Статията по-долу съм превел от ТОЗИ сайт.
Тъй като статията е с почти буквален превод,навсякъде израза ТЕЧЕН ВЪГЛЕРОД да се чете ГЛУТАРАЛДЕХИД. Навсякъде,където е писано от 1л. ед.ч (тоест от мое име) да се чете като мнение на автора на статията!!!
Приятно четене!Глутаралдехид (молекулярна формула C5H8O2) е безцветна течност с остра миризма, използвана предимно за дезинфекция на предмети и повърхности. За целите на дезинфекция обикновено се използва разтвор с концентрация от 0.1% до 1.0%. Той е силно токсичен и предизвиква силно дразнене на очите, носа, гърлото и белите дробове, главоболие, сънливост и световъртеж.
В аквариумното хоби започнахме да използваме глутаралдехид по две причини:
-защото в малки количества може да бъде биологично използван източник на въглерод за висши растения (но не за водорасли)
-заради биоциди ефекти (дори при концентрация от 0.5 до 5 мг / л убива повечето водорасли)
Периода на полуразпад на глутаралдехид е приблизително 10,6 часа *, и се метаболизира напълно след 48 часа. По време на този период глутаралдехида във вода се превръща в глутарова киселина, която след това [вътре в растения] метаболизира до въглероден диоксид (СО2). Това означава, че след около 10 часа, концентрацията на Глутаралдехид в аквариума се намалява наполовина, и след около 24 часа на растенията няма да има на разположение глутаралдехид. Поради това е необходимо да се добавя в аквариума всеки ден. Не е добре да се слага по-голяма доза в аквариума с убеждението, че тя ще покрива нуждите за на растенията за по-дълго време - в рамките на 24 часа, повечето от глутаралдехид ще се метаболизира. Поради относително бързият период на полуразпад се препоръчва също така да се добавя в аквариума точно преди включване на светлините (колкото е по-голям периода между добавянето на препарата в аквариума и включването на светлините, толкова по-малка част от него ще бъде на разположение на растенията по време на фотопериода). Концентрациите,които обикновено се използват в аквариумното хоби (до 5 мг / L) не са вредни за по-голяма част от водната флора и фауна (въпреки че някои акваристи са наблюдавани странични ефекти на тези концентрации на някои водни мъхове, лишеи и чувствителни растения от рода Anacharis) .
* Това означава, че след 10.6 часа първоначално добавената доза на глутаралдехид ще намалее точно на половина(ще се метаболизира) - за това време концентрацията му ще бъде половината.
[Теста е направен с реактив, съдържащ 9.45 мг / L на глутаралдехид.]
Източник:LEUNG, H.-W. Aerobic and Anaerobic Metabolism of Glutaraldehyde in a River Water-Sediment System. DOI: 10.1007/s002440010248. Available from: cactiexchange.ipc.tsc.ru.
Търговски препарати, съдържащи глутаралдехид (или неговите производни). 1.Easy-Life EasyCarbo [Арнем, Холандия, Европа]
-неизвестен състав (вероятно глутаралдехид или неговото производно). В интернет не можах да намеря всички съответни изявления на производителя за точния състав на продукта и неговите предимства пред конвенционалният глутаралдехид. Когато попитах производителя за състава на EasyCarbo той беше упорит и не отговаряше.
Сред акваристи се спекулира, че EasyCarbo и Flourish Excel съдържа приблизително 1,5% разтвор на глутаралдехид.
2.SeaChem Flourish Excel [Медисън, Джорджия, САЩ]
-Те казват, че той съдържа полимер на глутаралдехид изомер, известна като polycykloglutaracetal. Според производителя (SeaChem Ко) той не е чист глутаралдехид, но специален дериват, който е разработен на базата на много години на изследвания и тестове. Те казват, че в сравнение с чистия глутаралдехид този дериват е по-малко реактивен и по-лесно усвоим от растенията като източник на въглерод.
Описание на продукта като заместител на СО2 и указание за употреба може да прочетете ТУК3.PlantaGrow PMFE [Kralupy NAD Vltavou, Чехия, Европа]
- 1.5% разтвор на чист глутаралдехид (състав бе потвърден за мен от производителя)
4.Rostlinna-akvaria.cz Invital Carbon [Храдец NAD Moravicí, Cr]
- 1.5% разтвор на чист глутаралдехид + помощни вещества (за подобрен състав).
