Полезные свойства торф


Торф — ценное удобрение: свойства, применение, приготовление компоста

Торф перед применением надо правильно приготовить, чтобы для растений была максимальная польза. Чистый торф лишь улучшает механический состав почвы, а компост на основе торфа - ценное органическое удобрение. Приготовление компоста.

Текст: Анисимов А.М. · 05-30-2018 01-04-2020 Good-Tips.PRO Торф ценное органическое удобрение, которое надо правильно приготовить перед употреблением. Фото: That's Farming

Торф — органическое удобрение, популярное среди садоводов и огородников, благодаря доступности и сочетаемости с другими видами добавок. Однако торф лишь основа для хороших удобрений — сам по себе торф лишь рыхлая масса, богатая азотом, а вот в сочетании с землей, травяными остатками и навозом просто бомба, а не удобрение.

Действительно, многие огородники имеют негативный опыт использования торфа в деле выращивания рассады и улучшения качества почвы. Дело в том, что многие полагают, что, если внесут в почву как можно больше торфа перед посадкой растений, тем лучше будет для роста и развития. Оказывается, нет — торф надо уметь правильно применить.

Удобренные одним лишь торфом растения растут плохо, а рассада, растущая в чистом торфе, гибнет по непонятным для садоводов причинам. А причина проста: неподготовленный торф лишь основа для питательного удобрения. Торф сам по себе богат лишь азотом, а польза от него в том, что он улучшает механический состав почвы — увеличивает поглощение влаги и удерживает ее, а также улучшает вентиляцию почвы за счет придания рыхлости.

Поэтому, если на вашем участке почва рыхлая и плодородная, то от внесения чистого торфа толку мало. Торф улучшит состояние почвы если почва тяжелая, глинистая, а местность низинная. В этом случае значительно улучшит физические свойства и структуру глинистой почвы, сделает почву рыхлой, водо- и влагопроницаемой, а у песчаной почвы, наоборот, значительно повысить ее влагоемкость.

Какой бывает торф. Виды и свойства торфа

Приобретая торф надо внимательно читать надписи на упаковках и этикетках, чтобы выявить какой торф покупается. Торф бывает низовой и верховой. Низовой и верховой торф сильно отличаются цветом, физическими и химическими свойствами.

Низовой торф можно вносить в почву после проветривания, без компостирования. Однако пользы от внесения чистого низового торфа мало — низовой торф содержит азот, который растения усвоить не могут, а перевод азота в удобную для растений форму будет происходить медленно.

Низинный торф. Фото: taxi-pesok.ru

Торф, благодаря волокнистой пористой структуре, улучшает физиологические свойства почвы. Почва, сдобренная низинным или промежуточным торфом, становится водо- и воздухопроницаемой, «дышит» легко и свободно, что полезно для корневой системы растений.

Верховой вообще не используется в качестве удобрения потому что сильно закисляет почву. Однако это свойство верхового торфа полезно для растений, которым для нормальной жизни требуется кислая или слабокислая почва, например: вереск, эрика, рододендрон, гортензия, голубика. При высаживании таких растений в посадочную яму добавляют именно верховой торф, а потом периодически им же и мульчируют.

Опытные огородники делают из свежего низинного торфа насыпные грядки для выращивания огурцов и кабачков с добавлением в торф огородной земли. Рассаду сажают в лунки, полностью заполненные хорошим перегноем. Когда корни растений вырастут за пределы такой лунки, то этот торф уже в достаточной степени потеряет свои отрицательные качества. При устройстве вертикальных грядок в торф добавляют древесную золу по 2 стакана на ведро торфа и обычную огородную землю.

Чтобы приготовить полезный торф надо кучу с низинным торфом накрыть пленкой на 3–4 месяца, изредка поливая водой, разбавленной навозной жижей или настоями трав. Торф под пленкой «дозреет», и это уже будет «по-настоящему» полезный торф.

Верховой торф кислый. Фото: stroi-minsk.by

Верховой торф кислый — этот вид торфа в чистом виде вносить в почву нельзя. Верховой торф нуждается в длительном компостировании. Компостирование верхового торфа с навозом переводит значительную часть недоступных азотистых соединений торфа в более доступную для растений форму. Эти процессы происходят значительно быстрее, если в компосте поддерживается довольно высокая температура.

Компост на основе торфа

Торфонавозный компост. Приготовить торфонавозный компост несложно. В основание штабеля на пленку укладывается слой торфа толщиной 25–30 см. Затем чередуют слои навоза и торфа до тех пор, пока штабель не достигнет высоты 120-130 метра.

Затем в середину штабеля вливают пару ведер горячей воды, а сверху штабель укрывают слоем торфа толщиной 15–30 см. На одну весовую часть навоза берут в 2 раза больше верхового торфа.

В компостную кучу на основе кислого верхового торфа полезно добавить суперфосфат, из расчета 2–3 кг на одну тонну компостируемого материала, древесную золу и различные известковые удобрения в зависимости от кислотности торфа. Компостную кучу перелопачивают каждые 1,5–2 месяца.

Правильно приготовленный торфонавозный компост по своему действию на урожай садовых и огородных культур не уступает обычному навозу, а часто значительно лучше навоза. Вот это уже настоящее использование верхового торфа.

Торфожижевой компост. Для приготовления торфожижевого компоста берут верховой компост (можно и низовой) и навозную жижу. Торф укладывают на пленку в два смежных вала таким образом, чтобы между ними образовалось углубление при толщине нижнего слоя в углублении не менее 40–50 см. В это углубление и сливают навозную жижу из расчета полтонны на 1 тонну торфа.

Можно также добавить в будущий торфожижевой компост суперфосфат по 2–3 кг на 1 тонну торфа. После того, как навозная жижа пропитает весь торф, смесь сгребают в штабель без уплотнения и укрывают пленкой.

Температура компоста в штабеле при рыхлой укладке начинает быстро подниматься до +50—55°C. Торф энергично поглощает аммиак и уменьшает потери азота из торфожижевого компоста во время хранения. А навозная жижа способствует более быстрому переводу азотистых соединений торфа в более доступную для растений форму.

Торфожижевой компост созревает за 3–3,5 месяца будучи приготовленным весной или летом.

Если навозной жижи мало, то жижу выливают в компостную кучу для того, чтобы «заразить» верховой торф бактериями. Затем в такую кучу надо добавить известковые материалы — на одну тонну верхового торфа по 20–30 кг извести или 30–40 кг древесной золы.

При малом количестве навозной жижи торфожижевой компост будет готов через 1,5–2 года, а содержание элементов питания в нем будет значительно меньшим, чем в классическом торфонавозном компосте. Но органическое удобрение все равно будет очень хорошим.

Торфофекальный компост. Верховой торф можно использовать для приготовления торфофекального компоста — получится сильное и быстродействующее удобрение, в котором азота содержится 2 раза больше, чем в навозе.

Торфофекальный компост готовят аналогично торфожижевому компосту, правда вместо навозной жижи используют человеческие фекалии из сельского туалет. Запах в процесс приготовления компоста будет соответствующий.

Компост готовят под навесом. На пленку кладут слой торфа толщиной 40–50 см, делают в нем углубление, куда сливают фекалии. Фекалии засыпают 15–20 см слоем торфяной крошки и покрывают пленкой. Важно, чтобы процесс компостирования фекалий в штабеле протекал при температуре +50—60°C. Повышенная температура обезвреживает патогенную микрофлору, содержащуюся в фекалиях. При необходимости компостную кучу добавляют новые слои торфа и фекалий, но в этом случае полное обеззараживание компоста будет медленным.

Торфофекальный компост можно использовать для удобрения не ранее чем через 1 год с момента закладки. Также торфофекальные компосты желательно не класть на овощную или земляничную грядку, а использовать только в плодовом саду.

Факты о торфе

ТОРФ (англ. Peat; нем. Тоrf; фр. tourbe; ит. turba) — горючее полезное ископаемое растительного происхождения, 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 - ценное органическое удобрение

Состав и свойства торфа. Состоит 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 (англ. raised-bog peat; нем. Hochmoortorf; фр. tourbe superficielle; ит. turba superficial) — генетический тип торфа, в ботаническом составе которого содержится не менее 95% остатков олиготрофных растений (не считая гумуса). В состав остатков олиготрофных растений входят: кора и древесина сосны и вересковых кустарничков, корни и волокна пушицы, шейхцерии, листья и остатки стеблей сфагновых мхов. Степень разложения верхового торфа изменяется в пределах от 5 до 70%. В отличие от торфов переходного и низинного типов верховые торфы малозольны (Accp 2,4%) и более кислые (pH солевой вытяжки 2,5-3,6). Верховой торф широко распространён в торфяных залежах болот лесной зоны Северного полушария.

Верховой торф со степенью разложения более 20% используется в качестве топлива, для получения кокса, газа, гуминовых кислот и битумов. При низких степенях разложения верховой торф применяется в качестве изоляционного и подстилочного материала, гидролизного сырья, субстрата для теплиц, корма для животных, для выращивания торфодерновых ковров и др. Верховой торф используется также в медицине.

ПЕРЕХОДНЫЙ ТОРФ (англ. transitional peat; нем. Ubergangstorf; фр. tourbe de transition; ит. turba de transicion) — генетический тип торфа, в ботаническом составе которого содержится от 10 до 90% остатков олиготрофных растений, а остальное — остатки растений евтрофного типа или мхов мезотрофной группы (Sphagnum jensenii, Sph. flexuosum, Sph. fallax, Sph. palustre, Sph. imbricatum, Sph. centrale, Sph. russowii).

Степень разложения переходного торфа изменяется от 10 до 55%, зольность 4,7 ± 2,6%, теплота сгорания 23,7 ± 0,13 МДж/кг. Зола переходного торфа содержит (% от абсолютных сухого вещества): SiO2 1,3 ± 1,1; CaO 1,3 ± 1,0; Fe2О3 0,6 ± 0,5; Al2О3 0,4 ± 0,3; Р2О5 0,1 ± 0,5; SO3 0,3 + 0,2. По содержанию микроэлементов, битумов и других веществ переходные торфа занимают промежуточное положение между верховыми и низинными типами соответствующих групп (древесной, травяной, меховой и др.) торфов. Переходные торфа чаще встречаются в виде прослоек между торфами верхового и низинного типов, реже образуют полностью залежи, занимая окраинные зоны или отдельные участки торфяников. Залежи переходного торфа встречаются в Западной Сибири, в Европейской части CCCP (Карелия, Ленинградская, Вологодская области). Залежи с наличием или преобладанием слоев переходного торфа разрабатывают для получения топлива, торфоминеральных удобрений и других целей.

НИЗИННЫЙ ТОРФ (англ. low moor peat; нем. Flachmoortorf, Niedermoortorf; фр. tourbe humide, tourbe de vallee; ит. turba euthrofica, turba de pantanos euthroficas) — генетический тип торфа, в ботаническом составе которого содержится не менее 95% остатков евтрофных растений (не считая гумуса). В состав остатков евтрофных растений входят: кора и древесина ольхи, ели, ивы, берёзы, сосны; корни хвоща, тростника, осоки, некоторых других травянистых растений, а также листья и стебли зелёных и некоторых сфагновых (неолиготрофных) мхов. Степень разложения низинного торфа от 10 до 60%, зольность 5-16% (реже до 50%), pH солевой вытяжки 5,1-6,5, теплота сгорания Qr=21,2-25,1 МДж/кг. По сравнению с верховым низинный торф имеет большее содержание кальция, азота и микроэлементов — Cu, Mo, Со, Mn и др. Залегает в придонных слоях залежей верхового типа и по всей мощности на пойменных и пойменно-притеррасных торфяных месторождениях. Низинный торф применяется в качестве топлива (с зольностью до 23%), для приготовления торфоминеральных удобрений, в медицине. Площади залежей низинного торфа используются также для выращивания сельскохозяйственных культур.

