Торф

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Торф у Льюіс (Lewis), Шотландія
StatfjordA(Jarvin1982).jpg
Паливо
Фізичні основи

Сонце · Сонячна радіація
Фотосинтез · Рослини · Біомаса
Гуміфікація · Скам'яніння
Горіння

Викопне паливо

Вугілля · Горючі сланці · Кристалогідрати · Нафта · Природний газ · Торф

Природне невикопне паливо

Водорості · Деревина · Рослинні і тваринні жири та олії · Трава

Штучне паливо

Біопаливо · ВВВС · Генераторні гази · Кокс · Моторні палива

Концепції

Енергетична біосировина

Торф (англ. peat, нім. Torf) — порода рослинного походження, утворена протягом тисяч років з недорозкладених рослинних залишків (трав, мохів та деревини), які внаслідок високої вологості та поганого доступу повітря мінералізувалися лише частково.

Загальні дані[ред.ред. код]

Давня назва торфу — займиста земля. Згадки про торф як «займисту землю», що нею західноєвропейці користувалися для нагрівання їжі, трапляються в «Природничій історії» (46 р. н. е.) римського історика Плінія Старшого.

Торф містить 50—60 % вуглецю. Його теплота згоряння (максимальна) становить 24 МДж/кг.

Вік сучасних торфовищ вимірюється 5—10 тисячами років. Усі торф'яники зазвичай дуже заводнені й заболочені. Торф іноді вкритий невеликим шаром ґрунту, при цьому він утворює пальзи.

Більшість торф'яних покладів (близько 80 %) розташована в верхніх широтах; близько 60 % усіх заболочених територій у світі мають запаси торфу. Найбільші торф'яні суцілі зосереджені в обширних пониженнях рельєфу.

За деякими оцінками, світові запаси торфу складають близько 267 мільярдів тон.

Класифікація торфу[ред.ред. код]

  • Торф верхового типу(верховий торф) – це генетичний тип Т., в бо¬танічному складі якого залишки рослинності верхового типу складають не менше 95%.
  • Торф перехідного типу (перехідний торф) – це генетичний тип Т. в ботанічному складі якого залишки рослинності верхового типу складають від 10% до 90%, а решта – залишки рослинності низинного типу.
  • Торф низинного типу (низинний торф) – це генетичний тип Т. в ботанічному складі якого не менше 95% залишків рослинності низинного типу.

Кожний тип Т. містить три підтипи, які являють собою таксономічну одиницю класифікації видів торфу, що відображає підтип рослинності, з якої сформувався торф, зберігає його назву і характеризується певними вологістю, ступенем розкладу та вмістом деревних залишків. Розрізняють лісовий, лісо-драговинний, і драговинний підтипи торфу.

Група торфу – це таксономічна одиниця класифікації видів торфу, що відображає групу рослинності, з якої утворився торф, зберігає його назву і характеризується певним співвідношенням деревних, трав'янистих і мохових залишків в ботанічному складі торфу. В кожному типі торфів розрізняють шість груп: деревну, деревно-трав'яну, деревно-мохову, трав'яну, трав'яно-мохову і мохову.

Деревна група торфів включає в себе види торфів, в ботанічному складі яких вміст деревних залишків становить не менше 40%. (Т. вільховий, березовий, ялиновий, сосновий низинний, вербовий, деревний перехідний, сосново-чагарниковий).

Деревно-трав'яна група торфів об'єднує види торфів, в ботанічному складі яких вміст деревних залишків становить від 15% до 35%, серед недеревних переважають трав'янисті залишки. (Т. деревно-осоковий, деревно-очеретяний, деревно-хвощовий деревно-осоковий перехідний, сосново-пухівковий).

Деревно-мохова група торфів об'єднує види торфів, в ботанічному складі яких вміст деревних залишків становить від 15% до 35%, серед недеревних переважають залишки мхів. (Т. деревно-гіпновий, деревно-сфагновий перехідний, сосново-сфагновий).

До трав'яної групи торфів входять види торфів, в ботанічному складі яких деревні залишки становлять не більше 10%, залишки мхів - до 30%, решта - трав'янисті залишки (Т. хвощовий, очеретяний, очеретяно-осоковий, вахтовий, осоковий, шейхцерієвий низинний, щейхцерієвий перехідний, осоковий перехідний, пухівковий, шейхцерієвий верховий).

