Ранее в нашей статье мы рассматривали области применения низинного торфа. Сейчас же мы поговорим о том, какими свойствами обладает этот материал.
Для изучения характеристик материала определяют следующие свойства:
- Ботанический состав
- Степень разложения
- Зольность
- Минеральный состав
- Органический состав
- Кислотность
- Плотность
- Структура и пористость
- Влажность и массовая доля влаги
- Водопроницаемость
- Влагопоглощение
- Теплота сгорания
- Прочность
- Фракционный состав
- Засоренность
- Радиоактивность
- Массовая доля кислоторастворимых тяжелых металлов
- Биологическая и химическая безопасность
Детальнее узнать обо всех параметрах вы сможете в продолжении раздела.
Ботанический состав
Ботанический состав определяется визуальным осмотром и изучением образца под микроскопом. Степень разложения у низинного торфа высокая, во многих случаях определить принадлежность растительных остатков к тому или иному виду трудно. Поэтому исследовать пробы нужно при большом увеличении, затем сравнивать полученные результаты с данными атласа.
Поскольку низинный торф увлажняется водами с высокой минерализацией и обладает большой степенью разложения, в нем много питательных элементов и гумуса. На такой основе хорошо приживаются растения, затем они отмирают, попадают в породу и разлагаются, формируя торфяную залежь. Ботанический состав материала очень многообразный, он может содержать десятки видов – от деревьев (ивы, осоки, березы, ели) до гипновых и сфагновых мхов. Травы представлены осокой, тростником, хвощом, вахтой. Растения, которые предпочитают богатые микроэлементами почвы, называют эвтрофными. В низовом торфе таких выявляют до 90%.
Степень разложения
Степенью разложения называют процентное содержание бесструктурной массы, состоящей из распавшихся остатков растений, органических и минеральных веществ. Определяется она микроскопией образцов, отделением разложившейся части в центрифуге или просеиванием через сито.
У большинства видов низинного торфа степень разложения высокая. В лесной группе она может достигать 80%. Даже у слаборазложившегося сфагнового низинного торфа показатель редко падает ниже 20%. Это обусловливает цвет материала – он почти всегда темный, из-за большого количества гуминовых кислот. Структура комковая или комково-волокнистая. Некоторые виды древесной группы даже напоминают по внешнему виду чернозем.
При таком разложении в материале накапливается много органических веществ, доступных растениям, повышается минерализация, падает кислотность. Поэтому низинный торф является ценным источником элементов питания, его используют для производства сельскохозяйственных удобрений.
Зольность
Под зольностью понимают процентное содержание твердого вещества, которое остается после сжигания проб в закрытой печи при 800⁰С. Эти остатки представляют собой смесь минеральных веществ. Они попадают в породу двумя путями – из разложившихся остатков растений (первичная зольность) и из внешней среды (грунтовых вод, атмосферных осадков, пыли).
Низинный торф относится к средне- и высокозольной разновидности. Его показатель колеблется на уровне 5-18%. Он во многом зависит от степени разложения, но может повышаться в условиях питания грунтовыми водами с большим содержанием растворенных солей (особенно – солей железа). Зольность одних и тех же видов низинного торфа в разных регионах может отличаться, иногда она достигает 30-40%.
Минеральный состав
В низинном торфе много минеральных веществ.
Элементарный состав материала выглядит следующим образом:
- Углерод – 52,7-63,8%
- Водород – 4,7-7%
- Азот – 0,5-4%
- Сера – 0,02-6,65%
- Кислород – 24,73-39,52%
В низинном торфе также содержатся оксиды:
- Оксид кремния (SiO2) – 5-8%
- Оксид железа (FeO2) – 1%
- Оксид алюминия (Al2O3) – 0,5-0,7%
- Оксид кальция (CaO) – 3-4%
- Оксид фосфора (P2O5) – 0,4-0,7%
Больше всего в торфе оксида кремния. Его количество повышается в торфяниках, образованных в поймах рек и озер, так как песок заносится со дна водоемов. Это химическое соединение образуется также при распаде некоторых растений, например, хвощей.
