E n t g e g n u n g a u f t t r n . Dr . A. P f e i f f e r ' s A u f s a t z :

Die Beziehungen der Bodencapillarititt zum Transport yon Bacterien.

Von

D r . J . S o y k a , a. o. Prgfessor der Hygiene aa der deutsehen Universit~t in Prag.

In der im Titel namhaft gemachten Arbeit sucht Hr. Dr. A. P f e i f f e r meine in der _Prager medicinischen ~Fochenschrij~ Nr. 28 bis 31 1885 ver- 5ffentlichten Experimente: ,,Zur Theorie der Grundwasserschwankungen '~ und die daran geknfipften Schlussfolgerungen zu widerlegen. Er glaubt, dutch alas yon ibm erzie]te Resultat berechti~ zu sein zu dem Ausspruch: 1. Dass die Soyka'schen RShrenversuehe fehlerhaft sind, und class der Feh]er wahrscheinlich in der ,,Enge der zu den Versuehen verwandten RShren liegt", 2. ,,dass in RShren, welche einen so weiten Durchmesser ,,haben, dass die Wirkung der R6hrenwand auf die Capillar-Attractioa ,,auf ein Minimum reducirt ist, tier Capiltarstrom nicht im Stande ist~ ,,Baeterien nut 4 ~m hoch zu heben." a

In Nachfolgendem sollen diese Behauptungen des Hrn. Dr. A. P f e i f f e r nach zwei Richtungen hin als unberechtigt und unbegriindet nachgewiesen und soll dargethan werden, dass ich mit gutem Rechte auf der vollen Gfiltigkeit meiner in den Jahren 1883/85 angestellten Versuche und deren Resultate beharren muss. Und zwar soll a uf dem Wege der K r i t i k ge- zeigt werden, class die Voraussetzungen, yon denen Hr. Dr. A. P f e i f f e r ausging, unrichtige waren; dass seine Versuchsanordnungen derartige Be- dingungen schufen, dass er nut dutch den ~Sssten Zufall zu einem Re- sultate gelangen konnte, dutch welches er schliesslich die yon mir er- hal~enen Resultate selbst bes t~ t igen musste. Zweitens soll durch neue z~r Widerlegung yon mir ausgeftihrte Expe r imen te die Richtigkeit meiner friihereu Behauptungen neuerdings erhSrtet werden.

1 D i e s e Z e i t s c h r i f t . Erster Band. S. 394.

DIE BEZIEHUNGEN DER BODENCAPILLARIT:~T U. S. ~V. 9 7

I. Kr i t i s che r Theft .

1. Hr. Dr. A. P f e i f f e r bem~ingelt zun~chst die Enge me ine r GlasrShren und schreibt dieser Enge das positive Resultat meiner Ver- suche zu; abgesehen davon, dass in diesem Fa]le doch auch die Capillar- wirkung mitgespielt h~tte, geht aber aus den eigenen Versuchen des Hrn. Dr. A. P fe i f f e r selbst hervor, dass die Wirkung der Capi l la r i th t der G l a s w a n d u n g keineswegs an dem Erfolge meiner Versuche betheiligt gewesen sein konnte. Auf Seite 399 Zefle 3 yon uaten und ft. sehreibt Hr. Dr. A. P fe i f f e r , dass er ,,die Versuche mit den Glasperlen deshalb nicht aufgenommen babe, weft die P e r l e a die Ve r suchs f l f i s s i gke i t hie hSher als hSchstens 11/2 ~m fiber den Stand de r se lben im 5 u s s e r e n Gef~sse zu heben ve rmoeh ten , aueh wenn start der ca. 5 ~m weiten GefSsse Reagircylinder Yon 11'2 cm Durehmesser genommea wurden." Wenn also in den Versuehen des Hrn. Dr. A. P fe i f f e r die Glas- wand und die Glasperlen die Versuchsflfissio'keit nicht einmal hSher als 1~/2 ~ tragen konnten, warum sollte in meinem Falle das giinstige Re- sultat der Hebung bis fiber 20 ~m bei Anwendung yon kfiastlichem Boden nut der , ,Capi l lar i t~t der Glaswandung: : zuzuschreiben sein?

Die Glassorten pflegen doch nicht physikaliseh so verschiedenartig zu sein, dass in dem einen Falle die Capfilarit~tswirkung sieh auf 20 ~ in dem anderen Falle aur auf V/2 ~ erstreeken sollte.

2. Die Annahme des Hrn. Dr. A. P fe i f f e r , der positive Versueh 1 der Tabelle II sei a i eh t auf Cap i l l a r i t~ t swi rkung zuri iekzuff ih- ten, ist vollst~ndig unverst~ndlich. Die Flfissigkeit ist doeh duroh die RShre nach oben gelangt und kann dies nur dutch Capillarit~tswirkung erfolgt sein. M_it dieser Flfissigkeit sind abet die Prize oben ersehienen. Das besonders rapide Aufsteigen gelangt wohl an der Glaswand allein zur Beobachtung. Hr. Dr. A. P fe i f f e r ffihrt aber keine Beweise an, dass dies aicht aueh im Bodeninnern geschieht, wohin man allerdings nieht direct sehen kann.

