Związki humusowe

Związki humusowe

(Przedruk elektroniczny za zgodą PZA z czasopisma "Akwarium" nr 5-6/88)

Stanisław Kujawa

Na wstępie należy zaznaczyć, że nazwa "związki humusowe" obejmuje ogólnie różne związki wielkocząsteczkowe, należące do substancji organicznych, które powstają w wodzie w wyniku humifikacji, czyli oddziaływania czynników chemiczno-fizycznych (odczyn wody, tlen, temperatura) i fermentacyjnych (bakterie, grzyby) na martwe, trudno rozkładające się szczątki roślinne (lignina, celuloza). Humifikacja trwa o wiele dłużej niż np. mineralizacja, gdzie następuje szybki rozpad substancji organicznej na proste związki nieorganiczne.
Związki humusowe pod względem chemicznym są bardzo różnorodne i dotychczas mało poznane. Podział ich przeprowadzono na podstawie kryteriów analitycznych. Do pierwszej grupy należą fulwokwasy, które charakteryzują się rozpuszczalnością w wodzie, zaś ich wodne roztwory mają odczyn kwaśny. W drugiej grupie znalazły się kwasy huminowe, które nie są rozpuszczalne w wodzie, a jedynie w słabych roztworach alkalicznych (NaOH; KOH) tworząc z nimi ciemnobrunatny roztwór humianów (tj. soli kwasów huminowych i zasad). Trzecią grupę stanowią huminy i ulminy, które nie są rozpuszczalne prawie w żadnych odczynnikach chemicznych. Duża koncentracja związków humusowych występuje w torfach, węglu brunatnym, lignicie, stylicie, korze, drewnie, korzeniach i owocach. Występują one również w niektórych roślinach niższych: glonach, porostach, mchach i grzybach. Garbniki roślinne najobficiej tworzą się w naroślach - tzw. galasach*, w których znajduje się kwas galusowy, dawniej stosowany do wyrobu atramentu i garbnika zwanego taniną. Ciemna barwa garbnika powstaje przez utlenienie barwnika flobafeny, dzięki któremu tworzy się ciemna barwa w korze drzew i herbacie. Dla orientacji przytoczyć można wykaz zawartości garbników w kilku gatunkach roślin:

liście brzozy              8-9%
liście olchy             11-13%
liście kasztanowca   9-10%
kora brzozy                5-8%
kora świerkowa         8-10%
kora dębu               10-15%
drewno kasztanowca 7-18%
herbata                   17-20%