Источник: Горная энциклопедия

Класс!

Отправить

Отправить

Источники:

  1. Уральский садовод 
  2. Торф - Википедия 

Физические и геотехнические свойства тропического торфа и его стабилизация

1. Введение

Торф или органическая почва очень неоднородны, образуются в результате разложения органических веществ, таких как остатки растений, листья, стволы, корни и т. Д. Торф можно найти где угодно в мире, за исключением бесплодных и арктических регионов, которые занимают около 5–8% площади суши [1]. Тропический торф покрывает около 8–11% площади в Малайзии, Индонезии, Бразилии, Уганде, Замбии, Замбии, Венесуэле и Заире.Департамент ирригации и дренажа Саравака упомянул, что в Малайзии около 2,7 миллиона гектаров торфяных земель (т.е. 8% от общей площади земель). Из них около 1,66 млн га, то есть 63%, расположены в дельтах и ​​прибрежных равнинах Саравака. Большую часть года эта территория торфяников заболочена [2]. Торф имеет типичные характеристики, которые включают высокое естественное содержание влаги, высокую сжимаемость и водоудерживающую способность, низкий удельный вес, низкую несущую способность и проницаемость от средней до низкой [3].

Следовательно, определение характеристик и улучшение торфа необходимо для создания на нем любой инфраструктуры. Это серьезная проблема для развития инфраструктуры, так как геотехнические свойства торфяных почв ниже минеральных. Однако из-за быстрой индустриализации и роста населения возникла необходимость иметь объекты инфраструктуры и строительство дорог повсюду, в том числе на торфяниках. Предыдущие истории болезни показывают, что несколько методов строительства, таких как метод смещения, метод замены, метод ступенчатой ​​нагрузки и метод поверхностного армирования, метод насыпи с опорой на сваях, метод легкого насыпного плота, метод глубокой химической стабилизации на месте и метод термического предварительного сжатия применялся в Сараваке [4, 5].Отмечается, что некоторые проекты были технически успешными, в то время как другие имели чрезмерные проблемы с расчетами и отказами после завершения проекта.

Другой серьезной проблемой в Сараваке является образование большого количества летучей золы (ТВС) на угольных тепловых электростанциях. Сжигание угля привело к образованию более 4,2–13 миллионов тонн угольной золы в качестве побочного продукта с 2000 по 2005 год в Малайзии, которая в основном сбрасывалась в пруд для золы или лагуну, что является проблемой для окружающей среды [6, 7]. Следовательно, необходимо увеличить использование этой ТВС, чтобы избежать увеличения затрат на утилизацию и воздействия на окружающую среду.Из-за пуццолановой природы летучая зола может эффективно использоваться в различных строительных приложениях. Однако есть законные опасения в отношении потенциального выброса токсичных загрязнителей, связанных с использованием таких отходов. Следовательно, считается, что небольшой процент летучей золы (FA) можно использовать с торфом для стабилизации в приложениях гражданского строительства. Однако Колай и Сингх [7] обсуждали воздействие токсичных загрязнителей на окружающую среду. Также использование FA при обработке почвы, в качестве кондиционера или наполнителя для низинных пустошей, при рекультивации мусорных свалок, а также в качестве вторичного сырья для строительства или геотехники [8, 9] повысило их потенциальное геоэкологическое воздействие.Следовательно, использование FA обеспечивает экономические преимущества за счет снижения затрат на утилизацию и негативного воздействия на окружающую среду за счет инженерных приложений.

Стабилизация глинистых и мягких грунтов изучалась несколькими исследователями с использованием цемента [10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17]; летучая зола [18, 19, 20, 21]; и известь [22, 23, 24, 25]. Некоторые исследователи сосредоточились на стабилизации минерального грунта, такого как глина, илистая глина и дисперсный грунт, с помощью различных типов стабилизаторов. Однако инженеры-геотехники действительно сталкиваются с проблемами из-за неадекватных базовых данных о тропических торфяных почвах для строительных проектов.Существует всего несколько исследований [11, 26, 27, 28, 29], в которых обсуждалась стабилизация высокоорганической почвы или торфяной почвы. Трудно определить физические или индексные свойства торфяных почв из-за высокого содержания воды и изменчивости. Aminur et al. [2] представили результат сравнения физических и геотехнических свойств органических и торфяных почв. Корреляции между различными индексными свойствами также полезны для торфяной почвы по сравнению с минеральными почвами. Предыдущие исследователи установили взаимосвязь между физическими и геотехническими свойствами различных видов торфа [11, 30].Морфологические свойства глины, илистой глины и органических почв обсуждались рядом исследователей [2, 31]. Большинство исследователей сосредоточились на мягкой глине для изучения морфологической микроструктуры, и очень мало исследований доступно по торфу [2, 24, 32].

Поскольку FA является недавней проблемой в Малайзии, имеется ограниченное количество исследований по утилизации отходов FA. Таким образом, в этом исследовании рассматривается использование ФА и обсуждается его потенциальное значение для влажной тропической среды, особенно в отношении стабилизации торфа.Таким образом, настоящее исследование сосредоточено на использовании отработанной FA вместе с негашеной известью (QL) и обычным портландцементом (OPC) для стабилизации торфа. Кроме того, было установлено несколько корреляций на основе физических и геотехнических свойств исходного торфа. Инженеры-геологи могут использовать эти корреляции для определения свойств торфа, если геотехнические данные недоступны.

2. Методика эксперимента

В настоящем исследовании образцы торфа были собраны в Сараваке, Малайзия, для оценки физических и технических свойств и сравнения обработанных и необработанных образцов.Торф сушили на солнце, просеивали через специальные сита, затем сушили в печи при 60 ° C и использовали для различных испытаний физических и технических свойств. В качестве стабилизаторов использовались коммерчески доступные OPC и QL, а также локально доступный FA. Смешивание торфа и стабилизаторов может производиться с использованием различного современного оборудования в реальных условиях.

Содержание влаги в образцах торфа измеряли путем сушки образца в печи при 105 ° C в течение 24 часов в соответствии с BS 1377 [33]. Степень разложения обычно оценивают по шкале Фон Поста, где по системе Фон Поста имеется 10 степеней гумификации (от h2 до h20).Образец торфа сжимали в руке, чтобы выполнить испытание на степень разложения. Наблюдают за цветом и выделением жидкости между пальцами, а остатки прессованного продукта остаются в руке после сжатия, измеряя степень разложения. Испытания на потери при возгорании (LOI) проводились в процентах от высушенной в печи массы в соответствии с ASTM D2974 [34]. Метод LOI был использован для определения содержания органических веществ (ОС) в образцах торфа.

Удельный вес (G s ) образцов торфа определяли в соответствии с BS 1377 [33].Для точности среднее значение G s было получено в результате трех испытаний. Содержание волокна (FC) измеряли согласно ASTM D1997–91 [35]. Метод конусного проникновения был использован для определения предела жидкости (LL) образцов торфа. Тесты LL проводились в соответствии с рекомендациями BS1377 [33]. Тесты pH проводились в соответствии с BS 1377 [33].

Стандартные испытания по Проктору были проведены в соответствии с BS 1377 [33] для определения максимальной плотности в сухом состоянии (MDD) и оптимального содержания влаги (OMC) образцов торфа.Испытания на безусловное сжатие (UCS) были проведены для определения параметров прочности на сдвиг торфа и стабилизаторов. Испытания UCS проводились в соответствии с инструкциями, приведенными в ASTM D2166 [36]. В данном исследовании использовались образцы размером 50 мм в диаметре и 100 мм в высоту. Тесты UCS были проведены после периода отверждения в 7, 14 и 28 дней. Из-за неоднородности образца торфа и FA было протестировано минимум три образца с каждым процентным содержанием стабилизатора, и представлен средний результат.СЭМ-микрофотографии были сделаны для изучения морфологии торфа, ФА и обработанного торфа. Тесты SEM были выполнены с использованием прибора JEOL, Япония, с номером модели JSM-6701F.

3. Результаты и обсуждение

В таблице 1 показаны физические и технические свойства различных образцов торфа, собранных в Сараваке, Малайзия. Химический состав FA показан в таблице 2. Результаты показывают, что FA, использованная в этом исследовании, попадает в категорию золы класса F в соответствии с ASTM C 618 [37].

Волокно содержание (%)
Свойства Образец
M 1 M 2 M 3 M 4 M 5
Содержание влаги (%) 587,20 620,20 496,30 360,70 605,60
Степень разложения h5 h4 H5 H6 H7
65.93 65,00 62,50 61,40 31,98
Потери при возгорании (%) 96,12 85,67 78,75 67,88 44,74
Органическое содержание (%) 85,10 77,90 66,60 42,53
Предел жидкости (%) 150,00 78,00 75,00 73,00 69.00
Удельный вес (G s ) 1,17 1,45 1,78 1,64 1,82
pH 3,85 4,05 4,53 5,15 6,18
UCS (кПа) 28,56 31,28 40,38 38,3 43,28

Таблица 1.

Физико-технические свойства образцов торфа.

Оксид SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O 5 SO 3 TiO 2 LOI
(%) 59.40 24,40 7,60 1,71 2,22 0,23 3,91 0,23 0,17 0,15 0,85

Таблица 2.

Химический состав FA.

3.1. Физико-технические свойства

В данном исследовании в образцах торфа измерялось естественное содержание влаги. Как правило, торф имеет высокое естественное содержание воды. Естественная влажность торфа Западной Малайзии колеблется от 200 до 700%, а торфа Восточной Малайзии - от 200 до 2207% [38].Естественная влажность образцов торфа представлена ​​в таблице 1. Таблица 1 показывает, что влажность образцов торфяной почвы очень высока; это может быть связано с тем, что торфяные почвы имеют высокий FC и, следовательно, они способны поглощать больше воды. Степень разложения обычно оценивают по шкале Фон Поста, а по системе Фон Поста гумификация составляет 10 ° (от h2 до h20). Результаты показывают, что все образцы попадают в категорию h4 – H7 согласно шкале Фон Поста.

FC различных образцов торфа также представлены в таблице 1.Результаты показывают, что образец M 1 имеет более высокий FC, чем другие образцы, а образец M 5 имеет самый низкий FC. Это может быть связано с тем, что образец M 5 был более разложен, чем другие образцы. Также наблюдается, что образцы M 1 –M 4 относятся к группе полусухих торфяных почв, а образец M 5 - к группе саприновых торфяных почв [39]. Результаты LOI и OC показывают, что образец M 4 и образец M 5 имеют менее 75% OC и поэтому могут быть отнесены к категории высокоорганических.Остальные образцы можно отнести к торфяной почве. Это может быть связано с тем, что образец M 5 имеет более низкий FC, а образец M 1 имеет более высокий FC, чем другие образцы.

Метод конусного проникновения был использован для определения LL образцов торфа. Результаты показывают, что значение LL выше для образца M 1 , поскольку этот образец содержит больше FC и, следовательно, имеет высокую водопоглощающую способность. Cheng et al. [40] также заявили, что содержание органических веществ является основным фактором увеличения пределов Аттерберга и сжимаемости.Результаты G s для образцов торфа также представлены в таблице 1. Можно видеть, что образец M 5 имеет более высокое значение G s из-за его более низкого значения FC. Ден Хаан [41] также заметил, что на удельный вес органических веществ или торфа влияют органические составляющие целлюлозы и лигнина, которые имеют более низкие значения G s . Типичные значения G s для торфа в Западной Малайзии находятся в диапазоне 1,38–1,70, а в Восточной Малайзии - в диапазоне 1,07–1,63 [38].

