Глутаровый альдегид

[vadim1]

Продаётся на фирмах торгующих дез-растворами, для обработки мед инструмента и оборудования, надо медиков напрягать.

[Vikari]

В тему продолжения о внесении Сайдекса(ГА) для борьбы с водорослями.

Опыт применения глутарового альдегида в двух частях. Часть I - этиология.

Мой друг - Сергей Кудряшов подробно рассказывает о методике применения данного препарата в своих аквариумах. С его разрешения я решил опубликовать материалы, которые были созданы на основе его же опыта применения (глутарового альдегида)
Данную тематику С. Кудряшов назвал "Глутариадой". В ней, поэтапно пишется, что же на самом деле мы льем в аквариум под названием "Сайдекс"!
В прочем читайте сами!

В последнее время трудно найти форум по аквариумным растениям, где бы хоть раз не обсуждалось применение глутарового альдегида (ГА), как альгицида, и как средство внесения в аквариум источника углерода в дополнение к подаче СО2. Конечно это заинтересовало и меня. Для испытаний чудодейственного препарата был выбран аквариум с дискусами. Массового нашествия водорослей в нем отродясь не было, но на анубиасе поселилось несколько кустиков черной бороды, которую я и захотел извести в порядке эксперимента. В качестве источника ГА был выбран всем известный Cidex. Эксперимент был начат со внесения ГА в концентрации 1 мг/л в течении недели. Борода немного сморщилась, что меня сильно обнадежило и я решил увеличить дозу до 2 мг/л – борода сморщилась еще сильнее, но не пропала, тогда я вносил еще неделю по 3 мг/л ГА – борода сморщилась до предела, тогда 4 мг/л ГА, и тебе конец, сказал я себе, и мысленно поблагодарил судьбу, за то что послала мне такое чудодейственное средство. Ведь что же теперь, мечтал я по дороге на работу, экспериментируй сколько хочешь – водоросли всегда можно убить. Но вечером меня ждало серьезное разочарование – дискусы тяжело дышали и отказались от корма, но главное, померла половина стада неонов, и оставшийся вечер я вылавливал их трупы из аквариума…. Я резко снизил дозу ГА до 1 мг/л – борода замерла: не росла и не умирала окончательно… Зато трава росла как дурная… вместо еженедельной стрижки теперь пришлось стричь 2 раза в неделю, с небольшими прополками в промежутках. Тогда я решил так: Бог с этой бородой – уберу руками, но теперь я могу снизить концентрацию СО2 в аквариуме, и облегчить жизнь моим любимым дискам. Сказано, сделано: концентрация СО2 снижена с 30 до 20 мг/л в течении недели, ГА замешан в удобрения, доза внесения удобрений была оставлена неизменной (доза ГА с удобрениями 1 мг/л). Каково было же мое удивление, когда я обнаружил, что растения просто стагнируют, тесты показали резкий рост нитратов, фосфатов и общего железа. Я тут же снизил дозу удобрений, но ситуация не исправлялась (еще 2 или 3 недели). Тогда я решил вернуть все на круги своя, отказался от удобрения с ГА, за неделю поднял СО2 до 30 мг/л…и тут началось… До этого благополучный и цветущий аквариум стали равномерно покрывать сине-зеленые водоросли, за несколько дней практически все анубиасы покрылись черной бородой, добралась она и до красавца эхинодоруса в центре аквариума(по моему это селовианус) и окаймила его листья мерзкой оторочкой… Сказать, что я был разочарован – ничего не сказать… Мне где-то за полтора месяца удалось практически полностью развалить биосистему аквариума. Предстояла кропотливая работа по приведению аквариума в порядок. Вкратце скажу лишь, что перекисью водорода убить сине-зеленые водоросли не удалось, помог лишь эритромицин. Когда восстанавливал концентрацию СО2, немного промахнулся и из аквариума выпрыгнул самый крупный дискус… Пожалуй это было самое большое разочарование во всей этой эпопеи с ГА. Случившиеся события заставили меня проанализировать возможные причины произошедшего, но об этом в следующем посте – работа ждет :-)

Ссылка на первоисточник:
http://kudrjashov.blogspot.com/2009/04/i.html

У "Глутариады" - несколько частей!

[Serge]

мда... хочется все-таки понять в чем причина случившегося
жду продолжения.

[ольга,тоже новичок]

Действительно-странно.На других форумах как-то не встречалась информация про ТАКИЕ побочные эфекты.

