Болото – природное богатство

(статья из журнала Наука и Техника, от июля 1970 г.)

Человек отвоевывает у болот огромные пространства, чтобы на них выращивать хлеба. Но в недрах болот хранится торф, болота — составная часть природы — тесно связаны с механизмами ее равновесия, и потому к ним относиться следует так же серьезно, как к земле и воде.

В конце ледникового периода и в начале послеледникового в низинах образовались огромные водохранилища. С изменением климата они частично исчезли, и на их месте стали возникать болота. Заболачивание происходило и в той части возвышенности, где почва была переувлажнена ледниковыми водами. Болота возникают и в наше время, правда, значительно медленнее.

В переувлажненном верхнем слое почвы к корням растений поступает недостаточно воздуха. Рост растений затрудняется, и начинается постепенное отмирание растительного покрова. Из-за недостатка кислорода остатки растений полностью не разлагаются, а накапливаются в верхнем слое почвы и образуют торфяные пласты. Пласты эти обладают большой водоемкостью. Постепенно в них ухудшается аэрация (газообмен), уменьшается количество питательных веществ. Поэтому в такой почве появляются другие виды растений, вегетация которых приспособлена к новым условиям. В дальнейшем на этой площади вновь изменяется вид растений, и, наконец, мы видим только такие растения, корневая система которых либо вообще не требует кислорода, либо получает кислород в результате обмена веществ самого растения.

Растительный покров болот зависит от химического состава вод, питающих болота. Если это грунтовые или сточные воды со сравнительно богатым набором питательных веществ, то на болотах произрастают различные растения и лиственные деревья. Такие болота располагаются в низинах, их обычно называют низинными болотами. В более возвышенные места воды, богатые питательными веществами, не попадают. Растения здесь развиваются за счет атмосферных осадков, которые питательных веществ почти не содержат. Поэтому тут встречаются нетребовательные растения и формируется так называемое верховое или моховое болото. Низинные болота со временем из-за нарастания слоя торфа поднимаются над окружающей местностью. Приток воды, содержащей питательные вещества, сокращается, а затем и вовсе прекращается. Тогда появляются представители растительности верховых болот. Сперва формируется так называемое переходное болото со смешанной флорой, а затем моховое болото с характерными для него небольшими редкими сосенками.

Превращение озера в болото происходит не менее интересно. Остатки планктона накапливаются на дне озера и образуют сапропель. На пологих берегах произрастают различные водяные и подводные растения. На глубине 2— 2.5 м, например, произрастают водяные лилии, на глубине I — 1.5 м — камыш и тростник, на мелководье — осока и другие растения. Остатки растений падают на дно, частично разлагаются, в результате озеро постепенно становится мелководным. Здесь начинают произрастать другие, уже мелководные растения. Затем наступает момент, когда водяные растения захватывают всю площадь озера. Оно зарастает, и на его месте образуется болото.

Возраст болота определяют, анализируя цветочную пыльцу и споры, которые хорошо сохраняются в болотах. Этим методом изучают климатические изменения послеледникового периода. Ведь с изменением климата изменялся и растительный мир. Остатки различных растений в хронологическом порядке накапливались в торфе и в других отложениях. Этим методом биолог М. Галениеце изучила около 30 латвийских болот, которые формировались в различных условиях. Одним из самых новых и более точных приемов определения возраста торфа является так называемый радиоактивноуглеродный метод. Он основан на распаде радиоактивного углерода См в остатках растений. Этим методом установлено, что в нашей республике возраст торфяных пластов, заключенных в различных минеральных породах, превышает 34 ООО лет. Этим и другими методами установлено, что ежегодный прирост торфа в различных геологических зонах составляет 0,5—2,5 миллиметра. Приближенно можно вычислить возраст болота следующим способом. Средний прирост торфа принимают равным одному миллиметру в год. Восьмиметровая глубина многих латвийских болот свидетельствует, что они начали формироваться примерно 6 тысяч

лет до нашей эры. Однако, чтобы переработать болота современными методами, достаточно всего нескольких десятилетий. Отсюда возникает вопрос, правильно ли и достаточно ли рационально мы используем эти кладовые органической массы, которые природа создавала тысячелетиями. Ведь при добыче торфа и осушении болот полностью прекращается их дальнейшее формирование, начинается минерализация и сокращение органической массы. Быть может, и здесь следует брать пример с лесохозяйственников, которые определяют объем порубок в зависимости от темпов воспроизводства леса и тем самым не допускают уничтожения лесов.

