Торф: химический анализ и основы комплексной переработки: Учебное пособие. Химический состав зольной части торфа
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР
ПОЧВЫ
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОЛЬНОСТИ
ТОРФЯНЫХ И ОТОРФОВАННЫХ
ГОРИЗОНТОВ ПОЧВ
ГОСТ 27784-88
Государственный комитет по стандартам
Москва
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА СССР
|
Почвы МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ЗОЛЬНОСТИ Soils. Method for determination of ash content in |
ГОСТ |
Срок действия с 01.01.89
до 01.01.94
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает метод определения зольности торфяных и оторфованных горизонтов почв при проведении почвенного, агрохимического, мелиоративного обследования угодий и контроля за состоянием почв.
Суммарная относительная погрешность метода, выражаемая коэффициентом вариации, составляет 6 % при зольности 10 % и 3 % при зольности свыше 10 %.
Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их пояснения к ним приведены в приложении.
1. МЕТОД ОТБОРА ПРОБ
измельчитель почвенных и растительных проб, обеспечивающий измельчение до 5 мм;
сито с отверстиями диаметром 5 мм с поддоном и крышкой;
щипцы тигельные;
перчатки термозащитные;
кальций хлористый по ГОСТ 4161-77, ч.д.а.;
воду дистиллированную по ГОСТ 6709-72 ;
водорода перекись по ГОСТ 10929-76 , 3 %-ный раствор.
3. ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ
3.1. Подготовка тиглей
Чистые, сухие пронумерованные тигли прокаливают в муфельной печи при температуре (525 ± 25) °С, охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием с погрешностью не более 0,001 г. Проводят повторное прокаливание и взвешивание до установления постоянной массы.
Если расхождение между результатами взвешиваний не превышает 0,005 г, прокаливание заканчивают. Тигли хранят в эксикаторе с хлористым кальцием, периодически проверяя их массу.
4. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА
Анализируемые пробы торфяных и оторфованных горизонтов почв помещают в предварительно взвешенные фарфоровые тигли с таким расчетом, чтобы почва занимала не более 2 / 3 объема тигля, взвешивают их с погрешностью не более 0,001 г, помещают в холодный сушильный шкаф и нагревают его до 105 °С.
4.2. Определение зольности
Тигли с пробами почв, высушенными при (105 ± 2) °С до постоянной массы, ставят в холодную муфельную печь и постепенно доводят температуру до 200 °С. При появлении дыма печь отключают и дверцу приоткрывают. В течение 1 ч постепенно доводят температуру в муфельной печи до 300 °С. После прекращения появления дыма печь закрывают, температуру в муфельной печи доводят до (525 ± 25) °С и тигли прокаливают в течение 3 ч.
Тигли с зольным остатком вынимают из муфельной печи, закрывают их крышками и ставят в эксикатор. Охлажденные до комнатной температуры тигли взвешивают с погрешностью не более 0,001 г.
Несгоревшие частицы почвы дополнительно выжигают. Для этого в тигли добавляют несколько капель горячей дистиллированной воды температурой более 90 °С или 3 %-ного раствора перекиси водорода и повторно прокаливают при температуре (525 ± 25) °С в течение 1 ч, охлаждают в эксикаторе и взвешивают с погрешностью не более 0,001 г.
После охлаждения и взвешивания оценивают изменение массы зольного остатка. Если изменение массы в сторону уменьшения или увеличения будет менее 0,005 г, то анализ заканчивают и для расчета принимают наименьшее значение массы. При уменьшении массы на 0,005 г и более тигли с зольным остатком прокаливают дополнительно. Прокаливание заканчивают, если разность в массе при двух последовательных взвешиваниях будет менее 0,005 г.
5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Массовую долю зольности торфяных и оторфованных горизонтов почв (А ), в процентах, вычисляют по формуле
где т - масса тигля с зольным остатком, г;
т 1 - масса пустого тигля, г;
m 2 - масса сухой почвы, г.
Допускаемые расхождения между результатами повторных определений от их среднего арифметического при выборочном статистическом контроле и доверительной вероятности Р = 0,95 составляют, в процентах:
16,8 - при зольности 10 %;
8,4 - при зольности свыше 10 %.
6. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
При выполнении анализа опасными производственными факторами являются возможность поражения электрическим током и наличие высокой температуры.
К выполнению работ допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности по ГОСТ 12.0.004 -79.
Лабораторные помещения должны быть оснащены проточно-вытяжной вентиляцией по ГОСТ 12.4.021-75 . Воздух рабочей зоны должен соответствовать требованиям
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственным агропромышленным комитетом СССР
ИСПОЛНИТЕЛИ
B.А. Большаков , д-р биол. наук; Л.А. Воробьева , д-р биол. наук; Г.В. Добровольский , член-корр. АН СССР; И.И. Лыткин , канд. биол. наук; Г.В. Мотузова , канд. биол. наук; C.И. Носов , канд. экон. наук; Д.С. Орлов , д-р биол. наук; В.Д. Скалабан , канд. биол. наук; О.В. Тюлина , канд. с.-х. наук; Ю.В. Федорин , канд. с.-х. наук; Л.Л. Шишов , член-корр. ВАСХНИЛ
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25.07.88 № 2730
3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
4. Срок первой проверки - 1993 г.
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
3.8.1. Определение потери при прокаливании и зольности торфа.
Метод основан на сжигании навески торфа в муфельной печи при температуре 800 о С. Потери при прокаливании характеризуют убыль массы торфа при нагревании его до указанной температуры, зольность – содержание золы (минеральных веществ) в абсолютно сухом торфе.
Ход анализа. В предварительно прокаленный и взвешенный тигель с крышкой берут навеску торфа от 1-2 до 6-12 г. Взвешивание производят на аналитических весах. Одновременно в сушильный стаканчик берут навеску торфа 3-5 г для определения влажности.
Тигель без крышки помещают в холодную или подогретую до 200 о С муфельную печь, находящуюся в вытяжном шкафу, и постепенно повышают температуру до 800 о С. Через 2-3 часа тигель с зольным остатком вынимают из печи, закрывают крышкой, охлаждают в течение 5 минут и помещают в эксикатор на 30 минут до полного охлаждения.
Охлажденный тигель взвешивают на аналитических весах, после чего повторяют прокаливание в течение 40 минут, охлаждают и взвешивают. Прокаливание повторяют до тех пор, пока изменение массы не будет превышать 0,001 г. Если в процессе сжигания торфа произошло сплавление золы, то после охлаждения тигля ее растворяют несколькими каплями азотной кислоты, затем добавляют 1 мл насыщенного раствора NH 4 NO 3 , высушивают и снова озоляют. Определение влажности и зольности торфа выполняют в 2-кратной повторности.
Зольность в процентах от массы абсолютно сухого торфа вычисляют по формуле:
где ЗТ – зольность торфа, %; m 1 – навеска воздушно-сухого (влажного) торфа, г; m 2 – масса золы, г; W – влажность торфа, %.
Расхождения между параллельными определениями зольности торфа не должны превышать 0,3 % для образцов с зольностью до 8,0 %, 0,5 % при зольности 8,1-20,0 % и 1,0 % при зольности больше 20,1 %.
Потери от прокаливания вычисляются по формуле:
ПП = 100 – ЗТ,
где ПП – потери при прокаливании, в % от массы абсолютно сухого торфа; ЗТ – зольность торфа, %.
Полученные данные используют для оценки запасов органических и минеральных веществ, а зольность торфа служит для его диагностики. При необходимости определяют химический состав золы. Аналогично анализируют и другие органогенные материалы.
3.8.2. Одновременное определение общего содержания углерода и азота в торфяных почвах методом Анстета в модификации в.В. Пономаревой и т. А. Николаевой
Принцип метода состоит в окислении навески вещества, содержащей от 50 до 100 мг органического С, серно-хромовой смесью с концентрацией 3,0 н. по CrO 3 при отношении H 2 SO 4: H 2 O, равным 3:2.
В оригинальном методе Анстета описанная им техника окисления органического вещества не безопасна и не безупречна по точности получаемых результатов из-за мгновенного и сильного разогревания окислительной смеси и бурного разложения органического вещества. Поэтому в аналитической практике обычно используется модифицированная методика, предложенная В.В. Пономаревой и Т.А. Николаевой.
