Zborník príspevkov z vedeckej konferencie - Department of ...

Vznik a funkcia humínových látok
Humínové látky vznikajú organickým rozkladom rastlinného materiálu [10, 11] a rozkladom mtvych organizmov [12].
Proces degradácie a mineralizácie za vzniku humínových látok sa nazýva humifikácia. Tradine sa predpokladá, že humínové
látky v riených a jazerných vodách sú tie isté ako humínové látky v pôde, a že hlavným zdrojom HS sú priahlé brehy, z
ktorých sa HS do vody dostávajú rozrušením (eróziou, vymletím) pôdy poas dážov [13]. Poda Stevensona [14] je
distribúcia humínových látok – humínových kyselín (HK) a fulvokyselín (FK) v lúnych pôdach, pasienkových pôdach
v pomere HK/FK rovnom 2 a v lesných pôdach je pomere HK/FK rovnom 0,5.
Bežne sú pri objasovani vzniku humínových látok používané hypotézy zameriavajúce sa na štyri cesty ku vzniku
humínových látok v pôde poas rozkladu tkanív rastlín. Tieto humifikané procesy môžu fungova vo všetkých pôdach, ale
nemusí to by v rovnakom rozsahu a nemusia ma rovnakú dôležitos pri vzniku HL [15] .
Cesty ku vzniku HL [14] sa oznaujú ako:
1. Lignínová teória
2. Polyfenolová teória I. (polyfenoly sú na rozdiel od 3. teórie syntetizované)
3. Polyfenolová teória II.
4. Kondenzácia cukru a amínu
Štruktúra a vlastnosti humínových látok majúce vzah k IEC
Názov humínové látky, definuje skupinu vemi heterogénne štrukturovaných organických makromolekúl [16]. HL vykazujú
komplexnú chemickú štruktúru, hydrofilný charakter a kyslé vlastnosti [17].
Poda rozpustnosti sú humínové látky rozdelené do troch vekých skupín:
1. Humínové kyseliny sú hlavnou extrahovatenou zložkou humínových látok. Sú nerozpustné za kyslých podmienok
(pH < 2), ale rozpustné pri vyšších hodnotách pH. Ich farba je tmavo hnedá až ierna. Rozpätie ich relatívnych molekulových
hmotností je od 1500 do 5000 vo vodách a od 50000 do 500000 v pôdach [7]. V ich chemickej štruktúre dominujú fenolické
skupiny, dlhé mastné kyseliny a iné. Tieto molekuly sú viac hydrofóbne v porovnaní s fulvokyselinami.
2. Fulvokyseliny sú rozpustné vo vode za všetkých pH podmienok. Ich farba je žltá až bledo hnedá. Rozpätie ich
relatívnych molekulových hmotností sa pohybuje od 600 do 1000 vo vodách a od 1000 do 5000 v pôdach [14]. Priemerná
džka ich makromolekúl je 60 nm a priemerný prierez molekulou je 2 nm. Tieto zložky sú bežne rozpustné vo vode.
3. Humíny nie sú rozpustné vo vode za žiadných pH podmienok. Farba humínov je ierna [19].
HL sú prevažne zložené z prvkov C, H, O, N, S a to približne v zastúpení 50%C, 5%H, 45%O, do 4%N a do 1%S. V
nasledujúcej tabuke je elementárne zastúpenie v humínových štandardoch International Humic Substance Society (IHSS):
HL obsahujú aromatické a alifatické karboxylové skupiny, fenolické a alifatické OH skupiny, karbonylové skupiny,
veký poet aromatických kruhov, alifatické reazce, chinónové a hydrochinónové štruktúry. Základné štruktúrne jednotky
humínových látok sú aromatické kruhy fenolického typu, ktoré sú substituované skupinami ako –COOH, spojené navzájom
skupinami –O–, –CH2–, –NH– a –S–, a obvykle obsahujú tiež dve voné hydroxylové skupiny. Humínové látky obsahujúce
funkné skupiny –COOH, –OH, –NH2, at., majú schopnos ovplyvni viazanie katiónov stopových kovov v životnom
prostredí. Komplexácia stopových kovov s HL môže spôsobi zníženie toxicity kovu (napr. me), alebo zvýšenie jeho
rozpustnosti (napr. železo) a tak ich lepšie sprístupnenie pre rastlinný organizmus.
Absorbné spektrum typických humínových látok je nevýrazné a podobá sa klesajúcej exponenciálnej krivke. Pri krátkých
vlnových džkach () v UV oblasti spektra je absorbancia najvyššia a zväšovaním vlnových džok postupne klesá aj
absorbancia, ako keby chvostovala do ervenej oblasti viditeného spektra. Z toho vyplýva, že na detekciu HL môže by
použitá skoro každá vlnová džka, ale najcitlivejšie detekcie sa dosiahnu s nižšími hodnotami.
Fluorescenné vlastnosti sú pozorované iba u špecifických látok s rigídnou molekulovou štruktúrou ako sú aromatické
systémy, zlúeniny s konjugovanou dvojitou väzbou, karbonylovou väzbou a kondenzované heterocyklické zlúeniny. [20].
Humínové látky patria medzi takéto štruktúry a preto vykazujú fluorescenciu.
Tieto látky s nestálou štruktúrou silne ovplyvujú fyzikálno-chemické vlastnosti pôdy. Medzi takéto vlastnosti patrí napríklad
štruktúra zn a sorpná kapacita pôdy. HL sú schopné viaza živiny pre rastliny a remobilizova ažké kovy. Napriek
dôležitosti pre ekológiu, agrikultúru, prvotnú úpravu vôd a ohromnému záujmu výskumných vedcov, zloženie a štruktúra ešte
nie je jasná. Dôvodom je fakt, že HL boli vytvorené a tvoria sa asociáciou vysokomolekulových zložiek mikrobiálneho,
rastlinného a živoišného pôvodu. Vekos molekúl humínových látok je bežne spojovaná s ich hmotnosou, pritom ale je
vemi závislá aj od iných faktorov. Napríklad, množstvo funkných skupín v HL može by disociovaných, alebo
protónovaných v závislosti od pH. Disociované funkné skupiny nesú prevažne negatívny náboj. V humínových látkach,
vaka prítomnosti hydroxylových a karboxylových skupín, prevláda záporny náboj (anionický charakter). Rozmer
humínových látok je ažko definovatený. V roztoku s vysokým pH a nízkou iónovou silou (IS) sa uplatuje
intramolekulárne odpudzovanie (repulzia) v rámci jednotlivých molekúl medzi záporne nabitými skupinami a
intermolekulárna repulzia záporne nabitých skupín medzi viacerými molekulami. Naopak, pri nízkych hodnotách pH a
vysokej iónovej sile sú humínové látky v agregátoch stoených do kbka, podobne ako je tomu pri proteínoch. Záverom je že
humínové látky s tou istou hmotnosou môžu ma rôzne vekosti, v závislosti od aktuálnych okolitých podmienok. Relatívne
zastúpenie karboxylových skupín, aromatických hydroxylových (fenolických) a alifatických hydroxylových (alkoholy,
cukry) skupín, zodpovedných za aniónový charakter, je nižšie pri humínových kyselinách ako pri fulvokyselinách.
Zborník príspevkov
z 18. medzinárodnej vedeckej konferencie
"Analytické metódy a zdravie loveka", ISBN 978-80-969435-7-9
- 207 -
hotel Falkensteiner, Bratislava
11. - 14. 10. 2010