45. Типы торфов. Групповой состав и методы определения.

Торф - порода биогенного происхождения, образовавшаяся в результате накопления в разной степени разложившихся растительных остатков в условиях избыточной влажности и затрудненного доступа воздуха.

Аморфная масса торфа получила название гумус, а процесс его образования - гумификация. Гумус - смесь соединений, обладающих биохимической стойкостью, содержит в себе наиболее стойкие соединения исходной растительности, продукты распада и биохимического синтеза. Образование гумуса следствие микробиальной деятельности, поэтому торфяную стадию называют биохимической гумификацией.

Торфы образуются в болотах разного морфологического типа - 3 типа болот и 3 типа торфов: низинные, переходные , верховые.

Низинные болота питаются атмосферными осадками, грунтовыми и поверхностными водами. За счет этого воды низинных болот богаты минеральными солями (190-200 мг/л), рН среды 7-8, т.е. воды слабо щелочные, что определяет высокую биопродуктивность низинных болот.

Питание верховых болот осуществляется за счет атмосферных осадков и частично верховодки, в водах мало минеральных солей (40-60 мг/л), среда кислая, что препятствует жизнедеятельности растительности.

В переходных болотах в зависимости от положения в рельефе могут преобладать либо признаки низинных болот, либо верховых.

Подтипы - по условиям захоронения: лесной, топяной, лесотопяной.

Элементный состав торфа: O 50-60%, H 4,5-6,5%, C 38-40%

Выделяется 8 аналитических групп компонентов.

1. Битумоиды выделяются экстракцией органическими растворителями (в промышленности применяется бензин, в лаборатории - петролейный эфир);

2. Сахара вымываются холодной водой;

3. Пектиновые вещества извлекаются горячей водой;

4. Гемицеллюлоза - гидролизом 2%-ной НCl;

5. Гуминовые кислоты извлекаются растворением в 1%-ном растворе щелочи (NaOH);

6. Целлюлоза - в виде -D-глюкозы - продукта расщепления при гидролизе 80%-ной H₂SO₄;

7. Негидролизуемый остаток, - самые прочные молекулы - частично лигнин, кутины, суберины, спорополенины и т.д.;

8. Минеральная часть определяется в виде остатка при озолении.

Зольность торфа верховых болот 2-4%, переходных - 4-6%, низинных - 6-18%

При извержениях вулканов выпавшие пеплы хорошо прослеживаются в торфяниках, а ОВ торфяников выше и ниже отложившегося пепла поддаётся датировке радиоуглеродным методом. В тефрохронологии это распространённый метод датировок выпавших вулканических пеплов, который широко применяется в Японии, на Курилах, на Камчатке.

45. Структрные отличия торфов, бурых и каменных углей.

45. Гуминовые кислоты торфов и бу.

Гуминовые кислоты (ГК) выделяются обработкой торфа 1%-ным растворе NaOH. Близки по структуре, но отличаются по молекулярной массе (М) и количеству кислородсодержащих функциональных групп. Их М в водных растворах колеблется от 1000 до 1400. Наиболее характерные функциональные группы, определяющие кислый характер ГК: карбоксильные (−СООН), гидроксильные (−ОН) и фенольные, присутствуют также, карбонильные (−С=О), метоксильные (−ОСН₃) и хиноидные группы, среди них преобладают гидроксилы, а на втором месте - карбоксильные группы. ГК можно представить себе как высокомолекулярные гидроксикарбоновые кислоты. Кислоты разделяются на три основные группы по растворимости в различных растворителях: 1) в воде - фульвокислоты; 2) в спирте или ацетоне - гиматомелановые; 3) значительное количество растворяется только в щелочи - гумусовые кислоты. Элементный состав гуминовых кислот : С - 57,5-64,2%; Н - 4,3-5,4%; О - 29-34%; N - до 4%. По химическому составу ГК высокомолекулярные ароматические и алифатические (значительное количество) гидроксикарбоновые кислоты, фрагменты которых соединены между собой (–О– и –СН₂–) мостиками. Основой структуры ГК являются конденсированные системы, включающие предельные и ароматические кольца и несущие боковые цепи и функциональные группы при ядре и в боковых цепях.На стадии торфа они еще содержат -ОСН₃ группы.Парамагнетизм обусловлен наличием свободных радикалов.ГК - биологически активные соединения, используются в качестве стимуляторов роста и высокоэффективного органического удобрения.Благодаря присутствию в них фенольных гидроксилов, ГК являются достаточно сильными антисептиками.

У ГК БУ основой структуры являются 2-3 конденсированных ароматических кольца, включающие гетероциклы, содержащие О, N и S. Кислый характер гуминовых кислот БУ определяет содержание в их составе кислородных функциональных групп таких же, как и в торфе. В ряду углефикации их количество уменьшается, так содержание (СООН) уменьшается от 1,6 – 3,2 до 1,5 - 0,6%, (ОН) - от 8,0 до 4,5%, (-С=О) – от 12 до 1,4, (ОСН₃)- от 4,0 - 0,7 до 0. O сохраняется в основном в фенольных и карбонильных группах. Большая часть О уходит при декарбоксилировании в форме СО₂, оставшийся кислород в процессе ангидридизации и этерификации переходит в мостиковую форму. Реакция ангидридизации ведет вместе с тем к укрупнению молекул, что увеличивает молекулярную массу ГК. Молекулярная масса гуминовых кислот БУ может достигать 3500. ГК переходят при преобразовании в гуминиты остаточного угля, приобретая нейтральные свойства. Переход в гуминиты - переход в каменные угли (КУ).