Результаты pH показывают, что образец M 1 имеет более низкое значение pH, чем другие образцы торфа, а образец M 5 имеет более высокое значение pH.В настоящем исследовании стандартные тесты Проктора были проведены для определения характеристик уплотнения образцов торфяной почвы. Результаты уплотнения образцов торфяной почвы также представлены на рисунке 1.

Рисунок 1.

Характеристики уплотнения образцов торфа.

Образец M 5 показывает значение MDD 8,47 кН / м 3 и значение OMC 55,50%. Также можно заметить, что это максимальная плотность в сухом состоянии и минимальное содержание влаги по сравнению с другими образцами.Это может быть связано с тем, что образец M 5 имеет более низкую FC и, как следствие, более низкую водопоглощающую способность и более высокую плотность в сухом состоянии, чем другие образцы.

3.2. Технические свойства стабилизированного торфа

Испытания UCS проводились на исходном торфе и обработанных образцах с различным процентным содержанием стабилизаторов. Образец M 1 был выбран для испытаний UCS в этом исследовании, так как он был худшим среди всех образцов. Результаты UCS, полученные для стабилизаторов QL, FA и OPC, показаны на рисунке 2.Результаты показывают, что значение UCS увеличивается с увеличением FA и периода отверждения. Результаты увеличились до 6% от QL с периодом отверждения и снизились выше этого процента. Об аналогичной тенденции результатов UCS для образцов торфяных почв, обработанных известью, сообщили Кок и Кассим [22] и Аминур и др. [23]. Результаты также показывают, что значение UCS увеличивалось с увеличением процента OPC и периода отверждения. Увеличение прочности происходит гораздо чаще, если к необработанным образцам торфа добавляется более высокий процент (20%) OPC.Это может быть связано с образованием гидрата силиката кальция (CSH). Пуццолановые реакции, которые инициируются в процессе отверждения и приводят к образованию цементирующего продукта гидрата силиката кальция, заключаются в следующем.

2Ca3SiO5 + 7h3O → 3CaO2SiO24h3O + 3CaOh3E1

Рис. 2.

Значения UCS обработанного торфа с QL, FA и OPC после периодов отверждения 7, 14 и 28 дней.

Процесс гидратации начинается в смесителе и продолжается до достижения максимальной прочности.Гидратация также зависит от качества и количества вяжущих материалов, а также от температуры окружающей среды и влажности образца. Кроме того, органические вещества значительно различаются по своему химическому составу. Органические вещества также существенно влияют на реакционную способность почвы [42]. Основные компоненты органического вещества торфа включают гуминовую кислоту, фульвокислоту, лигнин и молекулярную массу.

Класс F FA не является самоцементирующимся материалом; поэтому также был проведен ряд тестов UCS с комбинацией QL и FA.Результаты UCS, полученные в результате лабораторных экспериментов, показаны на рисунке 2. Результаты показывают, что UCS увеличивается с увеличением QL и FA, а также с периодом отверждения. Максимальная прочность была получена через 28 дней периода отверждения. После добавления 6% QL значение UCS уменьшается до 28 дней периода отверждения, а затем последовательно увеличивается. Это может быть связано с тем, что скорость реакции QL и FA с торфом очень низкая, и образование CSH происходит после определенного времени отверждения.Результаты также показывают, что приблизительно 70% UCS было получено из комбинации 6% QL и 20% FA по сравнению с 20% OPC. Аналогичные результаты для торфа, обработанного FA и QL, наблюдались Kolay et al. [43]. Кремнезем и оксид алюминия, присутствующие в летучей золе и глинистых минералах, значительно увеличивают pH, что делает их доступными для реакции с кальцием из извести и летучей золы с образованием цементирующих гидратов, гидрата алюмината кальция (CAH) и CSH. Однако образование этих гидратов алюмосиликата кальция в основном отвечает за высокую прочность.В зависимости от количества и типа извести или ЖК, характеристик почвы, времени отверждения и температуры может быть образовано большое разнообразие гидратных форм.

3.3. Корреляция между физическими и инженерными свойствами

Поскольку корреляция между физическими и инженерными свойствами очень полезна для определения любых неизвестных свойств торфа, в этом исследовании были установлены различные корреляции. Соотношения основных физических и геотехнических свойств показаны на рисунках 3 и 4.На рисунке 3 показано, что MDD уменьшается с увеличением предела жидкости (LL) и оптимального содержания влаги (OMC). Это может быть связано с тем, что более высокий FC имел более высокую водопоглощающую способность; в результате, MDD снизился с увеличением LL и OMC. Корреляции представлены на рисунке 3. Результаты показывают, что данных слишком мало, поскольку в этом исследовании было исследовано только пять образцов. Однако авторы установили эти взаимосвязи только для изучения фундаментального поведения торфа, а не для его применения в реальных месторождениях.

Рис. 3.

Корреляция между LL, OMC и MDD торфа.

Рис. 4.

Корреляция между FC, Gs и OC торфа.

Корреляции между FC, G s, и OC показаны на рисунке 4. На рисунке показано, что значение FC увеличивается с увеличением OC. Корреляция на рисунке 4 показывает, что значение R 2 составляет 0,984. На рисунке 4 также показана корреляция между G s и OC, где G s уменьшалась с увеличением значения OC.Это может быть связано с тем, что более высокая ОС имела более высокий FC и, следовательно, плотность была ниже. Ден Хаан [41] заявил, что торф содержит высшие органические вещества и, следовательно, на физические свойства торфа могут влиять органические вещества. Предыдущие исследователи также наблюдали аналогичную тенденцию между G s и отношением OC [41].

Была установлена ​​корреляция между значениями UCS для 28 дней периода отверждения и различным процентным содержанием стабилизаторов. На рисунке 2 показано, что значение UCS увеличивалось с увеличением процентного содержания FA и QL.Инженеры-геологи могут ссылаться на эти корреляции, чтобы понять предел прочности обработанного торфа, если геотехнические данные недоступны. Отношения между UCS и стабилизаторами показаны в уравнениях. (2–4). Значения R 2 для торфяной почвы, обработанной FA и OPC, составляют 0,88 и 0,99 соответственно.

UCS = 1,14 × FA% + 99,66E2

UCS = 1,58 × OPC% + 219.13E3

UCS = 1,98 × FA% + 123,6720% FA и 6% QLE4

3.4. Морфологические характеристики

СЭМ-тесты были проведены на образцах торфа, FA и стабилизированного торфа для исследования микроструктуры.Aminur et al. [2] констатировали, что разные образцы торфа имеют разные структурные образования; например, волокнистые торфяные почвы имеют полые ячеистые частицы, и большая часть воды волокнистого торфа удерживается этими частицами. Cheng et al. [40] также обсуждали микроструктуру торфа. Месри и Аджлуни [1] также заметили, что частицы торфа могут быть изгибающимися, проницаемыми и сжимаемыми и состоять из волокон, фрагментов длинных потоков и тонких листьев.

Рисунок 5 (а) показывает, что образец необработанной торфяной почвы состоит из волокон и древесных частиц и имеет много пустот.На рисунке 5 (b) показано, что ТВС в основном состоит из сферических частиц неправильной формы. На рис. 5 (c) и (d) показано, что внутреннее образование торфа, обработанного FA и OPC, значительно изменилось из-за нового минералогического образования.

Рис. 5.

СЭМ-изображения (а) торфа, (б) ФА, (в) торфа + ФА, (г) торфа + ОРС.

Также наблюдается, что частицы торфяного грунта, обработанные FA, прочно связаны и обладают повышенной прочностью на сдвиг. Из результатов UCS также было отмечено, что прочность на сдвиг увеличивается с добавлением стабилизатора и в течение периодов отверждения.Следовательно, внутренняя минералогическая формация улучшилась по сравнению с необработанными образцами. Результаты показывают, что минералогические внутренние образования торфа, обработанного FA, также улучшились. Были сформированы игольчатые частицы, которые плотно упакованы и прочно связаны в образце торфа, обработанном OPC. Это может быть связано с тем, что формирование CSH с помощью OPC значительно улучшилось. Дерматас и Менг [44] также заявили, что сульфаты из грунтовых вод или почвы могут соединяться с соединением оксида алюминия, таким как гидрат алюмината кальция и сульфата, что в конечном итоге приводит к образованию эттрингита.Однако вклад эттрингита и других вяжущих продуктов обработки в результирующую прочность увеличивается. В результате прочность торфяного грунта на сдвиг может быть улучшена за счет использования отработанной FA и OPC, а также комбинации FA + стабилизатор QL.

4. Выводы

В настоящем исследовании изучается влияние различных типов стабилизаторов на образцы тропического торфа. Результаты лабораторных экспериментов показывают, что образцы M 4 и M 5 представляют собой органические почвы, а остальные образцы - торф.В соответствии со стандартом ASTM и на основании шкалы Фон Поста можно заметить, что образец M 2 является саприновым, образец M 5 является фибриновым, а остальные образцы представляют собой гемический торф. Значения UCS обработанного торфа увеличивались с увеличением периода выдержки и стабилизации. Сравнивая характеристики стабилизаторов, можно сказать, что OPC - лучший стабилизатор, хотя умеренная прочность на сдвиг достигается за счет стабилизатора FA + QL, который также дешевле, чем стабилизатор OPC. Взаимосвязь между физическими и геотехническими свойствами была установлена ​​в этом исследовании для изучения фундаментального поведения торфа, а не его применения в полевых условиях.Однако требуется больше данных для установления прочной взаимосвязи между физическими и инженерными свойствами для приложений в реальных полевых условиях. Результаты SEM показывают, что образцы необработанного торфа содержат волокна и более пористые, чем образцы обработанного торфа. В случае необработанных образцов FA частицы FA имеют сферическую форму, ломаные, а некоторые имеют неправильную форму. Игольчатые частицы также наблюдались в образцах торфа, обработанных OPC, и частицы также плотно упакованы и прочно связаны по сравнению с образцами торфа, обработанными FA.Исследование показывает, что геотехнические свойства торфа можно улучшить, используя QL, FA и OPC. Поэтому инженеры-геотехники могут использовать отходы FA и имеющиеся в продаже QL и OPC для стабилизации торфа.

.

Статья о торфе из The Free Dictionary

горючий минеральный продукт, образующийся естественным путем в результате частичного разложения мертвой болотной растительности в условиях избыточной влажности и слабого окисления. Торф обычно отличается от почвы высоким содержанием органических соединений - не менее 50 процентов веса после удаления всей влаги.

Общая информация . Органическое вещество торфа состоит из растительных остатков, подвергшихся разной степени разложения.Гумус придает торфу темный цвет. В общей массе торфа относительная концентрация продуктов разложения растительных тканей, утративших клеточную структуру, называется степенью разложения торфа. Различают слаборазложившийся (примерно 20%), умеренно разложившийся (20–35%) и сильно разложившийся (более 35%) торф. В зависимости от условий, в которых он образовался, и свойств торфа классифицируют как верховой, переходный или низинный.

Торф имеет сложный химический состав, который определяется условиями возникновения торфообразующих растений, химическим составом растений и степенью разложения. По горючей массе торф состоит из 50–60% углерода, 5–6,5% водорода, 30–40% кислорода, 1–3% азота и 0,1–1,5 (иногда 2,5) процента серы. Органическое вещество состоит из 1–5% водорастворимых веществ, 2–10% битумов, 20–40% легко гидролизуемых соединений, 4–10% целлюлозы, 15–50% гуминовых кислот и 5–20% лигнин.