Болота — составная часть ландшафта. Распространенный взгляд, что болота — места малопривлекательные, представляется не таким уж бесспорным. С точки зрения гидрологии, болота можно сравнить с водохранилищами. При их осушении нарушается гидрологическое равновесие. В результате может ощутимо понизиться уровень грунтовых вод в окрестностях, измениться микроклимат и т. д.

Очевидно, использование болотных растений в декоративных целях созвучно нашей природе, и многие мхи можно использовать в альпинариях. В том, что болота отнюдь не однообразны, можем убедиться на примере многих наших моховых болот, которые сменяются песчаными холмами, поросшими березами и соснами, и озерами с многочисленными островами. Особенно это своеобразие бросается в глаза тем, кто болот не видел. Поэтому понятно предложение друзей природы сберегать и

эти части естественного ландшафта и сохранить некоторые болота республики неприкосновенными. К тому же они могут быть использованы и для научных исследований.

В отдельных климатических поясах земного шара накопились значительные запасы торфа. Из них примерно 57% находятся на территории Советского Союза. Наибольшими запасами располагают РСФСР, Белоруссия, Украина и Эстония. Латвию тоже относят к «торфяным республикам», так как примерно 643 тысячи гектаров, или 10% ее территории, заняты торфяными болотами. Общие запасы торфа в Латвии составляют примерно 11 миллиардов кубометров, или 1,7 миллиарда тонн воздушно сухого торфа. Если этот торф расположить по всей территории равномерно, то слои торфа составил бы примерно 18 см. Латвия насчитывает 5789 торфяных болот. Из них 90 занимают площадь более 1000 га.

Наибольшую площадь занимают моховые болота (51,4%), содержащие 2/3 всех торфяных запасов. Они же и более глубокие: их максимальная глубина достигает 10 метров. Больше всего болот расположено в центральной части республики (см. схему), между Ригой, Балдоне, Елгавой и Тукумсом, а также в восточных районах Латвии между Мадоной, Екабпилсом, Прейлями, Резекне, Карсавой, Вилянами и Гулбене. Большие массивы торфа имеются и в северо-восточной части Латвии. В отдельных районах болота занимают до 30% территории.

Торф содержит 50—60% углерода, 30—40% кислорода, 1—3% азота и примерно 6% водорода, 3—16% минеральных веществ и очень мало серы (всего 0,1 — 0,2 %). Обезвоживание торфа представляет одну из основных проблем при использовании его в качестве топлива, в сельском хозяйстве, а также при химической переработке, поскольку все эти отрасли хозяйства заинтересованы получить не просто торф, а сухое вещество.

Энергетиков интересует главным образом теплотворность органической массы торфа. У фрезерного торфа она составляет примерно 2650 ккал/1 кг, у кускового торфа 3120 ккал/1 кг, у брикета 4100 ккал/кг.

Первоначально торф в Латвии использовался в крестьянском хозяйстве в качестве подстилочного материала. В тридцатых годах прошлого столетия в редколесных районах Латвии торф стали использовать и в качестве топлива. Основным орудием добычи была лопата, и поэтому в 1919 году было получено всего 12 тысяч тонн торфа. В буржуазной Латвии осуществлялись попытки импортируемое топливо заменить торфом, что несколько увеличило его добычу. Но торф не играл сколько-нибудь значительной роли в общем топливном балансе. В связи с развитием животноводства возрастало и производство подстилочного торфа. Однако широкая добыча торфа начинается только в послевоенные годы, когда торфяная промышленность стала самостоятельной отраслью народного хозяйства.

