Образование торфа

Образование торфа

Образование торфа

Образование торфа

Торф — ценнейший природный биологический материал. Из всех видов твердых топлив — это самое молодое отложение, образующееся естественным образом, путем разложения отмерших частей деревьев, кустарников, трав и мхов, в условиях повышенной влажности и ограниченного доступа кислорода.

Процесс образования твердых топлив можно разделить на стадии и представить в следующем виде:

Сухое вещество торфа состоит из продуктов распада, растительных остатков и минеральных включений. Растения-торфообразователи могут принадлежать к различным ярусам растительных сообществ. Все они при определенных условиях — торфообразователи . Отдельные слои торфа включают остатки нескольких торфообразователей , поэтому торф разнороден по ботаническому составу.

Группы растений атмосферного питания образуют торф верхового типа, а торфообразователи , питающиеся грунтовыми водами, — низинный торф. В зависимости от возраста и условий образования (исходный материал, климатические условия) торф имеет различную степень разложения и цвет от светло-коричневого до коричнево-черного. От этих же условий зависит его структура, кислотность (РН), влагоемкость , содержание макро и микроэлементов, энергетическая ценность и другие параметры.

При образовании торфа, растения после отмирания, как уже было отмечено выше, попадают в сильно увлажненную, бедную кислородом среду. Здесь они не разлагаются полностью, как в почве, а только частично, поэтому их остатки из года в год накапливаются.

Если низинные растения объединяются грунтовым питанием (например, растения отрезаны от минерального дна уже сформировавшимся слоем торфа), то на низинных торфяных месторождениях начинают развиваться переходные и верховые виды торфа.

Принцип образования торфяной залежи представлен в следующей схеме:

Различный исходный материал и обширный диапазон изменения условий торфонакопления являются причиной многообразия свойств торфа, что определяет широкий спектр его применения.

Применение

Торф имеет следующие сферы применения: сельское хозяйство и животноводство, медицина, биохимия, энергетика. Развитие современных технологий производства позволяет получить высокопродуктивные почвы для выращивания продуктов питания, удобрения, вещества-стимуляторы роста и развития семян, изоляционные и упаковочные материалы, углеродный восстановитель метала, активные угли, графит. Но основные сферы применения можно условно разделить на две группы: энергетика и сельское хозяйство.

Использование торфа как топлива обусловлено его составом: большим содержанием углерода, малым содержанием серы, вредных негорючих остатков и примесей. По сути, это молодой уголь. Основными недостатками этого вида топлива являются: более низкая, чем у угля энергетическая калорийность и трудности сжигания из-за высокого содержания влаги (до 65%), но:

низкая себестоимость производства;

экологическая чистота сгорания (малая доля серы);

полное горение (малый остаток золы);

появившиеся новые технологии сжигания.

Все это делает торф перспективным местным источником полученной тепловой и электрической энергии:

более дешевой , чем при использовании каменного угля и жидкого топлива;

более экологически чистой.

В качестве топлива торф применяется в трех видах:

Фрезерный (измельченный) торф в виде россыпи для сжигания во взвешенном состоянии.

Полубрикет (кусковой) торф, малой степени прессования, производимый непосредственно на торфяной залежи.

Торфяной брикет, высококалорийный продукт большой степени прессования на технологическом оборудовании, заменяет каменный уголь.

Вообще, эта сфера использования торфа как топлива, с развитием современных технологий сжигания и использования экологически чистых процессов получения энергии, оценивается передовыми учеными и специалистами, как на наиболее перспективное развитие энергетики в следующем столетии.

2.Сельское хозяйство, садоводство и т.д.

Торф имеет несколько важных качеств, определяющих его ценность для земледелия:

Улучшает структуру почвы, ее водно-воздушные свойства. Являясь основой среды обитания любого растения и влагорегулятором , обеспечивает оптимальные условия получения продукции во всех климатических зонах.

Не являясь богатым по наличию макро и микроэлементов, содержит уникальные компоненты:

Гуминовые кислоты-стимуляторы роста и развития.

Аминокислоты — необходимые для перевода некоторых элементов питания в форму, доступную для растения.