Hr. Dr. A. Pfei f fer nimmt an, dass die ~Sssere Durchl~ssigkeit und dementsprechend die geringere 0berflSehe ffir ein Absetzen hieran die Schuld tr~gt; dana hStte er folgera miissen, dass der Pilztransport um so leiehter erfolge, je wel te r die CapillalT~ume sind (was allerdings nicht plausibel ist). Abet diesen Versueh nicht anerkennen, weft er der einz!ge positive gewesen, ist willkfirlich, und entspricht nicht dem allgemeinen Gesetze, dass eia positives Resultat Viele negative Resultate aufhebt.

3. Ein weiterer Einwand bezieht sich auf meine Ve r suchsano rd - hung, die angeblich die natfirlichen Verh~ltnisse nieht geniigend berfick-

Zeitschr. f. Hygiene. IL 7

98 J. S o ~ :

sichtigt; ich werde diesen Punct im experimentellen Theile erledigen; hier will ich umgekehrt untersuchen, wie sehr die Versuchsanordnung des Hrn. Dr. A. P f e i f f e r den natfirlichen Yerh~iltnissen angepasst war, und da muss ich dena Folgendes bemerken:

a) Hr. Dr. A. P fe i f f e r hat vor Allem zum Theil ein Mater ia l :gew~hlt, das zur Entscheidung dieser Frage ungeeignet erscheint.

a) In der Mehrzahl der F~ille nimmt er Gartenerde, ein Gemisch aus Sand, Tho n, Quarzstfiekchen und gebrannten Th onziegels te in en, es ist zwar nicht gesagt, in welchem Procentverh~ltniss der Thon und die gebrannten Thonziegelsteine waren, jedenfalls genfigt ihre Anwesenheit, um t im. Dr. A. P fe i f f e r mit dem Einwand zu beg%o~en, dass er ein Ma- terial gewiihlt, das er mit Rficksicht auf den epidemiologischen Hinter- grund dieser Frage nicht h~tte w~hlen dfirfen, abet aueh nicht mit Rtick- sicht auf die Capillarit~t (vgl. welter unten). Es h~tte tier Streitfrage viel besser entsprochen, wenn er durch diese seine Versuche es unter- nommen h~tte, die angenommene I m m u n i t ~ t des , , L e h m b o d e n s " zu .stfitzen.

fl) • der R h e i n s a n d , yon dem mitgetheilt wird, class er yon .~ehr wechselnder KorngrSsse gewesen, welche his zu 5 his 6 mm ging, eignete sich wenig zur Entscheidung yon principiellen Streitfragen fiber C a p i l l a r i t ~ t , da durch die grossen KSrner, die naturgemiiss auch grosse Hohlr~iume zur Folge haben, mitunter der capi l lare Weg vollst~ndig nnterbrochen werden kann. Trotzdem hat Kerr Dr. A. P fe i f fe r gerade mit diesem Material Erfolg gehabt (Tabelle II, Yersuch I) und also nach- ;gewiesen, dass es genfigende Capillarwirkung ffir den Transport tier Pilze ausiibt.

~,) Von dem p u l v e r i s i e r t e n Glase sind die Dimensionen nicht an- gegeben, ich warne vor der Anwendung desselben, da es kein indifferentes )iedium ist, denn es hat eine starke, fast unvertflgbare alkalisehe Reaction.

b) Sodann hat aber Herr Dr. A. P f e i f f e r eine Y e r s u c h s a n o r d n u n g ~ew~ihlt, die gewiss den natfirlichen u n icht en t spr ich t , <lie aber nicht gliieklicher und vorbedachter h~tte ausgewfhlt werden kSnnen, wenn es sieh um alas gegen the i l ige Exper iment , Ver- :hinderung des Aufs t e igens der Pi]ze , h'~tte hande ln sollen.

Der ca rd ina le Feh le r , der eine vollst~ndige I g n o r i r u n g hydro- �9 l y n a m i s c h e r Gesetze bekundet, liegt in Folgendem:

Herr Dr. A. P fe i f f e r w~hlte ca. 15 ~m hohe und 5 ~m weite Standgl~iser. , I n den Boden derselben wurde mit Hfilfe einer dreikantig zugeschliffenen gut geh~rteten Stahlfeile unter best~ndiger Benetzung mit einer LSsung .~on Campher und Terpentin ein Bohr loch gemacht, welches, bei etwa

DIE ]~EZIEHUI~GEN DER BODENCAPILLA.RIT:iT U. S .W. 99

1 1/2 m~ Durchmesser , der Flfissigkeit, in welehe man das Glas auf den Boden einsenkte, s ehne l l en und u n g e h i n d e r t e n Durchgang ge- stattete." Und weiter S. 400. ,,Ich verwandte hierzu Reagenscylinder yon 11/~. om lichter Weite, versah dieselben an ihrem Boden, und zwar etwas nach der SeRe zu mit einem Bohrloch." Der Durchmesser dieses Bohr- loches ist leider nicht angegeben.

a) W~ihrend ich nun in meiner Versuchsanordnung ein ,,Glasrohr", also ein oben und unten offenes Geffiss anwende (es wurde unten, um das Herausfallen der Bodenk5rner zu verhindern, entweder mit einem lockeren Drahtnetz oder mit Glaswolle verschlossen ) und dieses Glasrohr direct in die Fliissigkeit tauehe, also die Flfissigkeit ohne jede Quer- s chn i t t sve rSnde rung eintreten lasse, wShlt Hr. Dr. A. Pfe i f fe r bei seinen Versuchen eine EintrittsSffnung, deren Durchmesser (d) sich zu dem Durchmesser(D) des ganzen Gefiisses wie 11/2 ~ zu 50 mm verh~ilt, und deren

Querschnitt e y sich zu dem Querschnitte des Gef~sses bez. der Boden-

siiule ~ wie 1,7671 zu 1963"5 ~ verh~lt oder wie 1:1111.

