. Die beigefügte Fig. 5 zeigt die allgemeine Be ziehung zwischen den verschiedenen Formen oder Zuständen des CO₂ und dem pH-Wert des Agargel-Systems.

Die verhältnismäßig große Stärke der pH-Reaktantbase, d. h. NaOH, verhindert irgendeine signifikante Beeinflussung durch die flüchtigen organischen Säuren bei den CO₂ Testresultaten. Die flüchtigen organischen Säuren sind schwache Säuren und sind in verhältnismäßig geringen Mengen, wesentlich weniger als das CO₂₁ vorhanden. Was die Integrität oder Unverfälschtheit des flüchti gen organischen Säuretests anbelangt, befindet sich das CO₂ bei den pH-Niveaus, bei denen der flüchtige organische Säuretest durchgeführt wird, in gasförmigem Zustand, so daß die Gegenwart von CO₂ durch den flüchtigen organischen Säuretest nicht detek tiert wird. In Fig. 5 gibt die Bezugsziffer 33 allgemein den während des flüchtigen organischen Säurentestes auftretenden pH- Bereich und die Bezugsziffer 35 allgemein den beim CO₂-Test in teressierenden pH-Bereich an.

Die vorliegende Erfindung beschreibt Testvorrichtungen zum Be stimmen des "Gesamtkompostlebens" und der chemischen Stabilität einer Kompostprobe. Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen wiedergegeben. Die zugehörigen Zeich nungen greifen spezifische strukturelle und in Erscheinung tre tende Eigenschaften und Ausführungsformen der Testvorrichtungen und der chemischen Reaktionen und der zugehörigen Farbwechsel heraus, die bei der Ausübung der vorliegenden Erfindung nützlich sind.

Es wird darauf hingewiesen, daß für Fachleute die vorliegende Erfindung in verschiedenen alternativen Ausführungsformen und Konfigurationen praktiziert werden kann. Ferner sind die obigen detaillierten Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nur des klaren Verständnisses wegen wie dergegeben, so daß sich hieraus keine unnötigen Beschränkungen ergeben sollen. Schließlich werden alle geeigneten mechanischen, chemischen und funktionellen Äquivalente, die für einen Fachmann ersichtlich sind, als durch die Ansprüche der vorliegenden Er findung erfaßt angesehen.

Claims

1. Testvorrichtung (Testkit) zum Bestimmen der chemischen Sta bilität einer feuchten Kompostprobe, enthaltend:

einen Behälter zum Halten einer Kompostprobe, so daß die Probe nur einen Teil des Behälterraumes einnehmen kann;
der Behälter weist eine Öffnung, zweckmäßigerweise in Ge stalt eines offenen Mundstücks, zum Einbringen der Probe und einen betätigbaren, mit der Öffnung in Eingriff bringbaren Verschluß zum Verschließen der Probe innerhalb des Behälters auf;
Reaktant-Haltemittel, die innerhalb des Behälters anordenbar sind;
eine Reaktantmasse, die von den Reaktant-Haltemitteln in ei nem nicht von der Kompostprobe eingenommenen Behälterraum gehalten wird;
die Reaktantmasse enthält ein basisches pH-Reaktantmittel und ein Farbwechsel-Indikatormaterial, das auf Veränderungen des pH-Wertes in der Atmosphäre innerhalb des Behälters an spricht; und
der Behälter eine transparente Wand besitzt, wodurch Farb wechsel in dem Indikatormaterial beobachtet werden können, ohne den Verschluß zu öffnen oder das Reaktantmaterial aus dem Behälter zu entfernen.

2. Testvorrichtung (Testkit) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Farbwechsel-Indikatormaterial Farbwechseln in einem Bereich des pH-Wertes von etwa 6,8 bis etwa 10,6 unter liegt, wodurch die Vorrichtung bzw. der Kit zum Testen auf CO₂- Gehalt in der Kompostprobe verwendet werden kann.

3. Testvorrichtung (Testkit) nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das basische Reaktantmaterial NaOH enthält.

4. Testvorrichtung (Testkit) nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das basische Reaktantmaterial außerdem BaCl₂ ent hält.

5. Testvorrichtung (Testkit) nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Farbwechsel-Indikatormaterial eine erste Sub stanz, die einem Farbwechsel im pH-Bereich von etwa 6,8 bis etwa 8,2 unterliegt, und eine zweite Substanz, die einem Farbwechsel im pH-Bereich von etwa 8,2 bis etwa 10,6 unterliegt, enthält, wodurch das Material in Abhängigkeit vom pH-Wert irgendeine von drei Farben aufweist.

6. Testvorrichtung (Testkit) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Farbwechsel-Indikatormaterial einem Farbwech sel im pH-Bereich von etwa 5,4 bis etwa 7,6 unterliegt, wodurch die Vorrichtung bzw. der Kit zum Testen auf den Gehalt flüchti ger organischer Säuren in der Kompostprobe verwendet werden kann.

7. Testvorrichtung (Testkit) nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß das basische Reaktantmaterial NaOH enthält.

8. Testvorrichtung (Testkit) nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß das Farbwechsel-Indikatormaterial eine erste Sub stanz, die einem Farbwechsel im pH-Bereich von etwa 5,4 bis etwa 6,6 unterliegt, und eine zweite Substanz, die einem Farbwechsel im pH-Bereich von etwa 6 bis etwa 7,6 unterliegt, enthält, wo durch das Material in Abhängigkeit vom pH-Wert irgendeine einer Vielzahl von Farben aufweist.

9. Testvorrichtung (Testkit) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Reaktant-Haltemittel eine flache Platte mit einer verhältnismäßig flachen Vertiefung in ihr aufweisen, wobei die Reaktantmasse in der Vertiefung angeordnet ist.

10. Testvorrichtung (Testkit) nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die flache Vertiefung eine Tiefe von etwa zwei Millimeter aufweist und daß die Reaktantmasse ein die Vertiefung füllendes Flachstück ist, das eine Dicke von nicht mehr als etwa zwei Millimeter aufweist.

11. Testvorrichtung (Testkit) nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß das Flachstück eine Frontfläche von etwa 6,45 cm² (etwa 1 inch²) aufweist.

12. Testvorrichtung (Testkit) nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Flachstück hängend an dem Verschluß angeordnet ist.

13. Testvorrichtung (Testkit) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Reaktantmasse ferner ein inertes Trägermate rial enthält, wobei das Reaktantmaterial und das Farbwechsel-In dikatormaterial gleichmäßig innerhalb des Trägermaterials ver teilt sind.

14. Testvorrichtung (Testkit) nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß das Trägermaterial Agargel ist.