Трав'яно-мохова група торфів включає в себе види торфів, в ботанічному складі яких деревні залишки становлять не більше 10%, залишки мохів – від 35% до 65%, решта – трав'янисті залишки (Т. осоково-гіпновий, осоково-сфагновий низинний, осоково-сфагновий перехідний, пухівково-сфагновий, шейхцерієво-сфагновий).

Мохова група торфів об"єднує види торфів, в ботанічному складі яких вміст деревних залишків не перевищує 10%, вміст залишків мохів не менше 70% (Т. гіпновий низинний, сфагновий низинний, гіпновий перехідний, сфагновий перехідний, фускум Т., ангустіфоліум Т., магеланікум Т., комплексний моховий, сфагновий мочаровий).

Географія торф'яних покладів[ред.ред. код]

Географія торф'яних покладів за країнами: Європа: Білорусь, Велика Британія, Греція, Данія, Естонія, Ірландія, Італія, Ісландія, Латвія, Литва, Німеччина, Норвегія, Польща, Румунія, Україна, Фінляндія, Швеція; Азія: Індонезія, КНР, Росія; Африка: Бурунді; Північна Америка: Канада, США; Південна Америка: Аргентина, Бразилія, Фолклендські (Мальвінські) острови; Океанія: Нова Зеландія; Антарктика: Французькі Південні території.

Геологічні запаси торфу[ред.ред. код]

Світові запаси Т. оцінюються в 500 млрд. т, площа торфових родовищ світу становить 176 млн.га. Торф'яники вкривають близько 3 % поверхні земної суші або від 3,850,000 до 4,100,000 км². З цих трьох відсотків близько 7 % знаходяться в промисловій розробці. Родовища Т. виявлені на всіх континентах. Великі запаси торфу є в Росії, Канаді, США, Індонезії, Ірландії, Фінляндії, Білорусь, Польщі, РФ, Китаї, країнах Балтії, Індонезії, Фінляндії, Швеції, США, Канаді. Більшість торф'яних покладів (близько 80 %) розташовані у верхніх широтах; близько 60 % всіх заболочених територій в світі мають запаси торфу.

На території України поклади торфу зосереджені переважно на Поліссі. Геологічні запаси Т. в нашій країні оцінюються у 2,17 млрд.т, а площа торфових родовищ становить близько 1 млн. га.

Утворення торфу[ред.ред. код]

Торфоутворення — неповне розкладення деревних, трав'яних рослин і мохів під дією бактерій і грибків — відбувається здебільшого в долішньому шарі торфу.

До рослин, які відіграють основну роль в утворенні торфу, належать зелені (гіпнові) та білі (сфагнові) мохи, численні види осок, очерет, аїр, рогоза; з трав'янистих — хвощі, пухівки, шейхцерія, шабельник, бобівник. Важливе місце в утворенні торфу посідають деревні породи (береза, вільха, верба), та напівчагарникові (верес, лохина, багульник та ін.).

Щорічний приріст рослинного загалу, з якого утворюється торф, коливається від 10 до 25 мм на рік і залежить від видів рослин, кліматичних умов та типу боліт. Щорічний приріст торфу становить тільки 0,5-1 мм в рік.

Колір торфу надає гумус, котрий зумовлює його основні властивості й надає м'якість. Найважливішими показниками торфу є ступінь розкладення та попільність.