Hr. Dr. A. Pfe i f fe r v e r e n g t also den Quer sehn i t t , du tch den dieFli iss!igkeit e in t r e t en soll, bloss um das eintausend einhundert- elffache~ setzt aber als se lbs tve r s t~nd l i ch voraus, dass dieses Bohr loch bei diesem Durchmesse r der Fl f i ss igkei t schnel len und u n g e h i n d e r t e n E ingang g e s t a t t e t , setzt femer als selbst- verst~ndlich voraus, dass diese Versuchsanordnung den na t i i r l i chen Yerh~iltnissen besser entspreche als die meine und setzt trotzdem immer noch voraus, dass diese Versuche mit den meinen in Parallele ge- setzt, letztere dutch sie widerlegt werden kSnnen.

fl) Hr. Dr. A. Pfe i f fe r hfitte auf die grosse Bedeutung dieses Ver- suchsfehlers bei einiger Aufmerksamkeit geleitet werden k5nnen, wenn er die Schnelligkeit bezw. die Langsamkeit, mit der die Fliissigkeit aufstieg in Betraeht gezogen h~itte. In Tabelle I Versuch 4 braueht die Flfissig- keit, um dutch eine Schichte Rheinsand yon 5 r ttShe capillar aufzu- steigen 11/., Stunden, im Versuch 7 um eine HShe yon i0 ~ zu erreichen 2 Stunden, in Versuch 8 um 5 ~ zu erklimmen 1 Stunde. Das sind verh~ltnissmiissig ausserordentlich lange Zeitrfiume.

In einer Tabelle, die wir Liebenberg verdanken, und die sich in meinem ,,Boden" ~ abgedruckt finder, ist unter 22 natfirlichen Bodenarten nur eine vorhanden, (Thon) (vgl. oben das Versuchsmaterial des Hrn. Dr. A. Pfeiffer) wo die Flfissigkeit innerhalb einer Stunde nicht die

* Soyka , Der Boden. .Handbuch den tt]/glene und Gewerbe~'rankkeite~. Th. I. Abth. II. S. 92.

7*

100 J. Soyka:

KShe yon 5 ~m erreieht hatte, ja nach Ablauf yon 11/2 Stunden ist die Flfissigkeit in grobem Tertigrsand 23 ~m, in feinem Dulivialsand 31 ~m, in feinem Tertiiirsand 30 his 31 ~ in grobem Diluvialsand 17.5 cm ge- hoben, und yon s/immtlichen 22 Bodenarten sind es nur drei, bei denen alas Wasser 10 ~ nicht erreicht hat (RSthboden mit 9 ~"~, Porphyrcongl. 8 ~m, Then 0.6 ~m.

7) Es ist sehr lehrreich, sich eine quantitative Vorstellung darfiber zu machen, in we lehe r Weise durch die V e r s u c h s a n o r d n u n g des Hrn. Dr.A. P fe i f e r das Aufs te igen der F l f i s s igke i t and der Trans- po r t yon Pi lzen verzOgert wurde: folgende Erw~gung wird uns zum Ziele fiihren.

Die beistehend gezeiehneten Glascylinder I und H, die die Versuehs- gefgsse repr/isentiren sollen, seien vollst~indig gleieh; sie seien gleich hoeh,

gleieh weit und mit demselben Material gefiill~. Beide tauchen in ein weiteres Gefiiss (a 1 und a2) und in diesem mOge eine mit Bacterien in gleicher Weise er- ffillte Flfissigkeit 1 '~ fiber tier Bodenflache der engeren Gefgsse (b 1 und b2) stehen. Wir fassen den Zeitpunkt ins Auge, we die Fliissigkeit alas .Nqveau (N 1 bezw.

N,) bereits erreieht hat; der Zustand wird dann als ein station/irer zu be- traehten sein. Offenbar sind dann diejenigen Kr/ifte, welehe die Flfissigkeit dureh die BodenSffnung in// treiben, genau gleich jenen Krtiften, welehe in tier Bodenfl~tche des Cylinders 1 wirken, was zur Folge hat, dass die Fltissig- keit sowohl in / wie in H den Boden bezw. die Boden6ffnung mit derselben Gesehwindigkeit v passirt. Die Plfissigkeitsmenge, welehe in tier Zeit Eins aus dem 5usseren Gefiiss in das engere Gefitss, also in das zu untersuehende Material eindringt, wird in dem Falle I gleich Qov, in dem Falle H gleich q or sein, we t~ die Dicht igkei t , Q den Quersehnitt des ey l ind r i s chen Gefhsses in I u n d / f u n d i7 die Flfiche der BodenSf fnung in/-fbedeuten. Die Flfissigkeitsschiehte, welehe jetzt im Falle I mit der Bodenfl~iche zu- sammenfhllt, wird naeh einer Zeit T~ his zum Niveau iV 1 gelangen, und wah- rend dieser Zeit wird dutch die Bodenfltiehe die Flfissigkeitssehichte QovT~ eingetreten sein, d.h.jene Menge, welche gerade das engere Gefiiss (I)anffillt.

