Что такое торф, каковы его виды и свойства

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. Относится к группе каустоболитов, включающей также черный и белый уголь, нефть и нефтепродукты, природный битум и газ.
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.
Как образуется торф
Современные торфяники начали формироваться приблизительно 5 000-10 000 лет назад, после окончания последнего ледникового периода. Как уже было сказано выше, для появления этого типа органической породы необходимы повышенная влажность и ограниченный доступ воздуха. Такие условия возникают на болотах. Они, в свою очередь, образуются при зарастании водоемов или подтапливании участков суши.
Процесс формирования торфа длится тысячи лет. За год образуется слой от 0,2-0,4 мм до 1 мм. Его основа – болотные растения с разной степенью разложения. Это могут быть остатки с полностью сохраненной клеточной структурой, гумус и гуминовые кислоты, простые и сложные органические соединения, минералы. Основную роль в торфообразовании играют сфагновые и гипновые мхи. Также в процесс включаются разные виды болотистых травянистых растений (осока, аир, рогоз, хвощ, сабельник, вереск, багульник), деревья (береза, ольха, ива).
В условиях повышенной влажности материнская порода, или минеральный горизонт превращается в глей. Он располагается в основе торфяного массива, имеет голубой, сизый, зеленоватый или сизо-рыжий цвет. Содержит большое количество оксидов железа, марганца, алюминия, фульвокислот, глинистых минералов, имеет кислую реакцию.
Над глеевым горизонтом формируется органическая часть массива, или собственно торф. При недостатке кислорода распад органических остатков до простых минералов замедляется. Только в верхних слоях, куда поступает атмосферный воздух, обитает аэробная флора, активно проходит окисление и распад органических веществ.
Внизу преобладают анаэробные микроорганизмы, которые лишь частично разлагают остатки растений. Чем меньше степень распада, тем ниже содержание минеральных веществ. Оно может быть на уровне 3-4% и никогда не превышает 40%. При замедленной минерализации накапливаются органические кислоты, что снижает рН торфа. В определенный момент процессы распада прекращаются, и торф практически не изменяет своего состава. Это связано с плохим доступом воздуха в глубокие слои, обеднением микрофлоры.
Итак, в процессе формирования торфа образуется 3 горизонта:
А0, или очес. Верхний слой, где активно проходят процесс почвообразования. Он ограничивается уровнем опускания грунтовых вод во время летней просушки торфа и слоем корней живых травянистых растений.
Т – торфяной горизонт. Состоит из полуразложившихся органических веществ, почвообразование здесь постепенно затухает, порода фактически консервируется.
G – глеевый минеральный горизонт, или материнская порода.
Далее вы узнаете, как использовали этот материал разные народы в разные времена.
История использования торфа в разных странах
В древности торф называли «воспламеняющейся землей». Такой термин встречается у римского историка Плиния Старшего. Материал начали использовать в качестве топлива еще в античные времена. Возможно, на некоторых территориях его свойство гореть и давать тепло было известно еще первобытным людям.
В Исландии вплоть до второй половины ХХ века торф использовался в качестве строительного материала. Из него делали плотные брикеты, похожие на кирпичи. Затем выкладывали стены землянок, сараев и других строений. Даже церкви возводили из таких торфяных брусков.
Первые письменные сведения о массовой добыче торфа как топливного материала в Европе датируются XII столетием. Сначала он стал отдельной отраслью хозяйства в Нидерландах, затем его стали добывать в Шотландии и Германии. Во Франции в качестве энергетического ресурса торф начали использовать только в XVII столетии.
Интенсивная разработка торфяников в России началась во времена правления Петра I. В 1696 году царь издал указ о добыче торфа в районе Воронежа и поиске залежей на Азове, где был дефицит дерева для дров. Материал использовался в металлургии, потом применялся в качестве топлива для частных домов. Но через некоторое время его популярность упала.
Начало мощной промышленной добычи торфа в России датируется 1789 годом, когда стали разрабатывать залежи в районе Санкт-Петербурга. Материал поставлялся на предприятия металлургии, из него получали газ для освещения. Вплоть до 1918 года объемы полученного торфа были небольшими, до 2 млн. т в год.
В первой половине ХХ столетия торф начали активно использовать на тепловых электростанциях. Большие программы развития добычи существовали в Советском Союзе, Германии, Дании, Финляндии, Швеции, Ирландии. Такая ситуация сохранялась до 50-60 годов. Затем значение этого вида топлива начало падать в связи с большой популярностью нефти. Только в Ирландии и СССР материал продолжал активно применяться. Так, в Беларуси, Украине, России, Эстонии существовали многочисленные фабрики по производству торфяных брикетов.
В 70-х годах, когда возросли цены на энергоресурсы (нефть и газ), разработка торфяников в некоторых странах Европы опять возобновилась. Первое место стала занимать Финляндия, где в средине 80-х годов добывалось больше 20 млн. т торфа в год. В середине 90-х программы по использованию этой породы в качестве топлива начали разрабатываться в Канаде, США, Индонезии. Но вскоре они были закрыты из-за нерентабельности. Сейчас на некоторых индонезийских островах торфяники стали рассматривать в качестве сельскохозяйственных земель под выращивание риса. Это ведет к массовой вырубке тропических лесов, растущих на этих территориях.
