Kratki Kratki vodnik vodnik po po krožni krožni kromatografiji tal Delavniška edicija 1 Uvod Prst je izjemno kompleksna stvar: minerali, voda, zrak, organske snovi in številna živa bitja, ki se nahajajo v njej, tvorijo dinamičen, samoregulativen sistem. Prst, ki je pogosto spregledana in slabo razumljena, je ključnega pomena za preživetje naše civilizacije, saj predstavlja temelj za pridelavo hrane, regulira kroženje vode, omogoča biotsko raznovrstnost in stabilizira podnebje. V tej knjižici si bomo ogledali, kako lahko krožno kromatogafijo uporabimo kot zanimiv pripomoček za širjenje znanja o prsti in tleh. Krožna kromatografija je metoda analize prsti, ki so jo razvili sredi 20. stoletja in jo še danes uporabljajo »biodinamični« kmetovalci po vsem svetu. Temelji na prehajanju tekočin skozi filtrirni papir zaradi kapilarnih sil. Posamezne sestavine ekstrakta prsti se premikajo z različnimi hitrostmi, odvisno od njihove velikosti ter fizikalnih in kemijskih lastnosti. Filtrirni papir je prepojen z zelo razredčeno raztopino srebrovega nitrata, ki je poznan po izjemni občutljivosti na svetlobo. Iz sestavin prsti, ki jih ločuje filtrirni papir, nastajajo različni vzorci; ko reagirajo s srebrovim nitratom, se nekateri živo obarvajo. Iz sorodnih snovi nastanejo podobni prepoznavni vzorci in barve, kar pomeni, da so si kromatogrami degradiranih prsti med sabo zelo podobni, močno pa se razlikujejo od kromatogramov bogatih, naravnih prsti in komposta. V zadnjih desetletjih so nekateri poskušali kvantificirati in objektivizirati rezultate kromatografije prsti ter naleteli na zanimive rezultate (glejte nadaljnje branje), vendar pa je glavna prednost krožne kromatografije verjetno prav subjektivnost njene interpretacije. 2 Krožna kromatografija kot izobraževalni pripomoček Dobro zasnovana delavnica povezuje udeležence ter ustvarja sproščeno okolje za praktično učenje, izmenjavo idej in razpravo. Krožna kromatografija je dovolj preprosta, da jo lahko izvajajo skupine najstnikov ali odraslih, hkrati pa je vseeno povezana z različnimi zanimivimi koncepti s področja kemije, fizike, biologije, umetnosti in filozofije. Razumemo jo lahko kot znanstveno metodo, tehniko za umetniško raziskovanje in celo kot duhovno udejstvovanje. Ker jo mnogi uporabljajo kot orodje za biodinamično analizo prsti, omogoča razpravo o pomembnih vprašanjih, povezanih z rodovitnostjo tal, in omogoča refleksijo o različnih načinih mišljenja. S preučevanjem vzorcev prsti z različnih lokacij lahko sodelujoči spoznajo dejavnike, ki vplivajo na zdravje tal, na primer kmetijstvo, onesnaževanje in raznovrstne prakse upravljanja s tlemi. Glede na lokacijo in kontekst delavnice ta element omogoča različne možnosti za refleksijo: degradirane krajine, skupnostni vrtovi in mestni parki vsebujejo širok nabor različnih vrst prsti in ekosistemov, ki se jih da primerjati med seboj; na kmetiji lahko analiziramo tla z različnimi sistemi poljščin, gnojili in komposti. Izdelava kromatogramov (»krom«) je čudovit proces, ki je poln presenečenj, celo za tiste, ki imajo na tem področju že veliko izkušenj. Vsaka kroma je edinstvena, saj ne odraža le vzorca, iz katerega nastane, temveč do neke mere tudi okoljske pogoje (temperaturo, vlažnost, aktivnost mikrobov itd.) in individualni pečat osebe, ki jo izdela. V dneh po izdelavi se barvni vzorci krom znatno spreminjajo in s tem spodbujajo k sodelovanju še dolgo časa po koncu delavnice. Ko se vrnejo domov, mnogi udeleženci razstavijo svoje krome in s tem pogosto sprožijo pogovore o prsti in tleh v precej širših družbenih krogih. 