Торф
| Торф | |
|---|---|
| Торф | |
 | |
| Основной состав | углерод 50—60%, водород 5—6,5%, кислород 30—40% |
| Агрегатное состояние | упругопластичновязкое тело |
| Цвет | чёрного или темно-коричневого цвета |
| Блеск | Различный |
| Плотность | мокрый — 1150 кг/м3, сухой — 500 кг/м3 г/см³ |
| Мировой запас | от 250 до 500 млрд тонн |
| Потребление | 16–22 млн т. в год |
| Удельная теплота сгорания | от 4500 до 6500 ккал/кг МДж/кг |
| Плотность | мокрый — 1150 кг/м3, сухой — 500 кг/м3 г/см³ |
Торф — осадочная рыхлая горная порода, которая образуется в результате естественного отмирания и неполного распада болотных растений в условиях избыточного увлажнения и затруднённого доступа воздуха. Этот процесс приводит к накоплению органических остатков, которые со временем превращаются в торф[1].
Торф может иметь различную степень разложения, что влияет на его свойства и применение. Например, торф с малой степенью разложения обычно имеет светло-жёлтый цвет и волокнистую структуру, в то время как торф высокой степени разложения характеризуется темно-коричневым или чёрным цветом и более землистой текстурой. Этот процесс образования торфа имеет важное значение, поскольку торф используется в различных отраслях, включая сельское хозяйство, энергетику и даже медицину[2].
История
История использования
Торф использовался ещё в первом столетии нашей эры. В древности его называли «воспламеняющейся землёй» и применяли для приготовления пищи. В средние века торфяники в Нидерландах ценились в три раза дороже сельскохозяйственных земель. В 1600-х годах торф начали использовать в качестве топлива в текстильной промышленности, производстве гончарных изделий и пивоварении[3].
В 1851 году был учреждён Комитет для развития торфодобывающей промышленности, который занимался разработкой торфяников и продажей выработанного торфа. В период с 1859 года по 1861 год под Москвой разрабатывалось до 40 торфяников. В конце XIX века были заявлены патенты на механические способы добычи торфа и новые машины для торфоразработок. Это способствовало усилению темпов добычи торфа[4].
В середине XX века почти половина мировой добычи и использования торфа приходилась на СССР. Торф играл ключевую роль в энергетике страны и активно использовался в сельском хозяйстве и других отраслях. В 1990-е годы торфяная отрасль России испытала резкий спад, который был связан с общим экономическим кризисом в стране и общемировыми тенденциями сокращения объёмов добычи торфа[4].
В начале XXI века наблюдается замедление спада в торфяной отрасли, а в ряде стран, включая Россию, возобновление роста добычи торфа. В России активно обсуждается возрождение торфяной отрасли, и ряд регионов принял программы восстановления добычи и использования торфа в энергетическом хозяйстве[4].
Методы добычи
Добыча торфа прошла долгий путь от ручных методов до современных механизированных технологий[5].
Исторические методы
В прошлом торф добывали вручную, используя инструменты, такие как торфяные кирки и лопаты. Этот метод был трудоёмким и занимал много времени. Торф вырезали блоками или кусками, которые затем сушили на воздухе для использования в качестве топлива[5].
Современные методы
- Гидроторф: Современный гидравлический метод включает измельчение торфа водой под давлением, после чего он перекачивается как суспензия. Этот метод позволяет добывать торф из мест, где другие методы неприменимы[6].
- Фрезоторф: Наиболее распространённый современный метод, при котором используется фрезерный барабан для измельчения торфа прямо на месте. Это обеспечивает высокую эффективность и производительность добычи[5].
- Экскаваторный (кусковой): Этот метод включает использование экскаваторов для выемки торфа кусками или слоями. Он позволяет точно контролировать процесс добычи и уменьшить воздействие на окружающую среду[6].
Состав и строение
Торф — сложная полидисперсная многокомпонентная система. Элементный состав органической массы торфа: углерод (C) — 48-65 %, водород (H) — 4,7-7,0 %, кислород (O) — 25-45 %, азот (N) — 0,6-3,8 %, сера (S) — до 1,2 %. Компонентный состав органической массы: водорастворимые вещества — 1-5 %, битумы — 2-10 %, легкогидролизуемые соединения — 20-40 %, целлюлоза — 4-10 %, гуминовые кислоты — 15-50 %, лигнин — 5-20 %. В естественном состоянии торф содержит 86-95 % воды, а влажность сухого торфа составляет 20-30 %. Зольность торфа промышленной залежи варьируется от 2,5 до 10 %. Структура торфа обычно волокнистая или пластичная (сильноразложившийся торф), а текстура — однородная или слоистая. Цвет торфа может быть от жёлтого до бурого или чёрного. Слаборазложившийся торф в сухом состоянии имеет небольшую плотность (до 0,3 г/см3), низкий коэффициент теплопроводности и высокую газопоглотительную способность. Теплота сгорания торфа составляет 10-25 МДж/кг (увеличивается по мере увеличения степени разложения торфа). Коэффициент фильтрации торфа с ненарушенной структурой составляет от 0,1·10-5 до 4,3·10-5 м/с. При осушении коэффициент фильтрации может уменьшиться в несколько раз. Влагоёмкость торфа в зависимости от ботанического состава и степени разложения может колебаться от 6,4 до 30 кг/кг[7].
Образование
Торфяные болота встречаются в долинах рек, на водоразделах и морском рельефе. В их разрезе можно выделить верхний торфогенный слой, в котором происходят микробиологические процессы торфообразования, и нижний слой зрелого торфа мощностью обычно до 5 метров. Длительность основных процессов торфообразования составляет от 4 до 10 лет. За год нарастает около 1—3 мм зрелого торфа. От 8 до 33 % биомассы превращается в торф, а остальная часть разлагается до полной минерализации, усваивается живыми растениями или вымывается фильтрационным потоком, включая часть органических веществ в виде гуминовых кислот, фульвокислот и других соединений[1]. Разложение растительных остатков в нём почти прекращается, и он сохраняет свои свойства на протяжении тысячелетий. Несмотря на ежегодный прирост отмершей органической массы, торфогенный слой не прекращает своего существования. Практически все известные месторождения торфа имеют четвертичный возраст. Современные отложения торфа сформировались за 10 — 12 тысяч лет, а наиболее широко торф начал образовываться около 8 — 9 тысяч лет назад. Возраст погребённого торфа исчисляется десятками тысячелетий и характеризуется меньшей влажностью, чем современный торф[7].
Торфяники
Торфяники являются уникальными экосистемами, которые играют важную роль в углеродном балансе нашей планеты. Они образуются в условиях высокой влажности, когда растительные остатки медленно разлагаются и накапливаются в органическом материале. Торфяники важны для поддержания биоразнообразия, так как являются местом обитания многих редких видов флоры и фауны. Они также помогают удерживать углерод, что важно для смягчения последствий изменения климата. Торфяники распространены по всему миру и занимают около 3 — 4 % земной поверхности. Они содержат значительное количество почвенного углерода, что делает их важными для климата нашей планеты[1].
Процесс формирования торфяников может длиться тысячелетия. Он начинается с заболачивания территории и постепенного накопления торфа, что ведёт к формированию торфяного слоя. Поэтому изучение торфяников позволяет учёным узнать о климатических и экологических условиях прошлого[8].
Типы торфяников
Низинные торфяники:
- География: Расположены в низинах и поймах рек, где преобладает высокая влажность.
- Состав: Характеризуются высоким содержанием минеральных веществ.
- Растительность: Преобладают тростник, осока и другие водные растения.
- Использование: Применяются в сельском хозяйстве как удобрение и для получения топлива[9].
Переходные торфяники:
- География: Находятся между низинными и верховыми торфяниками.
- Состав: Имеют смешанный состав, сочетающий черты обоих типов.
- Растительность: Более разнообразна, может включать кустарниковые и древесные формы.