Die Flfissigkeitsschiehte, welehe jetzt in II mit tier Bodenfl/iehe zu- sammenfi411t, wird mit dem Niveau N~ naeh einer andern Zeit, n~mlieh hash der Zeit T. 2 zusammenfallen, und w/ihrend dieser Zeit geht dutch die BodenOffnung die Flfissigkeitsmenge qovT2 hindurch, d. i. ebenfalls

DIE BEZIEI~UN@EI~ DER BODE~'CAPILLA_RITs U. S.W. 101

jene Menge, welche das Gefiiss ganz ausffillt. Diese )Ienge ist aber gleich der das Gef:~iss I ausftillenden Menge, weil ja beide Get~Ssse als gleich vorausgesetzt werden. Es ist demnach

Qvo/", = ve/"2, oder Q T 1 = q /"~.

Q und q sind I(reisfl~chen. Bezeichnen wir ihre Durchmesser mit d 1 und d.,, so ist

7r 2 7z 2 Q = T d ~ , q - - - T c l ~ ,

also -4-d1-11 = ~ ~ .

oder 4 "~/"I = 4 2 Te, oder /"1:/"2 = dz ~: dl 2 . . . . . . . . (A),

d. h. die Ze i t rSum% i n n e r h a l b w e l c h e r die F l i i s s i g k e i t e n die Oberfl : , iche e r r e i c h e n , v e r h a l t e n s i ch u m g e k e h r t wie die Qua- d r a t e der D u r c h m e s s e r der E i n t r i t t s S f f n u n g e n , setzeu wit nun die wahren Werthe hierftir eiu d~ = 50 m% d.,----~ ~m, SO erhalten wit

/"1: = 2 5 0 0 , oder t"1 : 23 = 1 : 1111,

d .h . : Die F l i i s s i g k e i t b r a u c h t bei der V e r s u c h s a n o r d n u n g des H e r r n Dr. A. P f e i f f e r e i n t a u s e n d e i n h u n d e r t e l f m a l so lung, um e ine g e w i s s e t t S h e zu e r r e i c h e n , als bei f r e ie r Communica t i on . Das ist denn doch eine kleine Behinderung des Fl~ssigkeitseintrittes.

8) Herr Dr. A. P f e i f f e r legt auch Gewicht darauf, dass die 0rga- nismen beim Aufsteigen sieh absetzen kSnnen, ja er ffihrt sogar das einzige positive Resultat seines Versuches (Tabelle II, _Xr. 1) auf ein solches mangel- haftes Absitzen zurfick. Wir wollen auch hier nachrechnen, um wie viel alas Absitzeu dutch die jeweilige Versuchsanordnung beeinfiusst wird.

Die eindringende Flfissigkeit sei mit Bacterien erffillt und zwar in beiden FSllen in gleicher Weise. W~ihrend des oben besprochenen Pro- cesses des capillaren Aufsteigens werden sich Bacterien ablagenL Die 3ienge yon Bacterien, welche sich in der Bodenschichte - - dieselbe mSge die HShe dh haben - - befindet, sei mit ~ bezeichnet. Sie ist die gleiehe in beiden F~llen. WShrend nun diese Schichte nach oben wandert, wird

immer kleiner. Ist zu einer gewissen Zeit t der Bacteriengehalt b, dann wird er in der darauf folgenden Zeit dt zufolge der fortdauernden Ablagerung kleiner werden und zwar b - db. Die Ablagerung ist pro- portional der Zeit dt und dem Bacteriengehalt 5, also gleich

pbdt~

1 0 2 J. SoYxA:

wo p einen Proportionalitfitsfactor bezeichnet. Es ergiebt sich demnach die Gleichung:

- - db ----- bp d t ,

woraus log nat b = - p t + const.

hervorgeht. Zur Zeit t -~ 0 ist b = ~, daher

log nat b = - - p t + log nat /~ . . . . . . (B).

I m Falle I mSge der Bacteriengehalt der austretenden Schichte B~ seim Dab- - - -B~ die Zeit t = Tt entspricht, so wird aus der letzten Gleichung

log nat B~ ---- - p T~ -t- log nat ~ , oder B 1 = . ~ e - - . Y T ~ . . . . . . . . . (C)

(e ---- 2. 71828). Is t der Bacteriengehalt der im Falle I I austretenden Schichte B 2 , dann

besteht, weil b----B 2 die Zeit t----T 2 entspricht, die Beziehung

log nat .B 2 = - - p T~ + log nat B, oder B~ = B e -~ ~'~ . . . . . . . . . (D).

5Tehmen wit z. B. an, dass in den Versuchen bei freier, unverengter Communication 90 ~ der Bacterien sich absetzen, gewiss eine hohe Zahl, so ist

.B 1 1

.B --'-- 1--O ~

d. h. es t r i t t n u r de r z e h n t e T h e i l de r u n t e n e i n t r e t e n d e n B a c - t e r i e n o b e n aus , dann wird zufolge der Gleichung C)

1 - p T 1 = log nat l--5-'

oder p T 1 ----- log nat 10 ---- 2 .30258 , 2 . 3 0 2 5 8

also P = T~ '

Setzen wit das in die Gleichung D) ein, so erhalten wit

B~ = e_2.3025 s T~ " T I "

Nun ist aber zufolge der Gleichung A)

Y~ d J '

daher B~ ~ e_2.30258 a~ ~ B " d~ ~"