3 Predlogi tematik za obravnavo med delavnico • Zdravje tal in Naravoslovne • upravljanje s tlemi vede Zdrava tla so temelj naše civilizacije. Izdelava ekstrakta prsti z raztopino Zaradi industrializiranega kmetijstva natrijevega hidroksida (NaOH) in prihaja do izgube strukture tal, reakcija s srebrovim nitratom (AgNO ) 3 degradacije hranil in onesnaženja – sta predvsem kemijska procesa. to pa na koncu privede do razpada Sama kromatografija je fizikalni ekosistemov in erozije tal do proces, pri katerem zaradi kapilarnih nerodovitne puščave. Za regeneracijo sil skozi filtrirni papir potujejo tekočine, tal ni univerzalnega recepta, saj so raztopljeni minerali in organske pogoji v vsakem vrtu in gozdu ter na snovi. Prst pa nastane v prepletenih vsaki kmetiji edinstveni. Če želimo bioloških, kemijskih in fizikalnih izboljšati kakovost življenja na Zemlji, procesih, ki se pogosto odvijajo več si moramo vzeti čas, se naučiti dobro tisoč ali celo več milijonov let. opazovati in biti zares prisotni med interakcijami s svetom. • • Zgodovina krožne kromatografije »Klasična« Prve oblike kromatografije so pedologija razvili v 19. stoletju. V 1950-ih je Vrste prsti, sestava, kemijske in Ehrenfried Pfeiffer metodo prilagodil fizikalne značilnosti, minerali, mikrobni za analizo vzorcev tal v kontekstu ekosistemi itd. – vse te lastnosti se antropozofskega (»biodinamičnega«) na tak ali drugačen način odražajo v kmetijstva. Antropozofija je kontroverzna kromah, čeprav jih je včasih zelo težko duhovna filozofija, ki jo je v zgodnjem povezati s točno določenim barvnim 20. stoletju utemeljil Rudolf Steiner. V vzorcem ali obliko. Obstaja veliko knjig, praksi se lahko uporablja v kmetijstvu, videov, podcastov in drugih virov o izobraževanju (Waldorf), alternativni pedologiji, dobrih informacij o krožni medicini, umetnosti in na mnogih kromatografiji pa ni tako enostavno najti. drugih področjih. 4 Struktura delavnice Za pravo izkušnjo s krožno kromatografijo tal ji je treba posvetiti dovolj časa. Čeprav je praktično delo enostavno in hitro, je pri večini korakov treba tudi čakati. V dvodnevnem formatu delavnice lahko udeleženci spoznajo celoten postopek, od odvzema vzorcev prsti do dokončanih krom. Pri določenih skupinah, lokacijah in kontekstih delavnic je pametno pozvati udeležence, naj prinesejo svoje lastne vzorce, in jih potem povprašati o specifični zgodbi njihove prsti in razlogih, zaradi katerih so jo izbrali. 1. Dan ~ 3–4 ure 10 min Uvod 20 min Odvzem vzorcev 60 min Sušenje vzorcev Premor #1 30 min Izdelava ekstraktov prsti Priprava raztopin, filtrirnih papirjev in stenjev 30 min Prepojitev filtrov z AgNO3 (temnica) Mešanje ekstraktov prsti Premor #2 Konec Sušenje filtrirnih papirjev (temnica) Premik ekstraktov prsti v temnico 2. Dan ~ 3–4 ure 30 min Pričetek kromatografije (majhne skupine, temnica) 60 min Kromatografija (temnica) Premor #3 30 min Sušenje krom (temnica) Premor #4 60 min Razvijanje krom in razprava o njih 5 Pripomočki · tehtnica (z natančnostjo vsaj 0,1 g, če je AgNO3 v trdnem stanju) · merilni lonček (~50–100 ml) · stekleni kozarci ali plastične viale (najmanj 50 ml) en kos na vzorec · petrijevke, pokrovčki kozarcev ali podobni pripomočki en kos na vzorec · litrski kozarec za raztopino NaOH (ali 2 x 500 ml) · kozarec ali viala v velikosti ~100 ml za raztopino AgNO 3 · majhna kuhinjska cedila · pipete (~2–10 ml) · gumijaste rokavice · škarje · rdeča luč (če je temnica zelo temna) · vrvica in kljukice za perilo (za sušenje krom) · žlice oz. lopatke (za odvzem vzorcev) Sredstva (za 20 krom) · srebrov nitrat (AgNO ) 0.2 g 3 · ●natrijev hidroksid (NaOH) 10 g · ●destilirana voda ~1.5 l · ●22 filtrirnih papirjev (s premerom 15 cm) Dva bosta uporabljena za »stenje« (glejte 3. korak). Po naših izkušnjah so najprimernejši papirji s stopnjo zadrževanja 5–8 μm, vendar pa se lahko dobro obnesejo tudi drugi. Prostor V prostoru, kjer poteka glavni del delavnice, vsak udeleženec potrebuje nekaj prostora na stabilni mizi, in sicer za obdelavo vzorca oziroma vzorcev prsti. Temnico lahko ustvarite s kartonom, odejami itd. – naj bo čim temnejša. Nič ni narobe, če je prisotne nekaj posredne svetlobe, poleg tega pa lahko uporabite tudi rdeče luči. Za vsako kromo je potrebna enakomerna in ploska površina (miza/polica/deska), ki je velika vsaj 15 x 15 cm, potrebne pa je še nekaj dodatne površine za vzorce ipd. Za obdelavo 20 krom je potrebna miza, ki je velika vsaj 150 x 50 cm. 6 Delavnica 1. Dan Introduction · pozdravite udeležence in razložite koncept delavnice uvod naj bo kratek, kasneje je na razpolago še dovolj časa Odvzem in sušenje vzorcev · udeležence spodbudite, naj se povežejo z okoljem, ki jih obkroža, in izberejo območje ali rastlino, ki jih privlači predlagamo 1–3 vzorce na udeleženca, odvisno od razpoložljivega prostora · za bolj senzorno izkušnjo lahko udeleženci v temnici vzorce odvzamejo z golimi rokami ~20 g na vzorec · prst razporedite po kartonu ali časopisnem papirju v senci postopek lahko pospešite s sušilnikom hrane · tisti, ki konča pred ostalimi, lahko pripravi 1-odstotno raztopino NaOH 50 ml na vzorec – 10 g NaOH v 1 litru destilirane vode je dovolj za 20 krom Premor #1 • v zgodnjih fazah delavnice se je najbolje lotiti tematik zdravja tal, upravljanja s tlemi in »klasične« pedologije odličen interaktivni pristop je, da na velikem • papirju razporedite vzorce prsti po barvi, vlažnosti, razmerju med glino in peskom ali drugih merilih • udeleženci lahko sami ocenijo spodbujajte senzorni pristop nekaj besed svoj vzorec in o njem povedo do prsti: tipanje, vohanje in morda celo okušanje 7 Izdelava ekstraktov prsti · presejite 5 g suhe prsti (luknjice velikosti ~1–2 mm) in jo zmešajte s 50 ml 1-odstotne raztopine NaOH · v naslednjih 1–2 urah večkrat nežno pretresite ali pomešajte raztopino Če je v vzorcu veliko organskih snovi, bo trajalo več časa, da se bo posedel. Idealno je, da do sedimentacije pride v temnici – tako vam za kromatografijo ni treba še enkrat premikati vzorcev. Priprava materialov • nekdo, ki ekstrakte prsti naredi med prvimi, lahko pripravi raztopino srebrovega nitrata (v temnici) Za rokovanje z AgNO 3 uporabite rokavice in poskrbite, da je srebrov nitrat izpostavljen čim manjši količini svetlobe!!! 0,5-odstotna raztopina AgNO3 npr. 0,5 g AgNO3 v 100 ml destilirane vode Za eno kromo boste potrebovali 2 ml, tako da bo to dovolj za približno 50 krom – raztopino lahko shranite v steklenički, v katero ne more prodreti svetloba (po potrebi lahko uporabite alufolijo). • Nekdo lahko pripravi filtrirne papirje in stenje naredite luknjo v sredini vsakega filtrirnega papirja (~3–5 mm) za stenje narežite filtrirne papirje v kvadratke (~2x2 cm) in jih zvijte v valjčke stenjev naredite dvakrat več, kot je filtrov (potrebovali jih boste kasneje) 8 Prepojitev filtrirnih papirjev z AgNO3 * z rokavicami in v temnici To delo lahko opravlja majhna skupina ali pa poteka v zaporedju po parih, odvisno od velikosti skupine in temnice pipetirajte 2 ml raztopine AgNO na 3 petrijevko oz. pokrovček kozarca vstavite stenj v luknjo