Кальций попадает в материал с грунтовыми водами. Его много в залежах, которые образовались на известняковой породе, доломите, мергелях. Оксиды железа и алюминия присутствуют в низинном торфе в небольших количествах, они тоже привносятся извне. А фосфор, в основном, образуется в процессе разложения, имеет первичное происхождение.
Важно знать, что азот в свежем торфе малодоступен растениям. При использовании материала на полях и в качестве удобрения его нужно выдержать несколько месяцев на открытом воздухе, желательно дать промерзнуть. Калия и фосфора в породе всегда мало, их следует вносить дополнительно.
Органический состав
В низинном торфе преобладают органические вещества, образовавшиеся в результате глубокого разложения растительных остатков. Это простые углеводы, аминокислоты, гуминовые вещества, лигнин. Битумов мало, так как в этом типе они неустойчивые, быстро распадаются на более простые соединения.
Органический состав низинного торфа:
- Битумы – 1,2-12,5%
- Водорастворимые и легкогидролизуемые углеводы – 9,2-45,8%
- Гуминовые кислоты – 18,6-55,5%
- Фульвокислоты – 5,0-27,9%
- Целлюлоза – 0-9%
- Лигнин – 3,3-26,2%
Количество гуминовых веществ и лигнина повышается с увеличением степени разложения. Больше всего их в лесном типе и древесной группе. Зато в моховых видах больше битумных соединений (восков, парафинов, эфирных масел). При увеличении степени разложения количество целлюлозы в низинном типе изменяется не так резко, как в верховом.
Кислотность
Кислотность определяется активностью положительно заряженных ионов водорода, обозначается показателем рН. У большинства видов торфа она высокая за счет содержания большого количества органических кислот – муравьиной, янтарной, уксусной, яблочной.
Низинный тип имеет самые низкие показатели, он относится к слабокислым или нейтральным разновидностям, среднее рН 5,1. Относительно высокая кислотность у хвощового и гипнового видов – рН 4,4 и 4,7 соответственно. У некоторых представителей древесной группы рН колеблется от 6,5 до 7,2. Резко снижается кислотность в присутствии солей кальция, когда массив питается щелочными водами.
Плотность
Плотностью называют отношение массы вещества к его объему, измеряют ее в г/см³ или кг/м³. Вычисляют показатель при разных состояниях материала. Торф с естественной влажностью и сложением обладает общей плотностью. У низинного типа она равняется 1000-1200 кг/м³ и является самой высокой среди всех разновидностей.
Общая плотность – изменчивый показатель, который зависит от количества воды, заполняющей поры, сложения материала. Более точную характеристику можно получить при определении соотношения массы и объема сухого уплотненного вещества. Такая плотность определяется исключительно химическим составом. У низинного торфа она тоже высокая, равняется 1500-2100 кг/м³. Это связано с низким содержанием битумов и высокой зольностью этого типа породы.
Плотность скелета учитывает показатели для твердого вещества и пор, определяется в сухих пробах с естественным сложением. Для низинного типа он равен 150-500 кг/м³. С практической целью вычисляют насыпную плотность материала при свободной засыпке на склады или транспорт. Если торф перед перевозкой просушивают, она будет ниже, чем общая. У прессованного материала показатель выше. Для необработанного низинного торфа насыпная плотность практически ровна общей.
Структура и пористость
Низинный торф состоит из неразложившихся растительных волокон и мелких агрегатов, включающих органические и минеральные вещества. Соотношение этих элементов зависит от степени разложения, в низинном типе часто преобладают мелкие агрегаты. Поэтому строение материала будет комковым, тонкозернистым, комково-волокнистым, реже войлочным. Структура у него изотропная, отдельные элементы располагаются в хаотичном порядке.
Пористость – это совокупный объем промежутков между твердыми частицами материала. У низинного торфа она ниже, чем у других типов. В породе много микропор, расположенных внутри агрегатов из разложившихся органических веществ. Эти комки заполняют пространство между волокнами растений. В результате сложение материала становится более компактным.