Der Durchmesser dl sei nun 1-5 r oder 15 mm wie bei den e n g e n RShren und der Durchmesser d 2 gleich 1 .5 ram. • ist

d~ _ 15 _--10 und Z~-~ 100 d 2 1 . 5 d~ ~ =

DIE BEZIEHUNGEN DEla BODENCAPIL]SARITJ(T U. S.W. 103

d a h e r B--3-~- -~ e - - 23o.25s _ 1 B ( e +~-3o~5s) loo ,

oder /3A-~ = -~---1 -- ( 1 ) l ~ 1 7 6 10~oo -- = 0.1 '~176 Das bedeutet:

W~ihrend in dem Fal le I, dem der u n g e h i n d e r t e n Commu- n ica t ion (meine Versuchsanordnung) yon 100 Bac te r i en doeh noeh 10 aus t re ten wfirden, wiirde im Fal le II (Dr. A. Pfe i f fe r ' s Ver- suchsanordnung) erst yon 10 l~176 e i n d r i n g e n d e n Bac te r ien n u t eine einzige aus t re ten , oder in ' s P rak t i sche i ibersetzt : Es treten gar keine Bacterien aus. 1 (Bei den Versuchen mit RShren yon 5 cm Durehmesser stellen sieh diese Verh~ltnisse noch ungiinstiger dar.)

Damit write allerdings das negative Resultat der Versuche des Herrn Dr. A. P fe i f fe r erkl5rt und sogar mathematisch erhfirtet, und in der That, bei dieser Ver suchsanordnung sind ,,ffir die Fortbewegung you Bacterien mit diesem angeblieh im Boden vorhandenen nach oben streben- den Capillarstrom wenig oder vielmehr gar keine Chancen vorhanden". S. 401.

e) Aber die Natur selbst verbessert mitunter die Versuchsfehler des Experimentators, und so ging es auch in diesem Falle; die Fltissigkeit bewegt sich nieht immer so, wie es mathematisch berechnet wird, dazu sind die Verh~ltnisse in einem eingeffillten Boden zu wenig homogen, und so schfldert uns auch Hr. Dr. A. P fe i f f e r diese Unregelmfissigkeiten, das rapide Aufsteigen meistens abet nur an irgend einer Stelle der Glaswand (das Innere war abet nicht sichtbar); nur diesen Unregelmassigkeiten hat er den einzigen positiven Erfolg seines Versuches zu verdanken. Er hat dutch seine Versuchsanordnung das capillare Aufsteigen der FlfissigkeR ausserordentlich behindert, und nur in dem einen Falle, wo sich der Strom plStzlich und rapid Bahn gebrochen, gelang ihm das Experiment, dessert Bedeutung er verkannt.

4. Hr. Dr. A. P f e i f f e r richter auch eine Frage an reich, welehe Griinde reich bewogen haben, an diese Versuehe zu gehen, da ja doeh der Boden aueh nach meiner Darstellung eine f i l t r i r e n d e E i g e n s e h a f t gegeniiber Fltissigkeit besitzt. Ich will diese Grfinde heute angeben, wenn ich auch erkenne, dass sie den physikalischen Grunds~itzen des tIrn. Dr. A. P fe i f f e r vollstiindig diametral entgegenstehen.

Hr. Dr. A. P fe i f f e r sagt S. 401 Z. 8 v. u.: ,,Der ganze Vorgang des Aufs te igens" (damJt ist das capillare Aufsteigen gemeint) ,,ist ja

1 Ich verdanke diese Berechnung tier Freundlichkeit meines Collegen Hrn. Dr. Tumlirz, Privatdocentender Physik an der deutschen Universit/it in Prag.

104 J. SoY~A:

woh l nur als eine F i l t r a t i on ohne Druck zu be t rach ten . " Nun gerade, well ich in dem capillaren Aufsteigen einen ganz anderen Vorgang als eine , ,F i l t ra t ion ohne Druck" sehe, gerade deshalb ging ich an diese Experimente. Wie denkt sich Hr. Dr. A. P fe i f f e r den Vorgang, durch welchen auch in seinen Versuchen die Flfissigkeit 5, 10, ja sogar 100 em hoch gehoben wird, mit vollst~ndiger ~eberwindung der Schwer- kraft? Wenn hat Hr. Dr. A. P fe i f f e r eine Filtration yon unten nach oben constatiren kSnnen, ohne dass hierbei eine Druckkraft in Anspmch genommen worden w:ire. Wann das capillare Aufsteigen yon Flfissigkeit dureh eine Bodens:~ule eine Filtration ist, dann ist es eine Filtration unter sehr m~eh t igem Drueke; und eine Kraft, die eine Wassers/~ule durch die engsten t~'~ume bei so ungeheurem Widerstand 1 m hoch heben kann, kann auch Baeterien transportiren.

Wir haben ja ausfahrliehe Untersuchungen fiber die Gesetze dieser Capillark~rSfte, fiber die soo'enannten CapillaritStsconstanten, auf die bier einzugehen nicht am Platze ist, da jedes Lehrbuch der Physik hierfiber Auskunft giebt, und die Vorstellung, das capi l la re Aufs te igen yon Flfissigkeiten sei einer F i l t r a t i o n ohne Druck zu vergleichen, muss als eine du rchaus irr ige und unphys ika l i s che hingesteUt werden.

Diese Erwagungen sind gewiss hinreiehend, um die yon Hrn. Dr. A. P fe i f f e r erhobenen Einw'~nde als hinf'~llig erscheinen zu lassen.