v filtrirnem papirju in ga položite v petrijevko stenj naj se dotika raztopine – filtrirni papir se bo nemudoma začel prepojevati z njo ta postopek ponovite z vsemi filtrirnimi papirji vse filtrirne papirje lahko prepojite hkrati – glede na ko raztopina doseže ~5 cm od roba, vrsto filtrirnega papirja je za prepojitev potrebnih 5–20 minut odstranite stenj in pustite, da se papirji posušijo filtrirne papirje lahko pustite na petrijevki, jih položite na karton ali pa jih obesite na vrvico (v temi!) Sušenje filtrirnih papirjev in mešanje ekstraktov prsti · filtrirne papirje, ki so bili prepojeni z AgNO , je treba ves čas hraniti v temi – 3 če boste nadaljevali naslednji dan, priporočamo, da jih shranite v zaprti škatli · ekstrakte prsti je treba nežno pomešati vsakih ~30 minut vse do konca prvega dneva delavnice če želite primerjati rezultate, morajo biti intervali, skupni čas ekstrakcije in sedimentacija enaki pri vseh vzorcih · vzorci se lahko sedimentirajo čez noč v temnici in jih je treba naslednji dan premikati čim manj Premor #2 • na tej točki delavnice je smiselno • to lahko združite s pregledom povedati nekaj o kemiji in fiziki zgodovine krožne kromatografije postopka kromatografije (odvisno od časa in zanimanja) 9 2. Dan Prepojitev filtrirnih papirjev z ekstrakti prsti * z rokavicami in v temnici · na rob vsakega filtrirnega papirja zapišite svoje ime in jasno oznako vzorca · očistite petrijevke oz. pokrovčke kozarcev in uporabite nove stenje · pipetirajte 2 ml supernatanta (tekočine nad usedlino prsti) iz kozarca v petrijevko · ponovite enak postopek kot pri prepojitvi z AgNO3 · ko raztopina doseže ~2–3 cm od roba ali ko se podoba neha spreminjati, ustavite kromatografijo to lahko traja do eno uro, odvisno od vzorca in papirja Odpravljanje težav • če raztopina doseže manj kot ~1/2 razdalje • če so krome videti blede ali če do roba, pri naslednjih poskusih raztopino nimajo jasnih vzorcev, uporabite večjo bolj razredčite in/ali omogočite daljši koncentracijo prsti (npr. 10 g) čas usedanja Premor #3 · krome preverite vsakih ~10 minut in zaustavite tiste, ki se približujejo robu (odstranite stenj in pustite, da se kroma posuši) · če opazite, da se pri kateri od krom nič ne dogaja, preverite, ali je stenj še vedno potopljen v ekstrakt · med tem premorom lahko skupina obišče lokacije odvzema vzorcev; udeleženci lahko povejo par besed o tem, zakaj so izbrali posamezno lokacijo če imate dovolj časa, lahko to naredite tudi po koncu delavnice; takrat lahko s sabo vzamete razvite krome · še ena možnost, ki se ponavadi dobro obnese: narišete lahko velik zemljevid območja in krome razporedite po njem glede na lokacijo 10 Sušenje in razvijanje krom · pustite, da se vaše krome posušijo v temnici (npr. obešene na vrvici) · ko se posušijo, se jih lahko dotikate brez rokavic, poleg tega pa jih je dobro izpostaviti posredni sončni svetlobi, da se njihove barve ustrezno razvijejo Premor #4 / konec · ta premor je ponavadi združen s premorom #3, tako da lahko med sušenjem krom nadaljujete z dejavnostmi · preden podate prve informacije glede interpretacije, lahko udeležence vprašate, kaj vidijo in kaj mislijo o svojih kromah (to lahko naredite tudi v skupinah, v katerih so 2–3 osebe) · naredite kratek uvod o prepoznavnih značilnostih krom (območjih, kanalih in bodicah) in izpostavite dobre primere · udeleženci naj primerjajo krome, razmislijo o lokacijah odvzema vzorcev in delijo ideje za prihodnje raziskave Seveda se pogosto pričakuje, da bo vodja delavnice razložil/-a, kaj vzorci in barve