Особенности структуры и пористость влияют на многие другие свойства. Например, водопроницаемость, общую и насыпную плотность. Показатели меняются при высушивании или уплотнении торфа.
Влажность и массовая доля влаги
Влажностью называют отношение воды, содержащееся в торфе (массовая доля) к общей массе материала. Она меняется в зависимости от типа и группы, степени разложения. Внутри одного вида колеблется в пределах 5-10%. В торфе показатель лишь частично зависит от места залегания, времени года и природных условий. Эта порода способна удерживать воду на протяжении долгого времени. Даже при снижении уровня грунтовых вод, или уменьшении количества осадков, влажность остается высокой.
Показатель у низинного торфа ниже, чем у других типов. Он редко превышает 90-92%, но и не падает ниже 80%. Это связано с меньшей пористостью материала и большей степенью разложения. Повышается влажность в моховой, особенно сфагновой группе. Эти растения медленнее разлагаются, их волокна способны накапливать воду в клеточных структурах, между волокнами.
Водопроницаемость
Водопроницаемость торфа – это изменчивая величина, которая зависит от многих факторов. У низинного типа показатель колеблется между 0,3 м/сутки и 3,4 м/сутки. Повышается у тростникового и хвойного видов. Это связано с тем, что волокна этих растений имеют ячейки, через которые легче проходит вода. Самый низкий он в моховой группе, так как сфагнум способен накапливать и удерживать воду.
Водопроницаемость торфяного массива низинного типа объясняется его меньшей влажностью, однородностью фракционного состава. Но некоторые органические вещества образуют коллоиды и суспензии, которые закупоривают поры. Движение воды идет, в основном, по макропорам. При уплотнении материала показатель резко снижается.
Водопоглощение и влагоемкость
Влагоемкость и водопоглощение торфа – это его способность впитывать и удерживать воду. У низинного типа она всегда ниже, чем у верхового или переходного. Это связано с меньшим количеством неразложившихся растительных остатков, хорошо удерживающих воду, структурой материала. У низинного торфа водопоглощение уменьшается при повышении зольности.
Влагоемкость изменяется в зависимости от вида.
Вот показатели для некоторых из них:
- Тростниковый – 680-900 %
- Ольховый – 640-950 %
- Древесный – 655-1220 %
- Древесно-осоковый – 650-1480 %
- Древесно-тростниковый – 695-1415 %
- Гипновый – 780-1505 %
- Осоковый – 785-1780 %
- Осоково-гипновый – 800-1810 %
Изменяются влагоемкость и водопоглощение после обработки материала. При высушивании показатели растут, а при измельчении, наоборот, падают. У низинного торфа эти изменения особенно заметны, влагоемкость обработанного сырья может снизиться в несколько раз.
Теплота сгорания
Под теплотой сгорания понимают количество тепла, которое выделяется при сжигании топлива. Если при этом учитывается конденсация, теплота сгорания называется высшей. Без включения в расчеты тепла, выделяемого при конденсации, показатель называют низшим.
У торфа теплота сгорания повышается с увеличением степени разложения. В таком материале больше свободного углерода и меньше битумов, которые выделяют мало энергии при сжигании. Если учитывать только эти особенности, то у низинного типа показатель должен быть высоким. Но при высокой зольности он снижается. Немного увеличивается показатель для кускового прессованного торфа.
В целом величина теплоты сгорания колеблется для этого материала в пределах 3000-4500 ккал, при влажности 30-40%. Это выше, чем теплота сгорания дров, но ниже, чем у древесного угля. Антрацит дает почти в 2 раза больше тепла, природный газ, нефть и бензин – в 3 раза. Поэтому сейчас низинный торф все реже используют в качестве топлива. Если в первой половине прошлого века большая часть торфа добывалась для ТЭЦ и металлургических предприятий, то сейчас он применяется в основном в сельском хозяйстве. Добыча начала резко сокращаться в 90-х годах прошлого века.
Прочность
Прочность низинного торфа самая высокая среди всех типов. Она повышается с увеличением зольности. Способность сопротивляться разрушениям обеспечивается коллоидными и молекулярными связями внутри агрегатов. Лишь частично она зависит от характеристик волокон неразложившихся растений.
