Характеристики торфов

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Оглавление

Введение

Глава 1. Условия образования торфов

Глава 2. Характеристики торфов

2.1 Ботанический состав

2.2 Степень разложения

2.3 Зольность

2.4 Кислотность

2.5 Теплотворная способность

Заключение

Список литературы



Введение

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%). [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.

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]

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).

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). 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

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

Размещено на Allbest.ru