Колко mg/ L съдържа обичайната доза?Изчисляване на концентрацията на глутаралдехид в аквариума: 100 mL 1.5% разтвор на глутаралдехид (GA)1) = 1.5 mL GA + 98.5 mL H2O
Плътност на GA = 1.06 g/mL
100 mL 1.5% разтвор на глутаралдехид = (1.5 mL)*(1.06 g/mL) = 1.6 g GA
1 mL 1.5% разтвор на глутаралдехид = 1*1.6 g/100 mL = 0.016 g GA (= 16 mg GA)
Препоръчителната доза за растителни аквариуми(SeaChem замах Excel) = 2.0 мл 1,5% разтвор на GA за всеки 40 L вода
Препоръчителната доза за растителните аквариуми (Easy-Life EasyCarbo) = 2,0 мл 1,5% разтвор на GA за всеки 50 л вода
Препоръчителната доза за растителни аквариуми (PlantaGrow PMFE) = 2,5 мл 1,5% разтвор на GA за всеки 100 L вода
Концентрацията на глутаралдехид в аквариума (SeaChem): (?) 2.0 мл * 16 мг / 40 L = 0.8 мг / л GA
Концентрацията на глутаралдехид в аквариума (Easy-Life): (?) 2.0 мл * 16 мг / 50 L = 0.6 мг / L GA
Концентрацията на глутаралдехид в аквариума (PlantaGrow): 2.5 мл * 16 мг / 100 L = 0.4 мг / л GA
1.Изчисленията са валидни само при използване на 1.5% разтвор на чист глутаралдехид. Като се има предвид, че нито SeaChem,нито Easy-Life разкриха точния състав или концентрацията на разтвора за техните продукти, на [тук заявените] крайни концентрации, може да не съответстват на реалните концентрации, така че трябва да се третира с повишено внимание.
Токсичност на глутаралдехида:
NOEC = концентрация, при която не се наблюдават негативни ефекти (концентрация не се наблюдава ефект)
LOEC = Концентрация с първи негативни ефекти при наблюдение (концентрация най-ниските наблюдавани ефекти)
IC25 = концентрацията, при която се наблюдава инхибиране (подтискане) на 25% население
IC50 = концентрацията, при която се наблюдава инхибиране (подтискане) на 50% от населението
LC25 = концентрация, която е смъртоносна за 25% от населението
LC50 = концентрация, която е летална за 50% от населението
Източник: SANO, Larissa L., Ann M. KRUEGER a Peter F. LANDRUM. Chronic toxicity of glutaraldehyde: differential sensitivity of three freshwater organisms. DOI: 10.1016/j.aquatox.2004.12.001. Available from:
http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0166445X04003340Какво показва таблицата по-горе:
Концентрацията на Глутаралдехид под 1 мг /вероятно няма да има никакво отрицателно въздействие върху водорасли; растежа на водораслите не започва да намалява,преди концентрацията достига 1-1,5 мг / L - това не се отнася за всички видове водорасли. Въпреки това, такава концентрация има негативен ефект върху излюпването на рибите, така че когато рибите хвърлят хайвер, със сигурност не е препоръчително да се увеличи концентрацията на глутаралдехид в аквариума над 1 мг / L. В допълнение, концентрацията на около 5 мг / л може вече да доведе до смъртта на зоопланктон, който е важна част от екосистемата на аквариума (такава висока стойност се счита за критично за повечето безгръбначни, като скариди).
Важно предупреждение Понеже глутаралдехид е силно токсичен, трябва да се действа много внимателно (особено, ако някой иска сам да смеси необходимия 1,5% от по-голям концентрат на глутаралдехид)! В случай, че искате да се смесвате сами 1,5% разтвор предлагам ви да използвате калкулатор rota.la.
Какво знаем за последиците от употребата на глутаралдехид?Последните проучвания са доказали, че при използване на течен въглероден растенията подобряване растежа си от 200-500% (в сравнение с растежа без използване на течен въглерод).