Таблиця  — Ознаки торфу за ступенем розкладу

Ступінь розкладу Головні ознаки стану торфу
у, % Назва ступеня
менше 15 Нерозкладений Торф'яна маса не проходить крізь пальці. Поверхня торфу шорстка від залишків рослин, які добре розрізняються. Вода витискається струменем, як з губки, прозора, світла
15 — 20 Дуже слабко розкладений Вода витискається частими краплями, струменем, слабко жовтувата
20 — 25 Слабко розкладений Вода витискається у великій кількості, жовтого кольору, рослинні залишки майже відсутні
25 — 35 Середньорозкладений Маса торфу майже не проходить крізь пальці. У структурі торфу розрізнюються залишки рослинності. Вода витискається частими світло-коричнюватими краплями, торф починає забруднювати руку
35 — 45 Добре розкладений Маса торфу слабко продавлюється. Вода виділяється рідкими краплями, коричнюватого кольору
45 — 55 Сильно розкладений Маса торфу проходить крізь пальці, забруднює пальці. У торфі помітні лише деякі рослинні залишки. Вода витискається у малій кількості, темно-коричневого кольору
55 і більше Дуже сильно розкладений Торф проходить крізь пальці у вигляді грязеподібної чорної маси. Вода не витискається. Рослинні залишки зовсім не розрізняються


Урозрядження за способом утворення[ред.ред. код]

За способами утворення торф поділяють на ’’’верховий’’’, ’’’перехідний ’’’ та ’’’низовий ’’’. Верховий торф утворюється на верхових болотах і складається з залишків сфагнових мохів, пухівки, багульників. Верховий торф визначається низькою зольністю, високою теплотвірністю, високою вологоємністю (від 600 до 1200 %), підвищеною кислотністю та низьким ступенем розкладання.

Низинні й перехідні торфи утворюються, відповідно, на низинних і перехідних болотах і складаються з перепрілих залишків деревної та трав'яної рослинності. Низинні й перехідні торфи відзначаються високою зольністю, малою теплотворністю, середньою та слабкою кислотністю, високим умістом поживних речовин та багатим набором мікроелементів.

Таблиця — Груповий хімічний склад органічної частини різних типів торфу

(% на органічну масу, у чисельнику — середнє значення, у знаменнику — min, max)

Компоненти Тип торфу
Низинний Перехідний Верховий
Бітум 4,2 6,6 7,0
1,2 — 12,5 2,2 — 13,7 1,2 — 17,7
Водорозчинні і легкогідролізовані 25,2 23,9 35,8
9,2 — 45,8 6,9 — 51,5 9,0 — 63,1
Гумінові кислоти 40,2 37,8 24,7
18,6 — 55,5 1 1,7 — 52,5 4,6 — 49,9
Фульвокислоти 15,5 15,7 16,6
5,0 — 27,9 8,6 — 33,2 10,0 — 30,4
Целюлоза (важкогідролізовані) 2,4 3,6 7,3
0,0 — 9,0 0,0 — 15,8 0,7 — 20,7
Лігнін (негідролізований залишок) 12,3 11,4 7,4
3,3 — 26,3 1,9 — 23,9 0,0 — 21,1


Використання торфу[ред.ред. код]

Див. також Переробка і використання торфу

Торф з давніх часів привертав увагу людини. У країнах Західної Європи видобуток і використання торфу широко розвивалися в XII—XVIII сторіччях. У Росії на торф'яне паливо вперше неабияк зважив Петро I, який 1696 року віддав наказ видобувати торф у Воронежі та шукати його в околицях Азова, «як у місцях бездровних».

Поступово торф стали використовувати як торф'яний кокс у гамарстві, на здобування освітлювального газу. Початок промислового виробництва торф'яного напівкоксу та смоли прийшовся на кінець XIX — початок ХХ сторіччя.

На сьогодні торф використовують у сільському господарстві та тваринництві, лікуванні, біохімії та енергетиці. Розвиток сучасних виробничих технологій дозволяє створювати родючі ґрунти, де вирощують харчові рослини, видобувати добрива, стимулятори росту рослин, ізоляційні та пакувальні матеріали, вуглецевий відновлювач металу, активоване вугілля, графіт тощо.

Сільське господарство[ред.ред. код]

Торф має декілька важливих властивостей, котрі зумовлюють його цінність для рільництва. Унесення торфу в ґрунт є найліпший спосіб поліпшити властивості ґрунту: пористість, щільність, повітроємність, вологоємність, мікробіологічний та живильний склад.

Торф містить гумінові кислоти, котрі підштовхують ріст і розвиток рослин, та амінокислоти, потрібні на перетворення певних первнів харчування на форму, доступну рослинам.

