Торф

Торф — это горючее полезное ископаемое органического происхождения, представляющее собой рыхлую осадочную породу, образовавшуюся в результате неполного разложения растительных остатков в условиях болот при избыточном увлажнении и недостатке кислорода. Торф является предшественником угля в геологическом ряду каустобиолитов и широко используется в качестве топлива, удобрения, теплоизоляционного материала и сырья для химической промышленности.

История

Образование торфа началось в голоцене, после отступления последнего ледника, около 10–12 тысяч лет назад. Наиболее интенсивное торфонакопление происходило в умеренных и субарктических широтах Северного полушария. Первые упоминания об использовании торфа в качестве топлива относятся к античным временам: римский историк Плиний Старший в I веке н. э. описывал «горючую землю», которую добывали в Северной Европе. В средневековой Европе, особенно в Ирландии, Шотландии, Нидерландах и на севере Германии, торф стал основным источником тепла для бедных слоёв населения. В России промышленная добыча торфа началась в XVIII веке при Петре I, который издал указ о разведке торфяных месторождений. Активное освоение торфяников развернулось в XIX веке, а в XX веке, особенно в СССР, торф стал важным энергетическим ресурсом для электростанций и сельского хозяйства. В 1913 году в России было добыто около 1,5 млн тонн торфа, а к 1960-м годам годовая добыча превысила 100 млн тонн.

Образование и классификация

Процесс образования

Торф образуется в болотах, где избыточная влажность и кислая среда подавляют деятельность аэробных микроорганизмов, разлагающих растительные остатки. В анаэробных условиях (без доступа кислорода) происходит неполное разложение, в результате которого накапливается органическое вещество — торф. Скорость накопления торфа составляет в среднем 0,5–1 мм в год. Основными торфообразователями являются сфагновые мхи, осоки, тростник, пушица, древесные породы (сосна, берёза, ольха).

Классификация по условиям залегания и составу

По условиям образования и ботаническому составу выделяют три основных типа торфа:

• Верховой торф — образуется на верховых болотах, питающихся атмосферными осадками. Основной торфообразователь — сфагновые мхи. Отличается низкой зольностью (2–5%), высокой кислотностью (pH 2,5–3,5) и низкой степенью разложения (5–20%). Имеет светло-бурый или жёлтый цвет.
• Низинный торф — формируется на низинных болотах, питающихся грунтовыми водами, богатыми минеральными солями. Основные торфообразователи — осоки, тростник, зелёные мхи. Характеризуется высокой зольностью (6–20% и более), слабокислой или нейтральной реакцией (pH 5,5–7,0) и высокой степенью разложения (30–60%). Цвет — тёмно-бурый или чёрный.
• Переходный торф — занимает промежуточное положение между верховым и низинным по условиям питания и свойствам.

Классификация по степени разложения

По степени разложения (гумификации) торф делят на три группы:

• Слабый (степень разложения до 20%) — сохраняет волокнистую структуру, содержит остатки растений.
• Средний (20–35%) — частично утрачивает волокнистость, образует однородную массу.
• Сильный (более 35%) — почти полностью утрачивает растительную структуру, представляет собой пластичную однородную массу.

Месторождения и запасы

Мировые запасы торфа оцениваются примерно в 500 млрд тонн (в пересчёте на 40% влажность). Крупнейшие запасы сосредоточены в России (около 35% мировых), Канаде (20%), США (15%), Финляндии (10%), Швеции, Ирландии, Индонезии. В России основные торфяные месторождения находятся в Западной Сибири (Васюганское болото — крупнейшее в мире, площадь около 53 тыс. км²), на севере Европейской части (Карелия, Архангельская, Ленинградская области), на Урале и Дальнем Востоке. Разведанные запасы торфа в России составляют около 150 млрд тонн.

