Торф

Кустарная добыча торфа на краю болота местными жителями. Московская обл

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

Торф остоит из не полностью разложившихся остатков растений, продуктов их распада (гумуса) и минеральных частиц; в естественном состоянии содержит 86-95% воды. Растительные остатки и гумус содержат органические и минеральные части, последняя определяет зольность торфа. Перегной (гумус) придаёт торфу тёмную окраску. Относительное содержание в торфе бесструктурной (аморфной) массы, включающей гуминовые вещества и мелкие растительное ткани, утратившие клеточное строение, определяет степень разложения. Различают торф слаборазложившийся (до 20%), среднеразложившийся (20-35%) и сильноразложившийся (свыше 35%). В ботаническом составе торфа присутствуют остатки древесины, коры и корней деревьев и кустарников, различные части травянистых растений, а также гипновых и сфагновых мхов. В зависимости от ботанического состава, условий образования и свойств выделяют 3 типа торфа: верховой торф, переходный торф и низинный торф.
Торф - сложная полидисперсная многокомпонентная система; его физические свойства зависят от состава твёрдой фазы, степени её разложения или дисперсности и степени увлажнённости. В зависимости от типа и степени разложения цвет торфа варьирует от светло-жёлтого до тёмно-коричневого (верховой) и от cepo-коричневого до землисто-чёрного (низинный). Структура верхового торфа изменяется от губчатой (моховой торф), губчато-волокнистой до пластично-вязкой (древесный торф), низинных - от войлочной, ленточно-слоистой до зернисто-комковатой. Плотность торфа зависит от влажности, степени разложения, зольности, состава минеральной и органических частей, в естественных условиях залежи достигает 800-1080 кг/м³; плотность сухого вещества 1400-1700 кг/м³. Влагоёмкость торфа в зависимости от ботанического состава и степени разложения колеблется от 6,4 до 30 кг/кг. Максимальная у верхового торфа моховой группы. Пористость достигает 96-97%, предельное напряжение на сдвиг уменьшается с ростом влагосодержания и степени разложения торфа от 3 до 35 кПа, при пенетрации (зондировании) до 400 кПа. Средняя теплота сгорания торфа 21-25 МДж/кг., увеличивается с повышением степени разложения и содержания битумов. Торф малой степени разложения имеет низкие значения коэффициента теплопроводности и удельной теплоты сгорания (10-12,5 МДж/кг), высокие значения газопоглотительной способности.

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

Происхождение торфа

Происхождение торфа связано с ежегодным приростом растений на болотах, их отмиранием, накоплением и неполным распадом фитомассы в условиях избыточного увлажнения и недостаточного доступа кислорода. Отмершая часть растений подвергается в основном биохимическому разложению. Значительная потеря их в весе на первых этапах деструкции происходит вследствие интенсивной деятельности микроорганизмов и выщелачивания. Процесс разложения растений заканчивается в верхнем (глубина 0,2-0,9 м.) торфогенном слое залежи под воздействием гетеротрофных почвенных организмов-деструкторов, среди которых многочисленны беспозвоночные животные и микроорганизмы (бактерии, грибы). Разложение растительных остатков на поверхности и в торфогенном слое происходит преимущественно в тёплый период года, при пониженных уровнях грунтовых вод. Интенсивность и степень разложения биомассы зависит от вида растений, их химического состава (содержание протеинов, азота, кальция, легкогидролизуемых углеводов и водорастворимых органических соединений), кислотности среды, климатических условий, водо- и воздухонасыщенности торфогенного слоя, состава поступающих минеральных веществ и других факторов. От 8 до 33% биомассы превращается в торф. Остальная часть разлагается до полной минерализации, усваивается живыми растениями, улетучивается в атмосферу или вымывается фильтрационным потоком, в т.ч. часть органических веществ в виде гуминовых, фульвокислот и других соединений. Образовавшийся торф захороняется накапливающейся фитомассой, выводится из торфогенного слоя и изолируется от воздушной среды. Разложение растительных остатков в нём почти прекращается, и он сохраняет свои свойства на протяжении тысячелетий. Средняя скорость накопления торфа различна и зависит от преобладающих исходных растительных группировок (nорфяно-болотные фитоценозы), 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 случае опускания земной коры и захоронения торфа под новыми осадками происходит его изменение, уплотнение, углефикация. Торф переходит в бурый, а затем в каменный уголь.