簡介
泥煤在自然狀態下含有大量水分,其固相物質主要是由未完全分解的植物殘體和完全
腐殖化的腐殖質以及礦物質組成的,前兩者
有機物質,一般占固相物質的半數以上。它是古代
沼澤環境特有的產物,在多水缺少空氣的條件下,死亡後的鬆軟的有機堆積層,東北泥炭屬高寒地區,這種泥炭的氮和
灰分元素含量較低;略顯酸性或強酸性,PH值為5.0---5.9;
EC值小於1,
持水量很高。一般有52%(V),通氣性良好,通氣空隙在27---29%間。泥炭是一種寶貴的自然資源,由於它獨特的質輕,持水、透氣和富含
有機質、具有其他材料不可替代的作用和適中的價格在我國及世界園藝上和生產綠色有機複合肥中廣泛套用。
分類
泥煤又叫草炭、泥炭,是各種植物殘體在水分過多、通氣不良、氣溫較低的條件下,未能充分分解,經過長期積累而形成的不易分解而穩定的堆積成層的有機物。泥煤是在潮濕的森林裡產生的一種生物淤泥,在深1米到7米的土壤裡面。
根據泥炭的形成條件,植物群落的特性和養分情況,可將泥炭分為3種類型。
高位泥炭生成在地勢比較高的地方,呈紅色或棕黃色,由水蘚、綠蘚等植物形成,生長年代比較短,灰分含量少,腐爛程度差,養分會計師較低,酸性較大。
低位泥炭生成在地勢比較低洼的地方,呈黑色或深灰色,由各種苔屬植物、蘆葦、木賊等植物形成,灰分含量較多,持水性較小,酸性較低,分解程度較高。
過渡泥炭又稱中位泥炭,介於上述2種泥炭之間的類型。
價值
眾所周知,
濕地是地球之“腎”,濕地具有涵養水源、調節徑流、增加
大氣濕度、防止環境趨乾、保護珍貴
水禽和重要
魚種等重要作用。泥炭作為濕地的寶貴資源,在
工業、
農業及人類生活的諸多方面發揮著重大作用。中國泥炭資源比較豐富,據統計,其資源總量約為47億噸,屬於濕地的泥炭資源占全國泥炭資源總量的80%。其中以由於水體
沼澤化而使
湖泊淤積,從而逐漸發育成泥炭沼澤的這種類型泥炭最為豐富,約占全國泥炭資源總量的65%。
泥炭是一種低
熱量煤(燃燒所釋放的熱量低於煤),具有較多的孔隙和巨大的內表面積,
吸附能力強,其
分子結構有酚羥基、
羥基、醇基等含氧的活性
官能團,具有
離子交換能力及形成金屬絡合和
螯合物的能力。泥炭中還存在醌基和半醌基分子結構,這使得它還具有
氧化還原能力。泥炭的成分隨產出地的不同而略有差異。由於泥炭的基本特點是以富營養的
草本泥炭為主,其中
灰分和腐
植酸含量較高,因此具有較高的經濟價值。如若爾蓋高原是中國最大的一片現代泥炭
沼澤地,其分布面積大約2829平方千米,其中可被利用的泥炭資源約占總資源量的92%。
過去,人們一直沒有將泥炭視為資源,或者僅把它簡單地歸屬為
地理景觀中
沼澤或
濕地的一部分。直到上世紀60年代,泥炭作為礦產資源和土地資源在農業和燃料方面得到開發利用,取得了一定的進展,積累了豐富的經驗。世界上泥炭的開發和利用中有70%體現在農業領域,20%套用在燃料方面,其他方面僅有10%左右。
人類在利用“埋藏燃料”一一
煤和
石油之前,一般用
木材作為能源。到了12世紀才出現燃燒泥炭的取暖方式以及將其用做日常生活燃料。在歐洲,最早利用泥炭燃料的國家有荷蘭、丹麥和愛爾蘭,隨後前
蘇聯、
德國、
芬蘭、
冰島等國家也相繼開採泥炭作為家庭燃料。到了l9世紀中葉,有些國家又將泥炭燃料作為紡織廠、糖廠和陶瓷廠等工廠用工業燃料。雖然當時泥炭開發利用水平還很低,用量也有限,但這卻揭開了泥炭開採的歷史,從此人們認識到泥炭是一種可利用資源。