Добыча

Добыча торфа ведётся открытым способом (карьерным) с использованием двух основных методов:

• Фрезерный способ — верхний слой торфа (глубиной 1–2 см) срезается фрезой, высушивается на воздухе и собирается в валки. Применяется для добычи топливного торфа. Процесс механизирован и требует сухой погоды.
• Экскаваторный (кусковый) способ — торфяная залежь разрабатывается экскаваторами, торф формуется в кирпичи (куски) и сушится. Используется для добычи торфа для сельского хозяйства и теплоизоляции.

После добычи торф подвергается сушке (естественной или искусственной) до влажности 30–50% для топливного использования или до 50–60% для сельскохозяйственных целей.

Состав и свойства

Торф состоит из органических веществ (целлюлоза, лигнин, гуминовые кислоты, битумы, воски) и минеральных примесей. Химический состав зависит от типа торфа:

• Углерод (C) — 50–60%
• Водород (H) — 5–6%
• Кислород (O) — 30–40%
• Азот (N) — 1–3%
• Сера (S) — 0,1–1,5%

Основные физико-химические свойства:

• Влагоёмкость — высокая (до 90% от массы), особенно у верхового торфа.
• Теплота сгорания — 10–15 МДж/кг для верхового, 15–20 МДж/кг для низинного (в сухом состоянии).
• Зольность — от 2% (верховой) до 20% и более (низинный).
• Кислотность — pH от 2,5 до 7,0.
• Пористость — 80–95%, что обеспечивает хорошие теплоизоляционные свойства.

Применение

Топливо

Торф используется как местное топливо для отопления жилых домов и промышленных объектов. В некоторых странах (Ирландия, Финляндия, Россия) торф применяется на электростанциях для производства электроэнергии. Торфяные брикеты и пеллеты — более эффективное топливо с повышенной теплотворной способностью.

Сельское хозяйство

Торф широко применяется в сельском хозяйстве и садоводстве:

• Удобрение — низинный торф, обогащённый минеральными добавками, используется как органическое удобрение.
• Почвогрунт — верховой торф является основой для приготовления почвенных смесей для теплиц, парников и комнатных растений.
• Мульча — торфяная крошка используется для мульчирования почвы, сохранения влаги и подавления сорняков.
• Подстилка для животных — верховой торф с высокой влагоёмкостью применяется на животноводческих фермах.

Промышленность

• Теплоизоляция — торфяные плиты (торфолит) используются для теплоизоляции зданий и холодильных камер.
• Химическая промышленность — из торфа получают гуминовые кислоты, воски, парафин, метанол, активированный уголь.
• Медицина — торфяные грязи (сапропели) применяются в бальнеологии для лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата, кожи и нервной системы.
• Фильтрация — торф используется для очистки воды и сточных вод от нефтепродуктов, тяжёлых металлов и органических загрязнителей.

Экология

Торфяники играют важную роль в глобальном углеродном цикле, аккумулируя углерод и замедляя изменение климата. Осушение болот для добычи торфа приводит к выбросу парниковых газов и потере биоразнообразия. В последние десятилетия в ряде стран (Великобритания, Ирландия, Германия) введены ограничения на добычу торфа в природоохранных зонах, а также реализуются программы по восстановлению (ревайлдингу) осушенных торфяников.

Интересные факты

• В Ирландии торф является национальным топливом, а его добыча ведётся с бронзового века. Торфяные болота Ирландии содержат хорошо сохранившиеся останки людей («болотные люди») и артефакты.
• В России действует Торфяной институт (Санкт-Петербург), занимающийся научными исследованиями в области торфоведения.
• Торфяные пожары (например, в Московской области в 2010 году) представляют серьёзную экологическую и социальную проблему из-за длительного тления и выделения угарного газа.
• Из торфа производят торфяной кокс, используемый в металлургии как заменитель каменноугольного кокса.

Источники

• Геологический словарь. Том 2. — М.: Недра, 1978.
• Торфяная промышленность: учебник для вузов / под ред. В. И. Смирнова. — М.: Недра, 1985.
• Торф и его использование / под ред. А. С. Оленина. — Л.: Наука, 1988.
• Большая советская энциклопедия. 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1969–1978.
• Крупнейшие торфяные месторождения мира: справочник. — М.: ВНИИТП, 2001.