Торф, образование, свойства, виды, добыча и применение.
Торф – это полезное ископаемое, осадочная рыхлая горная порода, вид ископаемого топлива, образовавшееся в процессе гниения растений в болотистой местности.
Описание, состав и характеристика торфа
Классификация торфа. Типы, подтипы, группы и виды торфа. Верховой, переходный и низинный торф.
Использование и применение торфа
Описание, состав и характеристика торфа:
Торф – это полезное ископаемое, осадочная рыхлая горная порода, вид ископаемого топлива, образовавшееся в процессе гниения растений в болотистой местности.
Торф внешне напоминает рыхлую, землистую массу, серого, желтого, бурого, коричневого, коричнево-черного или черного цвета. В ботаническом составе торфа присутствуют остатки древесины, коры и корней деревьев и кустарников, различные части травянистых растений, а также гипновых и сфагновых мхов.
Торф – это возобновляемое полезное ископаемое и возобновляемый источник энергии.
Торф залегает на поверхности Земли или на глубине нескольких десятков метров под покровом минеральных отложений.
Торф представляет промежуточное звено между почвенными образованиями (почвой) и бурым углем. От первых он отличается наличием органических соединений – более 50 % на сухое вещество, а от второго – повышенным содержанием влаги и слаборазложившимися органическими остатками растений, а также наличием целлюлозы, углеводов. Под воздействием высокого давления и высокой температуры на больших глубинах в недрах земли торф превращается в бурый уголь.
Торф с химической точки зрения представляет собой сложную смесь минеральных и органических компонентов. Причем содержание минеральных компонентов должно составлять в нем не более 50% в пересчете на сухое вещество. Наличие минеральных компонентов и их количество определяют зольность торфа. Все остальное – органика – продукты разложения растений, бесструктурное (аморфное) органическое вещество (перегной, гумус). В естественном состоянии торф содержит 86–95% воды.
Степень разложения торфа изменяется в пределах от 1 до 70 %. В зависимости от степени разложения торфа различают торф слаборазложившийся (до 20 %), среднеразложившийся (20-35 %) и сильноразложившийся (свыше 35 %). Максимальная величина степени разложения встречается у древесных и древесно-травяных групп торфа, минимальная – у моховых.
Торф по содержанию золы классифицируется на малозольный (< 5 %), среднезольный (5,1-10 %) и высокозольный (> 10 %). Высокая зольность характерна для низинного типа, низкая – для верхового торфа.
Химический состав и свойства торфа напрямую зависят от его типа, ботанического состава и степени разложения. В состав торфа входят следующие химические элементы: углерод – 48-65 % от органической массы (Органическая часть торфа это сухое вещество без учета золы), кислород – 25-45 %, водород – 4,7-7 %, азот – 0,6-3,8 %, сера – до 1,2 % (в редких случаях – до 2,5 %), кальций – до 5 %, а также оксид кремния – до 43 % от массы золы, оксид кальция – до 40 %, оксида алюминия – до 12 %, оксида железа – до 13%. Также присутствуют микроэлементы: цинк – до 250 мг/кг, медь – 0,2-85 мг/кг, кобальт – 0,1-10 мг/кг, молибден – 0,1-10 мг/кг, марганец – 2-1000 мг/кг. В компонентном составе органической массы торфа содержание битумов (бензольных веществ) составляет 1,2-17 %, водорастворимых и легкогидролизуемых веществ – 10-60 %, целлюлозы – 2-10 %, гуминовых кислот – 10-50 %, лигнина (негидролизуемого остатка) – 3-20 %.
Химический состав торфа, достигшего предельной степени разложения (около 70 %), отличается минимальным содержанием целлюлозы, водорастворимых и легкогидролизуемых веществ. В таком торфе уже почти исчерпан энергетический материал для биохимических процессов.
Мировые запасы торфа огромны и по разным оценкам составляют от 250 до 500 миллиардов тонн. Он покрывает около 3 % площади суши. При этом в северном полушарии торфа больше, чем в южном. Заторфованность растёт при движении к северу.
Образование торфа:
Торф образуется в болотистой местности, в т.н. торфяных болотах, встречающихся как в долинах рек (поймы, террасы), так и на водоразделах. Растения, которые растут на болотах (деревья, кустарники, трава, мхи, лишайники и пр.) за долгие годы, отмирая, опускались на дно болота, где из-за высокой влажности и отсутствия доступа кислорода полностью не разложились, а под воздействием биохимических процессов превратились в органическое бесструктурное (аморфное) вещество – торф. Разложение и биохимические процессы происходили и происходят преимущественно в тёплый период года, при пониженных уровнях грунтовых вод. Таким образом, торф имеет органическое (биогенное) происхождение. Теория биогенного происхождения торфа, угля и нефти была предложена М. В. Ломоносовым.
Процесс торфонакопления не заканчивается, а происходит постоянно. Средняя скорость образования и накопления торфа различна и зависит от преобладающих исходных растительных группировок, географической и климатической зональности, гидрологических и других условий и изменяется от 0,2-0,4 мм (болота лесотундры) до 1 мм (хвойно-широколиственная подзона) в год. Современные торфяные залежи сформировались за 10 000 – 12 000 лет.
Физические свойства торфа:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Плотность торфа, кг/м3 (зависит от влажности, степени разложения, зольности, состава минеральной и органических частей) | от 800-1080 (в естественных условиях) до 1400-1700 (в сухом виде) |
| Удельная теплота сгорания, МДж/м³ (увеличивается с повышением степени разложения и содержания битумов) | 10-25 |
| Влагоёмкость, кг/кг (зависит от ботанического состава и степени разложения) | от 6,4 до 30 |
| Пористость, % | 96-97 |
| Коэффициент фильтрации, м/с (минимальные значения у торфа верхового типа высокой степени разложения, максимальная – у торфа низинного типа.) | от 0,1•10-5 до 4,3•10-5 |
| Зольность, %: | |
| торфа низинного типа | от 6 до 18 |
| торфа переходного типа | от 4 до 6 |
| торфа верхового типа | от 2 до 4 |
| Теплопроводность (зависит от влажности торфа. Наименьшая теплопроводность в сухого торфа, наибольшая – у влажного) | низкая |
Классификация торфа. Типы, подтипы, группы и виды торфа. Верховой, переходный и низинный торф:
По условиям торфонакопления по степени минерализации питающих вод различают три типа торфа:
– верховой тип торфа – торф, образовавшийся из растительности олиготрофного типа, в ботаническом составе которого не более 10% остатков растительности евтрофного типа. Это слабо разложившийся торф, в котором происходят интенсивные физико-химические превращения. Имеет высокую кислотность ph 2,5-3,2. Для него характерна волокнистая структура и невысокое содержание минеральных элементов;
– переходный тип торфа – торф, образовавшийся из растительности олиготрофного и евтрофного типов, в ботаническом составе которого более 10 % остатков растительности этих типов. Располагается между верховым и низинным. Полностью физико-химические процессы в нём ещё не закончились, поэтому имеет слабокислую реакцию ph 3,2-4,2. Для него характерно наличие достаточного количества различных микроэлементов;
– низинный тип торфа – торф, образовавшийся из растительности евтрофного типа, в ботаническом составе которого не более 10 % остатков растительности олиготрофного типа. Это полностью разложившийся торф, имеет нейтральную реакцию ph 4,2 – 5,5.
Каждый тип торфа по соотношению основных растений-торфообразователей по их требованию к обильности водного питания подразделяется на подтипы:
– лесной, в ботаническом составе которого древесных остатков от 40 до 100%,
– лесо-топяной – от 15 до 35%,
– топяной – не более 10%.
По соотношению в торфе остатков отдельных групп растений-торфообразователей в каждом типе торфа выделяются следующие группы торфа:
– древесная – в ботаническом составе которой древесных остатков от 40 до 100 %,
– древесно-травяная – древесных остатков от 15 до 35 %, травянистых от 35 до 85 %,
– древесно-моховая – древесных остатков от 15 до 35 %, моховых от 35 до 65 %,
– травяная – древесных остатков не более 10 %, травянистых от 65 до 100 %,
– травяно-моховая – древесных остатков не более 10 %, травянистых – от 35 до 65 %, моховых от 35 до 65 %,
– моховая – древесных остатков не более 10%; моховых от 70 до 100 %.
По постоянному сочетанию преобладающих остатков отдельных видов растений-торфообразователей, отражающих исходные растительные ассоциации, группы подразделяются на виды.
Сосновый верховой торф – верховой торф древесной группы, в ботаническом составе которого от 40 до 100 % остатков сосны и кустарников.
Сосново-пушицевый торф – верховой торф древесно-травяной группы, в ботаническом составе которого от 35 до 85 % остатков пушицы и от 15 до 35 % сосны.
Сосново-сфагновый торф – верховой торф древесно-моховой группы, в ботаническом составе которого от 35 до 65 % остатков сфагновых мхов и от 15 до 35 % сосны.
Пушицевый верховой торф – верховой торф травяной группы, в ботаническом составе которого от 40 до 100 % остатков пушицы, не более 35 % сфагновых мхов и не более 15 % сосны.
Шейхцериевый верховой торф – верховой торф травяной группы, в ботаническом составе которого от 40 до 100 % остатков шейхцерии, не более 35 % сфагновых мочажинных мхов и не более 15 % сосны.
Пушицево-сфагновый верховой торф – верховой торф травяно-моховой группы, в ботаническом составе которого от 35 до 65 % остатков травянистых с преобладанием пушицы, от 35 до 65 % сфагновых мхов и не более 15 % сосны.
Шейхцериево-сфагновый верховой торф – верховой торф травяно-моховой группы в ботаническом составе которого от 35 до 65 % остатков травянистых с преобладанием шейхцерии, от 35 до 65 % сфагновых мхов и не более 15 % сосны.
Магелланикум-торф – верховой торф моховой группы, в ботаническом составе которого от 70 до 100 % остатков сфагновых мхов с преобладанием сфагнум-магелланикум и не более 10 % мочажинных мхов.
Фускум-торф – верховой торф моховой группы, в ботаническом составе которого от 70 до 100 % остатков сфагновых мхов с преобладанием сфагнум-фускум и не более 10 % мочажинных мхов.
Комплексный верховой торф – верховой торф моховой группы, в ботаническом составе которого от 70 до 100 % остатков сфагновых мхов, из которых более 15 % мочажинных сфагновых мхов вместе с остатками мочажинных травянистых растений.
Сфагновый мочажинный торф – верховой торф моховой группы, в ботаническом составе которого от 70 до 100 % остатков сфагновых мхов, из которых более 50 % мочажинных сфагновых мхов вместе с остатками мочажинных травянистых растений.
Древесный переходный торф – переходный торф древесной группы, в ботаническом составе которого от 40 до 85 % остатков березы и сосны.
Древесно-осоковый переходный торф – переходный торф древесно-травяной группы, в ботаническом составе которого от 35 до 65 % остатков осок и от 15 до 35 % древесины.
Древесно-сфагновый переходный торф – переходный торф древесно-моховой группы, в ботаническом составе которого от 35 до 65 % остатков сфагновых мхов и от 15 до 35 % древесины.
Осоковый переходный торф – переходный торф травяной группы, в ботаническом составе которого более 65 % остатков осок, не более 30 % мхов и не более 15 % древесины.
Шейхцериевый переходный торф – переходный торф травяной группы, в ботаническом составе которого более 65 % остатков шейхцерии с примесью осок, не более 30 % мхов и не более 15 % древесины.
Осоково-сфагновый переходный торф – переходный торф травяно-моховой группы, в ботаническом составе которого от 35 до 65 % остатков сфагновых мхов, не более 30 % осок с примесью шейхцерии и не более 15 % древесины.
Гипновый переходный торф – переходный торф моховой группы, в ботаническом составе которого от 70 до 100 % остатков мхов, из которых более 30 % гипновых и не более 15 % древесины.
Сфагновый переходный торф – переходный торф моховой группы, в ботаническом составе которого от 70 до 100 % остатков мхов, из которых более 30 % сфагновых и не более 15 % древесины.
Ольховый торф – низинный торф древесной группы, в ботаническом составе которого от 40 до 100 % остатков древесины, среди которых преобладают остатки коры и древесины ольхи.
Сосновый низинный торф – низинный торф древесной группы, в ботаническом составе которого от 40 до 100 % остатков древесины, среди которых преобладают остатки древесины сосны.
Ивовый торф – низинный торф древесной группы, в ботаническом составе которого от 40 до 100 % остатков древесины, среди которых преобладают остатки коры и древесины ивы.
Березовый торф – низинный торф древесной группы, в ботаническом составе которого от 40 до 100 % остатков древесины, среди которых преобладают остатки коры и древесины березы.
Еловый торф – низинный торф древесной группы, в ботаническом составе которого от 40 до 100 % остатков древесины, среди которых преобладают остатки коры и древесины ели.
Древесно-осоковый низинный торф – низинный торф древесно-травяной группы, в ботаническом составе которого от 35 до 65 % остатков травянистых, из которых осок более 35 %, и от 15 до 35 % древесины.
Древесно-тростниковый торф – низинный торф древесно-травяной группы, в ботаническом составе которого от 35 до 65 % остатков травянистых, из которых более 35 % остатков тростника, и от 15 до 35 % древесины.
Древесно-гипновый торф – низинный торф древесно-моховой группы, в ботаническом составе которого от 35 до 65 % остатков мхов, из которых более 35 % гипновых, и от 15 до 35 % древесины.