Обладает бактерицидными свойствами, большой газопоглотительной способностью, одинаково необходим для любых типов почвы.

В сельскохозяйственном производстве торф условно делят на две группы:

Легкий (или светлый) — торф верхнего слоя залежи со степенью разложения до 15%. Это молодой слаборазложившийся торф характеризует малый удельный вес — от 150 до 250 кг/м3, большая газо — и водопоглотительная способность, но меньшее содержание гуминовых и аминокислот, вследствие незаконченности процессов разложения;

Тяжелый (или темный) — торф нижних слоев, со степенью разложения более 15%. Это более «зрелый» торф, с удельным весом от 350 кг/м3, высоким содержанием гумуса, но меньшими чем у легкого газо — и водоудерживающими свойствами.

В зависимости от технологии земледелия, торф применяют:

В чистом виде, как улучшитель структуры обрабатываемой почвы, для аккумулирования и длительного удержания влаги, а также среды способствующей увеличению кислородообменных процессов.

По технологии, получившей в последнее время наибольшее распространение (в теплицах, «многоэтажное» выращивание, в садах. ), из торфа готовят субстрат, т.е. используя торф как основу, его смешивают с набором микро и макроэлементов, необходимых растению. Таким образом получают готовый качественный грунт, который можно сделать с учетом вида растения, климатических особенностей среды обитания, условий созревания плодов и т.д.

Как сырье для приготовления органических удобрений.
Торфяные блоки, используемые для устройства газонов и укрепления откосов земляных насыпей, каналов и водоемов (на площадях с осушенной торфяной залежью верхового типа выращивают травосмесь из семян многолетних злаковых трав, затем разрезают на ленты и скручивают в рулон).

Торфяные блоки, используемые для выращивания рассады (пористая гидрофильная плита из нейтрализованного верхового торфа, разделенная на квадратные посевные ячейки с лунками для закладки семян или проростков).

3. Медицина, биохимия, промышленность.

В медицине, биохимии, промышленности в качестве абсорбентов, фильтрующих элементов, газопоглотителей разного рода, используются активные угли.

Активные угли — продукт глубокой переработки торфа, получаемый в результате химического изменения торфяной крошки под действием высоких температур без доступа других химических реактивов. В этом технологическом процессе происходит выделение газов, воды и дегтя с образованием твердого остатка, который значительно отличается от исходного торфа по составу и свойствам. Этот остаток и есть активный уголь.

В процессе химической переработки кускового торфа под действием высоких температур происходит выделение до 98% углерода. В результате этого получается углеродный восстановитель металла (кокс), имеющий широкое применение в металлургии. Кроме того, кокс используется как высоко энергетическое бытовое топливо (каминное, гриль топливо).

Торф и его применение

Торф и его применение

Торф является одним из самых универсальных ископаемых. Его применяют для различных целей, в том числе для удобрения почвы. При этом важно действовать очень осторожно, иначе растениям будет нанесен вред.

Что такое торф

Под торфом понимается грунтовое образование, занимающее промежуточное положение между почвой и бурым углем. В отличие от обычного грунта, его состав очень богат на органику. От бурого угля торф отличается повышенным содержанием воды, целлюлозы и углеводов. В условиях больших глубин из него получается бурый уголь.

Химический состав торфа достаточно разнообразен. При этом доля минералов в его составе не может превышать 50% (соотношение сухих компонентов). Именно концентрация минеральных веществ является определяющей в такой характеристике торфа, как зольность. Остальную массу составляют органические компоненты: разложившиеся растения, перегной и т. п. В обычном состоянии содержание воды в составе торфа достигает 86-95%.

Механизм образования

Формируется торф в так называемых «торфяных» болотах. Чаще всего такие водоемы находятся в речных долинах или на водоразделах. Болотные растения по мере своего отмирания концентрируются в придонной зоне. Там в условиях дефицита кислорода и повышенной влажности они не разлагаются полностью, а переходят в аморфное состояние. Этому способствуют определенные биохимические реакции: они активизируются в летнее время, когда уровень подземных вод уменьшается.

