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Titelaufnahme

Titel
Compost quality determination using infrared spectroscopy and multivariate data analysis / Katharina Böhm
VerfasserBöhm, Katharina
Begutachter / BegutachterinGerzabek, Martin ; Hinterstoisser, Barbara
Betreuer / BetreuerinLechner, Peter
Erschienen2009
Umfang104 S. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2009
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Infrarotspektroskopie / multivariate Datenanalyse / Kompost / Huminstoffe
Schlagwörter (EN)infrared spectroscopy / multivariate data analysis / compost / humic acids
Schlagwörter (GND)Kompost / Qualität / Huminsäuren / Infrarotspektroskopie
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-19521 Persistent Identifier (URN)
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Compost quality determination using infrared spectroscopy and multivariate data analysis [1.43 mb]
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Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die Infrarotspektroskopie ist eine in zahlreichen Bereichen angewandte Labormethode. Ihre Eignung für abfallwirtschaftliche Fragestellungen wurde durch zahlreiche Untersuchungen nachgewiesen. Erste Untersuchungen konzentrierten sich auf die Charakterisierung von Komposten. Aufgrund der geringen Probenmengen, die für infrarotspektroskopische Untersuchungen benötigt werden, wurde die Reproduzierbarkeit der Spektren und der abgeleiteten Ergebnisse geprüft. Es wurden vier unterschiedliche Messmethoden verwendet: die KBr Presslingstechnik (MIR-KBr) und die abgeschwächte Totalreflexionstechnik (MIR-ATR) im mittleren Infrarotbereich (MIR) und die Fasersonde (NIR-FP) und die Ulbricht-Kugel (NIR-IS) im nahen Infrarotbereich (NIR). Die Untersuchungen haben gezeigt, dass mit allen Methoden eine gute Reproduzierbarkeit erreicht werden kann. Um unterschiedliche Kompostqualitäten anhand ihrer Zusammensetzung zu unterscheiden, wurde ein Klassifizierungsmodell basierend auf der spektralen Charakteristik im mittleren Infrarotbereich und multivariater Datenanalyse entwickelt. Dieses Auswertetool ermöglicht eine schnelle Zuordnung von Komposten mit unbekannter Zusammensetzung zu einer definierten Qualitätsklasse. Eine Qualitätsbewertung von Kompost aufgrund der Quantifizierung von günstigen Eigenschaften ist ein wichtiger Aspekt im Hinblick auf ökologische und ökonomische Ziele. Huminsäuren haben sich aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile für Boden und Pflanzen als Qualitätsparameter für Komposte etabliert. Ein Ziel war es, die zeitaufwändige und teure Extraktionsmethode durch eine billige und schnelle Bestimmungsmethode wie die Infrarotspektroskopie zu ersetzen. Alle Methoden zeigten zuverlässige Ergebnisse und weisen ein hohes Potenzial für eine praktische Anwendung auf. Die Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass Auswertetools basierend auf der Infrarotspektroskopie und multivariater Datenanalyse für die Bestimmung der Kompostqualität geeignet sind.

Zusammenfassung (Englisch)

Infrared spectroscopy is a widely used analytical method for process monitoring and quality control in many industrial fields. Its applicability in waste management has been proven by numerous investigations. Initial investigations focused on compost characterization. Due to the small sample amount needed for infrared spectroscopic investigations, the reproducibility of spectra and derived results was tested using four different infrared measurement techniques: the KBr pellet technique (MIR-KBr) and the attenuated total reflection (MIR-ATR) technique in the mid infrared region (MIR), and the fiber probe (NIR-FP) and the integrating sphere (NIR-IS) in the near infrared region (NIR). The results obtained have confirmed that all methods applied lead to adequate reproducibility. In order to differentiate different compost qualities according to their composition, a classification model based on the mid infrared spectral pattern and multivariate data analysis was developed. This evaluation tool enables a rapid assignment of composts with unknown composition to a defined quality class. Quality assessment of composts by quantification of favorable properties is a crucial issue in terms of ecological and economic aspects. Humic acids were established as quality parameter for composts as they provide many benefits for soils and plants. The development of a cheap and fast determination method for humic acids based on infrared spectroscopy was aimed for to replace the time consuming and expensive extraction procedure. Humic acid prediction models were developed using the different infrared measurement techniques and a partial least squares regression. All methods led to reliable results. The findings obtained have demonstrated that evaluation tools based on infrared spectroscopy and multivariate data analysis are qualified for compost quality determination.