среда, 19 мая 2010 г.

DIY Aquasoil? Немного спектроскопии…

Как было написано в предыдущем посте, после некоторого количества экспериментов с запеканием смеси глины и земли, а также изготовлением “полимерных гранул” из последней, было принято решение купить Aquasoil и попытаться проанализировать его состав спектроскопическими методами.

Была куплена Amazonia II. И проведен ее анализ методами: лазерно-флуоресцентной спектроскопии, ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа. Однако, прежде чем описывать полученные результаты хочу сразу сказать, что учитывая сложный состав исходного образца (Aquasoil) интерпретировать полученные данные можно лишь качественно, да и то с допущениями “+/- километр”. Тем не менее кое-какую информацию удалось “выудить” и построить на ее основе определенную “цепочку” размышлений. И так начнем.

1. Лазерно-флуоресцентная спектроскопия (ЛФС). Дабы не утомлять читателей описанием метода скажу лишь его суть. Лазер светит на образец, молекулы образца возбуждаются под действием лазерного излучения и в свою очередь сами излучают свет, который затем и регистрируется прибором. Полученный спектр анализируют и делают соответствующие выводы. Так, вот наш образец выдавал такой уровень флуоресценции, что прибор “зашкаливал” и записать хоть какой-нибудь спектр не удавалось. Выводы здесь весьма простые: 1) Образец содержит значительное количество органики; 2) Органические молекулы образца включают в себя приличное количество полиароматических структурных элементов. Почему так? Потому, что именно полиароматика лучше всего флуоресцирует в условиях ЛФС.

Идем дальше.

2. ИК-спектроскопия. В двух словах, принцип работы метода такой: образец облучается ИК-излучением. Молекулы образца поглощают или не поглощают ИК-излучение в различном диапазоне длин волн. Результат это процесса записывается прибором в виде спектра. Вот его и будем смотреть.

Все спектры2

Были записаны 3 спектра: Aquasoil’а, земли и глины.

Невооруженным взглядом видно, что спектры весьма похожи. Однако, с такой же определенность ясно, что Aquasoil это не глина и земля в чистом виде. Хотя спектр Aquasoil ближе всего к спектру глины, я бы и сказал, что это глина, но невыраженное плечо в области ~1450 см-1 заставляет в этом сомневаться. Тогда мне пришла в голову мысль, что это может быть некий органо-глинистый (органо-минеральный)  комплекс, как оказалось в дальнейшем это предположение имеет право на существование. Хотя может специалисты почвоведы (правда, если они есть среди нашей любительской братии) еще что-нибудь разглядят.

Наступает черед рентгеноструктурного анализа. В основе данного метода лежит явление дифракции рентгеновских лучей на трехмерной кристаллической решетке. Кому охота подробнее  смотрите в википедии :-) Ниже дифрактограммы Aquasoil’а и глины.

Graph1

Глина и глина – вот что следует из результатов анализа. Так-то так, но мы уже знаем и результаты других анализов, и поэтому попробуем пофантазировать на основе полученной информации.

Что мы уже знаем?

1) Aquasoil содержит большое количество органики, причем в ней может быть много полиароматических фрагментов; 2) Определенно есть глинистые компоненты; 3) Это не чистая глина, а по-видимому  органо-глинистый (минеральный) комплекс.

К тому же из предыдущех экспериментов уже известно: 1) Любая глина раскисает в воде, если она не запечена при Т выше хотя бы 400С; 2) При запекании глины и земли, органика начинает выгорать где-то при 300 С.

Вопрос. Что же это за загадочная субстанция? Признаюсь, некоторое время пришлось над этим подумать :-) После определенных размышлений я пришел к выводу, что это может быть БИОГУМУС!

Судите сами. Вот Вам определение того что есть биогумус.

Биогумус содержит большое количество (до 32% на сухой вес) гуминовых веществ. Гуминовые вещества разделяются на ряд групп: гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумин. Гумин является прочным органо-минеральным компонентом почвы, куда входят нерастворимые глино-гумусные комплексы, а также соли и хелаты.  (с сайта http://www.biogumus.com).

Начнем с гуминовых веществ. Ниже гипотетический структурный фрагмент гумусовых кислот почв. (по материалам «Химия и жизнь»).

guminov_1_1000

Как видно, чего-чего, я полиароматики тут с избытком, она-то нам и “светила” в ЛФС.

Однако, самой важной информацией для нас является информация о том, что есть гумин - прочный органо-минеральным компонент почвы (не растворимый в воде, впрочем как и весь биогумс). По видимому, это и есть та “глина” которую мы “видим” на ИК-спектрах и дифракторгаммах.

И так, для себя я сделал вывод, что одним из компонентов Aquasoil’а может быть  биогумус, второй – торф. Почему торф, объясню в следующем сообщении, где буду описывать результаты экспериментов со смесью торфа и биогумуса. Успехов!

понедельник, 17 мая 2010 г.

DIY Aquasoil? Глина, земля и полиакриламид.

Понимая, что подзадержался с этим постом сразу приношу извинения акваобщественности. Задержка произошла из-за банальной нехватки времени. В редкие “окна” удавалось только сделать несколько фотографий цветущих кактусов, да и то половину растений пропустил. Однако, сегодняшнее “окно” решил посвятить написанию этого поста,  поскольку тянуть больше крайне не прилично, особенно после анонса этой темы :-)

Покончив со вступлением, перейдем к предмету сообщения :-) Скажу сразу, что у меня не было специального намерения ковыряться в Aquasoil’е дабы “пролить свет” на тайны г-на Амано, и “открыть глаза” акваскейперам на что-либо, или раскрыв его формулу начать делать его для своих аквариумов, и затем, выиграть на его же конкурсе, гордо написав, что банка выращена на MegaAquasoil’e :-) На самом деле, все протекало как-то легко и непринужденно, и поначалу к аквариумной тематике отношения не имело вообще. Впрочем, обо всем по порядку.