[Натальюшка]

Да уж!Значит начинающим эксперементировать не стоит,раз уж опытные аквариумисты так"ошибаются",то у новопроходцев вообще все вымрет!!!А я то обрадовалась-панацея-угу,ЩЩасС!!!(тем более такое средство ,без связей в мед.сфере,врят ли найдешь!)

[Vikari]

Натальюшка,
Все как раз - наоборот!
Можно пользоваться и начинающим аквариумистам, но строго контролировать дозировку внесения!
В этой статье Сергей пишет, что окрылившись успехом действия Сайдекса, он начал увеличивать дозу, чего как раз делать не стоило!

[Vikari]

Продолжение "Глутариады"

Опыт применения глутарового альдегида в двух частях. Часть II – патогенез: Flоurish Excel.

В первой части я осветил проблемы, которые возникли в одном из моих аквариумов в результате продолжительного применения Cidex’а - 2,5 % раствора глутальдегида (ГА). После того, как аквариум удалось “выправить” я попробовал проанализировать возможный механизм действия ГА на биосистему аквариума.

Хорошо известно, что источником применения ГА в аквариуме является продукт Seachem Flоurish Excel. По этому, первое, что я решил сделать, так это внимательно изучить публикации компании Seachem по поводу Excel. На сайте компании имеется статья Carbon in the Planted Aquarium и расширенная версия на сайте AquaticPlantCentral. В этих публикациях меня очень многое смутило, но обо всем по порядку.

Действующий компонент Flоurish Excel.

Ниже приведен рисунок из публикации на сайте AquaticPlantCentral, скажу сразу, что она не подписана сотрудниками Seachem. Однако, в своей основе имеет оригинальную статью с официального сайта.

Первое, что меня смутило, так это структурная формула основного действующего компонента Excel’a – полициклоглутарацеталя (ПЦГ). Мне как химику, даже не являющемуся специалистом в области химии полимеров, сразу стало понятно, что приведенная структурная формула не может отображать строение этого соединения. Это может быть, что угодно, но не полимер. Поясню, что приставка поли- применяется для обозначения полимеров, например, полипропилен и т.д.

По этому посетовав на простую химическую безграмотность написавшего пост любителя, я еще раз перечитал описание Excel’a, и не обнаружил там упоминания про таинственный ПЦГ. Однако, червь сомнения меня глодал, дело в том, что упоминания про этот чудо компонент я встречал как на Амании, так и на аквариумных форумах, где обсуждалось применение Excel’a (в рунете – Cidex’a). По этому решил копнуть глубже – зашел на форум техподдержки Seachem и нашел интересный пост. Где любитель Dave Browning спрашивает, чем отличается ПЦГ от ГА? Дело в том что Seachem честно пишет, что Flоurish Excel это ничто иное как водный раствор ГА. Специалист Seachem отвечает (через месяц правда), что это коммерческая тайна компании, и многолетними исследованиями показано, что именно ПЦГ, менее токсичен, чем ГА и лучше усваивается растениями, а также является изомером ГА! Этот пассаж меня изрядно развеселил, поскольку полимер не может являться изомером мономера :-) Ну да ладно, становится не до смеха. Я сразу же попробовал найти информацию по ПЦГ в научной литературе и не нашел, ну нет такого соединения… По этому я решил немного почитать литературу по водным растворам ГА.

В статье “Structure of Aqueous Glutaraldehyde” авторы достаточно полно исследовали структуру 25 % раствора ГА. Выясняется следующее, ГА в водном растворе представлен находящимися в равновесии: линейным ГА (I), гемигидратом (II), дигидратом (III) и циклическим гемигидратом (IV)

Распределение между компонентами раствора сильно зависит от температуры. При комнатной температуре собственно ГА всего около 4%, основная часть представлена циклическим гемигидратом, находящимся в виде 2 изомеров.

ГА в растворе достаточно легко вступает в реакцию альдольной конденсации с образованием как линейных димеров исходного соединения,так и циклических, например

Получение полимеров из ГА так же не представляет проблемы. ГА хорошо полимеризуется в кислой и в щелочной среде (в щелочной лучше) с образованием водорастворимых и твердых полимеров. Структура полимера ГА может быть представлена формулой:

Таким образом, 25 % водный раствор ГА представляет собой сложную смесь из гидратов ГА, олигомеров и растворимого полимера. Уверен, что все вышесказанное относится и к Cidex – 2,5 % раствору ГА.