Торф - сложная, полидисперсная, многокомпонентная система. Его физические свойства варьируются в зависимости от свойств его отдельных компонентов, относительных количеств отдельных компонентов и степени разложения или степени диспергирования твердой массы (что определяется удельной поверхностью или количеством фракций диаметром менее 250 микрометров). . Торф обычно имеет высокое содержание влаги в естественном состоянии (88–96 процентов), высокую пористость (до 96–97 процентов) и высокую сжимаемость.Текстура однородная, иногда слоистая, структура обычно волокнистая или пластичная (в сильно разложившемся торфе). Цвет варьируется от желтого или коричневого до черного. Сухой слаборазложившийся торф отличается низкой пористостью (до 0,3 г / см 3 ), низкой теплопроводностью и высокой газопоглощающей способностью. После механической обработки сухой высокодисперсный торф образует твердые блоки большой прочности с теплопроизводительностью 2650–3120 килокалорий на кг при 40-процентной влажности.Слабо разложившийся торф - отличный фильтрующий материал; В качестве антифильтрационного материала используется высокодисперсный торф. Торф поглощает и удерживает большое количество влаги, аммиака и катионов (особенно тяжелых металлов). Скорость фильтрации через торф колеблется на несколько порядков.

Рис. 1. Основные типы конструкций торфяников. Цифры слева показывают глубину в метрах; числа справа показывают степень разложения в процентах.

Высокий мохнородный
Таблица 1.Классификация торфа
Тип Древесный подтип Древесно-болотный подтип Болотный подтип
Древесная группа пород Древесная группа древесных пород Группа видов древесно-моховая Группа видов травянистая Группа видов травянисто-моховая Группа видов моховая
Низинная Ольха
Береза ​​
Ель
Сосна низинная
Ива
Тростниково-камышовая
Древесно-осоковая низинная
Древесно-гипноидная
Древесно-сфагновая низинная
Хвощ полевой
Камышовая трава
Осока
Олень
Scheuchzeria -мур
Осоково-гипноидный
Осоково-сфагновый низинный
Гипноидный низинный
Сфагновый низинный
Переходный Древесно-осоковый переходный Древесно-осоковый переходный Древесно-сфагновый переходный Осоковый переходный
Scheuchzeria переходный
Осоково-сфагновый переходный Гипноидный переходный
7675 Сфагновый
Сосна верховая Сосна-пушица Сосна-сфагновая Пушица Scheuchzeria High-moor Хлопчатник Sphagnum
Scheuchzeria -sphagnum
Торф средний
Торф Fuscum высокий
-депрессия

Исторический очерк . Первое упоминание о торфе - это описание Плинием Старшим «горючей земли» для нагрева пищи (AD. 46). В XII и XIII веках торф был известен как топливо в Голландии и Шотландии. Первая в мире книга о торфе, «Трактат о торфе » Мартина Шука, была написана на латыни и опубликована в Гронингене в 1658 году. Многие ошибочные представления о происхождении торфа были опровергнуты в 1729 году Дж. Дегнером, который изучал торф с помощью микроскоп и продемонстрировал его растительное происхождение.В России первые упоминания о торфе и его использовании появились в 18 веке в трудах М. В. Ломоносова, И. Г. Лемана, В. Ф. Зуева, В. М. Севергина. В XIX веке торф исследовали В.В. Докучаев, С.Г. Навашин, Г.И. Танфильев. В России изучался ботанический аспект торфа.

После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы научно-исследовательские, производственные и академические организации для всестороннего изучения торфа и его использования в экономике; в их число входили Институт торфа (Инсторф) и Московский торфяной институт.

Советские исследователи определили географические закономерности распространения торфяных болот, классифицировали типы торфяных и торфяных болот, составили кадастры и карты торфяных болот, изучили химический состав и физические свойства торфа. Среди выдающихся исследователей в этой области были И. Д. Богдановская-Гиенеф, Е. А. Галкина, Д. А. Герасимов, В. С. Доктуровский, Е. К. Иванов, Н. Я. Кац, М. И. Нейштадт, Н. И. Пьявченко, В. Е. Раковский, В. Н. Сукачев, С. Н. Тюремнов.Исследования по использованию торфа в СССР проводятся во Всесоюзном научно-исследовательском институте торфяной промышленности в Ленинграде с его филиалами в Москве и селе Радченко Калининской области, в Институте торфа Академии наук Российской Федерации. Белорусская ССР, специальные лаборатории Калининского, Каунасского и Томского политехнических институтов.

Образование торфа . По мнению некоторых ученых, торф является предшественником генетического ряда углей.Места образования торфа, торфяные болота, встречаются в долинах рек (поймы и террасы) и на водоразделах.

Торф образуется из остатков мертвых растений, надземные органы которых стали гумифицированными и минерализованными в аэрированном поверхностном слое болота (торфопроизводящий горизонт) почвенными беспозвоночными, бактериями и грибами. Подземные органы в анаэробной среде сохраняются и образуют структурную, или волокнистую, часть торфа. Скорость разложения торфообразующих растений в торфопродуктивном горизонте зависит от вида растений, содержания воды, кислотности и температуры среды, а также от состава минеральных компонентов.Несмотря на ежегодный рост мертвой органической массы, торфодобывающий горизонт сохраняет самостоятельное существование как естественная «фабрика» по производству торфа. Поскольку многие виды растений произрастают на торфяниках (болотные фитоценозы) и поскольку условия, в которых эти виды растут, различаются по минеральному содержанию, содержанию воды и реакции почвенного раствора, свойства торфа меняются в зависимости от частей болота, на которых растет образуется торф.

Некоторые торфяные отложения образовывались в периоды между оледенениями или были перекрыты рыхлыми отложениями различной мощности в результате изменения уровня эрозии.Возраст этих погребенных отложений измеряется десятками тысячелетий. Обводненность погребенного торфа ниже, чем у современного торфа.

Классификация . Три типа торфа - верховой, переходный и низинный - классифицируются в зависимости от состава исходного растительного материала, условий образования торфа и его физических и химических свойств. В зависимости от процента присутствующих древесных остатков каждый тип подразделяется на три подтипа - древесный, древесно-болотный и болотный.Эти подтипы различаются степенью разложения. Древесный подтип сильно разложен (иногда до 80 процентов), подтип болотный - минимально, а подтип древесно-болотный занимает промежуточное положение.

Таблица 2. Запасы и добыча торфа в СССР и за рубежом (1975)
Запасы (млрд тонн; влажность 40% ) Добыча (млн тонн в год ) )
СССР 162.5 90,0
Финляндия 25,0 1,0
Канада 23,9 1,0
США 138 0,3
Швеция 9,0 0,3
Польша 60 1,3
Федеративная Республика Германия 6,0 1,5
Ирландия 5,0 5.0

Три подтипа разделены на группы, в каждой из которых от четырех до восьми видов (таблица 1). Вид - основная таксономическая единица классификации торфа; он отражает изначальную растительную ассоциацию и первичные условия образования торфа. Вид характеризуется специфическим сочетанием доминирующих остатков отдельных видов растений и других типичных остатков. Несколько первичных видов торфа, мало отличающихся друг от друга по свойствам и образующих крупные однородные горизонтальные пласты, называются слоистыми видами.Отложения пластообразующих пород разной степени и мощности следуют одно за другим в определенной последовательности, образуя торфяное болото. Геоморфологические, геологические, гидрогеологические и гидрологические условия, преобладающие в каждой части болота, влияют на структуру месторождения в данной климатической зоне.

Торфяные болота классифицируются в соответствии с сочетанием отдельных видов торфа на последовательных глубинах. В торфяной промышленности выделяют четыре типа торфяников: низинные, переходные, верховые и смешанные.Тип торфяника является основной единицей классификации (рис. 1). В Европейской части СССР выделяют 25 основных типов торфяников и 32 - в Западной Сибири.

Торфяные месторождения . Торфяные залежи, представляющие коммерческую ценность, представляют собой скопления торфа, четко разграниченные географически и не связанные с другими скоплениями. Площадь торфяных залежей и болот во всем мире составляет около 350 миллионов гектаров (га), из которых около 100 миллионов га имеют коммерческое значение.В Западной Европе насчитывается 51 миллион га, более 100 миллионов га в Азии и более 18 миллионов га в Северной Америке. Данные о запасах и добыче торфа в СССР и за рубежом приведены в таблице 2. Разведанные запасы торфа в СССР приведены по регионам в таблице 3.

Запасы торфа не изучены одинаково во всех экономических регионах страны. Например, в Центральной зоне РСФСР изучено более 70% запасов по сравнению с 0%.6 процентов в Западной Сибири, где 82,8 процента запасов прошли только предварительную разведку.

Таблица 3. Распределение разведанных запасов торфа в СССР (1975)
Республика или экономический район Общая площадь торфяных пластов на промышленных месторождениях ( млн га ) Запасы торфа (млрд т; влажность 40% )
РСФСР 56.6 149,9
Северо-Запад 8,9 19,8
Центральная зона 1,4 5,2
Центральная зона Черноземья 0,04 0,1
Волго-Вятская область 0,5 2,0
Поволжье 0,1 0,3
Уральский регион 2,7 9,1
Западная Сибирь 34.1 103,9
Восточная Сибирь 3,1 4,0
Советский Дальний Восток 5,7 5,2
Калининградская область 0,1 0,3
Украинская ССР 0,9 2,3
Белорусская ССР 1,7 5,4
Латвийская ССР 0,5 1,7
Литовская ССР 03 0.8
Эстонская ССР 0,6 2,3
Грузинская ССР 0,02 0,1
Армянская ССР 0,001 0,0024

При поиске торфяных залежей проводится анализ карты и аэрофотоснимки; этап поисково-разведочных работ дополняется полевыми работами. На месторождениях площадью более 1000 га ведутся предварительные поиски с целью определения целесообразности эксплуатации.Проводятся тщательные поисковые работы с целью получения данных для планов разработки и использования торфяного месторождения.

Разработка торфяных залежей . Торфяные отложения необходимо осушить, а поверхность специально подготовить перед обработкой отложения. Поверхность подготавливается после устройства дренажной сети и завершения предварительного дренажа. Деревья, а иногда и мох удаляются независимо от того, для каких целей торф используется. Древесные вещества в обрабатываемом слое удаляются на глубину 25–40 см или могут измельчаться на фракции диаметром менее 8–25 мм.Поверхность месторождения разделена на отдельные участки смотровыми дорожками и дренажными каналами. Площадка выравнивается в горизонтальном направлении, перпендикулярном дренажным каналам, и используется винтовой экскаватор для профилирования площадки с поперечным уклоном в сторону прицельных путей. Эта подготовка помогает снизить уровень грунтовых вод и снизить влажность торфяного болота до 86–89 процентов, тем самым повышая эффективность машин, используемых для добычи, сушки и уборки торфа.Все операции по подготовке поверхности механизированы. Древесную растительность удаляют путем вырубки деревьев и кустарников, а затем складывания деревьев в штабеля с помощью специальной машины. Затем сваи загружаются на тягачи-самосвалы и перевозятся на промежуточные железнодорожные склады. Пни и древесные включения извлекаются с помощью съемников пней или измельчаются на фрезерных станках глубокой обработки; затем они отделяются и удаляются.

Торф со средними характеристиками заготавливается машинами для перемешивания грядок или дренажно-обогатительными машинами.Последние извлекают торфяную массу из пласта с помощью фрезерных устройств, обрабатывающих и распределяющих слой торфа по поверхности поля. Мелкие обломки древесины и щепки собираются с поверхности делянок машинами с боронами или тракторными барабанами.

Торф добывается в СССР фрезерным (более 95% от общей промышленной добычи), выемкой и карьерным способом. Прототипом способа выемки грунта послужил элеваторный способ, которым примерно 1.В 1913 году было добыто 3 миллиона тонн кускового торфа. До Октябрьской революции 1917 года торф добывался вручную. Элеваторы вывозили сырой торф из карьера, затем перемешивали и прессовали в кирпичи. Операции сушки, сбора и загрузки производились вручную. Гидравлический (гидроторфяной) способ добычи торфа с полной механизацией производственных процессов был разработан в 20-е годы прошлого века и применялся с 1922 по 1962 год. При выемке грунта с комплексной механизацией торф извлекается из месторождения черпаком, обрабатывается и прессуются в кирпичи, которые кладут поверх месторождения, а затем собирают и хранят.