Сегодня мировые запасы торфа по разным данным составляют от 250 до 500 миллиардов тонн, они занимают площади около 176 миллионов гектаров. Разница в цифрах по массе связана с тем, что не все запасы до конца разведаны, не дана их геологическая оценка. В разработке находится меньше 10% мировых залежей этой породы.
Около 80-90% всех торфяников находится в Северном полушарии, в умеренных и северных широтах.
Самыми большими запасами обладают следующие страны:
Канада – 300 млрд. т
Россия – 186 млрд. т
США – 110 млрд. т
Исландия – 6 млрд. т
Польша – 5,4 млрд. т
Ирландия – 5 млрд. т
Страны Балтии – около 4 млрд. т (больше всего в Эстонии)
Греция – 4 млрд. т
Беларусь – 3,5 млрд. т
Финляндия – 3 млрд. т
Украина – 2,17 млрд. т
Швеция – 700 млн. т
Приблизительно 10-20% торфяников находится в зоне тропических лесов, вблизи экватора и Южном полушарии.
Самые большие запасы есть в следующих странах:
Индонезия – 49 млрд. т
Бразилия – 25 млрд. т
Аргентина – 80-90 млн. т
Бурунди – 59 млн. т
Как добывают торф
На протяжении столетий способы добычи торфа развивались и совершенствовались. Проводилась она всегда открытым способом, так как массивы залегают на поверхности земли. Чаще всего разработка начинается с осушения болота, вырубки деревьев и расчистки территории от пней.
На сегодняшний день известны следующие методы:
Гидравлический
Гидроскреперный
Фрезерный
Экскаваторный
Багерный
Ручной
Дальше мы подробно расскажем о каждом из них.
Гидравлический
Этот метод был изобретен в 1914 году и получил широкое распространение в первой половине прошлого века. Его удобно использовать на участках с большим количеством пней. Слой торфа размывается мощной струей воды, превращаясь в жидкую массу. Затем она собирается специальными насосами (торфососами), подвешенными к крану. Дальше перемещается в растиратели на заднем конце сборочных машин.
От кранов жидкий торф поступает в трубопроводы, а от них – в сборники или аккумуляторы. Когда сборники полностью заполняются, гидромасса опять попадает в трубы и перемещается на поля сушки. При достижении влажности материала на уровне 80-90%, его прессуют в кирпичи и отправляют на дополнительное просушивание. Весь процесс занимает около 50-60 дней. Методика требует больших затрат, поэтому сейчас применяется крайне редко.
Гидроскреперный
Это усовершенствованный гидравлический метод. Размытый торф поступает в аккумуляторы, а затем не транспортируется по трубам, а перемещается в бассейны-отстойники. Там лишняя жидкость удаляется. Когда влажность массы достигает 87-90%, ее специальными скреперными ковшами передают на поля сушки, расположенные вблизи карьеров.
Фрезерованный
Этот метод был изобретен в 1928 году и сейчас является одним из самых распространенных. На поле с помощью фрезерного барабана или ножа снимается тонкий слой торфа (толщина до 2-3 см). Он рыхлится до состояния мелкой крошки и подсушивается на солнце путем 2-3-кратного ворошения, пока влажность не достигнет 40%.
Затем прямо в полевых условиях формируются валки. Они плохо впитывают влагу, поэтому материал долго остается сухим. Валки складываются в бурты, после чего транспортируются грузовиками или по железной дороге. За лето можно осуществить до 20 циклов сбора. Недостаток метода – зависимость от погодных условий. Просушить торф реально только в солнечные жаркие дни.
Экскаваторный, или кусковый
Экскаваторный способ предусматривает применение навесных дисков с гидравлическими цилиндрами. Они поднимают торф с глубины 50 см и прессуют их в куски, весом 500-1000 г. После этого через прямоугольные сопла бруски выталкиваются наружу, возвращаются на поверхность поля и просушиваются там в течение нескольких часов. Затем собираются и отправляются в бурты.
Багерный
Багерный метод – это разновидность экскаваторного. Для сбора применяются специальные ковши с рамами. Сначала грунт срезается тонким слоем, затем передается на багеры, где прессуется. Разработку таким способом можно вести в местах, где нет пней, древесных остатков.
Ручной
Механический, или ручной способ предусматривает нарезку торфяных кирпичей с помощью простой техники или обычных сельскохозяйственных инструментов. Иногда массу прессуют на элеваторах, после чего разрезают ее вручную на более мелкие куски. Используется методика на небольших торфяниках, с малой толщиной массива.
В зависимости от способа добычи материал разделяют на следующие разновидности:
Гидроторф
Кусковый
Фрезерованный, или фрезоторф
В следующем разделе вы узнаете, какие еще виды торфа бывают.
Подробнее о том, какие виды торфа бывают и какие у него есть свойства, читайте на нашем сайте: