Торф — уникальноё сырьё и многофункциональный материал, используемый людьми уже несколько тысячелетий — как топливо, удобрение, строительный материал и в других качествах.
Тюменская область является уникальным по заболоченности регионом мира. Болота как природные образования, имеют большое практическое значение для хозяйственной жизни общества. В результате увеличения антропогенного воздействия на все природные экосистемы территории Тюменской области (и в частности на болота) изменяется их экологическое состояние, а следовательно снижается средообразующее и биосферное значение этих природных сообществ.
Торфяные залежи, занимающие большие площади в районах активного антропогенного воздействия, как остатки растений, могут быть использованы для индикации каких-либо экологических условий местообитаний.
Этим объясняется выбор темы курсовой работы, целью которой было изучение индикационных свойств торфов.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
- дать определение торфяной залежи;
- рассмотреть основные характеристики торфов;
- проанализировать возможности использования характеристик торфа для возможностей индикационного использования.
торф залежь зольность индикационный
Глава 1. Условия образования торфов
Торф представляет собой органическую горную породу, образующуюся в результате неполного разложения растений в условиях повышенного увлажнения при недостатке кислорода. Торф состоит из растительных остатков и гумуса и является сложной многокомпонентной полифракционной полуколлоидальной высокомолекулярной системой с некоторыми признаками полиэлектролитов и микромозаичной неоднородности. [1] Торф имеет сложный химический состав, который определяется условиями генезиса, химическим составом растений-торфообразователей и степенью разложения торфа. Элементный состав торфа: углерод 50—60%, водород 5—6,5%, кислород 30—40%, азот 1—3%, сера 0,1—1,5% (иногда 2,5) на горючую массу. В компонентном составе органической массы содержание водорастворимых веществ 1—5%, битумов 2—10%, легкогидролизуемых соединений 20—40%, целлюлоза 4—10%, гуминовых кислот 15— 50%, лигнина 5—20%. [4]
Перегной (гумус) придаёт торфу тёмную окраску. Относительное содержание в общей массе торфа продуктов распада растительных тканей, утративших клеточную структуру, называют степенью разложения торфа. Различают торф слаборазложившийся (до 20%), среднеразложившийся (20—35%) и сильноразложившийся (свыше 35%).
Торф и продукты его переработки
... генезиса, химическим составом растений - торфообразователей и степенью разложения торфа. Элементный состав торфа: углерод 50- ... торфа. Проблемами использования торфа занимаются Всесоюзный научно-исследовательский институт торфяной промышленности. 1.1. Образование торфа Место образования торфа — торфяные болота, ... — 32. Поисково-разведочные работы на торф — совокупность взаимосвязанных исследований ...
[4]
Торфообразование протекает в пределах так называемого торфогенного слоя, который представляет собой верхний (0.2— 0.7 м) слой торфяной залежи. [
Торфяная залежь — геологическое тело, образованное напластованием торфов различных видов, закономерная смена которых отражает изменения условий водно-минерального питания, растительного покрова и процесса торфообразования. Основные характеристики торфяной залежи: генетический тип и вид, размеры (площадь) в границе промышленных глубин и в нулевой границе, глубина, мощность торфа, мощность минеральных прослоек, наличие и мощность сапропеля, влажность, степень разложения, зольность торфа, пнистость и др. [6]
Торфяные залежи подразделяются на четыре типа: низинный, переходный, смешанный и верховой. К низинному типу относятся залежи с мощностью низинных торфов свыше половины общей глубины, слой верховых торфов не превышает 0,5 м; к переходному типу — залежи, сложенные переходными торфами не менее чем на половину общей глубины, слой верховых торфов не превышает 0,5 м. Смешанный тип включает залежи, в которых слой верховых торфов составляет менее половины общей глубины, но не менее 0,5 м; нижние слои могут быть сложены низинными или переходными торфами. Верховой тип включает залежи, где слой верховых торфов составляет не менее половины общей глубины; нижняя часть залежи может быть сложена переходными или низинными торфами. [6]
Исследования Д. А. Бегака, И. М. Курбатова, М. В. Беликовой, Д.А.Герасимова и других показали, что торфообразование — сравнительно короткий биохимический и физический процесс, происходящий в периоды понижения уровней грунтовых вод. При высоком стоянии воды возникают анаэробные условия, при которых разложение замедлено. Дальнейшие изменения, проявляющиеся в торфе, прошедшем стадию разложения в верхних слоях, уже незначительны. [2]
Химические и биологические процессы торфообразования значительно сложнее. Разложение растительных остатков происходит с участием микроорганизмов — актиномицеты, плесневые и дрожжевые грибы, различные бактерии. В этом процессе принимают участие и многочисленные беспозвоночные, в том числе и дождевые черви. Все эти организмы-аэробные, поэтому процесс разложения растительных остатков протекает в самом поверхностном, наиболее аэрированном торфогенном слое. Глубина его в среднем составляет 50 см. Все основные свойства торф получает именно в этом слое, а глубже подвергается лишь незначительным морфологическим изменениям. Ниже торфогенного слоя разложение сильно замедляется, но не прекращается даже в глубоких слоях залежи (до 6 м), откуда выделяется метан, свидетельствующий об анаэробных процессах (вторичное разложение, диагенез).