    Bardzo duże ilości garbników zawierają zielone skorupy orzecha włoskiego, podobnie zresztą jak i jego liście, które mają tego związku ponad 30%. Najwięcej jednak garbnika występuje w korzeniach drzew mangrowych - bo blisko 50%.
Związki humusowe, w zależności od stopnia stężenia, zabarwiają wodę naturalną na żółto, a niekiedy do żółtobrunatnej. Ze względu na kwasowy charakter związków humusowych następuje obniżenie odczynu wody (pH) co sprzyja stabilizacji układu koloidalnego, a zarazem zwiększa się stopień dysocjacji związków humusowych fulwokwasów, które prowadzą do pogłębiania barwy wody.
    Substancje humusowe stwierdzone w wodzie w stężeniach normalnych (od 0,5 do 1,0 mg/dcm3) nie są szkodliwe dla zdrowia ludzi i zwierząt. Maksymalna dopuszczalna ilość substancji organicznej jaka może znajdować się w wodzie do picia wynosi od 1,8 do 2,5 mg/dcm3, co odpowiada barwie od od 4-24 mg/dcm3 Pt (jednostka barwy). Wody zawierające związki humusowe są w mniejszym lub w większym stopniu dysfotyczne (słabo prześwietlone).
    Dużym rezerwuarem związków humusowych są torfy, które prasowane w kostki lub bele przeznaczone są dla celów opałowych czy też ogrodniczych. Torf w stanie naturalnym składa się z silnie uwodnionej mieszaniny rozłożonych szczątków roślinnych i z niewielkiej ilości resztek zwierzęcych.
    Przeciętnie torf zawiera 60% węgla, około 5% wodoru, od 30-40% tlenu i od 1-4% azotu. Ze związków mineralnych stwierdzamy krzemionkę, wapń, żelazo, potas, fosfor oraz szereg innych mikroelementów.
    Zastosowanie. Obecnie w akwarystyce stosuje się preparaty takie jak Torfin firmy "Tropical" lub Biotorfin firmy "Zoolek". Są one przydatne do zwalczania glonów oraz przyrządzania wody do tarła wielu gatunków ryb tropikalnych, szczególnie z rodziny kąsaczowatych - Characidae.
    Przy stosowaniu kwasu humusowego, w przypadku zbyt wysokiej twardości (powyżej 8'n) nie obserwuje się dostatecznej jego skuteczności, ponieważ zachodzi tu proces częściowego strącania kwasu przez związki wapnia i magnezu, które w takiej wodzie się znajdują. Ponadto zbyt duża koncentracja (przedawkowanie) kwasu humusowego działając przez dłuższy czas, wpływa hamująco na uprawę roślin ale nie ujemnie na ryby.
    Podkreślić należy, że kwasy humusowe łatwo łączą się ze związkami żelaza, fosforu, kobaltu, manganu, miedzi, które w tej postaci są łatwo przyswajane przez rośliny. Ta zależność objawia się tym, że rośliny dobrze się ukorzeniają, tworzą mocną łodygę, a liście uzyskują ładną, zieloną barwę. Autor na podstawie wieloletnich obserwacji stwierdził, że związki humusowe w umiarkowanej ilości bardzo korzystnie wpływają na kondycję zdrowotna ryb i ich biologiczną aktywność (rozród).
    Innym sposobem na wprowadzenie kwasów humusowych do wody będzie ułożenie na dnie akwarium kawałków tzw. Lignitu czyli stwardniałego węgla brunatnego, który skuteczne buforuje pomiędzy substancjami mineralnymi a hydrobiontami. To oddziaływanie wynika z wydzielających się z lignitu substancji humusowych, które nie zawierają czynników chorobotwórczych jak też wstrzymują dyfuzję związków toksycznych i szkodliwych dla roślin i zwierząt. Przykładowo można podać, że 1 kg lignitu zawiera następujące ilości pierwiastków chemicznych:
fosforu (P).....................10-20 mg
potasu (K)................... 20-100 mg
magnezu (Mg).............300-500 mg
wapnia (Ca).............1500-2500 mg
siarczanu (SO₄)..............10-20 mg
żelaza (Fe)....................10-30 mg
cynku (Zn).......................2-5 mg
miedzi (Cu).......................2-4 mg
molibdenu (Mo)...............0,1-1 mg
boru (B)...........................2-5 mg
    Należy podać, że w akwariach, do których wprowadziliśmy humusowe związki nie można stosować zbyt jaskrawego oświetlenia, a już w żadnym przypadku promieni ultrafioletowych, ponieważ zawarte w wodzie garbniki ulegają wytrąceniu, a następnie koagulacji, czego objawem będzie zmętnienie wody i pojawienie się kłaczków, które oblepiają skrzela ryb lub pokrywają np. złożoną ikrę.
    Na zakończenie można przytoczyć praktyczne doświadczenie, jakie zostało zastosowane w Ogrodzie Botanicznym we Wrocławiu, gdzie w celu zwalczenia glonów w akwariach wprowadzono preparat wyprodukowany w Instytucie Torfowym w Elblągu. Użyty do tego celu proszek rozsypywano na powierzchni wody w ilości 1,25 g na 1 litr wody. Przy opadaniu proszku woda w ciągu 1/2 godziny nabiera barwy mocnej herbaty. Już po 30 godzinach sinice (Cyanophytae) odpadają od liści roślin. Po 10 dniach rośliny i szyby są zupełnie oczyszczone z glonów. Pomimo takiego radykalnego toksycznego działania kwasu humusowego rośliny wyższe nie wykazują żadnego zahamowania wzrostu, raczej widać było działanie stymulujące. Wskazane jest, aby po dalszych 5 dniach z dna akwarium usunąć osad preparatu humusowego, ponieważ działając przez dłuższy czas doprowadzi do zatrucia roślin.
    Z praktycznych względów wskazane jest, aby w akwarium utrzymywać stałą koncentrację kwasu humusowego (0,02-0,1 promila) co uniemożliwi rozwijanie się glonów pomimo dużego oświetlenia. Stosowanie koncentracji powyżej 0,2 promila jest toksyczne dla wszystkich roślin. Jak wiadomo, rośliny wodne wymagają wody raczej o odczynie lekko kwaśnym (pH 6,6-6,9) chociaż są też gatunki, które przedkładają wodę o odczynie obojętnym lub lekko zasadowym. Wydawałoby się, że stosowanie preparatu humusowego spowoduje wzrost kwasowości wody. Tymczasem preparat ten działa bardzo stabilizująco i utrzymuje odczyn w ściśle określonym zakresie - pH 6,7-6,9 - pomimo, że co pewien czas dolewamy świeżej wody o odczynie pH 7,1-7,3.
    Rady praktyczne. Jak wiadomo, świeża woda wodociągowa, którą będziemy napełniali akwarium, po uprzednim "odstaniu" przez 24 godziny, w celu usunięcia szkodliwego chloru - nie zawiera związków humusowych. Z tych względów proponuje się urządzenie i zastosowanie - szczególnie dla określonych gatunków ryb - filtru torfowego.
    Budowa takiego filtru niczym nie odbiega od zewnętrznego filtru żwirowo-perlonowego (wata) z tą tylko różnicą, że po wacie i żwirze układamy na dnie warstwę torfu.
    Do naszych celów nadaje się tzw. torf ogrodowy, nie nawożony, który jednak przed użyciem musimy dwu- lub trzy- krotnie przepłukać gorąca wodą, a to w celu usunięcia nadmiernych ilości substancji organicznych (białko).
    Ogólną zasadą takiego filtru jest, by zachowany został odpowiedni stosunek torfu do objętości wody w akwarium. Dlatego przyjmuje się, że jeden litr suchego torfu powinien przypadać na 100 litrów wody.