Древесно-сфагновый низинный торф – низинный торф древесно-моховой группы, в ботаническом составе которого от 35 до 65 % остатков мхов, среди которых более 35 % сфагновых, и от 15 до 35 % древесины.
Хвощевый торф – низинный торф травяной группы, в ботаническом составе которого от 35 до 65 % остатков травянистых, среди которых более 35 % хвоща, и не более 15 % древесины.
Тростниковый торф – низинный торф травяной группы, в ботаническом составе которого от 35 до 65% остатков травянистых, среди которых более 35 % тростника, и не более 15 % древесины.
Тростниково-осоковый торф – низинный торф травяной группы, в ботаническом составе которого среди остатков травянистых преобладают осока и тростник, не более 35 % мхов и не более 15 % древесины.
Вахтовый торф – низинный торф травяной группы, в ботаническом составе которого среди остатков травянистых преобладает вахта, не более 35 % мхов и не более 15 % древесины.
Осоковый низинный торф – низинный торф травяной группы, в ботаническом составе которого среди остатков травянистых преобладают осоки, не более 35 % мхов и не более 15 % древесины.
Шейхцериевый низинный торф – низинный торф травяной группы, в ботаническом составе которого среди остатков травянистых преобладает шейхцерия, не более 35 % мхов и не более 15 % древесины.
Осоково-гипновый торф – низинный торф травяно-моховой группы, в ботаническом составе которого от 40 до 65 % остатков гипновых мхов, от 40 до 65 % осок и не более 15 % древесины.
Осоково-сфагновый низинный торф – низинный торф травяно-моховой группы, в ботаническом составе которого от 40 до 65 % остатков сфагновых мхов, от 40 до 65 % осок и не более 15 % древесины.
Гипновый низинный торф – низинный торф моховой группы, в ботаническом составе которого от 70 до 100 % остатков мхов, среди которых преобладают гипновые и не более 15 % древесины.
Сфагновый низинный торф – низинный торф моховой группы, в ботаническом составе которого от 70 до 100 % остатков мхов, среди которых преобладают сфагновые, и не более 15 % древесины.
Добыча торфа:
Добыча торфа осуществляется открытым способом, потому что все торфяные месторождения расположены на земной поверхности. Существует две основных схемы добычи торфа: сравнительно тонкими слоями с поверхности земли и глубокими карьерами на всю глубину торфяного пласта. Согласно первой из этих схем торф извлекают, вырезая верхний слой, согласно второй – экскаваторным (или кусковым) способом.
Использование и применение торфа:
Торф в отличие от других полезных ископаемых имеет комплексное применение. Он используется как топливо, как удобрение, как теплоизоляционный материал, как сырье в химической промышленности, в экологических и в других целях.
Торф и содержащие его почвы служат естественным фильтром для природной воды.
Торф обладает восстановительными функциями. Он восстанавливает бедные, истощенные, загрязненные и эродированные почвы. Эффективно поглощает тяжёлые металлы, нитраты и другие вредные примеси и вещества. Ослабляет действие ядохимикатов.
Наиболее широко торф и продукты его переработки (гуматы, гуминовые кислоты и пр.) используют в сельскохозяйственном производстве. В земледелии его применяют в качестве источника пополнения запасов гумуса в почве, для улучшения её водных, физических и биологических свойств. Торф содержит все необходимые для растений питательные элементы в хорошо усвояемых растениями формах. Он улучшает пористость почвы, повышает ее кислотность. Обладает антисептическими свойствами, подавляя развитие патогенной микрофлоры.
Торф хорошо горит, выделяя сравнительно с другими видами топлива небольшое количество тепла. Так, для получения одного и того же количества тепловой энергии требуется различное количество топлива, которое в первом приближении может принимать следующие соотношения:
1 т каменного угля = 2,3 т фрезерного торфа = 1,6 т кускового торфа;
1 т мазута = 4,4 т фрезерного торфа = 3,0 т кускового торфа;
1000 м3 природного газа = 3,7 т фрезерного торфа = 2,5 т кускового торфа.
Вместе с тем необходимо иметь в виду, что в своем составе торф содержит кислород, что позволяет его гореть без дополнительной подачи воздуха. Именно из-за этой особенности торфа возникают пожары торфяных залежей, которые трудно (практически невозможно) потушить.
Использование торфа в качестве топлива минимально. Доля торфа в топливно-энергетическом балансе России занимает менее 1%.
Торф является ценным химическим сырьем. Из него получают более сотни химических веществ.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com
окружающий мир полезные ископаемые купить какой торф 4 класс где добывают места россии классман
основные свойства теплота место способы добычи сгорания месторождения применение количество теплоты масса сгорание торфа
какое количество теплоты выделится при сгорании торфа