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Was sind Huminstoffe

Huminstoffe wurden erstmals 1761 von Wallerius als zersetzte organische Substanz definiert. 1786 extrahierte Achard mit einer KOH-Lösung eine braune Substanz aus Erde und Torf und nannte sie Huminsäure . Humus, ein lateinisches Wort, das auf eine bodenähnliche Substanz hindeutet, wurde erstmals 1804 von de Saussure eingeführt und bezieht sich auf dunkle organische Bodensubstanz . 1837 entwickelte Sprengel mehrere Methoden zur Herstellung von Huminsäure, indem der Boden vor der alkalischen Extraktion mit verdünnten Mineralsäuren vorbehandelt wurde . Sven Oden (1919) postulierte, dass HS die hell- bis dunkelbraunen Substanzen unbekannter Materialien sind, die in der Natur durch Zersetzung organischer Materie durch Einwirkung von Mikroorganismen oder in einem Labor durch oxidierende chemische Reagenzien gebildet werden. Alternativ wurde vorgeschlagen, dass Humus das Produkt der Kondensationsreaktion zwischen Kohlenhydraten und Aminosäuren in einer mikroorganismenfreien Umgebung ist . Es wurde auch festgestellt, dass die Oxidation von Phenol, Chinon und Hydrochinon in einer alkalischen Lösung Verbindungen ergibt, die Huminsäuren ähnlich sind .

Huminstoffe (HS) sind Hauptbestandteile der natürlichen organischen Substanz (NOM) in Boden und Wasser sowie in geologischen organischen Ablagerungen wie Seesedimenten, Torfen, Braunkohlen und Schiefern. Sie machen einen Großteil der charakteristischen braunen Farbe von verrottenden Pflanzenresten aus und tragen zur braunen oder schwarzen Farbe in Oberflächenböden bei. Sie sind Hauptbestandteile von NOM in Oberflächengewässern und können in höheren Konzentrationen eine dunkle Farbe verleihen, insbesondere in braunen Süßwasserteichen, Seen und Bächen. In Laubstreu oder Kompost kann die Farbe je nach Fäulnisgrad und Konzentration gelblich-braun bis schwarz sein.

Huminstoffe sind sehr wichtige Bestandteile des Bodens, die die physikalischen und chemischen Eigenschaften beeinflussen und die Bodenfruchtbarkeit verbessern. In wässrigen Systemen wie Flüssen sind etwa 50% der gelösten organischen Materialien HS, die den pH-Wert und die Alkalität beeinflussen. In terrestrischen und aquatischen Systemen beeinflussen HS die Chemie, den Kreislauf und die Bioverfügbarkeit chemischer Elemente sowie den Transport und Abbau xenobiotischer und natürlicher organischer Chemikalien. Sie beeinflussen die biologische Produktivität in aquatischen Ökosystemen sowie die Bildung von Desinfektionsnebenprodukten bei der Wasseraufbereitung.

Huminstoffe sind komplexe und heterogene Gemische polydisperser Materialien, die durch biochemische und chemische Reaktionen während des Zerfalls und der Umwandlung von pflanzen- und mikrobiellen Überresten gebildet werden (ein Prozess, der als Humifizierung bezeichnet wird). Pflanzliches Lignin und seine Transformationsprodukte sowie Polysaccharide, Melanin, Cutin, Proteine, Lipide, Nukleinsäuren, feine Kohlepartikel usw., sind wichtige Komponenten, die an diesem Prozess teilnehmen.

Huminstoffe in Böden und Sedimenten können in drei Hauptfraktionen unterteilt werden: Huminsäuren (HA oder HAs), Fulvinsäuren (FA oder FAs) und Humin. HA und FA werden mit einer starken Base (NaOH oder KOH) aus dem Boden und anderen Festphasenquellen extrahiert. Huminsäuren sind bei niedrigem pH-Wert unlöslich und werden durch Zugabe von starker Säure ausgefällt (mit HCl auf pH 1 einstellen). Humin kann weder mit einer starken Base noch mit einer starken Säure extrahiert werden.

Aquatische HS enthalten nur HA und FA und diese Komponenten werden im Allgemeinen aus Wasser entfernt, indem der pH-Wert auf 2 gesenkt und beide Komponenten an einer geeigneten Harzsäule adsorbiert werden. Das HA und das FA werden mit einer starken Base aus dem Harz extrahiert, gefolgt von einer Absenkung des pH-Werts auf 1, um das HA auszufällen. Die Harzsäulentrennung wird auch verwendet, um FA von den nicht humosen Materialien (Aminosäuren, Peptide, Zucker usw.) zu trennen.) aus Böden gewonnen. Bei niedrigem pH-Wert adsorbiert das FA am Harz, aber nicht humose Materialien passieren die Säule.

Huminstoffe sind chemisch hochreaktiv und dennoch in Bezug auf den biologischen Abbau widerspenstig. Die meisten Daten zu HA, FA und Humin beziehen sich auf durchschnittliche Eigenschaften und Struktur eines großen Ensembles von Komponenten unterschiedlicher Struktur und Molekulargewicht. Die genauen Eigenschaften und die Struktur einer gegebenen HS-Probe hängen von der Wasser- oder Bodenquelle und den spezifischen Extraktionsbedingungen ab. Dennoch sind die durchschnittlichen Eigenschaften von HA, FA und Humin aus verschiedenen Quellen bemerkenswert ähnlich.

Obwohl die Weltbevölkerung mit alarmierender Geschwindigkeit zugenommen hat, hat die landwirtschaftliche Nutzfläche nicht wesentlich zugenommen . Unter diesen Umständen ist die Verbesserung der menschlichen Fähigkeit, Getreide auf engstem Raum, z. B. auf kleinen Feldern, anzubauen, von entscheidender Bedeutung. Landwirte sind auf anorganische chemische Düngemittel angewiesen, um den Boden für den Anbau fruchtbar zu halten. Die übernutzten Flächen werden jedoch auf lange Sicht unfruchtbar und salzhaltig mit einem anderen pH-Wert. Der Salzgehalt des Bodens ist durch hohe Mengen an Na +, Mg + 2, Ca + 2, Cl–, HCO3– und SO4–2 gekennzeichnet, die das Pflanzenwachstum beeinflussen. Darüber hinaus nimmt der Gesamtkohlenstoffgehalt im Boden täglich ab. Die organische Substanz des Bodens enthält die Rückstände von Pflanzen und Tieren und andere organische Verbindungen, die sich während der Biomassezersetzungsprozesse im Boden bilden. In diesem Fall sind etwa 60% der organischen Substanz des Bodens Huminstoffe (HS), die eine wichtige Rolle für die Gesundheit des Bodens für den Anbau spielen.


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