razkrivajo o kakovosti tal. Super bo, če z udeleženci podelite nekaj informacij (odvisno od vaših izkušenj), vendar pa iz vsega skupaj ne naredite predavanja. • 11 Interpretacija in ocena Krožna kromatografija se izvaja po jasno določenem postopku in ima zelo ponovljive rezultate, vendar pa se interpretacija krom še vedno izmika znanstveni analizi. Čeprav so v primerjalnih študijah ugotovili, da obstaja korelacija med vizualnimi vidiki kromatogramov in bio(kemijskimi) lastnostmi prsti (glej nadaljnje branje), se iz tega ni razvil natančen sistem za znanstveno interpretacijo. Za izobraževalno uporabo metode je to morda celo prednost, saj so podobe zaradi tega bolj zanimive. Poleg tega to sproža razpravo o omejitvah interpretacije kompleksne snovi, kot je prst, s preprostimi številkami. Kaj je bolj zanimivo: Excelova preglednica ali živahna slika? Kromatogram je odraz kemijske in fizikalne sestave tal ter milijard mikroorganizmov, ki tam živijo. Vzorci in barve nastanejo neposredno iz živega sistema – pri njihovem pojavljanju in razvijanju lahko le pomagamo. V okviru biodinamičnega kmetijstva krožna kromatografija ni razumljena le kot zanesljiva metoda za analizo sestave tal, temveč je interpretirana tudi z vidika energetskih lastnosti tal. Če bi radi izvedeli več o tem pristopu, stopite v stik z lokalno zvezo za biodinamično kmetovanje. Na naslednjih straneh so rezultati nekaterih naših eksperimentov, vendar pa ne vsebujejo poglobljene obrazložitve interpretacije krome prsti. Tisti z največ izkušnjami na tem področju so uspeli standardizirati interpretacijo, in sicer tako, da kromo razdelijo na koncentrične kroge (območja) in radialne značilnosti (kanale in konice). Iz prisotnosti in barve območij ter njihovega odnosa z radialnimi značilnostmi lahko sklepamo o določenih lastnostih prsti. Temnorjave barve – predvsem v zunanjih območjih – so ponavadi znak prisotnosti organskih snovi, kanali pa nakazujejo na aktivnost mikrobov. Če kanali segajo vse od središča do robov krome, je to razumljeno kot kazalnik dobre rodovitnosti prsti. Rumena, siva in druge barve lahko kažejo na prisotnost določenih mineralov, včasih pa tudi na hudo degradacijo ali onesnaženost. Pri prsteh s slabo rodovitnostjo so pogosto jasno vidne meje med območji, kanali (če so sploh prisotni) pa ne dosežejo središča krome. 12 Primeri Dobra rodovitnost Zgornje tri krome predstavljajo rodovitne prsti z visoko vsebnostjo organskih snovi in veliko aktivnosti mikrobov. Lastnosti: temnorjave barve v osrednjih in zunanjih območjih; jasni kanali, ki segajo od središča do robov, pri vzorcu A); svetli središči in temna zunanja območja pri vzorcih B) and C). A) Vrt B) Gozd če iš al op Pok C) 13 Slaba rodovitnost Zgornje tri krome predstavljajo vzorce z zelo majhnimi količinami organskih snovi. Lastnosti: rumenkasto središčno območje (pri vseh treh); pri vzorcu D) ni kanalov in bodic; bodičasti radialni elementi pri vzorcih E) in F); temnejša rdeče-rjava barva in kanali, ki segajo v zunanje območje, pri vzorcu F). D) Zidarski pesek ina edl E) Peščena rečn a us a tl čena 14 F) Peš Kmetijske prsti Krome predstavljajo zelo različne prsti, ki se uporabljajo za gojenje različnih poljščin. Vzorca G) in H) sta iz Slovenije, vzorec I) pa je iz Mendoze v Argentini. Lastnosti: velike razlike med barvami in vzorci; različne oblike, a jasni kanali pri vzorcih G) in H), ne pa pri vzorcu I). G) Zelenjavni vrt rja mpi kro H) Polje d gra ino I) V 15 Urbane prsti Krome predstavljajo tri različne vzorce iz delavnice v središču Ljubljane. Vzorec J) je