Торф має бактерицидні й газопоглинальні властивості, що є однаково потрібними всім видам ґрунтів. Торф оздоровлює ґрунт, знижує вміст нітратів у виробі в 1,5-2 рази, запобігає нагромадженню в рослинах важких металів та інших шкідливих речовин, послаблює дію отрутохімікатів, що потрапляють до ґрунту. Перегній, який утворюється в ґрунті при тривалому внесенні торфу, перешкоджає вимиванню легкорозчинних добрив.

Низовинні й перехідні торфи, які складаються з перепрілих залишків деревної та трав'яної рослинності, є родючіші, аніж горішні. Ними користуються, щоб докорінно поліпшити слабородючі ґрунти, надати зв'язності бідним на перегній пісковим ґрунтам або розпушити глинисті. В сільськогосподарському виробництві торф ділять на дві групи:

  1. легкий (або світлий) — торф горішньогу шару залягання зі ступенем розкладання до 15 %. Це молодий, слаборозкладений торф з питомою вагою від 150 до 250 кг/м3, який має високу газо- та водопоглинальну здатність, але менший вміст гумінових та амінокислот через незавершений розпад;
  2. важкий (або темний) — торф долішніх шарів зі ступенем розкладання понад 15 %. Це «зріліший» торф з питомою вагою від 350 кг/м³ та високим вмістом гумусу, але меншою, ніж у легкого, газо- й водопоглинністю.

Залежно від технології рільництва торф використовують:

  1. чистий, щоб поліпшити побудову ґрунту, збирати та тривало втримувати вологу й утворити середовище, яке сприяє збільшенню кисневого обміну;
  2. з торфу готують субстрат, тобто беручи торф за основу, його змішують з набором мікро- та макроелементів, потрібних рослинам. Таким чином отримують готовий якісний ґрунт, пристосований до первного виду рослин, кліматичних особливостей, умов дозрівання плодів тощо;
  3. як сировину для приготування органічних добрив;
  4. при виготовленні торф'яних блоків, які використовуються для вирощування розсади та облаштування газонів та укріплення схилів земляни насипів, каналів та водоймищ.

Тваринництво[ред.ред. код]

Торф використовують як підстилку у тваринництві. Здатність сухого торфу поглинати вологу та запахи дозволяє використовувати його як підстилку для худоби. Один кілограм легкого торфу утримує до 20 літрів води. Отриману після цього суміш можна компостувати без дооброблення. Ще однією перевагою використання торфу для підстилок є його бактерицидні властивості: торф запобігає багатьом хворобам у худоби.

Енергетика[ред.ред. код]

Горіння торфу.

Торф - займиста корисна копалина, тобто непогане паливо.

Перші електростанції, побудовані в Радянському Союзі на початку 1920-х років навколо Москви, працювали саме на місцевому торфі. Останніми роками в Фінляндії, наприклад, близько 5-7 % відсотків всієї енергії, яка споживаються в країні, отримується з торфу.

На виробництво енергії придатний тільки торф середнього й високого ступенів розкладання, який видобувають із серединних та донних частин боліт.

Важливою перевагою торфу є його своєрідне горіння. Адже торфові волокна містять кисень, тому торф здатен горіти без додаткової подачі кисню.

Таблиця — Відмінності між торфом і бурим вугіллям

Показник Торф Буре вугілля
Вміст вологи,% > 75 < 75
Вміст вуглецю (Сdaf)% в основному < 60 в основному > 60
Наявність вільної целюлози є відсутня
Здатність розрізатися розрізається не розрізається


Хімічна промисловість[ред.ред. код]

Торф є цінною хімічною сировиною. З торфу отримують понад сто основних хімічних виробів: метиловий і етиловий спирт, фенол, віск, парафін, молочну, оцтову та щавелеву кислоти, аміак, стимулятори росту рослин, гербіциди та ін.

Волокна пушиці, які входять до складу торфу, можна використовувати при виготовленні тканин. Розроблено технологію промислового виробництва таких тканин.

Лікування[ред.ред. код]

Протизаразні властивості торфу відомі з давніх часів. На сьогодні на оздоровницях Західної Європи широко поширені торф'яні купелі, в яких використовують бактерицидні та лікувальні властивості торфу.