Они рекомендуют предварительно готовить большой запас охлажденной смеси из двух объемов 12 %-ного водного раствора CrO 3 и одного объема концентрированной H 2 SO 4 и приливать к навеске вещества 30 мл этой смеси, а затем 20 мл концентрированной H 2 SO 4 .
Ход анализа . Навески для анализа берут в зависимости от содержания в исследуемом материале золы, а именно:
На аналитических весах берут навеску воздушно-сухого торфа или другого растительного материала (пропущенного через сито с диаметром отверстий 0,25 мм) и переносят в коническую колбу на 200-250 мл из термостойкого стекла. Для равномерного кипения окислительной смеси к навеске добавляют немного (на кончике ножа) прокаленной пемзы или почвы. Затем приливают очень точно из бюретки со стеклянным краном 30 мл серно-хромовой смеси и 20 мл концентрированной Н 2 SO 4 из другой бюретки или мерным цилиндром на 25 мл. Большая точность объема прибавляемой Н 2 SO 4 не обязательна, но необходима высокая точность объема прибавляемого раствора серно-хромовой смеси. Очень важно всегда придерживаться одинаковой, малой скорости стекания из бюретки хромовой смеси.
Колбу закрывают маленькой воронкой в качестве холодильника, содержимое её осторожно перемешивают и по окончании бурного разложения органического вещества колбу ставят на заранее разогретую этернитовую плитку или песчаную баню, содержимое ее доводят до кипения и умеренно кипятят точно 5 мин по секундомеру или песочным часам. Не следует принимать за начало кипения интенсивное выделение мелких пузырьков диоксида углерода, которое происходит еще до закипания. Кипение смеси начинается тогда, когда на ее поверхности появляются крупные пузырьки газа.
После охлаждения содержимое колбы осторожно переносят при помощи воды из промывалки в мерную колбу на 250 мл . После окончательного охлаждения жидкость доводят в колбе до метки и очень хорошо перемешивают. Берут точно пипеткой две парные пробы по 25 мл на титрование солью Мора (с фенилантраниловой кислотой) для определения органического С по окисляемости и две пробы по 50 мл, для отгонки аммиака и определения N. Отгонку аммиака производят с 25 мл 50 %-ного раствора NаОН и кусочком гранулированного цинка или цинковой пылью. В приемную колбу наливают 25 мл 0,01 н. раствора Н 2 SO 4 . Избыток кислоты титруют 0,01 н. раствором NаОН с индикатором метилрот + метиленблау. При низком содержании азота в анализируемом веществе для отгонки NH 3 лучше взять не 50, а 100 мл раствора и соответственно 50 мл 50%-ного раствора NаОН.
В точно таких же условиях проводят холостой опыт для установления соотношения между серно-хромовой смесью и раствором соли Мора, с одной стороны, и растворами 0,01 н. Н 2 SO 4 0,01 н. NаОН при определении N - с другой.
Результаты определения С и N вычисляют в процентах от абсолютно сухой массы анализируемого вещества. Найденное количество N умножают на коэффициент 1,03 с учетом того, что при данном методе минерализуется в среднем 97% N .
Показать все
Физические и химические характеристики
Торф - органическое удобрение, представляет собой растительную массу, разложившуюся в условиях избыточного увлажнения и недостатка воздуха. В состав торфа включены негумифицированные растительные остатки, перегной, минеральные соединения.
Классификация торфа
По условиям образования торф делят на три типа:
Агрохимическая оценка торфа проводится по следующим свойствам:
Ботанический состав
определяет кислотность, зольность, степень гумификации, обеспеченность элементами питания.Степень разложения торфа
. Различают слаборазложившийся (5-25 % гумифицированных веществ) и среднеразложившийся торф (25-40 %).Зольность торфа
может быть нормальной (до 12 % золы по сухой массе) и высокой (более 12 %). Высокозольными, как правило, являются торфы низинного типа с содержанием зольных веществ от 20-30 % и более. Повышенная зольность за счет содержания кальция в виде извести и фосфора (вивианит) повышает ценность торфа. уменьшается при переходе от низинного торфа к верховому.- . Больше всего в торфе содержится именно этого элемента. Основная его часть находится в органической форме и становится доступной растениям только после минерализации.