z roba gradbene jame, v kateri sta glina in pesek; vzorec K) je iz mokrišča na strehi podzemne garaže; vzorec L) je iz nahajališča gline, ki se med drugim uporablja za lončarstvo. Lastnosti: jasne meje med območji pri vzorcih J) in K); rjava barva osrednjega območja in jasni kanali (vsi vzorci); sivo srednje območje pri vzorcih J) in K); jasne bodice pri vzorcu J); temnorjavo zunanje območje pri vzorcu K). jama J) Gradbena K) Na garaži L) N ar av no na haj ali šče 16 gline Zapiski 17 Nadaljnje branje Pfeiffer (1959) »The Art and Science of Composting« Biodynamics #49 in »Qualitative chromatographic method for the determination of biological factors« Biodynamics #50 Hassild-Piezunka (2003) »Eignung des Chroma-Boden-Tests zur Bestimmung von Kompostqualität und Rottegrad« doktorska disertacija, Univerza v Oldenburgu Brinton (2010) »Assessing Compost & Humus Condition by Circular Chromatography« Journal of the woods end research Lab Vol. 1:1 Restrepo, Pinheiro (2011) »Cromatografía – Imágenes de vida y destrucción del suelo« knjigo je izdala založba Impresora Feriva (na voljo je le v španščini) Kokornaczyk, Primavera, Luneia, Baumgartner, Betti (2016) »Analysis of soils by means of Pfeiffer’s circular chromatography test and comparison to chemical analysis results« Biological Agriculture & Horticulture Ford, Cook, Tunbridge, Tilbrook (2019) »Using paper chromatography for assessing soil health in southwestern Australia« Centre of Excellence in Natural Resource Management, Univerza Zahodne Avstralije Graciano, Matsumoto (2020) »Evaluating Pfeiffer Chromatography for Its Validation as an Indicator of Soil Quality« Journal of Agricultural Studies Ford, Stewart, Tunbridge, Tilbrook (2021) »Paper chromatography: An inconsistent tool for assessing soil health« Geoderma, Vol. 383 18 Zahvale Ta knjižica je izpopolnjena različica mikroBIOMIKove prejšnje publikacije »Kratki vodič po krožni kromatografiji« (2022), s katero vam želimo pomagati pri izvedbi delavnice na to tematiko. Vse publikacije iz serije Kratki vodniki so na voljo na spletni strani mreže mikroBIOMIK Society (1) in v knjižnici Internet Archive (2). Najlepše se zahvaljujemo partnerjem, udeležencem delavnic in podpornikom naše kampanje množičnega financiranja. Še posebej pa se zahvaljujemo kolektivu Trajna, Rei Vogrinčič, Saši Spačal in Fernandu »Nanu« Castru. Del raziskav je bil opravljen med PIFrezidenco 2024, v organizaciji Zavoda Projekt Atol (3) in v sodelovanju s kolektivom Trajna/Krater (4), s finančno podporo Ministrstva za kulturo in Ministrstva za javno upravo Republike Slovenije. PIFrezidenca poteka v sklopu projekta Rewilding Cultures, ki je sofinanciran s strani programa Evropske unije Ustvarjalna Evropa. Za vsebino te publikacije sta odgovorna izključno mikroBIOMIK in Zavod Projekt Atol; vsebina morda ne odraža stališč Evropske unije. Povezave (1) mikrobiomik.org (2) archive.org (3) projekt-atol.si (4) krater.si (5) rewildingcultures.net Besedilo in slike Julian Chollet Oblikovanje in ilustracija Akvilė Paukštytė Urednica Tina Dolinšek (Zavod Projekt Atol) Lektura in prevod Jaka Bulc Založnika Zavod Projekt Atol (Ljubljana, Slovenija) mikroBIOMIK Society (Herrsching, Nemčija) 2024 Brezplačna publikacija 19 Prenesi digitalno različico na archive.org ali mikrobiomik.org Ustvarjeno 11/2024 https://archive.org/details/ChromaSI Kataložni zapis o publikaciji (CIP) pripravili v Narodni in univerzitetni knjižnici v Ljubljani COBISS.SI-ID 215490563 ISBN 978-961-96713-1-3 Objavljeno pod (Zavod Projekt Atol, PDF) CC BY-SA 4.0