Без добавка на СО2 темпа на растеж на растенията зависи от скоростта, при която концентрацията на CO2 в атмосферата се уравновесява с неговата концентрация във вода. CO2 от въздуха ще премине към водата (където на практика няма високи нива на въглероден диоксид,а присъства естествено), само до степен,равна на разликата в концентрацията във водата и в баланса на въздуха навън. Следователно при нормално налягане, CO2 във водата ще бъде около 0.6 мг / л (състояние на равновесие). Важно е да се осъзнае, че ако имам много растения в аквариума, те ще усвоят CO2 от водата много по-бързо, отколкото ще се доставя от въздуха в него. Поради това, в повечето (особено растителни аквариуми) темпът на растеж на растенията зависи от количеството на CO2.
Ние можем да добавим допълнително количество CO2 за подпомагане на растежа на растенията по два начина:
-С подаване на газообразно CO2 от бутилка газ (източник на неорганичен въглерод)
-Чрез специално течен тор, така нареченият "течен въглероден" (органичен източник на въглерод).
В метаболизма на течният въглерод се създава проста молекула на органичен въглерод (подобно на това, което възниква по време на фотосинтеза), които растенията може да се използват като градивен елемент за по-сложни въглехидрати. И тъй като тя ( молекулата)е източник на органичен въглерод, той не влияе на рН. Начинът, по който се използва течният въглероден от растения включва два процеса: 1) абсорбция, и 2) преобразуване. Тъй като активната съставка в течният въглероден (polycykloglutaracetal) има неутрален заряд и относително ниско молекулно тегло, лесно се абсорбира директно през клетъчната мембрана на повечето растения. След като е вътре в клетката, тя може да се превърне в CO2 (и впоследствие да се преработи), или в какъвто и да е комплекс от органични съединения, необходими за жизнените процеси на растенията (например захари, нишесте, аминокиселини и др.) Тези преобразувания са контролирани от различни ензими. За да се открият точните механизми (т.е. преобразуването в CO2 или до преобразуване на по-сложни вериги), са нужни допълнително други тестове с радиоактивен въглерод (14С). Все пак може да се каже (въз основа на последните проучвания), че течният въглероден осигурява количествено измерими предимства при растежа на растения. Те също са доказателство, че растенията са наистина в състояние да използва течният въглерод. Изпитанията на SeaChem показват, че течният въглерод води не само до ясно качествено увеличение на състоянието на растенията и тяхната жизненост, но и да ясно измеримо увеличение в скоростта на растеж. Последните изследвания също са показали, че използването на течният въглерод води до подобряване на растежа от 200-500% (в сравнение с растежа без използване на течен въглерод). И въпреки, че добавянето на газообразен СО2 насърчава растежа на растенията, дори повече от самият течен въглерод, няма съмнение, че използването на течен въглерод значително ще подобри растежа и състоянието на растенията.
Въпреки че глутаралдехид е полезен източник на въглерод за растенията, газообразно подаваният СО2 води до количествено по-голямо подобрение на растежа от самият глутаралдехид, въпреки че течният въглерод също осигурява значително количество въглерод за растения. Ако на въглеродният двуокис могат да бъдат дадени 10 точки по скалата на растителното предпочитание, за течният въглерод могат да бъдат дадени приблизително 6-7 точки. Течният въглерод може да се използва самостоятелно или едновременно с CO2 (едновременната употреба на газообразен СО2 и течен въглероден няма да навреди-растенията се чувстват добре когато им се подава и под двете форми). Движението на водната повърхност вследствие на аерация не оказват влияние върху въздействието (или концентрацията) на органичен въглерод във водата. Като се има предвид, че глутаралдехид продължава да съществува във вода за около 24 часа, преди да изчезне (или преди това да се метаболизира напълноот растенията), то той може да се дозира по всяко време на деня и в следващите 24 часа от прилагането му растенията ще имат непрекъсната доставка на въглероден . Все пак е по-добре да се дозира в началото на деня, тъй като концентрацията на глутаралдехид (и по този начин неговата наличност във водата) намалява с увеличаване на времето. Препоръчаната доза течен въглероден е напълно безопасна за рибите. Въпреки това, за някои видове чувствителни растения (например род Anacharis → Егерия или Elodea) тя може да бъде разрушителна.