На скорость разложения растительных остатков влияют климатические характеристики местности, виды произрастающих на болотах растений, глубина водоема, степень сжатия придонных залежей и пр. Как показали исследования, в лесотундре залежи накапливаются со скоростью 0,3-0,4 мм/год, в зоне хвойных и широколиственных деревьев – до 1 мм/год. Имеющиеся в настоящее время торфяные запасы образовались за последние 10-12 тыс. лет.

Сферы применения

Торф используют для следующих целей:

  • естественная фильтрация природных вод;
  • восстановление обнищавших почв;
  • поглощение вредных примесей, ядов, тяжёлых металлов, нитратов и пр.;
  • пополнение уровня гумуса в грунте на полях, огородах, в садах;
  • повышение пористости и кислотности земли;
  • вместо подстилки в вольерах и загонах животных;
  • в качестве теплоизоляционных материалов на строительных объектах;
  • очищение грунта от патогенных микроорганизмов;
  • изготовление качественного компоста и мульчи;
  • как топливо.

Благодаря высокому содержанию углерода, перегноя, минеральных и биологически активных веществ торф в основном используется как органическое удобрение. Обогащенная таким образом почва становится более питательной, пористой и проницаемой для влаги. При правильном использовании можно заметно повысить урожайность своего земельного участка.

Свойства

Торф обладает следующими физическими свойствами:

  • Плотность – 800-1100 кг/м3. На эту величину влияет процент влаги, уровень разложения, содержание органики и минералов.
  • Удельная теплота сгорания – 10-25 МДж/м³. Чем больше уровень разложения и процентное содержание битумов, тем удельная теплота выше.
  • Влагоёмкость – 6-30 кг/кг. На показатель влагоемкости влияет ботаническое содержание и уровень разложения.
  • Пористость – до 98%.
  • Коэффициент фильтрации – 0,1х10 -5 — 4х10 -5 м/с. Наименьший показатель – у верховой разновидности, самый большой – у низовой.
  • Степень зольности – 2-18%.
  • Теплопроводимость – увеличивается по мере повышения уровня влажности вещества.

Виды торфа и их характеристика

Несмотря на общее название, торф делится на различные виды и типы. Для классификации используется несколько характеристик.

По степени гумификации

Данная величина обычно находится в пределах 1-70%.

Степень разложения торфа бывает:

  • слабой (до 20 %);
  • средней (20-35 %);
  • высокой (от 35 %).

Как правило, самая высокая степень характерна для торфов древесного и древесно-травяного типа. Медленнее всего разлагаются моховые ископаемые. В составе породы с наибольшей степенью разложения (70%) практически отсутствуют целлюлозные, водорастворимые и поддающиеся гидролизу компоненты. Такая порода больше не в состоянии поддерживать биохимические процессы.

По характеру залегания

Огромное влияние на характеристики торфа оказывает степень его залегания.

По этому признаку различают три группы торфяных образований:

  1. Верховая. Формируется на возвышенных местах. Для залежей этой группы характерна хорошая пористость и высокая влагоемкость. Это объясняется тем, что в его состав входят разложившиеся частицы древесины различных пород. Верховой торф обладает высокой кислотностью (до 4-х единиц). Это дает возможность удобрять с его помощью культуры, склонные к кислым почвам. Залежи данного типа иногда называют сфагновыми (по названию болот, где они находятся). Малая степень разложения и питательных свойств верхового торфа объясняется его формированием на дне равнинных водоемов.
  2. Низинная. Местом образования низинной группы выступают овраги и заболоченные речные поймы. Как следствие, в состав находящихся там залежей в основном входят различные растительные остатки с плохим уровнем разложения. Для этой группы характерна нейтральная или небольшая кислая реакция (около 6-ти единиц). С помощью такого удобрения можно уменьшать кислотность грунта. В низинном торфе находится много минеральных компонентов и достаточно влаги.
  3. Переходная. Залежи этой группы занимают промежуточное положение между верховой и низинной разновидностью. Отличается слабокислой реакцией (примерно 5 единиц). Это дает возможность широко использовать переходную группу для обогащения почв, повышения уровня их плодородности. В ее составе есть много микроэлементов и органических веществ. Процесс разложения имеет низкую скорость. Переходный торф хорошо подходит в качестве компонента для компоста. Также его применяют вместо подстилки для домашних животных и скота.

