Hümik asit
İlgili araştırmalar / Tarihçe

Romalılar humus kelimesini toprağı ifade etmede kullanmıştır. Bu ifade daha sonraları toprağın organik maddesine, komposta ve organik maddenin değişik kısımlarına uygulanmıştır. İlk olarak humusu çürümüş organik madde bağlamında 1761'de Wallerius tarif etmiştir. Fakat humusun oluşum mekanizmasını ve kimyasal doğasını ilgilendiren ilk düşünceler oldukça belirsizdi. Sıkça belirtilen düşünce humusun toprakta veya kompost yığınında bitki kaynaklı hümikleşme işlemi ile üretilen kompleks bir yapıya sahip olması idi. “Hümik asitleri” ilk olarak 1786'da Achard rapor etmiştir. Achard hümik asitleri turbadan (peat) elde etmiştir. Hümik asitlerin bitkilerden elde edilmesi Vanquelin tarafından 1797'de gerçekleştirilmiştir.
De Saussure 1804'te  humus homojen bir madde olmadığını belirtmiştir. Fakat bu kolayca uzaklaştırılabilen değişik kompleksler içermektedir. Sprengel 1820'lerin başında hümik asitlerin kimyasını araştırmaya başlamıştır. Sprengel bu maddeleri bir alkali topraktan elde etmiştir. Hümik asitlerin basit şekerlerden elde edildiğini savunan Sprengel'in bu düşüncesi 40-50 yıl öncesine kadar damgasını hümik asitler dünyasına vuracaktır. Fakat 1870'li yıllarda hümik asitlerin şeker içermeyen maddelerden de elde edilebileceğini belirten görüşler ortaya atılmıştır. Braconnot asite nişasta ve sakroz ilave edip hümik asite benzer koyu renkli çökelekler oluşturmuştur. Suni ‘ulmin’ olarak tanımlanan maddeyi hazırlamak için değişik çalışmalar gerçekleştirilmiş ve bu amaçla sakroz yerine glukoz denemiştir.
Mulder 1839'da selülozu sentetik hümik asite dönüştürmüştür. Fakat 1800'lü yılların ortalarında hümik asitlerin kimyasal formüllerle karakterize edilmesi ile polisakkaritlerden veya şekerlerden oluştuğu görüşü zayıflamaya başlamıştır. Hümik asitlerin polisakkaritlerden geldiği fikri kömür üzerine araştırma yapan Gortner ve Marcusson gibi araştırmacılar tarafından tekrar gündeme alınmıştır. Bu araştırmacılar çalışmalarına ışık tutan düşünceyi kömür ve hümik asitlerlerdeki “furan” yapısından almışlardır. Yine kömür araştırmacıları olan Fischer ve Schrader 1921'de mikroorganizmaların polisakkaritleri hızlıca tükettiklerini göstermişlerdir. Onların görüşü; ligninin yavaşça bozulmasının hümik asitin oluşumu ile doğrudan alakalı olması şeklindeydi. Waksman yazdığı “humus” isimli kitabında hümik asitlerin oluşumunu ligninin mikrobiyal değişimi ile ilişkilendirmiştir. 1950'de ligninin mikroorganizmalarca değiştirildiği fikri hakim teori olmuştur. 1950'lerin sonunda gaz kromatografi (GC) ve GC-MS hümik asit tayinlerinde oldukça popüler cihazlar olmuşlardır. 1970'lerde hümik asitlerin tayininde KBr IR ve solid-state NMR çalışmalarına hız verilmiştir. Fakat bu çalışmalar hümik asitlerin alifatik olabileceklerini göstermiştir.
Lignin teorisini destekleyen bir grup araştırmacı 1982'de Uluslararası Hümik Maddeler Topluluğunu (IHSS) kurmuşlardır. IHSS hümik asit araştırmalarında koordinasyonu sağlamak için kurulmuştur. IHSS özellikle standart hümik asit numuneleri toplamaktadır. Buradaki amaç araştırmacıların verilerinde olabilecek değişikleri en aza indirmektir. 1980'li ve 1990'lı yıllar boyunca her artan gelişme ile birçok araştırmacı hümik asitlerin en azından bir kısım alifatik gruplar içerdiğini kabul etmeğe başlamışlardır. Susic 1991'de yaptığı araştırmasında yosunlarda, mantarlarda ve lignin içermeyen çürümüş meyvelerde yüksek oranda hümik asitler olabileceğini göstermiştir. Bu sonuçlar ABD Kuzey-Doğu Üniversitesi hümik asitler araştırma grubu tarafından da destek bulmuştur. Ghabbour ve arkadaşları “pilayella littoralis” isimli bir canlı algiden (bir tür yosun) hümik asit elde etmişlerdir. Ayrıca, insan ve hayvanların midesinde hümik asit olduğunu tespit etmişlerdir. Hariri ve arkadaşları hümik asitlerin kanla beraber sirküle olduğunu ve karaciğerde metabolize olduğunu göstermişlerdir. Rıdvan ve arkadaşları hümik asitler ağız yolu ile hayvanlara verildiği zaman vücuda giren ağır metallerin zararlarının azaldığını ve tarım ilaçlarının olumsuz etkilerini bertaraf ettiklerini tespit etmişlerdir. Golbs ve arkadaşları hümik asitlerin risk içermeksizin, gebeler dahil, hayvanlarda hastalıklara karşı koruyucu ve “şifalı” bir etkiye sahip olduklarını bulmuşlardır. Fakat halen hümik asitlerin kaynağının alifatik mi, aromatik mi veya polisakkaritlerden mi veyahut da ligninden mi olduğu tartışması devam etmektedir. Küçük mekanizmalarla polimer gelişimini modelleyen bazı teşebbüsler olmasına rağmen hümik asitlerin temel bloklarının birincil veya ikincil yapısını teyit eden önemli raporlar bulunmamaktadır. Çalışmalar olanca hızıyla devam etmektedir.
