Торф – это осадочная горная порода с высоким содержанием углерода. Она образуется в результате частичного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности и при недостатке кислорода.
По своему составу торф – это многокомпонентная динамичная система. В естественном состоянии в нем содержится от 86% до 95% воды. Остальная часть – остатки полуразложившихся растений, гумус и минералы. Соотношение компонентов зависит от условий формирования породы.
По внешнему виду торф напоминает собой рыхлую массу с волокнистой, пластичной или комковой структурой (зависит от степени разложения). Благодаря содержанию органических веществ и минералов торф относится к категории почв. Он может иметь цвет от светло-желтого до коричневого и почти черного.
В этой статье мы расскажем, какими свойствами обладает торф.
Для оценки торфа важны следующие характеристики:
- Ботанический состав
- Степень разложения
- Зольность
- Минеральный состав
- Органический состав
- Кислотность
- Плотность
- Структура и пористость
- Влажность и массовая доля влаги
В продолжении раздела мы расскажем детально о каждом свойстве.
Ботанический состав
По ботаническому составу определяют вид торфа. Пробы отбирают на определенной глубине и помещают в герметическую упаковку. В лаборатории из них сначала отбирают крупные неразложившиеся образцы растений, изучают их под микроскопом при увеличении в 80-100 раз. Затем материал промывают на сите с размерами ячеек 0,25 мм, чтобы отделить мелкие остатки от гумуса.
Отмытые остатки разрезают на частички, около 0,5 мм в диаметре. Помещают их на предметное стекло и изучают под микроскопом. При необходимости изображение увеличивают в 400 раз. Мох сфагнум окрашивают специальными чернилами. Полученные микроскопические изображения сравнивают с картинками в атласе. Все результаты заносят в журнал и строят график. Соотношение разных видов растений определяют с точностью до 5%.
Степень разложения
Под степенью разложения понимают содержание в образце бесструктурной массы, без клеточного сложения. Определяют показатель тремя методами – центрифугированием, сокращенным ситовым анализом, при помощи микроскопа. Количество бесструктурного вещества обозначается процентами.
По степени разложения торф разделяют на:
- Слаборазложившийся – 5-20%
- Среднеразложившиеся – 20-30%
- Хорошо разложившиеся – 30-40%
- Сильно разложившиеся – больше 40%
Высокую степень разложения имеет низинный торф лесотопяного или топяного подтипа. Моховая группа в большинстве случаев имеет низкие показатели разложения, как и верховой тип материала. Распад органических веществ более интенсивно проходит в верхних слоях массива, поэтому степень разложения там выше, даже в одном типе или группе материала.
Зольность
Зольность – это количество твердого остатка, образующегося после сжигания пробы. Основные его компоненты – соли кальция, кремния, железа и алюминия. Зольность бывает первичной (минералы, образовавшиеся в процессе разложения органики) и вторичной (минеральные соли, попавшие в материал из грунтовых вод и осадков).
Определяют показатель путем сжигания пробы в муфельной печи при температуре 800⁰С. Затем вычисляют соотношение массы сухого торфа до испытания и после него. Результат обозначают в процентах.
По этой характеристике торф разделяют на:
- Малозольный – до 5%
- Среднезольный – 5-10%
- Высокозольный – больше 10%
Свойство напрямую зависит от степени разложения. Малозольными считаются верховые типы. Они содержат много органических остатков с клеточной структурой и мало минералов. Средняя зольность определяется в переходном, а высокая – в низинном торфе.
Минеральный состав
Основное количество неорганических веществ поступает в породу из разложившихся остатков растений. Поэтому ее минеральный состав определяется особенностями торфообразующей флоры. Меньшая часть элементов попадает из материнского массива, грунтовых вод и осадков.
Определяют вещества в золе с помощью химических реакций. Их содержание может отличаться в зависимости от типа и группы, ботанического состава и степени разложения. Во многом уровень минерализации зависит от жесткости воды, заполняющей торфяные поры.
Элементарный состав торфа:
- Углеводород – 48-65%
- Водород – 4,7-7,3%
- Азот – 0,5-3,6%
- Сера – до 0,06-6,65%
- Кислород – 24,73%-45,17%
- Фосфор – 0,05-0,5%
Большинство минеральных веществ в материале находится в связанном виде, в форме химических соединений, в первую очередь – оксидов.
Вот их процентное содержание (по отношению к общей массе сухого вещества):
- Оксид кальция – 0,3-2,5%
- Оксид кремния – 0,8-1,2%
- Оксиды алюминия – 0,3-0,7%
- Оксид магния – 0,12-0,3%
- Оксид железа – 0,15-1,3%
- Оксид калия – 0,08-0,12%
- Оксид фосфора – 0,06-0,1%
Кроме того, торф имеет в своем составе около 40 микроэлементов, количество которых не превышает десятой доли процента. К ним относятся цинк, молибден, кобальт, медь, марганец, селен, йод и другие вещества. Чем больше степень разложения, тем многообразнее состав материала.
В верховом типе преобладает оксид кремния, а в низинном, переходном и в древесной группе – оксид кальция. Минеральный состав может меняться в зависимости от жесткости грунтовых вод, питающих грунтовый массив. При ее повышении увеличивается процент кальция.
При использовании торфа в качестве удобрений или для улучшения свойств плодородной земли определяют количество элементов питания, калия, фосфора и азота. Эти вещества образуются в процессе минерализации органики, поэтому их содержание выше в низинном и хорошо разложившемся материале.
Органический состав
Органические вещества в торфе образуются в процессе распада растений. Их содержание во многом зависит от типа и ботанического состава. Определяется в процентах, по соотношению между общей массой образца и весом органики.
В состав торфа входят:
- Битум (1,2-17,7%). Это сложный комплекс веществ, включающий воски, парафины, растительные масла, эфиры, асфальтены, цикличные терпеновые углеводы. Больше всего битума в верховом древесном торфе, сосновом, пушицевом, пушицево-сосновом виде.
- Водорастворимые и легкогидролизуемые углеводы (6,9-63,1%). В состав группы входят растворимые в воде сахариды (моно- дисахариды, глюкоза, сахароза, пентоза, гексоза), азотсодержащие соединения – уроновые кислоты, аминокислоты. Высокое содержание этих веществ в верховом и моховом торфе, незначительное – в древесном и низинном.
- Целлюлоза (0-20,7%). Полимер построен из десятков молекул глюкозы, он составляет основу растительных волокон. В процессе гидролиза распадается на простые углеводы. В низинных торфах, с высокой степенью разложения, целлюлозы почти нет. Зато в верховом это вещество может составлять пятую часть от общей массы сухого остатка.
- Гуминовые кислоты (4,6-55,5%). Образуются в результате сложных биологических и биохимических процессов. Эти вещества слабо растворяются в воде, имеют аморфную структуру и темную окраску, что влияет на цвет торфа. Больше всего их содержится в низинном типе и древесной группе.
- Фульвокислоты (0,7-33,2%). По своему строению и происхождению похожи на гуминовые, но растворимы в воде. Чаще всего образуются в результате активности анаэробной флоры и при плохом доступе кислорода.
- Лигнин (0-26,2%). Это комплекс веществ, входящий в состав одеревеневших растительных клеток. Представляет собой смесь сложных полимеров, которые не поддаются гидролизу. Большое количество лигнина содержится в травяной и древесной группе, низинном и переходном типе.
Органические вещества торфа являются ценным сырьем для получения натурального растительного воска, эфирных масел, спиртов.
Кислотность
Показатель обусловлен содержанием в торфе органических кислот (муравьиной, щавелевой, молочной) и активностью ионов водорода Н+.
Различают несколько видов кислотности:
- Активную (обусловлена веществами, растворенными в жидкой фазе торфа)
- Потенциальную (зависит от активности кислот, входящих в обменных комплекс, при определенных условиях они переходят в жидкую фазу)
- Обменную (количество ионов Н+, переходящих в жидкую фазу при обработке хлоридом калия)
- Гидролитическую (определяется числом Н+, перешедших в жидкую фазу после обработки пробы ацетатом кальция или натрия)
На практике чаще всего определяют активную кислотность. Она обозначается единицами рН.
По этому свойству торфы разделяют на:
- Сильнокислые (рН < 4,5)
- Слабокислые (pН 4,5-6,5)
- Нейтральные (рН > 6,5)
Самой высокой кислотностью обладает верховой тип, его рН 3,3. В переходном — средний показатель рН 4,1, а в низинном – рН 5,1.
Влияет на кислотность и ботанический состав. Например, у шейхцеривого и сфагнового вида она 3,1-3,7. В гипновом торфе – 4,7, в хвощовом – 4,4, а в древесной и травяной группе – 5,8-7,4. Понижается показатель при высоком содержании кальция в грунтовых водах.
Плотность
Под плотностью торфа понимают соотношение его массы и объема. Определяется она в г/см³ или кг/м³.
Различают несколько разновидностей этого показателя, в зависимости от исходного состояния материала:
- Общая – при естественной влажности
- Твердой фазы – в уплотненном высушенном образце
- Скелета – в сухом образце с естественным сложением
- Насыпная – плотность фрезерного или кускового торфа при свободной засыпке на складе или транспортном средстве.
Показатели зависят от типа породы, степени разложения, количества минеральных веществ. На общую плотность во многом влияет степень насыщения водой. У верховых типов она в среднем 1000 кг/м³, у низинных – 1000-1200 кг/м³.
Также на общую плотность может влиять способ добычи:
- Экскаваторный – 890-1000 кг/м³
- Фрезерный – 600-900 кг/м³
Самым стабильным показателем, зависящим только от минерального состава, является плотность твердой фазы.
Вот данные для некоторых разновидностей торфа:
- Слаборазложившийся – 1570 кг/м³
- Среднеразложившийся – 1530 кг/м³
- Хорошо разложившийся – 1520 кг/м³
- Сильно разложившийся – 1410 кг/м³
- Низинный торф с высокой зольностью – 1500-2100 кг/м³
Как видно из приведенных цифр, плотность твердых частиц падает с повышением степени разложения. Это связано с увеличением процента битума, который имеет низкие показатели. Но они могут повышаться, если в материале много зольных минеральных элементов.
Плотность скелета у торфа низкая, она колеблется от 70 кг/м³ до 200 кг/м³. У низинных типов может повышаться до 150-500 кг/м³.
Насыпная плотность во многом зависит от способа добычи и типа продукции.
Вот примеры:
- Фрезерный – 200-500 кг/м³
- Кусковый, сложенный в штабелях – 300-500 кг/м³, в отдельных кусках – 400-1000 кг/м³ (прессованный торфяной брикет имеет общую плотность 1100-1490 кг/м³)
Определение насыпной плотности имеет большое практическое значение при расчете площадей для хранения торфа, количества транспортных средств.
Структура и пористость
Структура и пористость – две взаимосвязанные характеристики, от которых зависит целый ряд свойств материала (влагоемкость, фильтрация, прочность, плотность). Структура может быть изотропной и анизотропной. В первом случае элементы не имеют какой-либо определенной направленности в пространстве. Во втором – они расположены горизонтально.
К изотропным относятся торфы:
- Зернисто-комковые
- Тонкозернистые
- Войлочные
- Губчатые
К анизотропным:
- Ленточные
- Чешуйчато-слоистые
- Плойчатые
Между структурными элементами торфа находятся пустоты – микро- и макропоры. Первые располагаются в рыхлых агрегатах, образованных гуминовыми и органическими веществами с высокой степенью разложения. Макропоры формируются между остатками растений с сохраненной клеточной структурой и самими агрегатами. Пространства между твердыми частицами торфа заполнены водой и воздухом.
Пористость определяется соотношением всего объема пор, заполненных водой и воздухом, к объему образца (общая) или твердого вещества (абсолютная). Показатель выражается в процентах. Общая пористость торфа — 90-95%, абсолютная – 84-91%.
Влажность и массовая доля влаги
Торф принадлежит к материалам с высоким содержанием влаги. Вода находится не только в пространстве между твердыми частицами (в микро- и макропорах). Часто остатки растений с сохраненной клеточной структурой впитывают жидкость наподобие губки. Вода попадает внутрь мертвых клеток и прочно там удерживается.
Перед определением влажности необходимо узнать массу воды, которую содержит материал. Этот показатель называется массовой долей влаги. Его вычисляют путем взвешивания пробы перед и после полного высушивания.
Влажность определяется соотношением массы воды к общей массе образца, обозначается процентами. Показатель для торфа во многом зависит от ботанического состава. Сфагнум и гипновые мхи хорошо впитывают и удерживают воду, поэтому влажность таких материалов всегда выше. На свойство также влияют погодные условия, высота стояния грунтовых вод.
В этой статье мы рассказали о некоторых свойствах торфа. Это не все показатели, по которым характеризуют материал. О других свойствах торфа читайте в наших следующих статьях.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#торф #сад и огород #сад и дача #дача и огород #полезные советы #СВОЙСТВА #СВОЙСТВА ТОРФА #ХАРАКТЕРИСТИКИ #ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОРФА #удобрения