По способу добычи

Разработка торфяных залежей упрощается тем, что чаще всего они находятся на поверхности земли.

По способу добычи торф делится на две разновидности:

  • снятие небольших слоев с поверхности почвы;
  • глубинная выборка карьерным способом.

В первом случае для добычи используется ручной труд или специальные режущие механизмы. Второй метод предусматривает участие экскаваторов, извлекающих породу большими кусками. В целом, добыча этого удобрения обходится достаточно дешево.

Торф и его применение

По показателю зольности

Под зольностью понимается соотношение между минеральными компонентами, образовавшимися в результате прокаливания, и веса сухого вещества.

По этому показателю торф делится на:

  • малозольный (до 5%);
  • среднезольный (5-10%);
  • высокозольный (от 10%).

Как правило, самый большой показатель зольности имеют низинные разновидности, самый маленький – верховые.

Общие требования по использованию торфа

Важно понимать, что в составе торфа содержится много активных веществ, поэтому добавлять его на все грядки и клумбы подряд категорически запрещается. Еще один момент: хотя процент содержания питательных компонентов в этом удобрении высок, однако все они находятся в труднодоступном состоянии. Как правило, опытные дачники параллельно вводят также перегной и минеральные добавки.

Правила применения торфа в качестве удобрения:

  • следует ограничить его процентное содержание в почве уровнем 70%, добавляя также перегной и минералы;
  • для подкормки почвы подойдет удобрение со степенью разложения не менее 30% и содержанием влаги в пределах 50-70%;
  • лучшим вариантом удобрения считается низинный торф, прошедший предварительное проветривание на улице в течение нескольких дней;
  • верховая порода подходит для подкормки фиалок, щавеля, гортензий и других культур, любящих кислый грунт.

Следует иметь в виду, что длительное нахождение удобрения на открытом воздухе приводит к его усыханию и потере питательных свойств. Чтобы этого не произошло, почву перед подкормкой рекомендуется взрыхлить, тщательно перемешивая ее с удобрением.

Образование торфа

Горная порода, тип почвы, горючее, удобрение, природный фильтр, сырье для медпрепаратов – всеми этими определениями характеризуется полезное ископаемое под названием торф. Такое количество трактовок связано с обширной географией месторождений, большим разнообразием видов ископаемого, множеством способов добычи и богатым химическим составом. Но главное – это уникальные свойства торфа, обусловившие широту сфер его использования.

Что такое торф

Торф – это разновидность ископаемых, относящихся к классу твердых каустобиолитов (горючих пород органического происхождения). Состоит из остатков болотных растений, подвергшихся частичному разложению в особых условиях. Содержит около 50% углерода.

Склад

Механизм образования торфа

Образование торфа происходит в результате разложения флоры, произрастающей на болотах. В таких местах наиболее благоприятные условия для зарождения полезного ископаемого. При ограниченном доступе кислорода в формировании породы активно участвует избыточная влага, представленная подземными, наземными и осадочными водами.

Стоит подробно рассмотреть образование торфа на примере сфагновых болот. Сфагнум – это болотный мох, принимающий активное участие в образовании торфа из-за своей способности впитывать много влаги. При росте мха происходит регулярное обновление верхушек растения с отмиранием его нижних слоев, богатых карболовой кислотой, которая значительно замедляет процесс гниения. Фрагменты других растений, соседствующих со сфагнумом, в таких условиях также разлагаются крайне медленно. Этому способствует и недостаток кислорода. Год за годом полуразложившиеся останки наслаиваются друг на друга, в результате чего получается торф.

Сфагнум

Основные понятия и показатели, характеризующие ископаемое:

  • Торфяная залежь – скопление на определенной территории различных по типу прослоек породы.
  • Геологический запас – залежи, толщина которых в неосушенном виде составляет от 70 см.
  • Зольность – процентное содержание минералов в сухой породе.
  • Гумификация – соотношение содержащихся в ископаемом углерода, питательных и плодородных составляющих к его общей массе.