Eski zamanlardan günümüze kadar tarımla uğraşan insanların tümü bilinçli veya bilinçsiz mahsul yetiştirmede organik maddelerin topraktaki faydalarının farkında idiler. Fakat organik maddenin kimyası ve fonksiyonları 18 ci yüzyıldan itibaren yapılmış olan araştırmalarla bir tartışma konusu oldu. Liebig'e kadar humusun bitkiler tarafından doğrudan alındığını varsaymışlardır. Fakat Liebig bitki beslemede organik maddelerin önemini bildirdikten sonra esasen inorganik maddelerle bitkinin beslendiğini göstermiştir. Birçok toprak bilimcisi organik maddenin içerdiği inorganik besin içeriklerini serbest bırakarak toprağın verimliliğini etkilediğini düşünmüştür. 150 yıldan fazla zamandan beri organik kimya hakkında birçok şey öğrenildi. Organik maddelerin kısmi olarak ayrıştırılması üzerine Sprengel tarafından yapılan ilk çalışmalardan bazıları günümüzde halen kullanılan metotların temelini oluşturmaktadır. Bu metotlar alkali ile çözünmeyen bitki artıklarından humusu ayırmak için %2'lik NaOH çözeltisi kullanmaktadır.
Bu humus kolloitinden hümik asit fraksiyonu inorganik asit ile çöktürüldükten sonra geriye saman sarısı fülvik asitler kalmaktadır. Hümik fraksiyonunun alkolle çözünen kısmı ise ülmik asit veya hematomelanik asit olarak isimlendirilmektedir. Günümüzde toprak organik maddelerinin, özellikle hümik asitlerin faydalarının çoğu bilimsel olarak ispatlanmıştır. Hümik asitler toprağın kimyasal, fiziksel ve biyolojik özelliklerini etkileyerek bitki gelişimine yardımcı olmaktadırlar. Hümik asitlerin besleyici fonksiyonları özellikle makro ve mikro besin elementlerinin bitkiye geçişinde ortaya çıkmaktadır. Hümik asitlerin biyolojik etkileri ise daha çok mikroorganizmaların aktivitelerini arttırılmasında görülmektedir. Fiziksel ve kimyasal olarak ise iyi toprak yapısı oluşturmada, toprağa süzme kolaylığı sağlamasında, havalandırmada, nem tutmada, toprağın iyon değişiminde ve toprağın tamponlanmasında hümik asitler önemli roller oynamaktadırlar.
Toprağın bitkiler tarafından kullanışlı hale gelebilmesi için toprağın hümik asit içeriğinin oldukça yüksek olması gerekmektedir. Fakat hümik asitlerin etkinliği ve faydaları topraktan toprağa değişmekte olup iklim ve ekim tarihi gibi çevresel şartlara bağlı kalmaktadır. Tarihin ilk zamanlarından beri bitki ve hayvan kalıntılarının fosilleşmesi ile meydana gelen kömür, mineral madde tabakaları ile üst üste konularak basınca maruz kalan ve daha sonra katmanlar halinde oluşan humus türlerinin çoğunu içermektedir. Kömür oluşma mekanizması şu şekilde açıklanmıştır: turba (peat) önce linyite, daha sonra bitümen kömüre ve sonunda da antrasit kömüre dönüşmektedir. Bu oluşum bir ısıl işlem boyunca kısmi damıtma yöntemi ile doğal olarak meydana gelmektedir. Kahverenkli kömür veya linyit oluşma sistemi kimyasal ve fiziksel özelliklere göre değişmektedir. Kömür oluşumu ile alakalı kimyasal işlemler hakkındaki çalışmalar hümik asitler, fülvik asitler ve ülmik asitleri ilgilendiren değişik hipotezlere sebebiyet vermiştir. Toprağın oluşumu ana kaya üzerindeki organik maddelerin farklı formlarının hareketi ile yakından alakalıdır. Biojeokimyacılar demir, kükürt, silis, fosfor ve diğer elementlerin doğal dönüşümünü sağlayan katılımcının mikroorganizmalar olduğunu birçok araştırmalarında göstermişlerdir. Verimli toprağın üretiminde mineralizasyon boyunca gerekli besin maddelerinin ortaya çıkmasını sağlayan kaynak olarak hümik asitler çeşitli yönleri ile önemli rol oynarlar.
Bitki için besin kaynağı olmanın ve yapısal oluşumdaki oldukça önemli faktörünün yanı sıra, hümik asitler toprağın fiziksel özelliği (su tutma kapasitesi gibi) üzerinde temel bir etkiye sahiptir. Ayrıca, hümik asitler iyon değişim kapasitesi ve tamponlama özelliği (pH dengesi) gibi fiziko-kimyasal özellikleri de büyük oranda belirlemektedir. Bu özellikler sadece bitki besin maddelerinin bitki tarafından alınması ve toprakta tutunmasını sağlamakla kalmaz, toprak tuzlanmasının (asiditesinin) olumsuz etkilerinden de korumaktadır. Yeterli düzeyde hümik asit içeren bir toprağın bitki gelişimi ve büyümesine olumlu ve net bir etki sağlayacağı kati delillerle ortaya konmuştur.