Teraz coś z zupełnie innej beczki - woda.docx

Teraz coś z zupełnie innej beczki - czyli o tym, co pijemy, a niekoniecznie służy naszym roślinom - Piotr Modrakowski
Artykuł ukazał się w czasopiśmie "Kaktusy i inne" Nr. 3 Vol. 2 (2005)

Każdy hodowca roślin jest świadom tego, że w przyrodzie w zasadzie nie występuje chemicznie czysta woda - H2O. Zawsze zawiera ona jakieś rozpuszczone pierwiastki czy związki chemiczne. W przyrodzie woda krąży w zamkniętym obiegu, którego siłami „napędowymi” są energia słoneczna i ciążenie ziemskie. Jego składowymi są opady atmosferyczne, odpływ i parowanie. Pierwszym etapem jest tworzenie się mgły z pary wodnej, nasycającej atmosferę. Już w tym stanie w wodzie rozpuszczają się gazy znajdujące się w powietrzu. Typ tych gazów i stopień nasycenia nimi wody zależy od miejsca i warunków jej opadania. Na przykład w rejonach przemysłowych prócz tlenu, azotu i dwutlenku węgla woda deszczowa może zawierać dwutlenek siarki i tlenki azotu, które powstają przy spalaniu węgla. Po opadnięciu wody na powierzchnię zaczyna się właściwy proces rozpuszczania w niej ciał stałych, połączony z przebiegiem reakcji chemicznych zachodzących pomiędzy ciałami już w niej rozpuszczonymi, a pokładami przez które woda się przesącza. Ilość i rodzaj substancji mineralnych rozpuszczonych w wodzie może być różna, zależnie od rodzaju "filtrujących" ją pokładów geologicznych. Mówimy wówczas o zanieczyszczeniu wody. Zanieczyszczenia te mogą być pochodzenia mineralnego i organicznego, mogą mieć postać zawiesin, koloidów lub roztworów. Związki organiczne dostają się do wody podczas jej przepływania przez tereny osiedli ludzkich oraz przesączanie przez warstwy urodzajnej gleby. Związki te w wodzie mają najczęściej postać zawiesin i koloidów. Odczyn pH wody nasączającej glebę obniża się na skutek obecności kwasów. Kwasy te powstają w wyniku procesów życiowych różnych organizmów bytujących w glebie, a zwłaszcza podczas oddychania, w czasie którego, wydzielane jest CO2 oraz na skutek wydzielania kwasów przez korzenie roślin. Z drugiej jednak strony odczyn pH tej wody może się podnieść w wyniku reakcji z zawartymi w glebie minerałami.
Minerałem, który szczególnie łatwo rozpuszcza się w wodzie jest węglan wapnia, stanowiący zwykle główny składnik skał wapiennych. Natomiast z pokładów gipsu (CaSO4) i dolomitu do wody przedostają się wapń i magnez. Wraz z przenikaniem wody w głębsze warstwy ziemi zmniejsza się w niej zawartość tlenu i substancji organicznych, natomiast wzrasta ilość CO2 w stanie wolnym lub związanym.
W tym momencie kłaniają nam się ulubione regułki z podstaw chemii.

Twardość wody powodują rozpuszczone w niej sole wapnia, magnezu i metali wielowartościowych. Rozróżnia się następujące rodzaje twardości wody
   • twardość węglanowa (Tw)
   • twardość niewęglanowa zwana stałą (Ts)
   • twardość ogólna lub całkowita (To)

Twardość węglanowa (Tw) zwana też przemijającą spowodowana jest obecnością kwaśnych węglanów wapnia i magnezu. Twardość tę można usunąć przez zagotowanie wody.
Ca(HCO3)2 --> CaCO3 + H2O + CO2
Mg(HCO3)2 --> MgCO3 + H2O + CO2

Twardość niewęglanowa (Ts) spowodowana jest zawartością w wodzie chlorków, azotanów, siarczanów, krzemianów i innych rozpuszczalnych soli wapnia i magnezu.

Twardość ogólna (To) jest sumą twardości węglanowej i niewęglanowej
(To) = (Tw) + (Ts)
Twardość wody wyraża się w następujących jednostkach;
- w stopniach twardości niemieckich (°n) i w stopniach francuskich (°f).
Jeden stopień twardości niemiecki (°n) oznacza ilość jonów wapnia i magnezu równoważną zawartości 10 mg CaO w 1 dm³ wody.
Jeden stopień twardości francuski (°f) odpowiada ilości jonówa wapnia i magnezu równoważnej zawartości 10 mg CaCO3 w 1 dm³ wody.
- Za pomocą miligramorównoważników wapnia i magnezu w 1000 cm³ wody: mval/dm³ lub val/m³
Twardość wód naturalnych, w zależności od ich pochodzenia, zawiera się w granicach od 8 do 30 stopni niemieckich.
Dla kaktusów optymalna twardość wody to 4 °n.