Виды торфа и их характеристика

Порода классифицируется по ряду признаков.

По степени гумификации

  • хорошо разложившийся – если период разложения охватил свыше 35% тканей;
  • среднеразложившийся – 20-35%;
  • слаборазложившийся – около 20%.

По характеру залегания

Процесс образования торфа не прекращается никогда. В итоге получается, что нижняя часть останков растений переработалась много веков назад, а верхние участки еще находятся на различных стадиях разложения. Поэтому в первую очередь торф классифицируется по характеру залегания на верховой, низинный и переходный.

Виды

Верховой торф преимущественно образуется в результате разложения хвойных пород деревьев, пушицы, сфагнума, багульника и вереска. Это недостаточно сформировавшая крупноволокнистая масса, в которой еще происходят активные физико-химические превращения. Такая порода всего на 2% состоит из зольных элементов, она бедна на кальций, чем и обусловливается ее кислая реакция. Чего в полезном ископаемом в избытке, так это влаги, высокий уровень которой поддерживается дождями и снегопадами.

Низинный включает в основном перегнившие осоку, ольху и зеленые виды мха. Представляет собой полностью разложившуюся массу, характеризующуюся нейтральной реакцией, в редких случаях – слабокислой. Этот вид, по сравнению с верховым, содержит 6 – 18% зольных составляющих. Высока и доля органики – от 70%. Образуется преимущественно в болотах, находящихся в оврагах, у русел рек. Наличие грунтовых источников, воды которых богаты минералами, обеспечивает ископаемому высокий показатель зольности.

Переходная разновидность представляет собой несформированный низинный торф или переходную прослойку между двумя основными видами. Зольность такой породы составляет 3-5%.

Добыча

По характеру залегания виды торфа получили не совсем точные названия. Так, верховое ископаемое не всегда обнаруживается у поверхностей болот, а низинное – возле дна. Но можно смело утверждать, что обедненная порода обычно располагается в регионах с неблагоприятными климатическими условиями, бедной флорой. Зачастую это равнинные болота, под которыми не имеется источников. Подобные водоемы пополняются только благодаря талому снегу и дождевой воде.

По способу добычи

Наши предки пользовались единственным способом – копанием с помощью лопаты. Современники добывают торф с помощью различных технических устройств.

Гидроторф добывают путем размывания струей высокого давления. «Разбитую» таким образом массу извлекают торфоотсосом. Это довольно сложный и затратный способ, поэтому оправдан только в крупных хозяйствах.

Добыча фрезерторфа осуществляется с помощью фрезерного барабана, которым срезаются слои породы на открытых участках. Данным способом извлекают 80% ископаемого в мире. Первую позицию по его добыче занимает Финляндия, за ней идут Латвия, Швейцария, Ирландия и Канада. Наша страна также входит в десятку лидеров. Самыми богатыми на породу являются Архангельская, Владимирская, Московская, Нижегородская, Тверская области, Пермский край.

Фрезеторф

Экскаваторное ископаемое добывается с использованием дискового экскаватора, а резной торф получают путем срезания вручную острым инструментом.

Добытую породу подвергают сушке. Ее куски размещают на хорошо освещенных местах и оставляют до полного испарения влаги. При работе в болотистых местностях приходится отсасывать лишнюю воду на начальных стадиях добычи. В противном случае техника увязнет. Кроме того, перед началом работ поверхность полностью очищается от растений.

По показателю зольности

Одной из важнейших характеристик торфа является процент его зольности, в зависимости от которого торф бывает:

  1. Малозольный – до 5%.
  2. Среднезольный – от 5 до 10%.
  3. Высокозольный – от 10%.

Экскаватор

Каким бы ни было происхождение торфа и способ его добычи, человек непременно найдет ту нишу в хозяйстве, где определенная разновидность породы принесет максимальную пользу. Это превосходное биотопливо, которое не загрязняет окружающую среду, совершенно безвредное и недорогое минеральное удобрение для растений, органическое сырье для производства фармпрепаратов, эффективный утеплитель для строений. Список сфер применения торфа велик, и в каждой из сфер будут уместны такие характеристики, как «экологичный», «безвредный», «природный», «приемлемый по цене». Стоит также отметить способность полезного ископаемого служить естественным фильтром для природной воды. В век, когда все доступное ассоциируется со сплошной химией, использование этой породы заслуживает особого внимания.