Видобуток торфу[ред.ред. код]

Просушування торфу після видобутку.
Протипожежний рів при видобутку торфу

Основи сучасної технології видобутку Т. були закладені в 30-40-і рр. ХХ ст. Розвиток технології розробки торфовищ Т. ведеться в 4-х напрямах: машинно-формувальному, гідравлічному, екскаваторному й фрезерному.

Розробляють торф відкритим способом, бо всі торф'яні родовища розташовані на земній поверхні.

Існує дві основні схеми видобутку торфу: порівняно тонкими шарами з поверхні землі та глибокими кар'єрами на всю глибину торф'яного пласту.

За першою з цих схем торф виробляють вирізанням, а за другою — екскаваторним (або кусковим) способом. Відповідно й торф способом видобутку поділяють на витятий і кусковий.

Для транспортування торфу до місця сушки використовують аблегери.

Зберігання торфу[ред.ред. код]

Зберігають торф у штабелях і канавах або на місці видобутку. Фрезерний торф, що перебуває у великих штабелях, може за певних умов самонагріватися й займатися. При самонагріванні під дією актиноміцетів і інших грибів спочатку розкладаються вихідні складові частини торфу: геміцелюлози, пектини, клітковина, лігнін і інші, а потім під дією грибків і бактерій відбувається блокування продуктів первинного розпаду. У сильно нагрітому торфі з грибків присутні пеніцили, які в процесі росту виділяють багато тепла. Підвищення температури викликає хімічні процеси, у результаті яких торф у зоні найвищої температури перетворюється на напівкокс, зі вмістом летких більшим, ніж у штучно одержуваному торф’яному напівкоксі. У порівнянні з вихідним, торф’яний напівкокс характеризується меншою вологістю й підвищеним приблизно на 10% вмістом вуглецю. Вища теплота згоряння горючої частини такого напівкоксу досягає 26,4 МДж/кг. При потраплянні в зону напівкоксу з високою температурою (65 – 80°С) повітря (напр., сильний вітер, через тріщини в штабелях) відбувається самозаймання торфу. Для його запобігання спостерігають за температурою торфу й застосовують перевалку шарів перпендикулярно поздовжньої осі за допомогою машин, що сприяє охолодженню торфу, а також обкладку шарів лежалого торфу (караванів) шаром сирого торфу для ізоляції напівкоксу, що утворився, від атмосферного повітря. Див. самозаймання фрезерного торфу.

Екологія[ред.ред. код]

Торф'яники вкривають близько 3 % поверхні земної суші або від 3 850 000 до 4 100 000 км². З цих трьох відсотків близько 7 % перебуває в промисловій розробці.

Залежно від глибини торф'яних покладів, промислова розробка болота триває 20-30 років. Так болота, промислова експлуатація котрих була розпочата в 1970-х роках, вже частково вироблені і найближчим часом на більшості з них роботи будуть припинені. Постає питання, що робити з такими землями. Існує декілька варіантів подальшого використання території: її можна знову заболотити, висадити ліс, віддати під сільськогосподарські землі або перетворити на озеро.

Компанії, які ведуть розробку торф'яних покладів, відповідальні за зниження шуму під час видобутку, контроль за рівнем пилу та вплив на водне середовище. Але екологічні організації Британії та Ірландії наголошують на тому, що широкомасштабний видобуток торфу з боліт призводить до руйнування дорогоцінного природного середовища різних видів дикої природи. З причини особливих екологічних умов заболочені території є домівкою для багатьох рідкісних організмів, які в природі більше ніде не зустрічаються. До того ж, з погляду екологів видобуток торфу зі швидкістю, яка перевищує його утворення, є невиправданим, оскільки для відновлення торф'яних боліт потрібні роки.

Існують різні думки щодо екологічності торфу як палива. Одні вважають його екологічно чистим, інші дотримуються думки, що горіння торфу призводить до збільшення рівня вуглекислого газу в атмосфері, оскільки той містить CO2.

Горіння торфу у лісі. 14 серпня 2010 р. Шатурський район, Московська область

Торф'яні пожежі[ред.ред. код]

Торф'яні пожежі найчастіше трапляються в місцях видобутку торфу й виникають з причин неправильного поводження з вогнем, від розрядів блискавок чи самозаймання. Торф схильний до самозаймання, яке може статися при температурі вище 50 °C.