- Использование: Находят применение в садоводстве и как источник топлива[3].
Верховые торфяники:
- География: Формируются в более высоких и сухих местах.
- Состав: Бедны минералами, но обладают высокой водоудерживающей способностью.
- Растительность: Доминируют сфагновые мхи.
- Использование: Используются в садоводстве как почвенный субстрат благодаря способности удерживать воду и обеспечивать аэрацию корней растений[9].
Использование торфа
Использование торфа в энергетике и его влияние на экологию можно рассмотреть с нескольких аспектов. Во-первых, торф является местным и относительно экологически чистым видом топлива. Он может служить альтернативой каменному углю и жидкому топливу, особенно в регионах, где нет других видов топлива и велики транспортные затраты на их доставку. Торф также может быть использован для производства тепловой и электрической энергии, что делает его перспективным источником энергии[10].
С другой стороны, необходимо учитывать экологические последствия. Несмотря на то, что торф считается более экологически чистым по сравнению с другими видами топлива, его добыча и использование могут оказывать воздействие на окружающую среду. Это включает в себя изменение ландшафта, снижение биоразнообразия и выбросы парниковых газов при сгорании[10].
В сельском хозяйстве торф используется как удобрение и почвенный субстрат, что способствует улучшению структуры почвы и её воздушно-водных свойств. Это создаёт оптимальные условия для роста растений и позволяет использовать торф в различных климатических зонах. Кроме того, использование торфа в сельском хозяйстве имеет экологические преимущества, так как он является природным и возобновляемым ресурсом, помогает снизить воздействие на окружающую среду и не требует использования химических удобрений[10].
Распределение площади торфяных болот
| Место | Страна | Запасы
(площадь км²) |
Добыча
(тыс. т.) |
|---|---|---|---|
| 1 | Россия | 1390000 | 800 |
| 2 | Канада | 1113280 | 1300 |
| 3 | США | 625001 | 430 |
| 4 | Индонезия | 206950 | |
| 5 | Финляндия | 89000 | 10000 |
| 6 | Швеция | 66000 | 2500 |
| 7 | Китай | 53120 | |
| 8 | Перу | 50000 | |
| 9 | Норвегия | 28010 | |
| 10 | Великобритания | 27500[11] |
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 1,2 Поляков Ю. Торф – это органическое полезное ископаемое из разложившихся растений. Выставочный комплекс Белая Дача (25 июня 2023). Дата обращения: 26 марта 2024.
- ↑ Способы применения торфа и его свойства. Peregnoi.com. Дата обращения: 26 марта 2024.
- ↑ 3,0 3,1 Копенкина Л. В. Торфяное топливо в России // Неделя горняка. — 2002.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 Дегтярев К. С. Торф — недооценённый ресурс России. Журнал Сантехника, Отопление, Кондиционирование, Энергосбережение. СОК №3. Дата обращения: 5 апреля 2024.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 Арзамазова А. В., Кинжаев Р. Р. Торф. Большая российская энциклопедия (14 февраля 2024). Дата обращения: 5 апреля 2024.
- ↑ 6,0 6,1 Изучение торфяных месторождений. Исторический очерк. РГАУ-МСХА. Зооинженерный факультет. Дата обращения: 26 марта 2024.
- ↑ 7,0 7,1 Общие сведения о торфе. Музей Тёсовской УЖД. Дата обращения: 26 марта 2024.
- ↑ Экосистема «торфяники»: как остановить деградацию природных хранилищ CO2. Экология России (5 июня 2021). Дата обращения: 5 апреля 2024.
- ↑ 9,0 9,1 Виды торфа – описание и классификация. Грунтовозов. Дата обращения: 26 марта 2024.
- ↑ 10,0 10,1 10,2 Торф: образование, виды и применение. Fabricators.ru (1 ноября 2019). Дата обращения: 26 марта 2024.
- ↑ Торф.. Большая российская энциклопедия (14 февраля 2024). Дата обращения: 6 апреля 2024.
Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!