По моему, специалисты Seachem ввели термин ПЦГ для описания сложной структуры раствора ГА, но сделали это с химической точки зрения абсолютно безграмотно. Зато сумели создать изрядную долю интриги относительно уникальности своей продукции. Таким образом можно смело утверждать, что Seachem Flourish Excel = Cideх (с учетом меньшей концентрации ГА). По этому, не нужно ждать пока Cidex cо временем превратится в Excel, можно применять сразу, что и делают с переменным успехом любители аквариумных растений :-)

Мда, большой пост вышел, целая “Глутариада” получается, но обещаю довести дело до логического конца :-)

В следующем посте постараюсь рассмотреть дальнейшие положения Seachem относительно ГА, а именно: ГА как источник “органического” углерода…

P.S. Заранее извиняюсь за возможные опечатки…

АВТОР: СЕРГЕЙ КУДРЯШОВ

[Serge]

Натальюшка,
Изначально ГА начали применять как средство для борьбы с водорослями, и в этом применение ГА дает неплохие результаты.

А вот использование глутарового альдегида как источника СО2 для "hi-tech аквариумов" себя не оправдало....

Однако, можно предположить, что как временная замена закончившейся "браге" ГА вполне может подойти...

[Vikari]

Продолжение "Глутариады".

Опыт применения глутарового альдегида в двух частях. Часть II – патогенез: “Органический” углерод.

В предыдущем посте разговор шел о природе действующего вещества Flourish Excel. В этом посте рассмотрим положения компании Seachem относительно глутарового альдегида (ГА) как источника “органического” углерода…

И так, специалисты компании предполагают, что ГА попав в растительную клетку может трансформироваться по 2 направлениям: 1) в СО2; 2) использоваться в синтезе сложных веществ, участвующих в процессах метаболизма растений.

Но для начала ГА в к клетку нужно все таки попасть, а с этим есть определенные проблемы. Из литературных данных следует, что ГА широко применяется для фиксации белков (бактерий, растительных и животных клеток) в электронной микроскопии в следствии высокой реакционной способности альдегидных групп ГА по отношению к амино-гуппам белков. Как известно мембрана растительной клетки на ~ 40-50 % состоит из белков, таким образом ГА неизбежно “сошьется” с белками мембраны, тем самым нарушив их транспортную функцию. Есть еще слой липидов, в который погружены белки. Специалисты Seachem предполагают, что ГА может попасть в растительную клетку в результате диффузии, т.е. путем пассивного транспорта по градиенту концентрации. Опять же известно, что через липидный слой мембраны легко проникают жирорастворимые вещества (гидрофобные), водорастворимые (гидрофильные) молекулы (особенно крупные) проникнут не могут. В предыдущем посте мы выяснили, что водный раствор ГА представляет собой сложную смесь из гидратов ГА, олигомеров и растворимого полимера, т.е. молекулы в основном гидрофильные. Таким образом, через липидный слой мембраны им путь также наверняка “заказан”.

Хорошо, допустим, что каким-то чудесным образом молекулы ГА попали в цитоплазму клетки. Могут ли молекулы ГА, как предполагают специалисты Seachem, использоваться для синтеза более сложных молекул, участвующих в метаболизме растения? Могу с уверенность сказать, что нет. Дело в том, что подавляющее большинство химических процессов в растительной клетке (как и в животной) происходит в результате ферментативных реакций (ферменты – биологические катализаторы реакций). Для каждой реакции существует свой фермент-катализатор, реакции происходят строго в определенной последовательности. Растения не умеют, “подваривать” требуемые функциональные группы к произвольной молекуле, попавшей внутрь растительной клетки, для этого просто нет нужных ферментов. Таким образом, наличие скелета из 5 углеродных атомов у ГА, и наличие такого же скелета у некоторых промежуточных продуктов метаболизма растения, например рибулозо-1,5-бисфосфата или его структурного аналога 2-карбокси-D-арабитол-1,5-бисфосфата, как это указывается с статье “Carbon in the Planted Aquarium”, абсолютно исключает возможность получения из ГА этих соединений.

Таким образом, ГА весьма затруднительно (я считаю, что практически невозможно) попасть внутрь растительной клетки, тем более выступить в качестве полупродукта для синтеза требуемых растению веществ.

Остается рассмотреть ГА, как источник СО2. Для этого предлагаю сделать весьма простые расчеты, что называется “на коленке”.

Запишем брутто-уравнение окисления ГА:

C5H8O2+6O2=5CO2+4H2O (1)

Как бы ГА не окислялся (аутоокисление, биодеградация), согласно (1) из одного моля ГА мы получим 5 молей СО2.