Фрезерный способ получения торфа был разработан в СССР в конце 1940-х годов. Метод полностью механизирован и требует меньше труда и затрат металла и энергии, чем другие методы. Основные операции включают фрезерование верхних торфяных слоев залежи на глубину 25 мм, сушку фрезерного торфа и сбор готового продукта в виде крошки. Для высыхания слоя требуется один-два дня. Таких циклов за сезон 20–28, а при пневматическом методе сбора торфа примерно 40–50 циклов.Фрезерование может производиться боронами, культиваторами или барабанными фрезами, подсоединенными к тракторам. Торф, добытый торфяными машинами, хранится в кучах на поле в среднем около шести месяцев. Самый эффективный способ сохранить торф и предотвратить самовозгорание - утеплить сваи от воздуха слоем влажного торфа. Использование полимерной пленки для этой цели было начато в 1975 году.

Глубинный метод добычи кускового торфа применяется для непромышленных нужд.В этом методе торф выкапывается из узких траншей, обрабатывается и прессуется в кирпичи. Торфяные брикеты выкладываются на поле для просушки, а траншеи засыпаются извлекающей машиной.

Полезные свойства торфа улучшаются в процессе обработки за счет увеличения удельной поверхности дисперсного материала. Диспергирование сырого торфа увеличивает скорость усадки, что является предпосылкой для получения компактного и прочного продукта. Обработка снижает влагоемкость топливного торфа.Торф механически обрабатывается различными рабочими элементами: шнеками, шнеками и лопастями, спиральными конусами, конусами, щелями, дробильно-измельчающими устройствами.

Комплексное использование торфа . В XVI и XVII веках кокс и деготь получали из торфа путем обжига. Торф использовался как в сельском хозяйстве, так и в медицине. Промышленное производство торфяного полукокса и дегтя началось в конце 19 - начале 20 веков. С 1930-х по 1950-е годы торф использовался в энергетике, при добыче газа и в качестве непромышленного топлива.Исследования по использованию торфа в энергетике проводились в 1950-х годах. Возможность одновременного использования торфа с одного месторождения для сельскохозяйственных и промышленных целей способствовала появлению новой тенденции в использовании торфа - комбинированного использования торфа, что стало возможным благодаря различным свойствам различных видов торфа. Например, торф верховой слаборазложившийся

Таблица 4. Агрохимические характеристики торфа (в процентах от сухого вещества)
Тип торфа Зольность Органический содержание вещества pH (в экстракте KCI ) Химический состав
N всего CaO P 2 O 900 K 2 O F e 2 O 3
High-moor 1–5 99–95 2.8–3,6 0,9–2,0 0,1–0,7 0,03–0,2 0,05–0,1 0,03–0,5
Переходный 3–8 97–92 3,6–4,8 0,9–3,0 0,5–1,7 0,04–0,3 0,05–0,1 0,1–1,0
До 12
12–20
20–50
Более 88
88–80
80–50
4,8–5,8
4,8–6,6
4,0–7,0
1.1–3,8
1,6–3,9
1,5–3,7
1,2–4,8
1,2–7,5
0,3–31,0
0,05–0,4
0,05–2,0
0,05–7,5
0,1–0,2
0,2–0,5
0,3–0,9
0,2–3,0
0,1–9,0
0,2–26,0

содержит 40–50% углеводов; гуминовые кислоты составляют 50 и более процентов сильно разложившегося торфа. Некоторые виды торфа богаты битумом (2–10%). Слаборазложившийся верховой торф обладает высокой водопоглощающей и газопоглощающей способностью и низким коэффициентом теплопроводности.

Сильноразложившийся торф находит разнообразное применение в сельском хозяйстве (см. Таблицу 4). Применяется для приготовления компостов, смесей, содержащих минеральные удобрения и известь, а также торфо-минеральных и торфо-минерально-аммиачных удобрений. Торф, содержащий вивианит, используется как фосфорное удобрение, а торф с известью - как известковое удобрение. Добавка низинного торфа в больших количествах (500 т / га и более) способствует кондиционированию дерново-подзолистых почв и улучшению их физико-химических свойств.

Торфяно-перегнойные брикеты и смеси почвы для теплиц используются с другими компонентами, включая навоз и минеральные удобрения, для выращивания овощей и цветов; неразложившийся торф служит биологическим топливом.Для мульчирования засеянных полей используют хорошо аэрированный и тщательно разложившийся торф. Верховой торф является хорошей подстилкой для крупного рогатого скота и птицы. Некоторые виды сильно разложившегося торфа содержат значительное количество битумов и используются для производства восков. Единственный в мире завод по производству спирта и фурфурола из слаборазложившегося торфа расположен в Ленинградской области. Также производятся тепло- и звукоизоляционные торфяные плиты и садовые горшки из торфа. Активированный уголь производится из торфа в Федеративной Республике Германии, Нидерландах и СССР.Прессованные торфяные брикеты используются в СССР и Ирландии в непромышленных целях.

Прогресс в технологии переработки торфа ведется по двум направлениям. Первый основан на выделении отдельных компонентов - битумов, гуминовых кислот, углеводов и так далее. Эти компоненты извлекаются с незначительными изменениями исходного материала в виде готовой продукции или в качестве сырья для дальнейшей обработки. Вторая тенденция предполагает тщательное разложение торфа и превращение торфа в совершенно новые вещества.Эти вещества являются продуктами термической и окислительной деструкции, гидрирования и других процессов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Успенский Н.Н. Указ русской литературы по торфу . М., 1930.
Библиографический указатель литературы по торфу , тт. 1–11. Москва-Калинин, 1960–75.
Макаров И.К., Нейштадт М.И. «Истории литературы по торфу». Торф , 1930 г., № 3–4.
Тюремнов, С.Н. Торфяные места , 2-е изд.Москва-Ленинград, 1949.
Чуханов З. Ф., Хитрин Л. Н.. Энерготехнологическое ис-пользование топлива . Москва, 1956.
Торфяные места и их комплексное использование в народном хозяйстве . Москва, 1970.
Использование торфа и выработанных торфяников в сельском хозяйстве . Ленинград, 1972.
Торф в народном хозяйстве . М., 1968.
Лиштван И.И., Король Н.Т. Основные свойства торфа и методы их определения .Минск, 1975.

NA K OPENKINA (образование и классификация торфа),
MI N EISHTADT (исторический очерк) и
VI C HISTIAKOV

Большая советская энциклопедия, 3-е издание (1970-1979) ). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

.

Торфяная почва | Статья о торфяных почвах от The Free Dictionary

- горючий минеральный продукт, образованный естественным путем в результате частичного разложения мертвой болотной растительности в условиях избыточной влажности и слабого окисления. Торф обычно отличается от почвы высоким содержанием органических соединений - не менее 50 процентов веса после удаления всей влаги.

Общая информация . Органическое вещество торфа состоит из растительных остатков, подвергшихся разной степени разложения.Гумус придает торфу темный цвет. В общей массе торфа относительная концентрация продуктов разложения растительных тканей, утративших клеточную структуру, называется степенью разложения торфа. Различают слаборазложившийся (примерно 20%), умеренно разложившийся (20–35%) и сильно разложившийся (более 35%) торф. В зависимости от условий, в которых он образовался, и свойств торфа классифицируют как верховой, переходный или низинный.

Торф имеет сложный химический состав, который определяется условиями возникновения торфообразующих растений, химическим составом растений и степенью разложения. По горючей массе торф состоит из 50–60% углерода, 5–6,5% водорода, 30–40% кислорода, 1–3% азота и 0,1–1,5 (иногда 2,5) процента серы. Органическое вещество состоит из 1–5% водорастворимых веществ, 2–10% битумов, 20–40% легко гидролизуемых соединений, 4–10% целлюлозы, 15–50% гуминовых кислот и 5–20% лигнин.

Торф - сложная, полидисперсная, многокомпонентная система. Его физические свойства варьируются в зависимости от свойств его отдельных компонентов, относительных количеств отдельных компонентов и степени разложения или степени диспергирования твердой массы (что определяется удельной поверхностью или количеством фракций диаметром менее 250 микрометров). . Торф обычно имеет высокое содержание влаги в естественном состоянии (88–96 процентов), высокую пористость (до 96–97 процентов) и высокую сжимаемость.Текстура однородная, иногда слоистая, структура обычно волокнистая или пластичная (в сильно разложившемся торфе). Цвет варьируется от желтого или коричневого до черного. Сухой слаборазложившийся торф отличается низкой пористостью (до 0,3 г / см 3 ), низкой теплопроводностью и высокой газопоглощающей способностью. После механической обработки сухой высокодисперсный торф образует твердые блоки большой прочности с теплопроизводительностью 2650–3120 килокалорий на кг при 40-процентной влажности.Слабо разложившийся торф - отличный фильтрующий материал; В качестве антифильтрационного материала используется высокодисперсный торф. Торф поглощает и удерживает большое количество влаги, аммиака и катионов (особенно тяжелых металлов). Скорость фильтрации через торф колеблется на несколько порядков.

Рис. 1. Основные типы конструкций торфяников. Цифры слева показывают глубину в метрах; числа справа показывают степень разложения в процентах.

Высокий мохнородный
Таблица 1.Классификация торфа
Тип Древесный подтип Древесно-болотный подтип Болотный подтип
Древесная группа пород Древесная группа древесных пород Группа видов древесно-моховая Группа видов травянистая Группа видов травянисто-моховая Группа видов моховая
Низинная Ольха
Береза ​​
Ель
Сосна низинная
Ива
Тростниково-камышовая
Древесно-осоковая низинная
Древесно-гипноидная
Древесно-сфагновая низинная
Хвощ полевой
Камышовая трава
Осока
Олень
Scheuchzeria -мур
Осоково-гипноидный
Осоково-сфагновый низинный
Гипноидный низинный
Сфагновый низинный
Переходный Древесно-осоковый переходный Древесно-осоковый переходный Древесно-сфагновый переходный Осоковый переходный
Scheuchzeria переходный
Осоково-сфагновый переходный Гипноидный переходный
7675 Сфагновый
Сосна верховая Сосна-пушица Сосна-сфагновая Пушица Scheuchzeria High-moor Хлопчатник Sphagnum
Scheuchzeria -sphagnum
Торф средний
Торф Fuscum высокий
-депрессия

Исторический очерк . Первое упоминание о торфе - это описание Плинием Старшим «горючей земли» для нагрева пищи (AD. 46). В XII и XIII веках торф был известен как топливо в Голландии и Шотландии. Первая в мире книга о торфе, «Трактат о торфе » Мартина Шука, была написана на латыни и опубликована в Гронингене в 1658 году. Многие ошибочные представления о происхождении торфа были опровергнуты в 1729 году Дж. Дегнером, который изучал торф с помощью микроскоп и продемонстрировал его растительное происхождение.В России первые упоминания о торфе и его использовании появились в 18 веке в трудах М. В. Ломоносова, И. Г. Лемана, В. Ф. Зуева, В. М. Севергина. В XIX веке торф исследовали В.В. Докучаев, С.Г. Навашин, Г.И. Танфильев. В России изучался ботанический аспект торфа.

После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы научно-исследовательские, производственные и академические организации для всестороннего изучения торфа и его использования в экономике; в их число входили Институт торфа (Инсторф) и Московский торфяной институт.