5. Hr. 'Dr. A. Pfe i f fe r bem~ngelt auch die Schlussfolgerungen, die ich aus meinen Versuehen mit Rficksicht auf die Grundwassertheorie ziehe, ieh habe in dieser Richtung die Frage welter verfolgt; ein Theil meiner Untersuchungen darfiber ist im ,,Boden": verSffentlicht, ein weiterer Theil wird demn~ehst im ztrchivfiir t:[~jgiene z u r YerSffentlichung gelangen. Ieh verzichte aus diesem Grunde hier auf die Discussion dieser Frage. Hr. Dr. A. P f e i f f e r konnte aber sehon aus meiner yon ihm bestrittenen .~_bhand- lung erkennen, dass ieh weniger auf die Pilze im Grundwasser, als auf die in den obereu B o d e n s e h i c h t e n reflectirt habe.

II. Experimenteller Theil.

Es war mir zwar aus rein physikalischen Grfinden und auch nach den Glasperlenversuehen yon Hrn. Dr. s P fe i f f e r (vgl. oben S. 98) ganz un- zweifelhaft, dass auch die Versuche in RShren yon 1 :/2 cm Durchmesser voll- kommen beweiskrSftig waren, dennoch glaubte ieh aber, auch diesem Ein- wand beo'egnen zu mfissen, tun die Frage vollkommen ins Klare zu bringen.

1 .Ha~zdb~w]~ dew .ttyyiene. Th. I. Ab th . II . S. 221 - - 224, S. 800- -312 u n d S. 317--319.

DIE BEZr_EttUNGElV DEE BODENcAPrLr.ARIT~T g. S.W. 105

Ich will nun zun~chst die Versuchsanordnung genau besehreiben. Aus Lampencylindern, deren lichter Durchmesser ziemlich genau 50 mm betrug, wurden 3 Arten yon RShren geschnitten.

a) RShren yon 7 cm HShe, b) RShren yon 14 cm H5he, c) RShren yon 23 ~ HShe. Diese RShren wurden in durchbohrte grosse Korkschei- ben gesteckt, so dass sie yon einem Korkrande yon 11/2 ~ umgeben waren und auf diese Weise leicht auf den Rand yon Glasgef~ssen aufgesetzt werden konnten.

Die EShren wurden sodann an ihrem unteren Ende mittelst Glas- feilen an je zwei und zwei einander gegenilberliegenden Punkten mit Ein- kerbungen versehen, um einem Draht, der kreuzfSrmig an der unteren Oeffnung angebracht und am Korke befestigt wurde, den nSthigen Halt zu geben.

Dieser kreuzfSrmig befestigte Draht hatte die Aufgabe, eine dihme (ca. 1/2 c~ hohe) Schichte yon Glaswotle zu sti~tzen, auf die dann das Versuchsmaterial aufgeschiittet wurde.

Das Versuchsmaterial bestand in einem sorgf~ltig gereinigten weissen Quarzsand, wie er bei uns sich in der Natur als Anschwemmung im Moldaualluvium finder, dessen KorngrSsse zwischen 0 .34 bis 0 .74 ran1 Durchmesser schwankte, der ein Porenvolum yon 38.8 Procent besass, so class bei roller Shttigung im Kilo Boden 223 ~3 Flfissigkeit vorhanden sein konnte, und dessen Capillaritht natfirlich eine bedeutende war. Die Fliissigkeit erreicht innerhalb einer RShre yon 50 ~m Durchmesser die KShe yon

50 ~ in 12 bis 80 Secunden. 120 mm in 7 bis 18 Minuten, _ 200 m~ in 21/2 bis 8 Stunden.

Der Sand wurde bis 1 ~m unter dem oberen Ende der RShre eingefiillt und an der Aussenwaud der letzteren noeh ein Milhmetermaassstab an- gebracht, so dass die SteighShe sofort direct abgelesen werden konnte.

Nachdem nun dieser Quarzsand in die GlasrShren eingefiillt und etwas festgeschiittelt war, wurden die RShren in etwas weitere Glasge- fiisse eingestellt, derart, dass der die RShre umfassende Kork auf dem Rande der Glasgefiisse aufsass~ wobei die HShe, in welcher tier Kork die RShre umfasste, derart bemessen war, dass beim Aufsitzen derselben auf dem Rande des Glasgeihsses der untere Rand der RShre 1 ~ fiber dem Boden des Glasgefi~sses zu stehen kam, so dass eine vollkommen freie Communication stattiinden konnte.

Um ganz genaue Angaben zu maehen, sei noch bemerkt: Die weiteren GefSsse, in we]che die VersuchsrShren eintauchten,

batten 69 m~ Durehmesser. Ffir die RShren a und 5 (7 und 14 c~ HShe)

106 J. SorKx:

wurden Gefasse yon 41 ~m HShe genommen. Das unter dem Korke her- vorragende RShrenstiick hatte eine Liinge yon 31 m~, SO dass die HShen- differenz zwischen unterem RShrenrande und Gef~ssboden genau 1 Cm betrug; ffir die RShre c wurden behufs Herstellung grSsserer Stabilitht Gei~sse yon 115 ~m HShe bei gleichem Durchmesser gew~h]t. Das unter dem Kork hervorragende RShrenstfick hatte bier eine Lfinge yon 105 ram, so dass abermals die HShendifferenz zwischen unterem R6hrenrande und Gef~ssboden 1 ~m betrug.

In den umhiillenden Kork wurde an einer Seite eine 1 r im Durch- messer haltende Oeffnung gebohrt, welche es gestatte, mittelst einer Pipette u. s. w. Flfissigkeit in das untere Gefass einzufiihren, ohne dass die ein- tauchende RShre hatte gehobea werden mfissen. Ueber die obere RShren- 5ffnung wurde auch noeh ein Becherglas gestfilpt, um ein Auffallen yon Verunreinigungen aus der Luft zu vermeiden.

Nach diesen u wurden die Geffisse im Sterilisirungs- ofen durch 6 Stunden bei 150 o erhitzt und sodann im erkatteten Zustande zu den Versuchen benfitzt.

Als Versuchsmaterial benutzte ich 1. Bacillen des Abdominaltyphus. 2. Bacillen des Milzbrandes. 3. Ba-

cillen der M~useseptic~imie. 4. Den Micrococcus tetragenus. 5. Den Mi- crococcus prodigiosus. Die Wahl war deshalb so getroffen, weft dutch das charakteristische Wachsthum der Organismen die Dia~o~aose sehr erleich- tert wurde.

1 bez. 2 Tage vorher wurde nun die nSthige Quantitat Bouillon (je 300 ~ mit dem betreffenden Pilze frisch inficirt, so class eine pilzreiche Flfissigkeit mit frischen lebenskraftigen 0rganismen zur Verffigung stand.

Nun wurde dutch die Oeffnung im Korke in alas untere Gef~ss die pilzhaltige Flfissigkeit eingegossen, bis zu einem Niveau, welches den unteren Rand der Glasr6hre um I em fiberragte, und welches durch Nach- fliessenlassen constant erhalten wurde.

Der Ablauf des Versuches gestaltete sich verschieden, je nach der L~nge der RShren, der Gr5sse der capillaren Hohlr~ume, der Diehtigkeit der Lagerung u. s.w., wohl abet auch je nach der Beschaffenheit des Bacterienmateriales. Es kommt auf die Beschaffenheit an, die die Flfissig- keit dutch den Pilz erh~lt; wird die Flfissigkeit schleimig, so ist das Auf- steigen ein viel langsameres, als wenn sie dfinnfifissig bleibt.

Das • erfolgt nun sehr rasch, abet nicht etwa bless an der Glaswand, sondern auf dem ganzen Querschnitt; die eigenthfimliche Farben- ver~nderung, die dunkle Verf~rbung, die beim Benetzen yon pulverfSrmigen KSrpern eintritt, liess sofort erkennen, wann die Flfissigkeit vollsthndig aufgestiegen war; und da zeigte es sich in vielen, ja in den meisten

DIE BEZIEHUNGEN DER BODENCAPILLARITAT U. S.W. 107

F~llen, dass die Flfissigkeit das obere Ende der Bodens~iule nicht etwa am Rande, an der Glaswand, sondera fernab yon ihr, oft fast genau in der Mitre zuerst erreichte und dort hindurchtrat.

Ja es stellte sich anch eine hSchst interessante Beziehung zwischen eapillarem Aufsteigen und Verdunstung heraus. In jenen Versuehen~ in denen die Bodens~ule eine grSssere HShe hatte 12 bis 20 cm machte sich an dem fiber das Glasrohr gestfilpten Gef~ss eine eigenthfimliche Ver~n- derung bemerkbar, bevor noch die Flfissigkeit vollst~ndig aufgestiegen war. Das Gefiiss beschlug sich n~mlich an seiner inneren Fl~che mit Wasserdampf, ein Beweis, wie innig Capillarit~t und Yerdunstung mit einander verknfipft sind.

War nun die Flfissigkeit durchgetreten, so wurde genau aus der 3I i t te mittelst eigens hiezu angefertigter, sterilisirter GlaslSffel etwas yon dem Quarzsand entnommen und in folgender Weise die Controle auf das Vorhandensein der Organismen gefibt:

1. Eine Probe wurde in Bouillon eingeffihrt und in Brutofen (360 C.). gestellt.

2. Eine Probe wurde mit flfissigem Agar-Agar vermischt und auf Platten ausgegossen (als Platten dienten mir die in einer frfiheren Arbeit 1 beschriebenen Sch~lehen. Diese Platten wurden gleichfalls in den Brutofen_ (36 o) gethan.

3. Eine Probe wurde mit Gelatine vermiseht zu Platten ausgegossea und bei gewShnlicher Temperatur untersucht.

Das Resultat war bei dem mit Bouillon angestellten Yersuche sehoa nach 8 Stunden ersichtlich bei den Agar-Agarplatten in 10 bis 20 Stun- den, bei den Gelatineplatten dauerte es entsprechend l~nger.

Es seien nun die Versuche hier naeh der RShrenl~inge zusammen- gestellt. (Siehe S. 109).

Bei No. 4 und 5 wurde der Versuch erst am n5chsten Morgen zu Ende geffihrt, so dass bier aueh die Probe nicht sofort nach dem Dureh- treten entnommen werden konnte.

Diese Yersuche unterscheiden sich nun nicht nut in ihren du rch - wegs posi t iven Resu l t a t en , sondern auch in ihrem Ablauf sehr wesent- lich yon den Versuchen des Hrn. Dr. A. Pfei f fer ; um eine HShe yon ca. 50 mm zu erklimmen, brauchte die Flfissigkeit nur 12 bis 80 Secunden r sie bewegt sieh mindestens 150 bis 900 Mal schneller als in den u suehen des Hrn. Dr. A. Pe i f fe r ; nut in einem Versuche No. 1 der Tabelle II bewegt sie sich auch auch bei Hrn. Dr. A. P fe i f f e r raseher, sie erreicht. im Rheinsand die HShe yon 10 cm bereits in 15 .MSnuten und siehe da, es

* .Fortschritte der .Medicin. 1886. Maiheft.