В 1960 году удельный вес торфа в топливном балансе Латвии составлял 27%. В дальнейшем добыча торфа постоянно возрастала, и в 1969 году предприятиями торфяной промышленности было добыто 3,4 миллиона тонн, в том числе 1,2 миллиона тонн для нужд сельского хозяйства. Для нужд сельского хозяйства торф добывают и мелиораторы. В республике действуют три торфобрикетные фабрики и одна фабрика торфоизоляционных пластин.

Торф все шире используется в качестве субстрата в теплицах, в садоводстве и лесном хозяйстве. Заметим, что в этой области его использование в дальнейшем будет расширяться. Поскольку торф — хороший теплоизолятор, его используют для производства теплоизоляционных материалов. Однако из-за гигроскопичности и большого содержания органических огнеопасных веществ сфера их применения не расширяется. Издавна торфяные грязи используются в бальнеологии.

Львиная доля торфа все-таки приходится на топливо. Сейчас сжигается примерно 60% всего добытого в республике торфа. По сравнению с другими видами топлива торф имеет более низкое качество. Его экономически не выгодно транспортировать на большие расстояния, в то время как на месте добычи это топливо более выгодное, нежели уголь и даже природный газ, которые приходится транспортировать издалека. Ученых уже давно привлекает мысль использовать более целесообразно химические вещества, содержащиеся в торфе. При этом выявились бы некоторые его преимущества. Торф легко поддается обработке различными веществами и действию высокой температуры. При термической обработке из торфа получают газ, кокс или полукокс, смолу и подсмольную воду. Торфяной кокс, содержащий мало серы и фосфора, можно успешно использовать в металлургии для получения металлов, не содержащих серы. Полукокс можно использовать для получения активированного угля. Продукты переработки могут быть использованы в производстве пластмасс, дубящих веществ, лаков, искусственного волокна, гербицидов и других продуктов. В зависимости от температурного режима газ, смолу и прочие продукты можно получать в самых различных пропорциях. Из одной тонны сухого фрезерного торфа таким образом можно получить 160—340 м3 газа, 60—95 кг смолы и газообразного бензина.

Существуют и другие методы переработки торфа. Экстрагируя, гидролизуя и окисляя торф, можно получить много ценных химических продуктов. При первичной обработке торфа горячей водой растворяются содержащиеся в нем простые сахара, соединения и часть гуминовых кислот. Обрабатывая нерастворившуюся часть органическими растворителями, например бензолом, можно получить битумен, содержащий воск, парафин, фенол и другие химические продукты. Нерастворившуюся часть можно обрабатывать кислотами — серной, соляной. При этом гидролизуется гемицеллюлоза, которую можно использовать для получения спирта или дрожжей. При помощи щелочи из твердых остатков получают гуминовые кислоты. Можно получать и целлюлозу. Все эти вещества сперва были получены в лаборатории. Но уже разработана технология и соответствующее оборудование для гидролиза торфа с помощью серной кислоты с целью получения кормовых дрожжей. Разработаны также технология и оборудование для получения воска, этилового спирта, фурфурола, щавелевой кислоты и жидкой углекислоты. Недалеко время, когда будет начато промышленное производство этих продуктов из торфа. Все это приведет к сокращению расхода пищевого сырья, которое использовалось для получения аналогичной продукции. Разработанными приемами из одной тонны сухого торфа можно получить 230—260 кг редуцирующих веществ, около 50 кг этилового спирта, до 80 кг щавелевой кислоты и к тому же 900 кг торфа с влажностью 40%, пригодного для отопления.

Таким образом, торфяные запасы — потенциальное сырье для получения крайне необходимых химических продуктов, их разработка значительно увеличит эффективность народнохозяйственного использования торфа.

Тэги: болота, экосистема болота, болотистая местность