Увеличивается прочность при повышении влажности и замерзании. Показатель падает после обработки, когда разрушается структура материала. Его определение имеет значение при изготовлении кускового торфа или таблеток для выращивания рассады. Чем прочнее исходный материал, тем меньше разрушатся брикеты и не возникнет потерь после транспортировки.
Фракционный состав
Фракционный состав – это количество и соотношение частиц разного размера в материале. Его определяют путем отмучивания в воде, просеиванием через сита, изучением проб под микроскопом.
Низинный торф является более однородным, по сравнению с другими типами, но при этом он остается полидисперсной системой. Большую часть составляют частицы с диаметром от 0,25 мм до 3 мм. Около 10% — зерна с размерами 3-5 мм, до 10% — частицы диаметра 5-10 мм и меньше 2% — крупные зерна, больше 10 мм.
Такой фракционный состав отражается на свойствах материала. Низинный торф обладает пластичностью и слабой склонностью к набуханию. Из-за своей однородности материал неплохо пропускает воду. При обработке торфа количество мелких частиц еще больше увеличивается.
Засоренность
Под засоренностью низинного торфа понимают содержание в нем частиц с диаметром 25 мм и выше. Их выявляют путем просеивания больших объемов материала через сита с соответствующим размером ячеек. В норме показатель не должен превышать 10% от всей массы твердого вещества.
Большая часть крупных зерен – это остатки дерева, корней. Высокую засоренность имеет торф, который добывают на срубах, после корчевания пней. Такой материал труднее перерабатывать, прессовать в брикеты и торфяные таблетки. Поэтому перед добычей стараются максимально очистить поле.
Радиоактивность
Радиоактивность – важный показатель безопасности низинного торфа. Ведь этот материал чаще всего используется в сельском хозяйстве, где требования к чистоте высокие. Природный радиоактивный фон имеют все залежи, он возникает из-за присутствия атомов калия-40, тория, урана. Показатель не должен превышать 300 Бк/кг.
Искусственной считается радиоактивность, при которой в материале выявляют стронций и цезий. Она бывает в торфяниках, которые расположены вблизи военных полигонов или атомных электростанций, возникает из-за техногенных выбросов. Такой торф желательно не использовать ни в каких хозяйственных сферах.
Массовая доля кислоторастворимых тяжелых металлов
Некоторые тяжелые металлы могут попадать в торф при разложении растений, но большинство из них имеют техногенное происхождение. Эти вещества из торфа попадают в сельскохозяйственные культуры, а затем к нам на стол, нанося вред здоровью.
Поэтому содержание металлов в породе не должно превышать санитарных норм:
- Свинец – 130 мг/кг
- Кадмий – 2 мг/кг
- Ртуть – 2,1 мг/кг
- Никель – 80 мг/кг
- Мышьяк – 10 мг/кг
- Цинк – 220 мг/кг
- Медь – 132 мг/кг
Биологическая и химическая безопасность
Биологическая и химическая безопасность имеет не меньшее значение, чем радиационная. Низинный торф редко бывает загрязненным патогенными микроорганизмами, если добывается вдали от населенных пунктов или сельскохозяйственных угодий. Содержание энтеробактерий и кишечной палочки в нем не превышает нормы, 1-9 клеток на килограмм.
Основной причиной химического загрязнения становятся пестициды. Они попадают в массивы с грунтовыми водами или осадками.
Вот нормы содержания веществ, при которых они не составляют опасности для здоровья:
- ГХЦГ (гексахлорциклогексан) – до 0,1 мг/кг
- ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан) и его производные – до 0,1 мг/кг
- Бензапирен – до 0,02 мг/кг
- Хлордифенилы – от 0,06 мг/кг до 0,1 мг/кг
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#торф #низинный торф #полезные советы #полезные ископаемые #ВИДЫ ТОРФА #СВОЙСТВА ТОРФА #СВОЙСТВА НИЗИННОГО ТОРФА #УДОБРЕНИЯ #ОПИСАНИЕ ТОРФА #сад и огород