[2]
Активность аэробных микроорганизмов обусловлена климатическими особенностями. В более сухие периоды жизнедеятельность их становится интенсивнее, они быстрее размножаются, и вследствие этого откладываются торфа более высокой степени разложения. Во влажные периоды активность аэробных организмов снижается, тогда откладываются менее разложившиеся торфа. Последующее потепление и понижение влажности усиливают интенсивность микробиологических процессов и обусловливают отложение более разложившихся торфов. [5]
Таким образом причиной неравномерности, скачкообразности торфообразовательного процесса, что типично для верховых болот, получающих основное питание с атмосферными осадками является изменения климата. В низинных залежах не наблюдается скачкообразного распределения торфов по степени разложения, что объясняется более стабильным грунтовым питанием.
Торф и его применение
... мазок бесцветный или слабо-желтый с большим количеством налипшего волокна, то степень разложения торфа ниже 10%; мазок желтый или слегка коричневый, иногда светло-серый, имеются налипшие ... При укладке штабеля в торфонавозные компосты целесообразно добавлять фосфоритную муку — 1, 5—3 кг на 100 кг компостируемого материала, а также калийные удобрения из расчета, ...
По условиям образования и свойствам торф подразделяют на низинный, переходный и верховой. [4]
I — низинный тип. А — лесной подтип, 1 — лесная залежь; Б — лесо-топяной подтип, залежи: 2 — древесно-тростниковая, 3 — древесно-осоковая, 4 — топяно-лесная, 5 — лесб-топяная, 6 — многослойная лесо-топяная; В — топяной подтип, залежи: 7 — хвощовая, 8 — тростниковая, 9— осоковая, 10 — шейхцериевая, 11 —осоково-гипновая, 12 — осоково-сфагновая, 13 — гипновая, 14 — сфагновая, 15 — многослойная топяная.
II — переходный тип. А — лесо-топяной подтип, залежи: 16 — лесо-топяная; Б— топяной подтип, залежи: 17 — топяная.
III — cмешанный тип. А— лесной подтип, залежи: 18 — пушицево-лесная; Б — лесо-топяной подтип, залежи: 19 — лесо-топяная; В — топяной подтип, залежи: 20 — топяная.
IV — верховой тип . А — лесной подтип, залежи: 21 — сосново-пушицевая; Б — лесо-топяной подтип, залежи: 22 — магелланикум; В — топяной подтип, залежи: 23 — шейхцериево-сфагновая, 24 — комплексная, 25 — фускум-залежь.
Глава 2. Характеристики торфов
Основными характеристиками торфа являются: ботанический состав, степень разложения, зольность, кислотность, теплотворная способность. [2]
2.1 Ботанический состав
Свойства торфяных отложений зависят от ботанического состава слагающих их видов торфа. Различные сочетания остатков растений-торфообразователей определяют величины степени разложения, зольности, влажности, кислотности торфа. По этим показателям можно судить о водно-физических и водно-механических свойствах торфа, знание которых необходимо для проведения различных инженерных расчётов, связанных с освоением заболоченных территорий. [2]
По изменению этих показателей в пределах видов торфа и их групп в зависимости от географического и геоморфологического положения болот можно судить о пространственно-временных сменах биогеоценозов болотных типов.
Состав растений-торфообразователей в значительной степени отражает и региональные структурно-функциональные особенности этих типов биогеоценозов. Ботанический состав многих видов торфа Западной Сибири отличается от аналогичных по наименованию видов торфа европейской части России. [2]
Становление, освоение и динамика развития нефтегазового комплекса ...