LITERATURA:
Akwarium nr 5-1967; nr 2-1973; nr 3-1977; nr 2-1983; nr 3-1985
Brunner G., 1978, Pflanzen im Aquariumrichtig gepflegt, Kosmos-Franckh Stuttgart.
Frey H., 1982. Das Susswasser Aguarium, Neuman-Verlag, Leipzig-Radebeul.
Friesen G., 1952. Zur Sauerstoffanreicherung im Aquuarienwasser durch Filterung, DATZ nr 8.
Geidler R., 1980. Wasserkunde fur die Aquaristische Praxis, Kernen Verlag Stuttgart.
Gumiński St., 1947. Stymulujące i trujące działanie kwasu humusowego na organizmy niższe. Acta Soc. Bot. Pol. nr 1.
Sławiński St., 1958. Preparat humusowy jako środek do zwalczania glonów. Wiadomości botaniczne T. III, z. 3
Sterba G., 1956. Aquarienkunde T. I. Urania Verlag, Leipzig-Jena.
Wagner O., 1956. Aquarienchemie, Urania Verlag, Leipzig-Jena.

    Od recenzenta:
    Stosowany w akwarystyce preparat humusowy w zasadzie nie jest kwasem humusowym lecz najczęściej humianem sodowym tj. solą kwasów huminowych zdysocjowaną w roztworze wodnym. Aczkolwiek w dotychczasowych badaniach częstokroć stwierdzano jego destrukcyjny wpływ na glony, a stymulujący względem roślin naczyniowych, to jednak sprawa ta nie jest prosta. Cytowany przez Autora prof. Gumiński na podstawie badań przeprowadzonych na Pleurococcus, Staurastrum, Scendesmus i Euglena wykazał zarówno trujące jak i stymulujące działanie tego preparatu w zależności od stężenia preparatu jak i gatunków glonów - przy czym jedynie dość duże dawki humianu (powyżej 1 promila) działały wyraźnie hamująco. Taką dawkę stosowano także we Wrocławskim Ogrodzie Botanicznym. Jednakże znane są liczne gatunki glonów, na których wzrost i rozwój preparat, nawet w stężeniu do 5 g na litr wody (5 promila), działa pozytywnie. Do nich m.in. należy Chlorogonium euchlorum, Ch. elongatum, Cladophora fracta, Scendesmus quadricauda czy też sinice z rodzaju Anacystis i Microcystis.
    W naszych akwariach często spotykanym, niepożądanym gościem są sinice z rodzaju Oscillatoria. Przeprowadzone badania (Skinder, 1981) wykazały, że hamujące działanie preparatu humusowego przejawia się dopiero od 0,25 promila stężenia tego preparatu w wodzie. To stężenie jest już szkodliwe przy dłuższym działaniu dla wszystkich roślin wodnych.
    Intensywność hamującego działania tego związku zależy od jego rodzaju (najlepszy jest ekstrakt sporządzony z torfu), maleje wraz z zawartością wapnia w wodzie (a więc z jej wzrastającą twardością) oraz zależy od pH wody (silniej zaznacza się w pH niższym od optymalnego dla danych glonów niż w pH wyższym, najsłabiej jednak przy pH optymalnym). Tak więc nie ma żadnej pewności, czy dawka ta będzie skuteczna w każdym akwarium i w stosunku do każdej sinicy.
    Należy także mieć na uwadze, iż woda przy zawartości humianów 1promil ma barwę ciemnobrązową (widoczność nie przekracza kilkunastu cm) która utrzymuje się przez długi okres. Nawet po częściowej wymianie, woda zachowuje jeszcze do 2 miesięcy jasnobrunatne zabarwienie.
    Sadzę także, że zalecana przez Autora koncentracja związków humusowych ("kwasu humusowego") jest stanowczo za duża, można zgodzić się na dolną granicę, tj. 0,02 promila. Dla informacji podam, iż w badanych przeze mnie wodach kwaśnych jezior dystroficznych, jasnobrunatnie zabarwionych, maksymalna zawartość kwasów humusowych (huminowych i fulwowych) nie przekraczała 10000 mgC w litrze wody, co po przeliczeniu daje nam do 17 mg (0,017 promila).
    Tak więc preparaty humusowe w ilościach zalecanych przez producentów należy traktować raczej jako substancje stymulujące (wspomagające) wzrost roślin i rozwój ryb, a nie jako panaceum na glony. Do tej pory nie wynaleziono jeszcze środka ( i nieprędko to jeszcze nastąpi) działającego destrukcyjnie w każdych warunkach na wszystkie glony, a nieszkodliwego dla ryb i roślin wyższych.

Literatura:
Skinder N. W., 1981 "Hamujące działanie humianu sodowego na liczebność populacji Oscillatoria saneta (Kützing) Gomont". Activ Univ. Wratislaviensis, Prace Botaniczne, 26: 3-58.

Recenzował: dr Ryszard Kamiński

"Akwarium" 5-6/88

strona główna