Zmiękczanie wody
Zmiękczanie wody nazywamy procesy prowadzące do całkowitego lub częściowego usunięcia rozpuszczalnych soli wapnia, magnezu oraz niektórych wielowartościowych metali.
Rozróżniamy cztery podstawowe metody zmiękczania wody:
   • destylacja
   • metody termiczne
   • metody chemiczne
   • metody fizykochemiczne

Destylacja daje pełne odmineralizowanie wody, jednak ze względu na wysokie koszty energii cieplnej rzadko znajduje zastosowanie.

Metody termiczne. Pod wpływem ogrzewania powyżej 37oC następuje termiczny rozpad kwaśnych węglanów wapnia i magnezu.
Ca(HCO3)2 --> CaCO3 + H2O + CO2
2Mg(HCO3)2 --> Mg2CO3(OH)2 + H2O + 3CO2
Mg2CO3(OH)2 + H2O --> 2Mg(OH)2 + CO2

Metodą tą można usunąć wyłącznie twardość węglanową.
Nawet w przypadku braku twardości niewęglanowej pozostaje twardość resztkowa (ok. 2°n) wskutek częściowej rozpuszczalności wytrąconych węglanów wapnia i magnezu.
Metoda termiczna nadaje się do wstępnego zmiękczania wody przed zastosowaniem innych metod.