Советские исследователи определили географические закономерности распространения торфяных болот, классифицировали типы торфяных и торфяных болот, составили кадастры и карты торфяных болот, изучили химический состав и физические свойства торфа. Среди выдающихся исследователей в этой области были И. Д. Богдановская-Гиенеф, Е. А. Галкина, Д. А. Герасимов, В. С. Доктуровский, Е. К. Иванов, Н. Я. Кац, М. И. Нейштадт, Н. И. Пьявченко, В. Е. Раковский, В. Н. Сукачев, С. Н. Тюремнов.Исследования по использованию торфа в СССР проводятся во Всесоюзном научно-исследовательском институте торфяной промышленности в Ленинграде с его филиалами в Москве и селе Радченко Калининской области, в Институте торфа Академии наук Российской Федерации. Белорусская ССР, специальные лаборатории Калининского, Каунасского и Томского политехнических институтов.

Образование торфа . По мнению некоторых ученых, торф является предшественником генетического ряда углей.Места образования торфа, торфяные болота, встречаются в долинах рек (поймы и террасы) и на водоразделах.

Торф образуется из остатков мертвых растений, надземные органы которых стали гумифицированными и минерализованными в аэрированном поверхностном слое болота (торфопроизводящий горизонт) почвенными беспозвоночными, бактериями и грибами. Подземные органы в анаэробной среде сохраняются и образуют структурную, или волокнистую, часть торфа. Скорость разложения торфообразующих растений в торфопродуктивном горизонте зависит от вида растений, содержания воды, кислотности и температуры среды, а также от состава минеральных компонентов.Несмотря на ежегодный рост мертвой органической массы, торфодобывающий горизонт сохраняет самостоятельное существование как естественная «фабрика» по производству торфа. Поскольку многие виды растений произрастают на торфяниках (болотные фитоценозы) и поскольку условия, в которых эти виды растут, различаются по минеральному содержанию, содержанию воды и реакции почвенного раствора, свойства торфа меняются в зависимости от частей болота, на которых растет образуется торф.

Некоторые торфяные отложения образовывались в периоды между оледенениями или были перекрыты рыхлыми отложениями различной мощности в результате изменения уровня эрозии.Возраст этих погребенных отложений измеряется десятками тысячелетий. Обводненность погребенного торфа ниже, чем у современного торфа.

Классификация . Три типа торфа - верховой, переходный и низинный - классифицируются в зависимости от состава исходного растительного материала, условий образования торфа и его физических и химических свойств. В зависимости от процента присутствующих древесных остатков каждый тип подразделяется на три подтипа - древесный, древесно-болотный и болотный.Эти подтипы различаются степенью разложения. Древесный подтип сильно разложен (иногда до 80 процентов), подтип болотный - минимально, а подтип древесно-болотный занимает промежуточное положение.

Таблица 2. Запасы и добыча торфа в СССР и за рубежом (1975)
Запасы (млрд тонн; влажность 40% ) Добыча (млн тонн в год ) )
СССР 162.5 90,0
Финляндия 25,0 1,0
Канада 23,9 1,0
США 138 0,3
Швеция 9,0 0,3
Польша 60 1,3
Федеративная Республика Германия 6,0 1,5
Ирландия 5,0 5.0

Три подтипа разделены на группы, в каждой из которых от четырех до восьми видов (таблица 1). Вид - основная таксономическая единица классификации торфа; он отражает изначальную растительную ассоциацию и первичные условия образования торфа. Вид характеризуется специфическим сочетанием доминирующих остатков отдельных видов растений и других типичных остатков. Несколько первичных видов торфа, мало отличающихся друг от друга по свойствам и образующих крупные однородные горизонтальные пласты, называются слоистыми видами.Отложения пластообразующих пород разной степени и мощности следуют одно за другим в определенной последовательности, образуя торфяное болото. Геоморфологические, геологические, гидрогеологические и гидрологические условия, преобладающие в каждой части болота, влияют на структуру месторождения в данной климатической зоне.

Торфяные болота классифицируются в соответствии с сочетанием отдельных видов торфа на последовательных глубинах. В торфяной промышленности выделяют четыре типа торфяников: низинные, переходные, верховые и смешанные.Тип торфяника является основной единицей классификации (рис. 1). В Европейской части СССР выделяют 25 основных типов торфяников и 32 - в Западной Сибири.

Торфяные месторождения . Торфяные залежи, представляющие коммерческую ценность, представляют собой скопления торфа, четко разграниченные географически и не связанные с другими скоплениями. Площадь торфяных залежей и болот во всем мире составляет около 350 миллионов гектаров (га), из которых около 100 миллионов га имеют коммерческое значение.В Западной Европе насчитывается 51 миллион га, более 100 миллионов га в Азии и более 18 миллионов га в Северной Америке. Данные о запасах и добыче торфа в СССР и за рубежом приведены в таблице 2. Разведанные запасы торфа в СССР приведены по регионам в таблице 3.

Запасы торфа не изучены одинаково во всех экономических регионах страны. Например, в Центральной зоне РСФСР изучено более 70% запасов по сравнению с 0%.6 процентов в Западной Сибири, где 82,8 процента запасов прошли только предварительную разведку.

Таблица 3. Распределение разведанных запасов торфа в СССР (1975)
Республика или экономический район Общая площадь торфяных пластов на промышленных месторождениях ( млн га ) Запасы торфа (млрд т; влажность 40% )
РСФСР 56.6 149,9
Северо-Запад 8,9 19,8
Центральная зона 1,4 5,2
Центральная зона Черноземья 0,04 0,1
Волго-Вятская область 0,5 2,0
Поволжье 0,1 0,3
Уральский регион 2,7 9,1
Западная Сибирь 34.1 103,9
Восточная Сибирь 3,1 4,0
Советский Дальний Восток 5,7 5,2
Калининградская область 0,1 0,3
Украинская ССР 0,9 2,3
Белорусская ССР 1,7 5,4
Латвийская ССР 0,5 1,7
Литовская ССР 03 0.8
Эстонская ССР 0,6 2,3
Грузинская ССР 0,02 0,1
Армянская ССР 0,001 0,0024

При поиске торфяных залежей проводится анализ карты и аэрофотоснимки; этап поисково-разведочных работ дополняется полевыми работами. На месторождениях площадью более 1000 га ведутся предварительные поиски с целью определения целесообразности эксплуатации.Проводятся тщательные поисковые работы с целью получения данных для планов разработки и использования торфяного месторождения.

Разработка торфяных залежей . Торфяные отложения необходимо осушить, а поверхность специально подготовить перед обработкой отложения. Поверхность подготавливается после устройства дренажной сети и завершения предварительного дренажа. Деревья, а иногда и мох удаляются независимо от того, для каких целей торф используется. Древесные вещества в обрабатываемом слое удаляются на глубину 25–40 см или могут измельчаться на фракции диаметром менее 8–25 мм.Поверхность месторождения разделена на отдельные участки смотровыми дорожками и дренажными каналами. Площадка выравнивается в горизонтальном направлении, перпендикулярном дренажным каналам, и используется винтовой экскаватор для профилирования площадки с поперечным уклоном в сторону прицельных путей. Эта подготовка помогает снизить уровень грунтовых вод и снизить влажность торфяного болота до 86–89 процентов, тем самым повышая эффективность машин, используемых для добычи, сушки и уборки торфа.Все операции по подготовке поверхности механизированы. Древесную растительность удаляют путем вырубки деревьев и кустарников, а затем складывания деревьев в штабеля с помощью специальной машины. Затем сваи загружаются на тягачи-самосвалы и перевозятся на промежуточные железнодорожные склады. Пни и древесные включения извлекаются с помощью съемников пней или измельчаются на фрезерных станках глубокой обработки; затем они отделяются и удаляются.

Торф со средними характеристиками заготавливается машинами для перемешивания грядок или дренажно-обогатительными машинами.Последние извлекают торфяную массу из пласта с помощью фрезерных устройств, обрабатывающих и распределяющих слой торфа по поверхности поля. Мелкие обломки древесины и щепки собираются с поверхности делянок машинами с боронами или тракторными барабанами.

Торф добывается в СССР фрезерным (более 95% от общей промышленной добычи), выемкой и карьерным способом. Прототипом способа выемки грунта послужил элеваторный способ, которым примерно 1.В 1913 году было добыто 3 миллиона тонн кускового торфа. До Октябрьской революции 1917 года торф добывался вручную. Элеваторы вывозили сырой торф из карьера, затем перемешивали и прессовали в кирпичи. Операции сушки, сбора и загрузки производились вручную. Гидравлический (гидроторфяной) способ добычи торфа с полной механизацией производственных процессов был разработан в 20-е годы прошлого века и применялся с 1922 по 1962 год. При выемке грунта с комплексной механизацией торф извлекается из месторождения черпаком, обрабатывается и прессуются в кирпичи, которые кладут поверх месторождения, а затем собирают и хранят.

Фрезерный способ получения торфа был разработан в СССР в конце 1940-х годов. Метод полностью механизирован и требует меньше труда и затрат металла и энергии, чем другие методы. Основные операции включают фрезерование верхних торфяных слоев залежи на глубину 25 мм, сушку фрезерного торфа и сбор готового продукта в виде крошки. Для высыхания слоя требуется один-два дня. Таких циклов за сезон 20–28, а при пневматическом методе сбора торфа примерно 40–50 циклов.Фрезерование может производиться боронами, культиваторами или барабанными фрезами, подсоединенными к тракторам. Торф, добытый торфяными машинами, хранится в кучах на поле в среднем около шести месяцев. Самый эффективный способ сохранить торф и предотвратить самовозгорание - утеплить сваи от воздуха слоем влажного торфа. Использование полимерной пленки для этой цели было начато в 1975 году.

Глубинный метод добычи кускового торфа применяется для непромышленных нужд.В этом методе торф выкапывается из узких траншей, обрабатывается и прессуется в кирпичи. Торфяные брикеты выкладываются на поле для просушки, а траншеи засыпаются извлекающей машиной.

Полезные свойства торфа улучшаются в процессе обработки за счет увеличения удельной поверхности дисперсного материала. Диспергирование сырого торфа увеличивает скорость усадки, что является предпосылкой для получения компактного и прочного продукта. Обработка снижает влагоемкость топливного торфа.Торф механически обрабатывается различными рабочими элементами: шнеками, шнеками и лопастями, спиральными конусами, конусами, щелями, дробильно-измельчающими устройствами.

Комплексное использование торфа . В XVI и XVII веках кокс и деготь получали из торфа путем обжига. Торф использовался как в сельском хозяйстве, так и в медицине. Промышленное производство торфяного полукокса и дегтя началось в конце 19 - начале 20 веков. С 1930-х по 1950-е годы торф использовался в энергетике, при добыче газа и в качестве непромышленного топлива.Исследования по использованию торфа в энергетике проводились в 1950-х годах. Возможность одновременного использования торфа с одного месторождения для сельскохозяйственных и промышленных целей способствовала появлению новой тенденции в использовании торфа - комбинированного использования торфа, что стало возможным благодаря различным свойствам различных видов торфа. Например, торф верховой слаборазложившийся

Таблица 4. Агрохимические характеристики торфа (в процентах от сухого вещества)
Тип торфа Зольность Органический содержание вещества pH (в экстракте KCI ) Химический состав
N всего CaO P 2 O 900 K 2 O F e 2 O 3
High-moor 1–5 99–95 2.8–3,6 0,9–2,0 0,1–0,7 0,03–0,2 0,05–0,1 0,03–0,5
Переходный 3–8 97–92 3,6–4,8 0,9–3,0 0,5–1,7 0,04–0,3 0,05–0,1 0,1–1,0
До 12
12–20
20–50
Более 88
88–80
80–50
4,8–5,8
4,8–6,6
4,0–7,0
1.1–3,8
1,6–3,9
1,5–3,7
1,2–4,8
1,2–7,5
0,3–31,0
0,05–0,4
0,05–2,0
0,05–7,5
0,1–0,2
0,2–0,5
0,3–0,9
0,2–3,0
0,1–9,0
0,2–26,0

содержит 40–50% углеводов; гуминовые кислоты составляют 50 и более процентов сильно разложившегося торфа. Некоторые виды торфа богаты битумом (2–10%). Слаборазложившийся верховой торф обладает высокой водопоглощающей и газопоглощающей способностью и низким коэффициентом теплопроводности.