- . Содержание в торфах низкое. При этом две трети его растворимы в слабых кислотах и доступны растениям.
- . Содержание очень низкое, только менее половины его находится в состоянии, доступном растениям.
- . Из всех микроэлементов в торфе содержится самое малое количество.
Кислотность торфа (
pH ) является очень важным показателем. От уровня кислотности зависит способ применения торфа. С pH5.5 и менее торф (даже низинный) не допускается использовать без предварительного компостирования с известью, фосфоритной мукой, золой, навозом и т. д. С учетом гидролитической кислотности, все типы торфа способны при компостировании с переводить в усвояемые для растений формы.Поглотительная способность, емкость поглощения (ЕКО)
- показатель, значимый при использовании торфоввкачестве подстилочного материала в животноводстве как материала, поглощающего влагу (влагоемкость) и газы, как правило, аммиак.Максимальная влагоемкость - отличительный признак верховых торфов. Показатель постепенно уменьшается при переходе к низинным типам, но остается достаточно высоким.
Агрохимические показатели, % на абсолютно сухую массу различных типов торфа, согласно: |
||||||||||
Тип торфа |
зола |
показатели pH |
Органическое вещество |
|||||||
мг экв/100г сухой массы |
||||||||||
низинный |
||||||||||
переходный |
||||||||||
верховой |
||||||||||
Применение
Сельское хозяйство
Торф используется в сельском хозяйстве очень широко. В животноводстве различные типы торфа используют для подстилки животным. В растениеводстве торф применяется в качестве компонента различных компостов, при приготовлении торфоперегнойных горшочков и кубиков, как субстрат для теплиц, в качестве мульчирующего материала, в качестве самостоятельного удобрения.
Зарегистрированные и разрешенные к использованию на территории России марки удобрений, в производстве которых используют торф размещены в таблице справа.
Способы внесения
Торф в качестве удобрения вносится на легких почвах в или .
В качестве мульчирующего материала применяют поверхностно проветренные торфы низинного и переходного типа.
Осушенные торфяники используются для возделывания сельскохозяйственных культур. Для этих целей подходят торфоразработки после снятия верхнего слоя торфяника с мощностью оставшегося торфяного слоя не менее 50 см. При этом необходимо известкование, применение различных и .
Промышленность
Торф - горючее полезное ископаемое, предшественник ряда углей, применяется в качестве топлива. (фото)
Глубокая химическая переработка торфяного сырья позволяет получить гуминовые кислоты, битум, метиловый и этиловый спирт, уксусную и щавелевую кислоты, фурфурол, сухой лед, кормовые дрожжи, торфяной кокс, полукокс и прочее.
Поведение в почве
Внесение в почву чистого торфа признано неэффективным. Сырой торф содержит 80-90 % воды, и с одной его тонной вносится только 100-200 кг сухого вещества.
Сухой торф обладает высокой поглотительной способностью, и его внесение приводит к поглощению влаги из почвы. Торф даже при влажности 35-40 % вызывает иссушение почвы, что, в свою очередь, приводит к замедлению разложения самого торфа, поскольку он плохо разлагается сухом пахотном слое.
Применение на различных типах почв
Для повышения доступности азота и других питательных веществ торф компостируют с биологически активными компонентами ( , навозной жижей, фекалиями). Для компостирования используют торф при степени разложения более 20 %, для улучшения питательных качеств компоста добавляют известь, золу. (фото)
Торф применяют для приготовления торфоаммиачных удобрений (ТМАУ) и различных торфяных субстратов для овощеводства закрытого грунта.
Легкие почвы
. Допускается применение в качестве удобрения низинного торфа, богатого известью (торфотуфы) или фосфором (вивианитовый торф). Торф должен отвечать следующим агрохимическим характеристикам: pH - более 5,5, зольность - более 10 % (в том числе, содержание CaO более 4 %), степень разложения - более 40-50 %. Эффективность внесения торфа увеличивается при одновременном внесении небольших доз других органических удобрений (навозной жижи, полужидкого навоза, фекалий, птичьего помета).Влияние на сельскохозяйственные культуры
Торфяные удобрения и компосты положительно влияют на все сельскохозяйственные культуры, увеличивая количественные и качественные характеристики урожайности.