Примем концентрацию ГА в воде = 3 мг/л, тогда в результате его окисления получим ~ 6,6 мг/л СО2. Видно, что полученная концентрация СО2 существенно меньше, чем требуется для hi-tech аквариумов ~ 30 мг/л. С учетом того, что рекомендуемая доза для постоянного внесения ГА составляет ~ 1 мг/л, получим всего ~ 2.2 мг/л СО2. Следует отметить, что процесс окисления ГА до СО2 не мгновенный и согласно работе “Aerobic and Anaerobic Metabolism of Glutaraldehyde in a River Water–Sediment System” его полураспад в аэробных условиях составляет ~ 10.6 ч, т.е полное окисление ГА происходит минимум за сутки. Следовательно скорость поступления СО2 из ГА составит приблизительно ~0.3 мг/л*ч (для 3мг/л ГА в сутки), что близко несравнимо со скоростью подачи СО2 из баллона, даже из генератора на браге. Здесь становится понятно, почему наступила катастрофа в аквариуме с дискусами, когда я резко снизил подачу СО2 из баллона, оставив поступление удобрений на прежнем уровне.
Таким образом, внесение ГА не может выступать в качестве альтернативы подачи СО2 в hi-tech аквариумах, в прочем, как и дополнить его.
Что же, вышло опять много текста :-) В следующей части (заключительной) постараюсь изложить свою точку зрения на то, почему при внесении ГА трава все таки начинает быстрее расти (при прочих нормальных условиях в аквариуме), а водоросли погибают.

АВТОР: СЕРГЕЙ КУДРЯШОВ

[Vikari]

В заключение "Глутариады".


Опыт применения глутарового альдегида в двух частях. Часть II – патогенез: Почему растет?

Ну вот, дошли руки дописать заключительную часть сериала про глутаровый альдегид (ГА). В первой части рассказано о негативном опыте применения ГА (Cidex) в “банке” с дискусами. Далее, я попытался разобраться с природой действующего вещества Flourish Excel от Seachem, где выяснил что Flourish Excel=Cidex. Третья часть рассматривает вопрос о ГА, как источнике углерода в аквариуме, и однозначно ставит на этом вопросе крест. Здесь предпринята попытка объяснить эффект ускорения роста некоторых видов аквариумных растений под действием ГА(не все с радостью реагируют на ГА) .

Обсуждая предыдущий пост с Bactrian одна из возможных причин ускорения роста растений была названа, а именно: ГА нарушая транспортные функции клеточной мембраны растений стимулирует регенерационные процессы, что и приводит к ускорению роста.

Другую причину ускорения роста растений следует искать в гибели аквариумной микрофлоры (бактерии, грибки, одноклеточные и т.д.) под действием ГА. Ниже приведены кривые бактериальной активности после внесения ГА, полученные на основании данных статьи “Aerobic and Anaerobic Metabolism of Glutaraldehyde in a River Water–Sediment System” (таблица 4).



Видно, что после внесения ГА в воду, в течении 4 ч наблюдается гибель бактерий, исходная численность колонии восстанавливается только через 6-7 ч, далее численность колонии растет, поскольку появилась еда в виде мертвых собратьев :-)



В условиях донного осадка, также происходит значительное снижение численности бактерий. Однако, здесь восстановление колонии происходит заметно медленнее.

В аквариуме органика (белки и пр.), полученная в результате гибели микрофлоры под действием ГА, при помощи оставшихся в живых бактерий минерализуется до аммония, а аммоний, как известно, очень легко усваивается растениями и является прекрасным удобрением, что и стимулирует рост травы. Для убедительности, ниже приведена схема круговорота азота в аквариуме, взятая из книги Спотт С. “Содержание рыбы в замкнутых системах”. Уверен, что практически каждый аквариумист знаком с этой книгой, а если нет – надо прочитать :-)



Таким образом, внесение ГА равносильно подкормке растений аммонием, полученным из частично убиенной микрофлоры, при этом, водоросли аммоний уже не в состоянии поглощать, поскольку также пошли на его получение :-)

Основные выводы:

1. Flourish Excel=Cidex=ЯД;

2. ГА не может участвовать в пентозофосфатном цикле, а также служить заменой и даже дополнением к подачи СО2, как это предполагают в компании Seachem;

3. Стимуляция роста растений под действием ГА может быть вызвана: 1) частичным нарушением транспортной функции клеточной мембраны растений, запускающей регенерационные процессы; 2) образованием аммония в результате гибели аквариумной микрофлоры.

И еще… лично для себя я лишний раз убедился, что панацеи не бывает, лучший способ бороться с водорослями - создать условия для роста растений, поменьше “дергать” систему бесконечно меняя формулы удобрений и пр., а напротив, запастись терпением и делать ни чего, если не понимаешь смысла действия.

АВТОР: СЕРГЕЙ КУДРЯШОВ