108 J . SOYKA :

Tabel le I. HShe der Bodens'Sule ca. 50 ~

Baeterienar~

M~useseptie. Milzbrand ~Iicroeoeeus tetrag. Microeoeeus prod. 1

HShe deri Bodenstiule

in Mm.

40 47 53 58

Bis znm vollst~indigen Dureh- i dringen vers~richen i

Die sotbrt nach dem Durchdringen ent- nommenen Proben

erzaben:

26 Seeunden ! t Massenhafte

80 ,. [ eharakterisusche Ent- 35 ,, i wicklung bei allen drei 34 ., ! Cuhurmethoden.

!

1 2 3 4 5

Tabel le II.

~Iilzbrand Typhus M~iuseseptic. /ffieroeoecus prod. ~ Mieroeoceus tetrag.

HShe der Bodens~iule ca. 120 ~m.

120 141/2 ~linuten i 3Iassenhafte

120 18 ,, eharakteristische Ent- 120 71/e ,, I wicklung bei allen drei 127 15 ,, I Culturmethoden. 132 7 ,, i

Tabelle HI.

Typhus ~I~usesep~ic. Mieroeoeeus prod. 1 Milzbrand Microcoeeus tetrag.

H6he der Bodensfule ca. 210 ram.

210 21/2 Stunden 210 7 ,, hIassenhafte

charakteristisehe Ent- 210 7 ,. wieklung bei allen drei 210 iiber 8 ,, Culturmethoden. 210 ,, 8 ,,

ist der einzige Yersuch, mit positiven, allerdings yon Hrn. Dr. A. P f e i f f e r verkannten bezw. irrig gedeuteten Resultate.

Es trat in den hier beschriebenen Versuchen, bei denen noch weitere Differenzirungen beziiglich der KorngrSsse gemacht wurden, auch sehr deutlich der Einfluss dieser letzteren zu Tage, mit Rficksicht auf die Schnelligkeit des WasserleitungsvermSgens (vgl. ,,Boden" Seite 91) wie ja das auch nicht anders zu erwarten ist, doch sei hierauf nicht welter eingegangen, da die Streitfrage bier nur um das P r i n c i p betrifft, ob die im Boden vorhandenen capfllaren StrSmungen im Stande sind, Pilze in die H5he zu ffihren, was ich h i e rmi t n e u e r d i n g s bewiesen zu haben glaube.

1 Sehr sehSn und so recht als Vorlesungsexperimen)~ geeignet gestalten sieh die Yersuehe mit Microeoceus prodigiosus. Es bildet sich bei diesem Pilze nach 4 bis 5 Tagen ein schSner, ro~h gef~rbter Rasen auf tier Oberfl~che des Bodens, der durch ,die nach~r~gliehe En~wickelung der aufgestiegenen Pilze entsteht. Es ist in der That eine Vermehrung und Farbstoffproduetion der Pilze zu constatiren, denn der Rasen bildet sieh, aueh wenn das untere RShrenende nieht mehr in die Flfissigkek eintaueht, ~lie Bodens~iule selbs~ zeigt keine Rothfiirbung.

DIE ]~EZYEIIUNGEN DER BODENCAPILLARITs U. S. ~V, I0~

Ich muss nun den Schlfissen, die Hr. A. Pfe i f fe r aus seinen Ver- suchen gezogen, diejenigen gegeniiber stellen, zu denen ich sowohl aus meinen als auch aus seinen Versuchen gelange:

Hrn. Dr. A. P fe i f f e r ' s Sehlfisse lauten:

1. Dass die Soyka'sehen RShren- versuche fe hlerh aft sind, und dass derFehler wahrsche in l ieh in der Enge der zu den Versuchen ver- wandten RShren liegt.

2. Dass in RShren, welche einen no weiten Durchmesser haben, class die Wirkung der RShrenwand auf die Capillarattraction auf ein Mini- mum reducirt ist, des Capillarstrom n ich t im Stande ist , Bac ter ien nur 4 em hoch zu heben.

3. Dass meine (Dr. A. Pfeiffer's) Versuche eher geeignet sind, aus ihren negativen Resultaten einen Rfickschluss ~uf die natfirlichen Yer- hhltnisse im Boden zu erlauben, als die Versuche Soyka's, wenn ein sol- chef Schluss fiberhaupt zulSssig w~re.

Meine Schlfisse lauten:

1. Dass die Pfeiffer 'schen Ver- suche f eh l e rha f t sind, und dass die Fehler mit m a t h e m a t i s e h e r Sioherhei t auf die durehaus un- phys ika l i sche Versuehsanord- nung zurfickzuffihren sind.

2. Dass die Capillarattraction der Glaswand die Resultate meiner Ver- suche nicht im geringsten beeinflusst hat, und dass in einem Boden mit einer entsprechenden Capillarit~t der tIohlr~um~ die Pilze j edenfa l l s fiber 20 cm hoch mit dem Capil- h~rstrom t r a n s p o r t i r t werden kSnnen.

3. Dass Hr. Dr. A. P fe i f f e r erst neue Versuche mit Vermeidang seiner Versuohsfehler anzustellen verpflich- tet ist, bevor er meine (Soyka's) Versuchsresultate _ und die daran geknfipften Schlussfolgerungen be- k~mpft.