Получение
Торф из природных залежей получают различными способами. Наиболее современный - фрезерный. Торфяная залежь осушается с помощью системы отводных каналов, затем очищается от древесной и кустарниковой растительности и выравнивается. Все операции по добыче торфа выполняет один специализированный комбайн, конструкция которого предусматривает укрепление на передней части всасывающего сопла, а на задней - стальных фрез.
Фрезы разрушают слои торфа, через сопла разрыхленный торф всасывается внутрь комбайна и с потоком воздуха транспортируется в кузов. По пути торфяная крошка подсыхает. Из кузова по ленточному транспортеру ее складируют вдоль кромки поля и в дальнейшем поставляют на торфоперерабатывающие заводы. (фото)
Торф - органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50 % (по массе) и более органических веществ. Он является первым составным элементом генетического ряда твердых топлив (растение, торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит, графит), образующихся под воздействием давлений и температур (рис. 2.23). Торф, образовавшийся в водоемах, подстилается слоем озерных отложений различной мощности; торф, образовавшийся в результате заболачивания вследствие избыточного увлажнения, залегает на минеральном основании различного литологического состава. При перерыве процесса торфонакопления торфяные залежи могут быть перекрыты другими отложениями - в этих случаях торфа называются погребенными.
Рис. 2.23. Генетический ряд твердых топлив
Анализ органической части растений выявил следующий химический состав:
48.. .50% углерода, 38...42 % кислорода, 6.. .6.5 % водорода и 0.5...2,3 % азота, причем у растений-торфообразователей он более или менее постоянен. В процессе фотосинтеза образуются сложные соединения, которые расходуются на построение тела растения и питание. Все эти вещества содержатся в тканях растений в разных соотношениях,
А.А. Ниценко приводит следующие данные: клетчатки 15...35 %, гемицеллюлозы 18...30%, лигнина 10...40%, воска, смол, жиров до 10%, нерастворимых белков около 5 %, минеральных веществ (зола) 1,5...20 % .
Оболочки клеток растений-торфообразователей состоят из клетчатки, или целлюлозы-углевода, и близкой к ней гемицеллюлозы. С возрастом оболочка клетки пропитывается лигнином, что вызывает процесс одревеснения . В цитоплазме клеток находятся различные включения: крахмальные зерна, капельки эфирных масел и растворенные в них смолы. Цитоплазма имеет щелочную реакцию. В содержимом вакуолей находятся органические кислоты, чем обусловлена его кислая реакция, а также дубильные вещества. Кроме того, в растениях имеются воски (стебли и листья подбела, тростника, клюквы), а также пентозаны (азотсодержащие небелковые вещества) .
Влияние этих веществ на механические свойства торфов неоднозначно. Целлюлоза (полимер, состоящий из цепи молекул глюкозы) обеспечивает достаточную прочность при деформировании, энергия связей Гемицеллюлоза отличается меньшим весом и лучшей растворимостью в щелочных растворах, относительно короткими макромолекулярными цепями. При разложении растений и при наличии влаги молекулы гемицеллюлозы образуют ассоциаты на поверхностях целлюлозных микрофибрилл и способствуют упрочнению связей между цепями целлюлозы. Лигнин - полимер с разветвленными макромолекулами, связанными водородными связями, скрепляет целлюлозные фибриллы и вместе с гемицеллюлозой определяет прочность стволов и стеблей растений. Это безазотистое вещество принадлежит соединениям ароматического ряда; богаче углеродом и беднее кислородом, нежели клетчатка.