Metody chemiczne polegają na wytrącaniu nierozpuszczalnych osadów lub na wiązaniu w związki kompleksowe jonów wapnia i magnezu.
Ponieważ woda wodociągowa w Polsce ma twardość przeważnie powyżej 10 °n (w miejscowości, w której mam swoja kolekcję poziom ten nawet wynosi 27 °n!) stanowi to już zagrożenie dla roślin. Najbardziej szkodliwy jest kwaśny węglan wapnia. Poprzez ustawiczne podlewanie wodą z wysoką zawartością tego związku,po pewnym czasie na skutek parowania wody w doniczce wzrasta stężenie związków wapnia i następuje ich wytrącanie w postaci nierozpuszczalnych węglanu i siarczanu. Powstający osad związków wapniowych oblepia system korzeniowy rośliny, uniemożliwiając jej pobieranie składników pokarmowych i podnosząc znacznie odczyn pH, który staje się zasadowy. W ten sposób możemy łatwo pozbyć się roślin szczególnie tych wrażliwych na związki wapnia.
Tyle teorii. Idealnym rozwiązaniem byłoby używanie wody deszczowej do podlewania naszych roślin oczywiście oprócz wody pochodzącej z opadów śniegu, którego kryształki zawierają wiele zanieczyszczeń pochodzenia smolistego.Nie każdy mam jednak możliwości „nałapania „ sobie takiej wody lub mieszka w rejonie silnie zanieczyszczonym w tym wypadku jesteśmy zdani na używanie naszej „kranówki”.
Najpierw powinniśmy zmierzyć twardość wody wodociagowej.Najlepiej i najtaniej będzie do tego użyć wskaźników używanych w akwarystyce. Nie musimy badać twardości wody przed każdym podlewaniem gdyż jest to wartość raczej stała.
Najlepszym i pewnie najtańszym sposobem zmniejszenia twardości wody będzie użycie kwasu szczawiowego. Metodę tą stosuje wraz z kilkoma kolegami (jeden z nich nawet na skale kilku tysięcy litrów wody) wiec jest to metoda sprawdzona i skuteczna.
Zanim jednak zdradzę szczegółowe „alchemiczne” przepisy, pozwolę sobie znów na odrobinę teorii.
Kwas szczawiowy, zwany też kwasem etanodiowym, to najprostszy kwas dikarboksylowy, będący formalnie połączeniem dwóch grup karboksylowych. Ma wzór grupowy HOOC-COOH, a bywa też zapisywany jako (COOH)2 lub H2C2O4. Jest to białe, krystaliczne ciało stałe o temperaturze topnienia 189°C, rozpuszczalne w wodzie. Ogrzewanie kwasu szczawiowego powoduje jego dekarboksylację i przekształcenie w kwas mrówkowy: (COOH)2 -> CO2 + HCOOH. Kwas szczawiowy pod działaniem czynników utleniających rozkłada się do dwutlenku węgla i wody. Najważniejsza metodą otrzymywania kwasu szczawiowego polega na utlenianiu glikolu etylenowego. Kwas szczawiowy jest rozpowszechniony w przyrodzie, występuje w wielu roślinach (rabarbar, szpinak, szczaw) w postaci soli. Jest trujący, ponieważ usuwa z organizmu wapń w postaci trudno rozpuszczalnej soli wapniowej. Kwas szczawiowy ma zastosowanie jako reduktor w analizie chemicznej. Jest używany w farbiarstwie oraz w proszkach do czyszczenia urządzeń sanitarnych. Rozpuszczalność kwasu szczawiowego w wodzie na 100 cm3: w 20°C 9,5 g, w 90°C 120 g.
Możemy go nabyć w sklepach z odczynnikami chemicznymi. Do naszych potrzeb wystarczy kwas oznaczony jako „techniczny”, który jest najtańszy. Oznaczony jako „czysty” lub „chemicznie czysty” jest kilkakrotnie droższy.
Trzeba w tym miejscu wspomnieć, że kwas szczawiowy jest silna trucizną!!!
Przejdźmy w końcu do strony praktycznej tego zagadnienia. Dla ułatwienia obliczenia potrzebnej ilości kwasu zrobimy jego roztwór. W tym celu sporządzamy roztwór 45 g kryształków kwasu w 1 l wody-najlepiej destylowanej, może być przegotowana, ale wytrąci się osad i jednocześnie zmniejszy się jego procentowa zawartość.
5 ml tego roztworu dodanego do 10 l wody obniża teoretycznie jej twardość o 1 °n - zależnie od stopnia twardości naszej wody, taka skalę możemy orientacyjnie przyjąć.
Musimy się jeszcze zaopatrzyć w wskaźniki pH. Możemy użyć wskazniki uniwersalne lub stosowane w akwarystyce, w ostateczności może to być kwasomierz glebowy.
Zmiękczanie wody przeprowadzamy w następujący sposób: do 10 l wody wlewamy np. 5ml roztworu kwasu szczawiowego. Po wlaniu każdej porcji kwasu wodę mieszamy i czekamy na pojawienie się zmętnienia. Dolewamy roztwór dopóki dopóty woda przestanie nam mętnieć. Pomiędzy dodawaniem kolejnych porcji kwasu powinno upłynąć przynajmniej 6 godzin. Po przekroczeniu progu wytrącania się szkodliwych związków woda nie będzie już mętnieć. W tym momencie obliczamy ilość roztworu kwasu dodaną do wody. Od tej wartości odejmujemy 10% ilości roztworu-jest to bufor bezpieczeństwa, w razie niedokładności naszych pomiarów, zresztą pewna ilość związków wapnia jest roślinom też potrzebna.
Dla potwierdzenia prawidłowego zmiękczenia wody badamy jeszcze jej twardość wskaźnikami używanymi np. w akwarystyce. Optymalny i bezpieczny poziom to 4on lub nieco więcej, w każdym bądź razie nie więcej niż 8 °n.
Po dodaniu już konkretnej dla naszych potrzeb ilości kwasu musimy zawsze odczekać 24 godziny dla pełnego wytrącenia wszystkich związków, czystą wodę znad osadu zlewamy lub używamy pojemnika np. beczki z kranikiem umieszczonym 5cm nad dnem.
Niektórzy praktycy zalecają (nawet w dostępnej literaturze) taką ilość kwasu szczawiowego dodanego do stosowanej do podlewania wody, aby jednocześnie zakwasiła ją dla optymalnego dla kaktusów i innych sukulentów poziomu ok. 6 pH.
Ja nie mogę się przekonać do tej praktyki, wystarczy minimalna wiedza z zakresu chemii, żeby wiedzieć, że nawet minimalna ilość kwasu szczawiowego jest szkodliwa dla wszystkich organizmów! Moim zdaniem ustawiczne stosowanie tego kwasu również jako elementu zakwaszającego wodę musi skutkować w finale związaniem przez ten kwas wielu pożytecznych dla roślin związków chemicznych w niedostępne dla nich sole-szczawiany. Substrat zwyczajnie by się wyjałowił. Dlatego należy znać bezpieczny próg stosowania kwasu, możemy odtwardzona woda powinna mieć nadal kwasowość czystej wody, czyli pH 7-to nam gwarantuje, że nie przesadziliśmy z ilością kwasu.
Odpowiedni odczyn wody, czyli 5,5-6 pH, możemy w dalszym etapie uzdatniania uzyskać dodając do wody kwas: siarkowy lub azotowy-najlepiej na wiosnę i kwas fosforowy-w drugiej połowie lata:wpływa korzystnie na proces tworzenia pąków kwiatowych, budowę korzeni i tworzenie prawidłowych nasion. W ostateczności możemy użyć kwasu cytrynowego lub octowego.
Nie możemy jednak przeceniać tego sposobu dodatkowego nawożenia roślin gdyż nagromadzenie w substracie wokół bryły korzeniowej tych związków (azotany, siarczany, fosforany, cytryniany, octany) ponad określoną koncentrację staje się niepożądane. Dlatego bardzo ważne jest prawidłowe nawożenie i wymiana substratu np., co 2 lata.