Сильноразложившийся торф находит разнообразное применение в сельском хозяйстве (см. Таблицу 4). Применяется для приготовления компостов, смесей, содержащих минеральные удобрения и известь, а также торфо-минеральных и торфо-минерально-аммиачных удобрений. Торф, содержащий вивианит, используется как фосфорное удобрение, а торф с известью - как известковое удобрение. Добавка низинного торфа в больших количествах (500 т / га и более) способствует кондиционированию дерново-подзолистых почв и улучшению их физико-химических свойств.

Торфяно-перегнойные брикеты и смеси почвы для теплиц используются с другими компонентами, включая навоз и минеральные удобрения, для выращивания овощей и цветов; неразложившийся торф служит биологическим топливом.Для мульчирования засеянных полей используют хорошо аэрированный и тщательно разложившийся торф. Верховой торф является хорошей подстилкой для крупного рогатого скота и птицы. Некоторые виды сильно разложившегося торфа содержат значительное количество битумов и используются для производства восков. Единственный в мире завод по производству спирта и фурфурола из слаборазложившегося торфа расположен в Ленинградской области. Также производятся тепло- и звукоизоляционные торфяные плиты и садовые горшки из торфа. Активированный уголь производится из торфа в Федеративной Республике Германии, Нидерландах и СССР.Прессованные торфяные брикеты используются в СССР и Ирландии в непромышленных целях.

Прогресс в технологии переработки торфа ведется по двум направлениям. Первый основан на выделении отдельных компонентов - битумов, гуминовых кислот, углеводов и так далее. Эти компоненты извлекаются с незначительными изменениями исходного материала в виде готовой продукции или в качестве сырья для дальнейшей обработки. Вторая тенденция предполагает тщательное разложение торфа и превращение торфа в совершенно новые вещества.Эти вещества являются продуктами термической и окислительной деструкции, гидрирования и других процессов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Успенский Н.Н. Указ русской литературы по торфу . М., 1930.
Библиографический указатель литературы по торфу , тт. 1–11. Москва-Калинин, 1960–75.
Макаров И.К., Нейштадт М.И. «Истории литературы по торфу». Торф , 1930 г., № 3–4.
Тюремнов, С.Н. Торфяные места , 2-е изд.Москва-Ленинград, 1949.
Чуханов З. Ф., Хитрин Л. Н.. Энерготехнологическое ис-пользование топлива . Москва, 1956.
Торфяные места и их комплексное использование в народном хозяйстве . Москва, 1970.
Использование торфа и выработанных торфяников в сельском хозяйстве . Ленинград, 1972.
Торф в народном хозяйстве . М., 1968.
Лиштван И.И., Король Н.Т. Основные свойства торфа и методы их определения .Минск, 1975.

NA K OPENKINA (образование и классификация торфа),
MI N EISHTADT (исторический очерк) и
VI C HISTIAKOV

Большая советская энциклопедия, 3-е издание (1970-1979) ). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

.

Статья о торфянике по The Free Dictionary

горючий минеральный продукт, образованный естественным путем в результате частичного разложения мертвой болотной растительности в условиях избыточной влажности и слабого окисления. Торф обычно отличается от почвы высоким содержанием органических соединений - не менее 50 процентов веса после удаления всей влаги.

Общая информация . Органическое вещество торфа состоит из растительных остатков, подвергшихся разной степени разложения.Гумус придает торфу темный цвет. В общей массе торфа относительная концентрация продуктов разложения растительных тканей, утративших клеточную структуру, называется степенью разложения торфа. Различают слаборазложившийся (примерно 20%), умеренно разложившийся (20–35%) и сильно разложившийся (более 35%) торф. В зависимости от условий, в которых он образовался, и свойств торфа классифицируют как верховой, переходный или низинный.

Торф имеет сложный химический состав, который определяется условиями возникновения торфообразующих растений, химическим составом растений и степенью разложения. По горючей массе торф состоит из 50–60% углерода, 5–6,5% водорода, 30–40% кислорода, 1–3% азота и 0,1–1,5 (иногда 2,5) процента серы. Органическое вещество состоит из 1–5% водорастворимых веществ, 2–10% битумов, 20–40% легко гидролизуемых соединений, 4–10% целлюлозы, 15–50% гуминовых кислот и 5–20% лигнин.

Торф - сложная, полидисперсная, многокомпонентная система. Его физические свойства варьируются в зависимости от свойств его отдельных компонентов, относительных количеств отдельных компонентов и степени разложения или степени диспергирования твердой массы (что определяется удельной поверхностью или количеством фракций диаметром менее 250 микрометров). . Торф обычно имеет высокое содержание влаги в естественном состоянии (88–96 процентов), высокую пористость (до 96–97 процентов) и высокую сжимаемость.Текстура однородная, иногда слоистая, структура обычно волокнистая или пластичная (в сильно разложившемся торфе). Цвет варьируется от желтого или коричневого до черного. Сухой слаборазложившийся торф отличается низкой пористостью (до 0,3 г / см 3 ), низкой теплопроводностью и высокой газопоглощающей способностью. После механической обработки сухой высокодисперсный торф образует твердые блоки большой прочности с теплопроизводительностью 2650–3120 килокалорий на кг при 40-процентной влажности.Слабо разложившийся торф - отличный фильтрующий материал; В качестве антифильтрационного материала используется высокодисперсный торф. Торф поглощает и удерживает большое количество влаги, аммиака и катионов (особенно тяжелых металлов). Скорость фильтрации через торф колеблется на несколько порядков.

Рис. 1. Основные типы конструкций торфяников. Цифры слева показывают глубину в метрах; числа справа показывают степень разложения в процентах.

Высокий мохнородный
Таблица 1.Классификация торфа
Тип Древесный подтип Древесно-болотный подтип Болотный подтип
Древесная группа пород Древесная группа древесных пород Группа видов древесно-моховая Группа видов травянистая Группа видов травянисто-моховая Группа видов моховая
Низинная Ольха
Береза ​​
Ель
Сосна низинная
Ива
Тростниково-камышовая
Древесно-осоковая низинная
Древесно-гипноидная
Древесно-сфагновая низинная
Хвощ полевой
Камышовая трава
Осока
Олень
Scheuchzeria -мур
Осоково-гипноидный
Осоково-сфагновый низинный
Гипноидный низинный
Сфагновый низинный
Переходный Древесно-осоковый переходный Древесно-осоковый переходный Древесно-сфагновый переходный Осоковый переходный
Scheuchzeria переходный
Осоково-сфагновый переходный Гипноидный переходный
7675 Сфагновый
Сосна верховая Сосна-пушица Сосна-сфагновая Пушица Scheuchzeria High-moor Хлопчатник Sphagnum
Scheuchzeria -sphagnum
Торф средний
Торф Fuscum высокий
-депрессия

Исторический очерк . Первое упоминание о торфе - это описание Плинием Старшим «горючей земли» для нагрева пищи (AD. 46). В XII и XIII веках торф был известен как топливо в Голландии и Шотландии. Первая в мире книга о торфе, «Трактат о торфе » Мартина Шука, была написана на латыни и опубликована в Гронингене в 1658 году. Многие ошибочные представления о происхождении торфа были опровергнуты в 1729 году Дж. Дегнером, который изучал торф с помощью микроскоп и продемонстрировал его растительное происхождение.В России первые упоминания о торфе и его использовании появились в 18 веке в трудах М. В. Ломоносова, И. Г. Лемана, В. Ф. Зуева, В. М. Севергина. В XIX веке торф исследовали В.В. Докучаев, С.Г. Навашин, Г.И. Танфильев. В России изучался ботанический аспект торфа.

После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы научно-исследовательские, производственные и академические организации для всестороннего изучения торфа и его использования в экономике; в их число входили Институт торфа (Инсторф) и Московский торфяной институт.

Советские исследователи определили географические закономерности распространения торфяных болот, классифицировали типы торфяных и торфяных болот, составили кадастры и карты торфяных болот, изучили химический состав и физические свойства торфа. Среди выдающихся исследователей в этой области были И. Д. Богдановская-Гиенеф, Е. А. Галкина, Д. А. Герасимов, В. С. Доктуровский, Е. К. Иванов, Н. Я. Кац, М. И. Нейштадт, Н. И. Пьявченко, В. Е. Раковский, В. Н. Сукачев, С. Н. Тюремнов.Исследования по использованию торфа в СССР проводятся во Всесоюзном научно-исследовательском институте торфяной промышленности в Ленинграде с его филиалами в Москве и селе Радченко Калининской области, в Институте торфа Академии наук Российской Федерации. Белорусская ССР, специальные лаборатории Калининского, Каунасского и Томского политехнических институтов.

Образование торфа . По мнению некоторых ученых, торф является предшественником генетического ряда углей.Места образования торфа, торфяные болота, встречаются в долинах рек (поймы и террасы) и на водоразделах.

Торф образуется из остатков мертвых растений, надземные органы которых стали гумифицированными и минерализованными в аэрированном поверхностном слое болота (торфопроизводящий горизонт) почвенными беспозвоночными, бактериями и грибами. Подземные органы в анаэробной среде сохраняются и образуют структурную, или волокнистую, часть торфа. Скорость разложения торфообразующих растений в торфопродуктивном горизонте зависит от вида растений, содержания воды, кислотности и температуры среды, а также от состава минеральных компонентов.Несмотря на ежегодный рост мертвой органической массы, торфодобывающий горизонт сохраняет самостоятельное существование как естественная «фабрика» по производству торфа. Поскольку многие виды растений произрастают на торфяниках (болотные фитоценозы) и поскольку условия, в которых эти виды растут, различаются по минеральному содержанию, содержанию воды и реакции почвенного раствора, свойства торфа меняются в зависимости от частей болота, на которых растет образуется торф.

Некоторые торфяные отложения образовывались в периоды между оледенениями или были перекрыты рыхлыми отложениями различной мощности в результате изменения уровня эрозии.Возраст этих погребенных отложений измеряется десятками тысячелетий. Обводненность погребенного торфа ниже, чем у современного торфа.

Классификация . Три типа торфа - верховой, переходный и низинный - классифицируются в зависимости от состава исходного растительного материала, условий образования торфа и его физических и химических свойств. В зависимости от процента присутствующих древесных остатков каждый тип подразделяется на три подтипа - древесный, древесно-болотный и болотный.Эти подтипы различаются степенью разложения. Древесный подтип сильно разложен (иногда до 80 процентов), подтип болотный - минимально, а подтип древесно-болотный занимает промежуточное положение.

Таблица 2. Запасы и добыча торфа в СССР и за рубежом (1975)
Запасы (млрд тонн; влажность 40% ) Добыча (млн тонн в год ) )
СССР 162.5 90,0
Финляндия 25,0 1,0
Канада 23,9 1,0
США 138 0,3
Швеция 9,0 0,3
Польша 60 1,3
Федеративная Республика Германия 6,0 1,5
Ирландия 5,0 5.0

Три подтипа разделены на группы, в каждой из которых от четырех до восьми видов (таблица 1). Вид - основная таксономическая единица классификации торфа; он отражает изначальную растительную ассоциацию и первичные условия образования торфа. Вид характеризуется специфическим сочетанием доминирующих остатков отдельных видов растений и других типичных остатков. Несколько первичных видов торфа, мало отличающихся друг от друга по свойствам и образующих крупные однородные горизонтальные пласты, называются слоистыми видами.Отложения пластообразующих пород разной степени и мощности следуют одно за другим в определенной последовательности, образуя торфяное болото. Геоморфологические, геологические, гидрогеологические и гидрологические условия, преобладающие в каждой части болота, влияют на структуру месторождения в данной климатической зоне.