Химический состав органической части торфа не одинаков для разных групп. При переходе от моховой группы к травяной и далее к древесной (табл. 2.17) повышается содержание целлюлозы, что оказывает значительное влияние на прочностные и деформационные свойства торфяных грунтов. В сфагновых мхах содержится небольшое количество битумов, много легкогидролизуе.мых и водорастворимых соединений углеводного комплекса. Мхи обладают химическим иммунитетом, что позволяет им сохраняться тысячелетиями. Химический состав различных видов мхов сильно отличается друг от друга. Травяные торфообразователи , по сравнению со мхами и кустарничками, содержат больше целлюлозы. Это обусловливает их лабильность при гумификации и приводит к образованию торфов с более высокой степенью разложения. Древесные растения-торфообра- зователи отличаются от мхов и трав высоким содержанием целлюлозы (более 50 %) и истинного лигнина (негидролизнрованного остатка). Содержание битумов в древесине хвойных и некоторых кустарничков достигает 15 %, а у лиственных пород - в десятки раз меньше .
В отличие от растений, в состав торфа входит очень важная группа гуминовых веществ, состоящая в основном из гуминовых и фульвовых кислот. Гуминовые кислоты - неплавкие темноокрашенные вещества, входящие в состав органической массы торфа (до 60 %), бурых углей (20...40%), почв (до 10%); строение их окончательно не установлено. От ГК зависят ионообменные, водные, теплофизические и прочностные свойства. ГК растворимы в щелочных растворах, широко применяются как стимуляторы роста растений, компоненты составов для бурения, органо-минеральных удобрений и др. Фульвокислоты растворимые в воде, кислотах и щелочах гуминовые вещества, отличающиеся пониженным содержанием углерода (до 40% но массе) и, соответственно, более высоким содержанием кислорода. Они более окислены, чем другие гуминовые вещества, и придают бурую окраску торфяным водам.
Таблица 2.17
Химический состав веществ растений-торфообразователей
|
Растения-торфообразователи |
Химический состав торфа (в % на органическую массу) |
|||
|
Целлюлоза |
Гемицеллюлоза |
|||
|
Сфагновые мхи |
||||
|
Шейх церия |
||||
|
Тростник |
||||
|
Кустарнички вересковые |
||||
|
Лиственная древес и на |
||||
|
Хвойная древесина |
||||
Плотность твердых частиц торфов изменяется от 1.20 до 1,89 г/см 3 , у нормально- зольных - до 1,84 г/см", у заторфованных грунтов - до 2.08 г/см 3 , естественная плотность обводненных торфов мало отличается и составляет 1,0... 1,2 г/см 3 , плотность скелета торфа - 0,04 Г..0,230 г/см 3 . Значения коэффициента пористости торфа изменяются от 6,6 до 37,5 д. ед. и более .
При проведении инженерно-геологических изысканий для классификации торфов по разновидностям следует устанавливать степень разложения органического вещества /),*/, содержание 1, и зольность D as (табл. 2.18). Кроме обязательных характеристик дополнительно следует определять ботанический состав.
Таблица 2.18
Классификация органических грунтов
|
/. Классификация торфов по степени расложения {34] |
||||
|
Разновидность торфов |
Степень разложения % (или д. ед.) |
|||
|
Слаборазложившийся |
||||
|
Среднеразложившийся |
20 < Да., <45 |
|||
|
Сильноразложившийся |
||||
|
2. Классификация торфов по степени зольности |
||||
|
Разновидность торфов |
Степень зольности D ai , д. ед. (или %) |
|||
|
Нормальнозольный |
||||
|
Высокозольный |
||||
|
3. Классификация торфов по ботаническому составу, типу питания и обводненности торфяного массива |
||||
|
Разновидность |
||||
|
Верховой |
Древесная |
Выделяется по виду остатков основных торфообразователей |
||
|
Лесотопяной |
||||
|
Низинный |
Древесная |
|||
|
Лесотопяной |
Древесно-моховая, древесно-травяная |
|||
|
Травяная, моховая, травяно-моховая |
||||
|
Переходный |
Древесная |
|||
|
Лесотопяной |
Древесно-моховая, древесно-травяная |
|||
|
Травяная, моховая, травяно-моховая |
||||
Степень зольности торфа D as , д. ед., - характеристика, выражающаяся отношением массы минеральной части грунта, оставшейся после прокаливания, к массе сухого торфа. В табл. 2.19 приведены значения конституционной зольности (не привнесенной извне) растений-торфообразователей. Зола растений состоит из следующих основных элементов: кремния, кальция, железа, фосфора, калия, магния, в очень незначительном количестве в золе фиксируются микроэлементы (марганец, медь, никель и др.). В органах растений низинных болот доля минеральной части значительно больше, чем в органах растений верховых болот, за исключением березы (табл. 2.19). Соотношения органической и минеральной частей болотных растений различны не только для видов или групп, но и для разных органов одного и того же растения - в листьях доля минеральной части больше, чем в корнях и стеблях.