Източници:Carbon in the Planted Aquarium (Gregory Morin, Ph.D.), APC.com, plantedtank.net, seachem.com (1), seachem.com (2)
Колко CO2 произвежда една доза глутаралдехид?Наскоро (10/2013), се появи една статия в Чешкото интернет пространство, което поставя под въпрос ползата от "течен въглероден" (Помага ли Глутаралдехид в растителният аквариум?). Авторът отразява колко въглерод (C) може да бъде теоретично получени от една доза глутаралдехид, след това той превръща количеството в еквивалентно количество на въглероден диоксид (CO2), и накрая сравнява резултата с концентрацията, която акваристи поддържат в растителните аквариуми, използвайки комплекта на CO2:
„Молекулната формула на глутаралдехид (GA) е C5H8O2. От него можем да изчислим, че в 5 мл от 1.5% разтвор на глутаралдехид (което е препоръчителната доза за 100л аквариум) има около 0.075 г чист глутаралдехид (C5H8O2). Действителният въглерод (С) в този разтвор възлиза на 0.045 грама, което в еквивалент на 0.165 грама CO2 = 165 мг СО2. Така една препоръчителна доза от течен въглерод (5 мл 100L) теоретично увеличава на концентрацията на СО2 в нашият 100L аквариум с около 165 мг, което [превръща в мг / л] възлиза на около приблизително 2 мг / л CO2 на ден.”*Впоследствие, авторът [въз основа на измерената консумация на нитрати (NO3)] изчислява теоретичния размер на CO2, който е нужен на растенията за да растат:
„* Автор първоначално изчислява с дневна консумация от 4 мг / л NO3, което изглежда малко пресилено за мен, така че аз ще използвам при изчисляването трезва оценка от 1 мг / л NO3. (Авторът не отчита ефекта на субстрата [който сам по себе си може да абсорбира доста значителна част от хранителните вещества, без това задължително да предполага, че тези количества са консумирани реално от растенията], а също така той не взема под внимание влиянието на анаеробни процеси [в които нитрати частично се превръщат в газ азот- съобщава се,че някои силно порьозни филтър медии имат тази способност]. Въпреки това, в това изчисление точната консумация е от по-малко значение. Както и да е,като резултат, стойностите ще бъдат много по-високи от тази на глутаралдехид.)
Ако се измери концентрацията на нитрати (NO3) на първия ден, а след това на следващия ден по същото време се измери отново, ще видите колко NO3 консумират вашите растения в един ден. Да предположим, че измерването е на потребление на 1 мг/л NO3 на ден. Така че в 100л (26G) растенията консумират по този начин общо 100 мг NO3. Азотът (N) в NO3 възлиза на 22,6 мг. Както знаем, в сухото растение съдържанието на въглерод (С) е около 45% , 2% азот (N) → виж тук (http://www.prirodni-akvarium.cz/en/index.php?id=en_whyFertilize). Следователно, тези два елемента са в съотношение от около 20: 1 (C: N). Така че, ако растенията консумира 22,6 мг азот (N) всеки ден,след това, на теория, те се нуждаят от 452 мг на въглерод (C), който [когато се превръща в CO2] е в размер на 1 655 мг.-това е равно на 16 мг / л на CO2 на ден в 100L аквариум.Въпреки, че аз намирам всички тези съображения (и изчисления) много полезни и благоприятни за всеки акварист, който използва течен въглерод, необходимо е те да вземат предвид, че това са само теоретични изчисления. Дали тези теоретични изчисления отговарят на действителността или не, това не може лесно да се провери. Това ще изисква много сложни и скъпи тестове с радиоактивен въглерод (14С), с които може да се "проследи" маршрута и точното количество въглерод в тестов аквариум.
Въпреки че авторът на статията по-горе казва, че неговите резултати са базирани на няколко променливи величини, той споделя само ефективността от добавянето на CO2 сравнен с глутаралдехид. Но това, което той забравя, е, че тези теоретични изчисления ще са валидни само в случай, че един мол C5H8O2 ще произведе един мол от CO2 (което трябва да е така, но може и да не е вярно). В сложни химически реакции, които се провеждат в метаболизма с глутаралдехид, може да бъдат въведени и някои елементи и съединения от други места - не само от самия глутаралдехид, така че от горепосочените изчисления ние не може лесно да направим правилните изводи за количеството въглерод или CO2 в аквариума . Според изследванията на SeaChem използването на течен въглерод (глутаралдехид или негови производни), ще доведе до повишаване на растежа до 200-500% (в сравнение с растежа без използването на този продукт, или в сравнение с равновесието, при което водата съдържа около 0.6 мг / л на CO2). Теоретично, можем да заключим от това, че ако равновесието е 100% (0.6 мг / л), увеличението с 2мг/л.ще доведе до 200% увеличение на биомасата, а 4 мг./л. ще доведе до увеличение от 500% на биомасата.