Досить часто ґрунтові торф'яні пожежі є розвитком низової лісової пожежі. У таких випадках вогонь заглиблюється в шар торфу біля стовбурів дерев. Горіння відбувається повільно й без полум'я. Підгоряють корені дерев, які падають, утворюючи завали.

Особливості[ред.ред. код]

Торф горить повільно на всю глибину його залягання. Торф'яні пожежі охоплюють великі площі й важко піддаються гасінню, коли горить шар торфу значної товщини. Торф може горіти в усіх напрямках, незалежно від напрямку й сили вітру, а під ґрунтом він горить навіть під час помірного дощу й снігопаду.

Торф'яні пожежі рухаються повільно, по декілька метрів на добу, і відзначаються тим, що їх майже неможливо згасити. Вони небезпечні раптовими проривами вогню з під землі і тим, що їх край не завжди помітний. Ознакою підземної торф'яної пожежі є характерний запах гарі, місцями з під землі просочується дим, а сама земля гаряча. Торф вигоряє зсередини, утворюючи порожнини, в які можна провалитися й згоріти. Температура в товщі торфу, охопленого пожежею, більше тисячі градусів.

Пожежна насосна станція на гасінні лісово-торфяної пожежі.

Гасіння торф'яних пожеж[ред.ред. код]

Гасити торф'яну пожежу самостійно дуже не рекомендується. Краще обійти її стороною, рухаючись проти вітру, так, щоб він не наздоганяв вас вогнем і димом та не перешкоджав орієнтуватись на місцевості. При цьому треба дуже уважно оглядати дорогу попереду себе, промацуючи її тичиною або палицею.

Головним способом гасіння підземної торф'яної пожежі є обкопування території огороджувальними канавами. Канави копають шириною 0,7— 1,0 м і глибиною до мінерального ґрунту або ґрунтових вод. Саму пожежу гасять шляхом перекопування палаючого торфу і заливання його великою кількістю води. Оскільки температура в товщі торфу, охопленого пожежею, більше тисячі градусів, вода, яка потрапляє на зону горіння згори, випаровуюється, не встигаючи досягнути вогнища. Для ліквідації торф'яної пожежі необхідні дуже великі обсяги води.

Найкращим способом боротьби з торф'яними пожежами вважається запобігання їм. Необхідно завчасно розділяти поклади торфу протипожежними урвищами, які бажано заповнювати водою.

Випадки загоряння[ред.ред. код]

У серпні 2002 року під Москвою сталося загоряння торф'яників. Пожежа охопила велику територію, запаси води на якій були майже повністю вичерпано. На декілька днів все місто опинилося в полоні їдкого смогу. Внаслідок пожежі значно підвищилась концентрація окису вуглецю та двоокису азоту в повітрі. Москвичам навіть довелося вдягнути респіратори.

Перед цим пожежа такого ж масштабу сталася в Московській області 1972 року. Тоді на успіхи планового висушення боліт наклалися надзвичайно несприятливі природні умови. Температура повітря доходила до сорока градусів при повній відсутності дощів. На гасіння пожежі була кинута армія. Солдати без будь-якої підготовки, без спецкостюмів та респіраторів, з лопатами й сокирами намагалися загасити вогонь. В результаті люди отримували опіки різних ступенів, задихались від їдкого диму, обпікали легені. Найтрагічнішим було те, що вони не були поінформовані про те, що окрім поверхневого (видимого) вогню відбувається підземне вигоряння торфу, яке з поверхні майже не помітно. Це призвело до того, що люди провалювались в такі вогняні мішки, звідкіля врятувати їх було неможливо.

У травні 2004 року мало не сталася екологічна катастрофа в Україні, коли вдалося попередити загоряння великих торф'яних покладів у лісовій зоні на околиці Києва. Загоряння сталося поблизу урочища Рибне. Загорівся трав'яний настил у хвойному лісі поряд із торфяними покладами. Пожежники боролися з вогнем близько 10 годин.

Різновиди торфу[ред.ред. код]

Родовища торфу в Україні[ред.ред. код]

Див. також[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]