... этой категории в значительном объеме присутствуют в Западной Сибири. Частично они вовлечены в разработку, частично - остаются неосвоенными. Основную нагрузку в добыче нефти в течение длительного периода несли и по-прежнему несут высокопродуктивные залежи неокома, что ...
Для многих видов торфа Западной Сибири характерно присутствие: из древесных — остатков коры и древесины кедра, лиственницы, пихты: из травянистых — корешков и эпидермиса Сагех globularis, С. acuta, C.buxbaumii, Baeothryon cespitosum, Scolochloa festucacea; из мхов — Drepanocladus aduncus, Pseudo- calliergon trifarium.
Среди остатков сфагновых мхов в торфе Западной Сибири чаще, чем в торфе европейской части России, встречаются остатки сфагнума линдберга (Sphagnum lindbergi)i, с. узколистногоS. angstroemii, с. скученногоS. compactum. В мочажинном торфе Западной Сибири доминируют остатки с. большогоS. majus и с. балтийскогоS. balticum, к которым обычно примешиваются с. Йенсена S. jensenii, с. Бородавчатого S. papillosum и чрезвычайно редко присутствуют остатки с. головчатого S. cuspidatum. Для северо-запада европейской части России S. cuspidatum является довольно частым мочажинным видом. В Западной Сибири в сложении залежей верхового типа участвуют сосново-осоковый и осоково-сфагновый виды торфа с осокой шаровидной Carex globularis. Эти залежи отсутствуют в стратиграфии торфяных отложений европейской части России. Региональной особенностью ботанического состава многих низинных видов торфа Западной Сибири является и присутствие остатков олиготрофных видов сфагновых мхов. Олиготрофность низинных видов торфа возрастает в направлении с юга на север. Эта особенность ботанического состава низинных видов торфа также определяет специфику таких показателей, как степень разложения, зольность, влажность, кислотность. [2]
Поэтому характеристики свойств торфа европейской части России не следует полностью переносить на аналогичные виды торфа Западной Сибири. Большинство видов торфа, встречающихся как в Западной Сибири, так и в европейской части России, образуют западно-сибирские варианты одноимённых видов.
2.2 Степень разложения
Многие виды торфа Западной Сибири (особенно верхового типа) отличаются несколько пониженными показателями степени разложения по сравнению с одноимёнными видами торфа европейской части России.[2]
В пределах каждого типа торфа наблюдается резкое увеличение величины степени разложения (до 65%) для видов торфа, относящихся к древесной, древесно-травяной и древесно-моховой группам. Относительно высокую степень разложения (35—45%) имеют и виды торфа травяной группы верхового типа. Минимальные значения (5—10%) этот показатель имеет у видов торфа, относящихся к моховой группе. Прямой зависимости величины степени разложения от глубины залежи не обнаружено.
Величина степени разложения отражает условия увлажнения, в которых формируются соответствующие виды торфа, а также характер температурного режима вегетационного периода. Поэтому этот показатель может быть использован в качестве одного из индикаторов для реконструкции климатических условий голоцена. [2]
2.3 Зольность
Зольность — отношение массы негорючего остатка (Золы), полученного после выжигания горючей части топлива, к массе исходного топлива. [7]
Величина зольности видов торфа в Западной Сибири значительно превышает этот показатель одноимённых видов торфа в европейской России. Для низинных и переходных видов торфа выявлено более существенное увеличение этого показателя в восточных и особенно южных засоленных районах Западной Сибири. Низинные виды торфа, сформировавшиеся в речных долинах, отличаются не только большими показателями зольности по сравнению с зольностью одноимённых видов торфа водораздельных равнин, но и резкими её колебаниями по разрезу. Причиной этого является постоянное поступление с грунтовыми водами солей железа (в центральных районах Западной Сибири) и кальция (на юге этой территории).
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ/РАБОТА Тема работы Обогащение углей обогатительной ...
... обогащение в тяжелых средах (жидкостях и суспензиях); отсадка; обогащение в струе воды, текущей по наклонной плоскости (концентрационные столы); обогащение в ... тонн рядового угля в год. Обогатительная фабрика «Сибирь» использует современное западное и отечественное технологическое ... состав, влажность, содержание в зольность крупных и мелких классов, глубина обогащения. Обогащение угля крупностью более ...
Причиной повышения зольности некоторых видов торфа в Западной Сибири, несмотря на высокую обводнённость болот этой территории в течение всего голоцена, является и постоянный снос минеральных частиц с окружающих возвышенностей на поверхность болот, что в некоторой степени является результатом отрицательных тектонических движений, отмечаемых на большей части заболоченной территории исследуемого региона. [2]
Средняя зольность видов торфа верхового типа, независимо от принадлежности к соответствующей группе и географического положения болот, колеблется в довольно узких пределах (2,5—5%).