Течният въглерод е в състояние да предостави на растения около 4.2 мг / л на напълно използваемо CO2 - към тези данни трябва да се отнасяме с повишено внимание.Колко ще се увеличи растежа на растенията, с леко увеличение на концентрацията на CO2?
Параметрите на експеримента: Умерено осветление (90 µmol PAR), концентрация на CO2 = 6.6 мг / L - т.е. 6 мг / L по-висока, отколкото в равновесно състояние (0,6 мг / л).
Процентните стойности за растежа са взети по отношение на състоянието на равновесие. Графиката по-горе показва, че ако се увеличи концентрацията на CO2 от равновесно състояние (0,6 мг / л) до почти 7 мг / L, Riccia fluitans ще увеличат своя дневен обем от 6% (= 500% на месец):
Забележка: В горното проучване, може да забележите интересен факт е, че когато се увеличи концентрацията на CO2 от равновесие (0,6 мг / л) до 6,6 мг / л, ще има значително увеличение на растителна биомаса (230% до 15 дни ), докато увеличаването на концентрацията на СО2 до 35 мг / л няма да доведе до такова бързо нарастване на биомасата (260% само за 15 дни).
Източник: PEDERSEN, Ole; CHRISTENSEN, Claus; ANDERSEN, Troels. CO2, Light, and Growth of Aquatic Plants. Planted Aquaria, Spring 2001.
В този пример виждаме, че увеличението на концентрацията на CO2 до 6 мг / л, ще доведе в (бързо развиващ се) до увеличение на обема с около 500% на растенията! Ето защо, ако метаболизма на глутаралдехид произвежда около половината от количеството CO2 (4.2 мг / л), можем да очакваме, че растенията ще увеличат обема си с около 50% в сравнение с горните стойности (поради по-ниското усвояване на газообразен СО 2 в сравнение с глутаралдехид - но тя може да бъде дори повече).
Заключение:Течният въглерод [по отношение на показател въглерод или CO2]е няколко пъти по-лош от газообразният СО2 (ако приемем, че при използване на газообразен CO2 ние поддържаме неговата концентрация във водата на нива около 20-35 мг / л).Следователно е много точна оценката е, че той (течният въглерод) е в състояние да предостави на растенията с около 4-8 пъти по-малко въглерод отколкото растенията са в състояние да получат чрез доставка на газообразен CO2, като приемем за условни стойности нива на въглероден диоксид във водата около 20-35 мг / L. За сравнение, течният въглероден е способен да достави на растения само около 2-4 мг / л напълно използваем СО2. Да, обаче, да не се забравя, че количеството на разтвореният неорганичен въглероден диоксид (от бутилка) е далеч от действително количество,което получават растенията. Според оценките на Tom Barr растенията са в състояние да използват само около 1-2% от CO2, доставени им от бутилка. Затова, ако растенията консумират само около 1,5% от 10 г CO2 (което приблизително съответства на това, което ние "помпаме" всеки ден от бутилка в 100л аквариум), това би означавало, че те действително консумират около 1500 мг CO2 на ден, т.е. 15 мг / л от общия CO2 в 100л аквариум. (В хипотетичен пример по-горе, където съм изчислявал с консумация от 1 мг / л NO3, трябва да имам резултат от 16 мг / л на CO2.) Въпреки всичко това, течният въглерод несъмнено е полезен източник на въглерод, тъй като (въпреки че в действителност не може да се сравни с газообразен CO2) осигурява на растенията достатъчно въглерод, за да направи така,че растежа им да се увеличи с 200-500%, и да се подобри тяхното състояние и жизненост. Благодарение на течният въглерод по този начин е възможно да растат дори по-взискателни растителни видове в аквариум, когато не може да бъде внесен въглерод по друг начин (например със система за CO2) .