Определение зольности торфа . Для определения D as навеску (1...2 г сухого торфа) сжигают в муфельной печи, а остаток прокаливают при температуре 800 ± 25 °С до постоянной массы (с допустимой разницей с последующей массой до 0,006 г). При определении зольности разница двух параллельных определений не должна составлять более 2 %.
При использовании навески сухого грунта параллельно с сжиганием торфа определяют влажность и затем пересчитывают массу влажной навески на сухую. По степени зольности торф подразделяют согласно табл. 2.18.
Таблица 2.19
|
Вид растения |
|||
|
органического вещества. % |
|||
|
Ольха (Alnus glulinosa) |
|||
|
Береза (Beiula pubescens) |
|||
|
Тростник (Phragmites communis) |
|||
|
Низинный торф |
Осока шершавоплодная (Сагех iasiocarpa) |
||
|
Осока своеобразная (С. appropinquate) |
|||
|
Пушица многоколосковая (Eriophorum polystachyon) |
|||
|
Вахта (Menyanthes irifoliata) |
|||
|
Хвощ (Eq nisei ит heleocharis) |
|||
|
Drepanocladus vernicosus |
|||
|
Sphagnum ohtusum |
|||
|
Сосна (Pinus silvestris) |
|||
|
Верховой торф |
Подбел (Andromeda polifolia) |
||
|
Мирт болотный (Chamaedaphe calyculata) |
|||
|
Багульник (Ledum palustre) |
|||
|
Пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum) |
|||
|
Шейх церия (Scheuchzeria palustris) |
|||
|
Sphagnum mageHanicum (Sph. medium) |
|||
|
Sph.fuscum |
|||
|
Sph. angustifoimm |
|||
Содержание минеральной составляющей рассчитывается исходя из предположения, что органическая масса полностью выгорает при прокаливании и что масса теряется только за счет выгорания органического вещества. Потеря при прокаливании обычно относится к содержанию органических веществ в грунте, содержащем малое или нулевое количество глины и карбонатов. Для грунтов с более высоким процентным содержанием глины и/или карбонатов большая часть потери при прокаливании может быть вызвана факторами, не имеющими отношения к содержанию органических веществ.
Температура прокаливания, указанная в , составляет 800 ± 25 °С, но в других стандартах рекомедуются температуры до 440 ± 25 °С. При задании температуры прокаливания следует соблюдать осторожность , принимая во внимание следующее:
- некоторые глинистые минералы могут начать распадаться при температурах около 550 °С;
- химически связанная вода может исчезнуть при более низких температурах испытания; например, в некоторых глинистых минералах этот процесс может начаться при 200 °С, а гипс разлагается при температурах примерно от 65 °С;
- сульфиды могут окисляться, а карбонаты разлагаться в пределах температур от 650 °С до 900 °С.
Для большинства случаев следует применять температуру прокаливания, равную 500 °С или 520 °С. Время сушки и прокаливания должны быть достаточными для обеспечения равновесия. Пели период прокаливания составляет менее 3-х часов, в отчете должно быть указано, что постоянство массы было подтверждено повторными взвешиваниями.
Степень разложения торфа Dj p , д. ед, - характеристика, выражающаяся отношением массы бесструктурной (полностью разложившейся) части, включающей гуминовые кислоты и мелкие частицы негумицированных остатков растений, к обшей массе торфа. По степени разложения Ddp торфа подразделяют согласно табл. 2.18.
Определение степени разложения торфа . В полевых и лабораторных условиях применяют следующие физические методы: микроскопический, весовой, глазомерно-макроскопический и центрифугирование, а также определение степени разложения торфа по его ботаническому составу (расчетный метод).
Микроскопический метод . От пробы берут для анализа 50... 100 см* торфа, перемешивают, разравнивают его на пластиковом или полиэтиленовом листе слоем 3...5 мм. Из подготовленного слоя пробоотборником или ложкой набирают в 10-12 точках, равномерно расположенных по площади, порцию торфа объемом 0,5 см 3 и помещают на предметное стекло. При наличии в торфе карбонатов для их разрушения на отобранную порцию капают пипеткой раствор соляной кислоты с массовой долей 10 %. Если торф вскипает, то обрабатывают всю порцию, помещенную на предметное стекло.
При подготовке пробы торфа с влагой менее 65 % (влага - отношение массы воды в грунте к общей массе грунта) часть пробы помещают в фарфоровую чашу (количество торфа берут из расчета, что после набухания торф заполнит чашку на 2 /з- 3 /д ее объема) и заливают раствором гидроокиси натрия или калия с массовой долей 5 %. Через 24 ч торф тщательно перемешивают, комки разминают, и если он остается комковатым, добавляют еще указанного раствора и перемешивают до получения однородной кашицеобразной массы. При более сухом торфе и для ускорения подготовки пробы его измельчают в ступке. Около 5 см* торфа помещают в фарфоровую чашу и заливают раствором гидроокиси натрия или калия с массовой долей 5 %. Чашу с торфом ставят на электрическую плитку и нагревают в вытяжном шкафу, помешивая стеклянной палочкой до размягчения твердых комков и получения однородной кашицеобразной массы, затем чашу с торфом охлаждают до комнатной температуры.
Порцию торфа для анализа отбирают ложкой. От каждой пробы готовят препарат на трех предметных стеклах. Помещенную на предметное стекло порцию торфа разбавляют водой до состояния текучести, тщательно перемешивают иглами и распределяют по стеклу тонким равномерным по толщине слоем. Препарат должен быть прозрачным настолько, чтобы сквозь него проступала белизна бумаги, подложенной под него на расстоянии 50... 100 мм. Сухая зона, отделяющая рабочую зону препарата от края стекла, должна быть шириной около 10 мм. Предметное стекло с приготовленным препаратом кладут на столик микроскопа. Препарат рассматривают при увеличении 56-140", следя за тем, чтобы частицы не перемещались по стеклу. На каждом предметном стекле рассматривают путем его перемещения десять полей зрения и определяют в процентах площадь, занятую бесструктурной частью, относительно всей площади, занятой препаратом. По полученным на каждом предметном стекле значениям степени разложения определяют среднее арифметическое из тридцати отсчетов, округляя полученный результат до 5 %. Абсолютное допускаемое расхождение между результатами определений, проводимых разными исполнителями по одной пробе, не должно превышать 10 %.
Весовой метод . Навеску 50 г делят на две равные части, одну из которых высушиваю! в термостате при температуре 105 °С и взвешивают с точностью до второго знака, а вторую отмучивают струей воды на сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Отмучивание продолжают до тех пор, пока из сита не будет вытекать прозрачная вода. Оставшиеся на
сите промытые растительные частицы высушивают в термостате до сухого состояния при 105 °С и взвешивают. Степень разложения определяют по формуле
где а - масса сухого волокна из отмученной навески; b - то же, из неотмученной навески. Пересчет степени разложения, определенной весовым методом, на степень разложения по микроскопическому методу должен проводиться с помощью графика (рис. 2.24), чтобы классифицировать грунт по разновидностям (табл. 2.18.)
Рис. 2.24. График для пересчета степени разложения, определенной весовым методом, на степень разложения по микроскопическому методу
Глазомерно-макроскопический метод. Пользуясь табл. 2.20, на глаз оценивают структурно-механические свойства торфа при сжатии его в руке и по цвету отжимаемой из него воды. Комплекс признаков визуального определения дополняют еще одним показателем - мазком торфа. Для этого из нескольких мест торфяного образца, вынутого из залежи, отбирают среднюю пробу объемом 0,5...1,0 см 3 и помещают на листке плотной бумаги или на странице полевого дневника. Нажимая указательным пальцем на пробу, делают горизонтальный мазок на 5...10 см для оценки степени разложения.
Методом центрифугирования }