Низкими показателями зольности характеризуются и переходные виды торфа (2,5—8%).
Заметно увеличение зольности (до 30%) у видов торфа низинного типа, особенно у торфов древесной, древесно-травяной и древесно-моховой групп. Среди видов торфа низинного типа нередко встречаются высокозольные виды торфа с зольностью 20—30% [2]
2.4 Кислотность
Кислотность торфа тесно связана с его зольностью. Кислотность верховых видов торфа в Западной Сибири колеблется в пределах 2,9—4,1, переходных — 5,0—7,2, низинных — 5,0— 7,3. Из анализа колебания кислотности видов торфа следует, что низинные и переходные виды торфа в Западной Сибири отличаются более кислой реакцией по сравнению с одноимёнными видами торфа европейской России. [2]
Закономерности изменения кислотности и зольности торфа, как по профилю строения торфяных залежей, так и в пределах болот, определяются особенностями стратиграфии торфяных залежей. В однородных по строению торфяных залежах величины кислотности и зольности очень незначительно изменяются по глубине. В неоднородных по строению залежах торфа значительное изменение величины кислотности и зольности по глубине залежи — характерное явление. Кислотность нормальнозольного торфа (А<12%) тесно связана со структурой торфа. Поэтому по величине кислотности можно судить о структуре торфа и о степени его гидрофильности. Зольность торфа, химический состав его минеральной части и органической массы, кислотность — очень важные показатели, отражающие условия водно-минерального режима, в которых протекал болотообразовательный процесс. Поэтому водно-физические свойства видов торфа можно использовать для реконструкции палеогеографической обстановки начала болотообразовательных процессов. [2]
2.5 Теплотворная способность
Теплотворная способность — количество теплоты, выделяемое при сжигании 1 кг. топлива.
Теплотворность каждого вида топлива зависит: от его горючих составляющих: углерода, водорода, летучей горючей серы и др.; а также от его зольности и влажности. [4]
Теплотворная способность торфа — зависит от степени гумификации его, зольности и влажности. Теплотворная способность органической части торфа (за вычетом золы и влаги) колеблется от 6.700 до 4.200 калорий, причем крайние пределы встречаются редко (в среднем 5.900—5.500 калорий).
Основные виды и характеристики топлив
... находят следующие виды естественного топлива: бурый уголь, каменный уголь и газообразное топливо. Дрова и торф, обладая низкой теплотворной способностью, почти не ... не превышает 1600 С, каменного угля - 2050 С, бензина - 2100 С. Доля топлива в общей структуре энергоресурсов, ... и т. д. Чем выше теплотворная способность топлива, тем оно ценнее, так как для получения одного и того же количества ...
Полезная теплотворная способность среднего торфа при 25% влаги и 5% золы — около 3.700 калорий или 5.700 кал. на органическое вещество.[8]
Заключение
Торфяная залежь — геологическое тело, образованное напластованием торфов различных видов, закономерная смена которых отражает изменения условий водно-минерального питания, растительного покрова и процесса торфообразования.
Торфяные залежи, занимающие большие площади в районах активного антропогенного воздействия, как остатки растений, могут быть использованы для индикации каких-либо экологических условий местообитаний, так как именно торф оказывает наиболее сильное воздействие на окружающие территории, что имеет большое значение в санитарном отношении, так как состояние болота сильно меняет санитарные гидрохимические и бактериологические показатели в значительном радиусе вокруг него. Также, болота оказывают определенное влияние на развитие ряда культурных растений.
Для индикационного использования необходимо учитывать такие характеристики торфов: ботанический состав, степень разложения, зольность, кислотность, теплотворная способность.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kontrolnaya/utvorennya-torfu/
Лиштван И.И., Король Н.Т. Основные свойства торфа и методы их определения. Минск: Наука и техника, 1975. 320с.
Боч М.С., Мазинг В. В. Экосистемы болот СССР. — Л.: Наука, 1979. 188 с.
Лиштван И.И. Физика и химия торфа. — М.: Недра, 1989. — С. 304.
М.: Советская энциклопедия, 1969
Денисенков В.П. Основы болотоведения. — С-Пб.: изд-во С.-Петербургского университета, 2000.
Tюремнов C. H., Tорфяные месторождения, 3 изд., M., 1976.
Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991