到了
工業革命之後,各種加工業、交通事業迅猛發展,泥炭的利用從農村家庭取暖的簡單散燒擴大到中小城鎮居民以塊狀泥炭作為生活燃料。這種情況在歐洲比較普遍,如今愛爾蘭等國家仍保持著少量的這種古老的泥炭開採利用方式,因為這是一種簡便而又經濟的泥炭開發。近百年來,由於工業化的發展以及遭遇石油危機,在泥炭豐富的國家和地區,特別是北歐的
芬蘭、
挪威等煤、石油貧缺的國家,把泥炭作為重要能源的科學研究和開發有了很大發展,實現了泥炭的工業化套用。針對當時由於一些燃料的利用,給環境帶來污染以及危害人類生存等問題,泥炭燃料的優勢更加凸顯。因為泥炭易燃、含硫量低,不必經過昂貴的煙囪處理即可達到環境質量標準,是一種理想的“清潔燃料”。
用途
化學工業
泥炭
腐植酸類製品的用途廣泛,可用作泥漿調整劑、
耐火材料解膠劑、
蓄電池陰極板
膨脹劑、鍋爐
軟水劑、團煤化肥模砂等的
粘結劑、
表面活性劑、
分散劑、
起泡劑、
防鏽劑等泥炭蠟鍍在
皮革、
木器、
塑膠、紙張等表面,可增加其強度又可防水,可用作鑄模粉和壓塑粉,試製雙層紙、粘合潤滑劑、稠化劑、阻粘劑等泥炭樹脂可用作防水劑、合成荷爾蒙製劑的原料及試製阻抑劑等泥炭低溫千餾可製得氣體、液體和固體燃料,並從所得低溫焦油中製得化工原料和化工產品泥炭加酸水解物可製得草酸、糠醛、多元醇等磺化泥炭和磺化泥炭半焦可用作離子交換劑。
泥炭在
醫藥中的套用較廣,泥炭墊在
骨科中使用,並可預防
褥瘡泥炭浴、泥炭製劑以及泥炭腐植酸類藥品可用來治療一些皮膚科、婦科、外科、內科等的疾病,泥炭製劑有抗腫瘤作用從泥炭可提取乙種
維生素類和
煙酸等。
泥炭也可試製
酚醛壓塑粉、造紙用紙漿及一些
催化劑。此外,在
建築工業上泥炭腐植酸類製品可用作水泥外加劑、製造充氣混凝土等,泥炭製成耐火、耐水、耐生物的絕熱板和輕質混凝土等建材在鋼鐵工業上試製模砂添加劑、煉製海綿鐵及燒結鐵礦在食品工業上用作
防腐劑、保存水果或鮮菜的填料,並用於造酒等。
燃料使用
在產地,
泥炭被用來作為日常生活中的燃料使用。
在蘇格蘭地區,泥炭被大量用來作為製造
蘇格蘭威士忌的過程中,烘烤已發芽
大麥所需的燃料來源。使用泥炭烘乾的大麥具有獨特的煙燻味,已經變成蘇格蘭威士忌的風味特色,稱為泥炭度(Peatiness),這也是“泥炭”這名詞最常被提及的場合。
農業
在農業上用途將泥炭曬乾,粉碎後直接作
肥料施用。一般選用分解程度高,碳氮比值小,有效養分較多的低位泥炭作
基肥,每
畝(667平方米)施用量2500~3000千克;泥炭也可用於溫床育苗,作為吸熱保溫材料,效果很好。因為泥炭對水分及氨有很大的吸收能力,一般風乾泥炭能吸收3-6倍自身重量的水分,是很好的墊欄材料。通常宜採用分解程度弱的微酸性泥炭,具有較高的吸氮性能。墊欄泥炭不要過於,否則易於飛揚。
分解程度較高的低位泥炭,因養分含量較高,容易粉碎,最適宜用於製造泥炭堆肥。一般採用混合堆肥的方法,如泥炭和人糞尿堆肥、泥炭和家畜糞尿堆肥、泥炭和作物秸行稈堆肥以及泥炭和綠肥堆肥等,堆制方法與普通堆肥相似。
利用泥炭、
褐煤等原料,採用不同的生產方式,製取含有大量
腐殖酸和作物生長、發育所需要的
氮、
磷、
鉀及某些
微量元素的產品,就叫腐殖酸肥料,相當於有機無機複合肥。腐殖酸肥料的品種有腐殖酸銨、硝基腐殖酸銨、腐殖酸磷、腐殖酸銨磷、腐殖酸鈉、腐殖酸鉀、高氮腐殖酸銨等。
主要用作肥料,其類別有泥炭糞肥、泥炭廄肥、泥炭淤泥肥、氨化泥炭、泥炭礦物質氨化肥、含有氮磷鉀和微量元素的高效泥炭複合肥、泥炭基細菌微量元素肥等泥炭與三臻衍生物的組合物是兼有除草效果的肥料泥炭腐植酸鈉、泥炭硝基腐植酸錢等可用作植物生長刺激素泥炭、泥炭灰和泥炭聚氯乙烯等廢物的組合物可用作土壤改良劑泥炭可試製線蟲防除劑泥炭腐植酸類物質可試用作植物生理病預防劑和防止農藥分解劑等泥炭營養土、泥炭營養缽及基質泥炭塊主要用於園藝。
泥炭加酸
水解所得水解物可生產
蛋白質酵母飼料等泥炭中加入
尿素和
生石灰,通入
水蒸汽處理製得飼料添加劑泥炭蘭鐵礦、泥炭
腐植酸鈉以及吸附食品加工廢液的富營養草炭纖維質等都可用作飼料或飼料一添加劑泥炭腐植酸類物質可試用作動物消炎劑、桑葉
活化劑及養魚池塘環境調整劑。
環境保護
泥炭和活化泥炭可試製成離子交換劑和油
凝聚劑泥炭和泥炭灰可用作
吸附劑泥炭及其加工產品可以處理含有
染料、
重金屬離子、石油產品、
放射性元素和
稀有元素、
明膠、
農藥、
表面活性劑等各種
工業廢水。泥炭可直接試用於處理肥料生產的廢氣中的NH
3和NOx、脫除冶金廠廢氣中的矽的氧化物和煙塵,並除去煙道氣中的SO
2和NOx酸化泥炭試用來處理含
氨和
胺的空氣草炭纖維可用作廢氣脫臭劑以除去硫化氫、
甲醛和氨等泥炭、泥炭活性炭、泥炭焦和泥炭分子篩都可用作氣體淨化劑,用來淨化廢氣和空氣泥炭腐植酸類物質可用作廢氣和廢水的處理劑。
淨化重金屬廢水
泥煤充當廢水淨化介質早已被人們所了解。泥煤採取何種機理吸附重金屬尚未定論,不同研究得到不同結論。在泥煤表面上吸附可以是單個界面活性離子或整個分子,其
吸附還與泥煤類型、
溶液濃度、
pH值、研究方式、溶劑種類等因素相關聯,所以對吸附機理的認識有一定的困難。
重金屬污染物和泥煤之間存在以下幾種可能作用方式:
①與
羥基,苯酚基和雜環上H被同樣電荷的活性離子所取代;
②泥煤其弱酸性功能團顯示出與金屬離子有配合能力;
③多價陽離子和泥煤空隙內羥基,木質素,纖維素,半纖維素等極性基團形成氫鍵而吸附;
④陽離子和陰離子締合,重金屬離子可以和欠飽和氧原子離子基團配位,或簡單表示為溶液中活性離子吸附在帶有相反電荷的泥煤表面空位上;
⑤
吸附劑與被吸附物之間總有
色散力的,所以都會發生這種吸附。普遍認為泥煤吸附過程產生螯合和配位等化學鍵是重金屬離子和極性泥煤之問的主要作用力。
其他套用
在農業上,用作堆漚制肥和改良土壤,泥炭腐植酸類肥料和
腐植酸鈉刺激劑以及營養土和營養缽等在工業上,用泥炭作工業和民用燃料,用於建築材料和包裝填料,腐植酸類物質,用於生產蓄電池陰極板
膨脹劑、鑽井泥漿
調整劑、水泥
減水劑,煤球粘結劑以及提取泥炭蠟和水解物等在醫藥保健上,用於製作各種泥炭墊,
腐植酸類物質可治療多種疾病,還可提取營養藥品。
分解程度的鑑別
將泥炭里的植物殘體,泥炭的可塑性和被擠出水的情況作為鑑別要點。泥炭中絕大部分植物的形狀依然很好保留著,
腐殖質很少,壓縮泥炭時很有
彈性,幾乎沒有
可塑性。被擠出的泥炭水呈淡黃色、黃褐色或淡灰色,這種泥炭分解程度就低。從泥炭中很難辨別出植物的形狀,腐殖質很多,可塑性稍好些。用手擠時,部分泥炭可從指縫裡擠出來,並能使手沾污,擠出的水是深褐色或
灰色,這種泥炭的
分解程度屬中等。泥炭中腐殖質的微粒占絕大多數,用手抓時,泥炭很容易從指縫裡擠出,同時易沾污手,但往往擠不出水來,這種泥炭分解程度就高。