Торфяные болота классифицируются в соответствии с сочетанием отдельных видов торфа на последовательных глубинах. В торфяной промышленности выделяют четыре типа торфяников: низинные, переходные, верховые и смешанные.Тип торфяника является основной единицей классификации (рис. 1). В Европейской части СССР выделяют 25 основных типов торфяников и 32 - в Западной Сибири.

Торфяные месторождения . Торфяные залежи, представляющие коммерческую ценность, представляют собой скопления торфа, четко разграниченные географически и не связанные с другими скоплениями. Площадь торфяных залежей и болот во всем мире составляет около 350 миллионов гектаров (га), из которых около 100 миллионов га имеют коммерческое значение.В Западной Европе насчитывается 51 миллион га, более 100 миллионов га в Азии и более 18 миллионов га в Северной Америке. Данные о запасах и добыче торфа в СССР и за рубежом приведены в таблице 2. Разведанные запасы торфа в СССР приведены по регионам в таблице 3.

Запасы торфа не изучены одинаково во всех экономических регионах страны. Например, в Центральной зоне РСФСР изучено более 70% запасов по сравнению с 0%.6 процентов в Западной Сибири, где 82,8 процента запасов прошли только предварительную разведку.

Таблица 3. Распределение разведанных запасов торфа в СССР (1975)
Республика или экономический район Общая площадь торфяных пластов на промышленных месторождениях ( млн га ) Запасы торфа (млрд т; влажность 40% )
РСФСР 56.6 149,9
Северо-Запад 8,9 19,8
Центральная зона 1,4 5,2
Центральная зона Черноземья 0,04 0,1
Волго-Вятская область 0,5 2,0
Поволжье 0,1 0,3
Уральский регион 2,7 9,1
Западная Сибирь 34.1 103,9
Восточная Сибирь 3,1 4,0
Советский Дальний Восток 5,7 5,2
Калининградская область 0,1 0,3
Украинская ССР 0,9 2,3
Белорусская ССР 1,7 5,4
Латвийская ССР 0,5 1,7
Литовская ССР 03 0.8
Эстонская ССР 0,6 2,3
Грузинская ССР 0,02 0,1
Армянская ССР 0,001 0,0024

При поиске торфяных залежей проводится анализ карты и аэрофотоснимки; этап поисково-разведочных работ дополняется полевыми работами. На месторождениях площадью более 1000 га ведутся предварительные поиски с целью определения целесообразности эксплуатации.Проводятся тщательные поисковые работы с целью получения данных для планов разработки и использования торфяного месторождения.

Разработка торфяных залежей . Торфяные отложения необходимо осушить, а поверхность специально подготовить перед обработкой отложения. Поверхность подготавливается после устройства дренажной сети и завершения предварительного дренажа. Деревья, а иногда и мох удаляются независимо от того, для каких целей торф используется. Древесные вещества в обрабатываемом слое удаляются на глубину 25–40 см или могут измельчаться на фракции диаметром менее 8–25 мм.Поверхность месторождения разделена на отдельные участки смотровыми дорожками и дренажными каналами. Площадка выравнивается в горизонтальном направлении, перпендикулярном дренажным каналам, и используется винтовой экскаватор для профилирования площадки с поперечным уклоном в сторону прицельных путей. Эта подготовка помогает снизить уровень грунтовых вод и снизить влажность торфяного болота до 86–89 процентов, тем самым повышая эффективность машин, используемых для добычи, сушки и уборки торфа.Все операции по подготовке поверхности механизированы. Древесную растительность удаляют путем вырубки деревьев и кустарников, а затем складывания деревьев в штабеля с помощью специальной машины. Затем сваи загружаются на тягачи-самосвалы и перевозятся на промежуточные железнодорожные склады. Пни и древесные включения извлекаются с помощью съемников пней или измельчаются на фрезерных станках глубокой обработки; затем они отделяются и удаляются.

Торф со средними характеристиками заготавливается машинами для перемешивания грядок или дренажно-обогатительными машинами.Последние извлекают торфяную массу из пласта с помощью фрезерных устройств, обрабатывающих и распределяющих слой торфа по поверхности поля. Мелкие обломки древесины и щепки собираются с поверхности делянок машинами с боронами или тракторными барабанами.

Торф добывается в СССР фрезерным (более 95% от общей промышленной добычи), выемкой и карьерным способом. Прототипом способа выемки грунта послужил элеваторный способ, которым примерно 1.В 1913 году было добыто 3 миллиона тонн кускового торфа. До Октябрьской революции 1917 года торф добывался вручную. Элеваторы вывозили сырой торф из карьера, затем перемешивали и прессовали в кирпичи. Операции сушки, сбора и загрузки производились вручную. Гидравлический (гидроторфяной) способ добычи торфа с полной механизацией производственных процессов был разработан в 20-е годы прошлого века и применялся с 1922 по 1962 год. При выемке грунта с комплексной механизацией торф извлекается из месторождения черпаком, обрабатывается и прессуются в кирпичи, которые кладут поверх месторождения, а затем собирают и хранят.

Фрезерный способ получения торфа был разработан в СССР в конце 1940-х годов. Метод полностью механизирован и требует меньше труда и затрат металла и энергии, чем другие методы. Основные операции включают фрезерование верхних торфяных слоев залежи на глубину 25 мм, сушку фрезерного торфа и сбор готового продукта в виде крошки. Для высыхания слоя требуется один-два дня. Таких циклов за сезон 20–28, а при пневматическом методе сбора торфа примерно 40–50 циклов.Фрезерование может производиться боронами, культиваторами или барабанными фрезами, подсоединенными к тракторам. Торф, добытый торфяными машинами, хранится в кучах на поле в среднем около шести месяцев. Самый эффективный способ сохранить торф и предотвратить самовозгорание - утеплить сваи от воздуха слоем влажного торфа. Использование полимерной пленки для этой цели было начато в 1975 году.

Глубинный метод добычи кускового торфа применяется для непромышленных нужд.В этом методе торф выкапывается из узких траншей, обрабатывается и прессуется в кирпичи. Торфяные брикеты выкладываются на поле для просушки, а траншеи засыпаются извлекающей машиной.

Полезные свойства торфа улучшаются в процессе обработки за счет увеличения удельной поверхности дисперсного материала. Диспергирование сырого торфа увеличивает скорость усадки, что является предпосылкой для получения компактного и прочного продукта. Обработка снижает влагоемкость топливного торфа.Торф механически обрабатывается различными рабочими элементами: шнеками, шнеками и лопастями, спиральными конусами, конусами, щелями, дробильно-измельчающими устройствами.

Комплексное использование торфа . В XVI и XVII веках кокс и деготь получали из торфа путем обжига. Торф использовался как в сельском хозяйстве, так и в медицине. Промышленное производство торфяного полукокса и дегтя началось в конце 19 - начале 20 веков. С 1930-х по 1950-е годы торф использовался в энергетике, при добыче газа и в качестве непромышленного топлива.Исследования по использованию торфа в энергетике проводились в 1950-х годах. Возможность одновременного использования торфа с одного месторождения для сельскохозяйственных и промышленных целей способствовала появлению новой тенденции в использовании торфа - комбинированного использования торфа, что стало возможным благодаря различным свойствам различных видов торфа. Например, торф верховой слаборазложившийся

Таблица 4. Агрохимические характеристики торфа (в процентах от сухого вещества)
Тип торфа Зольность Органический содержание вещества pH (в экстракте KCI ) Химический состав
N всего CaO P 2 O 900 K 2 O F e 2 O 3
High-moor 1–5 99–95 2.8–3,6 0,9–2,0 0,1–0,7 0,03–0,2 0,05–0,1 0,03–0,5
Переходный 3–8 97–92 3,6–4,8 0,9–3,0 0,5–1,7 0,04–0,3 0,05–0,1 0,1–1,0
До 12
12–20
20–50
Более 88
88–80
80–50
4,8–5,8
4,8–6,6
4,0–7,0
1.1–3,8
1,6–3,9
1,5–3,7
1,2–4,8
1,2–7,5
0,3–31,0
0,05–0,4
0,05–2,0
0,05–7,5
0,1–0,2
0,2–0,5
0,3–0,9
0,2–3,0
0,1–9,0
0,2–26,0

содержит 40–50% углеводов; гуминовые кислоты составляют 50 и более процентов сильно разложившегося торфа. Некоторые виды торфа богаты битумом (2–10%). Слаборазложившийся верховой торф обладает высокой водопоглощающей и газопоглощающей способностью и низким коэффициентом теплопроводности.

Сильноразложившийся торф находит разнообразное применение в сельском хозяйстве (см. Таблицу 4). Применяется для приготовления компостов, смесей, содержащих минеральные удобрения и известь, а также торфо-минеральных и торфо-минерально-аммиачных удобрений. Торф, содержащий вивианит, используется как фосфорное удобрение, а торф с известью - как известковое удобрение. Добавка низинного торфа в больших количествах (500 т / га и более) способствует кондиционированию дерново-подзолистых почв и улучшению их физико-химических свойств.

Торфяно-перегнойные брикеты и смеси почвы для теплиц используются с другими компонентами, включая навоз и минеральные удобрения, для выращивания овощей и цветов; неразложившийся торф служит биологическим топливом.Для мульчирования засеянных полей используют хорошо аэрированный и тщательно разложившийся торф. Верховой торф является хорошей подстилкой для крупного рогатого скота и птицы. Некоторые виды сильно разложившегося торфа содержат значительное количество битумов и используются для производства восков. Единственный в мире завод по производству спирта и фурфурола из слаборазложившегося торфа расположен в Ленинградской области. Также производятся тепло- и звукоизоляционные торфяные плиты и садовые горшки из торфа. Активированный уголь производится из торфа в Федеративной Республике Германии, Нидерландах и СССР.Прессованные торфяные брикеты используются в СССР и Ирландии в непромышленных целях.

Прогресс в технологии переработки торфа ведется по двум направлениям. Первый основан на выделении отдельных компонентов - битумов, гуминовых кислот, углеводов и так далее. Эти компоненты извлекаются с незначительными изменениями исходного материала в виде готовой продукции или в качестве сырья для дальнейшей обработки. Вторая тенденция предполагает тщательное разложение торфа и превращение торфа в совершенно новые вещества.Эти вещества являются продуктами термической и окислительной деструкции, гидрирования и других процессов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Успенский Н.Н. Указ русской литературы по торфу . М., 1930.
Библиографический указатель литературы по торфу , тт. 1–11. Москва-Калинин, 1960–75.
Макаров И.К., Нейштадт М.И. «Истории литературы по торфу». Торф , 1930 г., № 3–4.
Тюремнов, С.Н. Торфяные места , 2-е изд.Москва-Ленинград, 1949.
Чуханов З. Ф., Хитрин Л. Н.. Энерготехнологическое ис-пользование топлива . Москва, 1956.
Торфяные места и их комплексное использование в народном хозяйстве . Москва, 1970.
Использование торфа и выработанных торфяников в сельском хозяйстве . Ленинград, 1972.
Торф в народном хозяйстве . М., 1968.
Лиштван И.И., Король Н.Т. Основные свойства торфа и методы их определения .Минск, 1975.

NA K OPENKINA (образование и классификация торфа),
MI N EISHTADT (исторический очерк) и
VI C HISTIAKOV

Большая советская энциклопедия, 3-е издание (1970-1979) ). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

.

Смотрите также