И так, грунт – больное место всех без исключения любителей растений, не важно “сухопутных” или “водных”. Подавляющее большинство из нас (любителей) в какой-то момент времени  мечтает о неком “золотом” грунте в котором все будет “расти и цвести”, да так, что все остальные любители “закачаются” (это же касается и удобрений :-) На поиски такой почвосмеси уходит порядочное количество сил любителя, как моральных, так и материальных. В свое время, такой период я проходил “на кактусах”. Для растений из Южной америки я делал одни смеси, для Северной другие, для Чили  – третьи, и т.д. Конечно все как-то  росло, но вау-эффекта не было. В конечном итоге, один матерый кактусист показал мне свои растения, где как-раз с вау-эффектом было все в порядке, а вот грунт был самый обыкновенный… С тех пор я понял, что надо просто понимать, что нужно растению(ям), делать это, и все будет расти, ну и конечно “мудрить” с грунтами перестал. Результат можно посмотреть в моем кактусном блоге.

Так продолжалось до тех пор пока я не вернулся к своему детскому хобби – аквариумистике, и не начал делать удобрения для своих растительных аквариумов. Как это связано с кактусами? Очень просто, я всегда хотел попробовать гидрокультуру кактусов, а теперь жидких удобрений было с избытком. Оставалось только выбрать субстрат. Считается, что один из лучших субстратов для гидрокультуры это кирпичная крошка. Однако, мне не охота было: во-первых, дробить кирпич; во-вторых, обрабатывать кислотой полученную крошку, для того, что бы нейтрализовать в ней неорганические основания. Поэтому я решил так: попробую на паре горошков:“покатит” - буду думать дальше… А для пары горшков сделаю субстрат сам. Его я изготовил из старых запасов глины (еще со времен изготовления индивидуальных почвосмесей). Делается это просто (в химической лаборатории конечно :-) :гранулируете влажную глину, а затем в муфеле при 800-900 С запекаете, вот и готов грунт. Так я и сделал. На фото образец.

IMG_0997

Видно гранулы 2х цветов, как получил черный/серый цвет расскажу позже. Грунт вышел отличный, нужной пористости и твердости. И вот, радуясь полученному результату я вспомнил, что где-то читал о том, что Aquasoil это запеченная глина с землей. Во, думаю, можно и попробовать - интересно ведь! Сделал замес земли и глины ~ 50:50 и в муфель, плавно поднимая температуру… Где-то на 300 С органика, содержащаяся в земле начала “гореть”, невероятная вонь поползла по лаборатории несмотря на включенную вытяжную вентиляцию.

После, попробовав различные соотношения земли и глины я понял, что Aquasoil таким образом точно не получают – полученный продукт безобразно вонял… А до 400 С глина вообще не спекается (любая), и полученные гранулы тут же раскисают в воде. Вот как раз в этот момент мне и захотелось выяснить, а как же все-таки г-н Амано мог бы делать свой знаменитый субстрат?

И так, спекать можно только чистую глину в которой уже никакой органики давно нет. В результате получается грунт на подобии Seachem Flourite, Caribsea Eco-Complete (если его заселить бактериями и пропитать удобрениями), JBL Monado (вспененная глина, на подобии керамзита, только делается по-другому немного). Ну а черные гранулы производятся добавлением в грунт древесного угля (я добавил активированный уголь, другого не было под рукой :-) В общем, все “дешево и сердито”.

Однако, появившиеся “научный интерес” относительно Aquasoil’a требовал удовлетворения, и я стал дальше размышлять, о том из чего он может быть “устроен”. “Пошарив” по интернету я (по-моему на TheKrib) нашел заметку, о том, что Aquasoil может быть смесью глины и некого полимера, поскольку его гранулы можно легко размять в лепешку пальцами. Скажу сразу, что на этот  момент Aquasoil’ом я не располагал, но идея любителя показалась мне интересной, поскольку некоторые полимеры действительно  давно применяют в агротехнике для борьбы с эрозией сельскохозяйственных почв. Как правило, для этой цели используют полиакриламид. Поэтому, следующее что было сделано – намешаны образцы почвы, глины, полиакриламида в различных соотношениях. Получились мерзкие, липкие гранулы, которые не распались в воде (правда если их сильно не тревожить), однако через некоторое время полиакриламид постепенно переходил в раствор, превращая воду в гель, абсолютно непригодный для жизни рыб и растений. Полученные гранулы я также пробовал “дополимеризовать” нагреванием до 100-200 С. В результате получались пластмассовые шарики с землей и глиной, проку от которых в аквариуме точно быть не может. Было со всей очевидностью понятно, что это абсолютно тупиковое направление размышлений, так Aquasoil не приготовишь :-) Но от этого становилось только интересней! Для того, что бы больше не гадать на “кофейной гуще” я решил купить Aquasoil, к тому времени он только появился на Живой воде, и по приемлемой цене. Получив вожделенную посылку я “подверг” образцы Aquasoil’а анализу на некотором аналитическом оборудовании нашего Института, но об этом уже в следующем сообщении, поскольку лимит блоготворчества я на сегодня давно исчерпал :-) Успехов!

P.S. А гидрокультурой кактусов я так и не занялся :-)