Образование торфа

Торф — осадочная рыхлая горная порода, являющаяся ценным горючим полезным ископаемым. Торф образован скоплением остатков растений, подвергшихся неполному разложению в условиях болот. Торф — предшественник генетического ряда углей. Образуется в результате естественного отмирания и неполного распада болотных растений под воздействием биохимических процессов в условиях повышенной влажности и недостатка кислорода. Залегает на поверхности Земли или на глубине первых десятков метров под покровом минеральных отложений. От почвенных образований торф отличается по содержанию в нём органических соединений (не менее 50% по отношению к абсолютно сухой массе), от бурого угля — повышенным содержанием влаги и форменных растительных остатков, а в химическом отношении — наличием сахаров, гемицеллюлоз и целлюлозы.

Торф остоит из не полностью разложившихся остатков растений, продуктов их распада (гумуса) и минеральных частиц; в естественном состоянии содержит 86-95% воды. Растительные остатки и гумус содержат органические и минеральные части, последняя определяет зольность торфа. Перегной (гумус) придаёт торфу тёмную окраску. Относительное содержание в торфе бесструктурной (аморфной) массы, включающей гуминовые вещества и мелкие растительное ткани, утратившие клеточное строение, определяет степень разложения. Различают торф слаборазложившийся (до 20%), среднеразложившийся (20-35%) и сильноразложившийся (свыше 35%). В ботаническом составе торфа присутствуют остатки древесины, коры и корней деревьев и кустарников, различные части травянистых растений, а также гипновых и сфагновых мхов. В зависимости от ботанического состава, условий образования и свойств выделяют 3 типа торфа: верховой торф, переходный торф и низинный торф.

Торф — сложная полидисперсная многокомпонентная система; его физические свойства зависят от состава твёрдой фазы, степени её разложения или дисперсности и степени увлажнённости. В зависимости от типа и степени разложения цвет торфа варьирует от светло-жёлтого до тёмно-коричневого (верховой) и от cepo-коричневого до землисто-чёрного (низинный). Структура верхового торфа изменяется от губчатой (моховой торф), губчато-волокнистой до пластично-вязкой (древесный торф), низинных — от войлочной, ленточно-слоистой до зернисто-комковатой. Плотность торфа зависит от влажности, степени разложения, зольности, состава минеральной и органических частей, в естественных условиях залежи достигает 800-1080 кг/м3; плотность сухого вещества 1400-1700 кг/м3. Влагоёмкость торфа в зависимости от ботанического состава и степени разложения колеблется от 6,4 до 30 кг/кг. Максимальная у верхового торфа моховой группы. Пористость достигает 96-97%, предельное напряжение на сдвиг уменьшается с ростом влагосодержания и степени разложения торфа от 3 до 35 кПа, при пенетрации (зондировании) до 400 кПа. Средняя теплота сгорания торфа 21-25 МДж/кг., увеличивается с повышением степени разложения и содержания битумов. Торф малой степени разложения имеет низкие значения коэффициента теплопроводности и удельной теплоты сгорания (10-12,5 МДж/кг), высокие значения газопоглотительной способности.

Читайте также  Деревянные 3д панели в интерьере

Торф различают и по характеру слагающей его растительности — сфагновый, гипновый, осоковый, тростниковый, древесный (лесной) и др. Особенно большое разнообразие торфа наблюдается в торфяниках, возникших на месте озёр. Для этих торфяников характерна и наибольшая мощность, достигающая местами 10 и более метров. Запасы торфа в России очень большие, они составляют более 50% мировых запасов. Хорошо известно большое практическое значение торфа. Ряд электростанций средней и малой мощности работают на торфяном топливе. Торф удовлетворяет значительную часть бытовых потребностей населения. Из торфа в результате переработки получают ценные вещества: спирт, фенол, парафин и др. Из него делают теплоизоляционные плиты, применяемые в строительстве, он также используется как удобрение.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector