Торф как полезное ископаемое московской области
Содержание
Введение. 3
Торфяные месторождения. 4
Виды торфа. 84
Добыча торфа в Московской области. 94
Создание базы данных торфяных месторождений Талдомского района. 114
Природоохранные функции болот и торфа. 14
Заключение. 174
Список использованных источников. 184
Введение
Геоинформационная система (географическая информационная система, ГИС) – система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информации о необходимых объектах.Понятие геоинформационной системы также используется в более узком смысле – как инструмента (программного продукта), позволяющего пользователям искать, анализировать и редактировать как цифровую карту местности, так и дополнительную информацию об объектах.
Основой любой ГИС является база данных (БД). Эта структура содержит информацию, упорядоченную определенным образом и соответствующую требованиям, которые предъявляются к данным ГИС.
Целью данной работы является:
1) Изучение торфяных месторождений Московской области;
2) Создание базы данных с использованием табличных форм;
3) Представление торфяных месторождений Московской области с помощью картографических изображений.
Торфяные месторождения
Торфяные месторождения – это участок земной поверхности, содержащий торфяную залежь, по размерам, качеству и условиям залегания пригодную для разработки. Торфяное месторождение обводнено и покрыто растениями-торфообразователями.
Торфяные месторождения являются одним из компонентов экологических систем и играют важную роль в регулировании природных процессов.
В Московской области имеется ряд полезных ископаемых. На первом месте среди них по запасам и использованию стоит торф – выявлено свыше 1700 его месторождений.
Торф – это горючее полезное ископаемое, образовавшееся в условиях переувлажнения и без доступа воздуха в результате неполного распада болотных растений. Химический состав его весьма сложен: 50-60% углерода, 30-40% кислорода, 3-5% водорода, 1-3% азота и около 1% серы.Теплота сгорания (максимальная) 24 МДж/кг. Используется комплексно как топливо, удобрение, теплоизоляционный материал и др. Запасы торфа в России составляют свыше 186 млрд. тонн.
Торф образуется благодаря механическому разрушению растительных остатков и химическому изменению входящих в состав растений органических и органо-минеральных соединений.
Несмотря на то, что на болотах встречается очень большое количество разнообразных растений, число торфообразователей весьма невелико. Значительное участие в образовании торфа принимают: тростник, камыш, хвощ, осока, пушица, ольха черная, береза пушистая, сосна.Но особенно большое участие в построении торфяной массы принимают мхи: сфагнумы и гипнумы.
Разрабатывают торф открытым способом, потому что все торфяные месторождения расположены на земной поверхности. Существует две основных схемы добычи торфа:сравнительно тонкими слоями с поверхности земли и глубокими карьерами на всю глубину торфяного пласта. Согласно первой из этих схем торф извлекают, вырезая верхний слой, согласно второй – экскаваторным (или кусковым) способом.
Фрезоторф (фрезерный способ добычи торфа) – самый распространённый, но и самый чувствительный к изменению погодных условий способ добычи торфа.
При фрезерном способе торф разрыхляется на глубину до 2 см с помощью трактора с установленным на нём навесным оборудованием. Такое оборудование являет собой фрезерный барабан или ножевой фрезер. Вращаясь вокруг собственной оси и углубляясь в залежи, фрезы снимают небольшой по толщине слой, превращая его в крошку. Разрыхленный таким образом торф сохнет на солнце. Во время сушки торф переворачивается 1-3 раза с помощью ворошилки, которая также устанавливается на тракторе. После того, как фрезерный торф достигает нужной влажности, он собирается в валки прямо на поле. Фрезерование, шевеление и валкование образуют собой так называемый «цикл сбора». Сразу после валкования начинается новый процесс фрезерования поверхности болота. Торф, собранный в валки, хуже вбирает влагу и потому останется сухим. После выполнения 4-6 циклов сбора торф, с помощью ленточного конвейера из валков грузится на прицепы и доставляется на специальную площадку для последующего складирования в бурты. Фрезерный торф может быть высушен лишь при сухой солнечной погоде, потому его добыча возможна лишь летом на протяжении достаточно короткого периода времени. Фрезерный торф являет собой сыпучую смесь мелких частиц разного размера.
Процесс фрезерования используется и для производства кускового топливного торфа. В этом случае торфяная залежь сначала разрыхляется (на глубину до 500 мм) и переделывается, а затем формируется в куски необходимых размеров. [6]
Экскаваторный или кусковой способ добычи — при экскаваторном способе получают торфяное топливо в виде больших кусков весом по 500-1000 г.
Экскаваторный способ добычи ещё называют «кусковым», процесс заготовки кускового торфа не очень отличается от фрезерного, но меньше зависит от погодных условий. Кусковой торф добывается с помощью навесного диска с гидравлическим цилиндром. Диск поднимает торф на поверхность из глубины около 50 см. В цилиндре он прессуется под давлением, а затем выталкивается наружу через прямоугольные сопла и волнообразно укладывается на поверхности поля. В результате получают так называемый «волнообразный» кусковой торф. Сформированный кусковой торф через несколько часов сушки на солнце почти не вбирает в себя влагу. Достаточно хорошо высушенный кусковой торф (как и фрезерный) собирают в валки, где длится его просушка. После этого на поверхность поднимают ещё одну порцию торфа. Таким образом валкуют 1-3 слоя торфа, после чего его собирают и транспортируют для вкладывания в бурты.
Россия занимает первое место в мире по запасам торфа, доля её в общемировых запасах, по разным оценкам, составляет от 40 до 60%. Балансовые запасы торфа в России оцениваются в 30.8 млрд. т 40% условной влажности, или более 10.7 млрд. т условного топлива. Около 60% от общих запасов торфа по технологическим факторам оценены как потенциально извлекаемые [3].
Добыча торфа и его переработка играют немаловажную роль, являясь сырьем для получения воска, медицинских препаратов, продуктов парфюмерной промышленности, технической бумаги, кислот, спирта и многих других видов продукции.
Непревзойденными преимуществами торфа и торфяной продукции являются:
– чистота и стерильность, полностью отсутствуют патогенная микрофлора, болезнетворные микроорганизмы, техногенные загрязнения и семена сорных трав;
– влагоёмкость и воздухоемкость (рыхлость и сыпучесть материала) при высокой ионообменной способности позволяет адсорбировать и удерживать оптимальное соотношение влага-воздух, постепенно отдавать растениям элементы минерального питания);
– содержание в составе натуральных природных гуминовых кислот, обладающих стимулирующим действием на развитие растений и полезной микрофлоры.
Всего в России насчитывается 7 крупных торфяных баз с эксплуатационными запасами 45 млрд.т.[4]
Виды торфа
В зависимости от условий образования торф делится на следующие виды:
1) Верховой торф — сформировался в результате разложения болотной растительности (сфагнумовые мхи, сосна, пушица) за счет сильного увлажнения спровоцированными в основном осадками в виде дождя и снега. Не очень хорошее удобрение, потому как имеет низкую зольность около 4 %. Цвет меняется с увеличением уровня разложения от светло-желтого до темно-коричневого. Основное применение в качестве топлива или теплоизоляции.
2) Низинный торф — сформировался в результате перегноя болотной растительности такой как осока, осока, зелёный мох) за счет сильного увлажнения вызванного грунтовыми водами. Это очень хорошее удобрение так как зольность достигает 12- 18 %. Цвет как правило серый (близкий к земельному ) или черный.
Вдобавок к этому выделяют переходный торф, который образован по схожей с верховым схеме, только обладает чуть выше зольностью до 6%.
Добыча торфа в Московской области
Торфяные месторождения являются одним из компонентов экологических систем и играют важную роль в регулировании природных процессов. На них сформировались специфические флора и фауна, которые развиваются в характерных для них условиях. [1]
Московская область – субъект Российской Федерации, входит в состав Центрального федерального округа. Область расположена в центральной части Восточно-Европейской равнины в бассейне рек Волги, Оки, Клязьмы, Москвы. Граничит на северо-западе и севере с Тверской областью, на северо-востоке и востоке – с Владимирской, на юго-востоке – с Рязанской, на юге – с Тульской, на юго-западе – с Калужской, на западе – со Смоленской, в центре – с городом федерального значения Москвой. Также существует небольшой северный участок границы с Ярославской областью. Административно область состоит из 29 районов, 32 городов областного подчинения, 2 посёлков городского типа областного подчинения и 5 закрытых административно-территориальных образований.
Торфяные месторождения и заболоченность Московской области занимают обширные территории, поэтому их рациональное использование приобретает особую важность и требует более глубокого изучения степени влияния на прилегающие площади.
На сегодняшний день в Московской области известны около 1700 торфоразработок. Максимальное количество находится в Восточной части области. Общая добыча торфа в Московской области составляет около 6-7 млн.т. в год. Общая площадь торфоразработок в Московской области приблизительно составляет 25тыс.Га. Основная добыча в промышленных масштабах ведется в 5 районах Московской области – это Талдомский, Егорьевский, Шатурский, Луховицкий, и Орехово-Зуевский район.
Талдомский район самый северный район Московской области, Площадь района составляет 1427 км². Почвы – суглинистые и супесчаные дерново-подзолистые. В юго-восточной и западной частях района значительные площади занимают болота, часть массивов осушена. Основные древесные породы – берёза, ель, сосна и осина.
Важнейшие реки – Дубна и Хотча – являются правыми притоками Волги. Район небогат полезными ископаемыми; имеются торф (2-е место по запасам в области), гравий, кирпичные глины; ныне полезные ископаемые почти не разрабатываются.
Город Москва и его окрестности являются не только, как говорят, «на семи холмах построенным» местом, столицей самой большой страны мира и просто большим и богатым городом. Также «стольный град» и Московская область являются сокровищницами с полезными ископаемыми.
Экскурс в историю
Вся обширная территория Московской котловины содержит в своих недрах полезные ископаемые в отложениях с ярко выраженным ледниковым происхождением четвертичного и дочетвертичного периодов. Это, в свою очередь, означает, что территорию современных Москвы и области периодически покрывали просто огромные объемы воды и льда. Последнее оледенение, к примеру, было свыше 11 тысяч лет назад. Так или иначе, но именно благодаря таким «мокрым» процессам, происходящим в далекие времена, Москва сейчас может похвастаться наличием в своих недрах бурых углей, гжельской глины, доломитов, кварцевых песков, песчаников, фосфоритов и т.д.
Так как на территории Москвы и области не найдено рудных ископаемых в достаточном для промышленных масштабов количестве, о них говорить не будем. Перейдем сразу к нерудным ископаемым.
Нерудные ископаемые
Около города Егорьевск, что расположен в Московской области, ведется добыча фосфоритов. Фосфоритами зовутся полезные ископаемые, в веществе которых содержатся соединения с фосфором. Данные полезные ископаемые активно применяются в хозяйственной сфере для производства обогащающих почву удобрений. Еще фосфоритами богаты Воскресенский, Зарайский и Коломенский районы.
Также имеются «строительные» ископаемые, вроде доломита, известняка, мела, мергеля.
Известняк добывают для создания цементного раствора, гашеной извести. Кстати, белый известняк также пригоден в роли материала для строительства стен. В частности, московский Кремль в прошлом был построен именно из этого светлого материала. Отсюда и название «белокаменная».
Доломиты применяют в металлургии, в качестве флюса, как огнеупорный материал, также в стекольной промышленности и даже как средство от насекомых. Интересный факт, что смесью, содержащей в том числе и доломит, в свое время засыпали четвертый энергоблок Чернобыльской АЭС после произошедшей там катастрофы для ликвидации последствий.
Добываемый мел, в свою очередь, отходит в стекольную, спичечную, строительную, бумажную и пищевую отрасли.
Мергель – это горная порода смешанного типа. В его составе также можно обнаружить и довольно большой процент глин. В наше время основная сфера его применения – участие в создании портландцемента. Хотя в античности греки также использовали мергель, как удобрение.
Пески и глины
Звенигородский район, вместе с Клинским, Люберецком Сергиево-Посадским, а также Истринским делят славу «добытчиков стекла». Ведь именно здесь находятся крупные залежи кварцевых песков, из которых делают стекла. Лыткаринский завод оптики использует, например, пески, добытые в Люберецком районе. Качество добываемого материала соответствует сфере применения. То есть – крайне велико.
В отличие от кварцевого, строительный песок, хоть и обретается в тех же местах, где и его собрат, но предназначен вовсе не для стекольной индустрии. Его используют для создания асфальта, бетона, в дорожных работах и для производства силикатных кирпичей.
Тысячи жилых домов были бы далеко не такими комфортными, если бы на их крышах не было черепицы. А для того, чтобы она все-таки была, необходимо ее основное сырье – глина. Домодедово, Одинцово, Сергиев Посад, Клин – все эти города связаны с добычей глины. Отдельными списком стоит Шатурский район, где было обнаружено в свое время месторождение глин, обладающих огнеупорными свойствами (сопротивление жару вплоть до температуры в 1600оС). Населенный пункт Гжель издавна известен своей керамикой на основе тех самых огнеупорных глин.
Среди вышеуказанных материалов проще всего добывать песок, но с юридической точки зрения все одинаково сложно. Ведь для того, чтобы частному лицу начать добычу, необходимо оформить разрешение, лицензию и собрать пакет необходимых документов.
Водные ресурсы
Населенные пункты Клин, Звенигород и Серпухов изобилуют источниками с минеральными водами. Кроме того, имеется информация о подземных минеральных водах, расположенных в 300-500 метрах под уровнем земли.
В самой Москве продается «Московская минеральная», которая там же и добывается на глубинах свыше 300 м. По своей структуре и свойствам ближайшим аналогом «Московской» является известная «Ессентуки №20»
Горючие ископаемые
Все-таки львиную долю полезных ископаемых Подмосковья и Москвы составляют ресурсы горючего типа. А именно – торф. Более полутора тысяч месторождений этого растительного топлива и удобрения расположено по области. Две тысячи квадратных километров – такова общая их площадь. По оценкам ученых, на этой площади лежит запас торфа общим весом в 1 миллиард тонн. В Щелковском районе, к примеру, довольно богатые месторождения торфа протянулись на площадь в 8,5 квадратных километров.
Бурый уголь в столичной области также имеется, но его залежи настолько незначительны, что добычи в промышленных масштабах не ведется.
Минералы
Среди тех минералов, что могут встретиться искателям на территории Московской области, найти драгоценные будет очень сложно. Однако, полудрагоценных или поделочных камней здесь более, чем достаточно.
Агат, коралл и холцедон применяются, чаще всего для изготовления поделок предметов декорирования.
Флюорит используют в металлургии, оптике, керамике и в ювелирном деле. Поделки и украшения с флюоритом раньше ценились даже больше, чем само золото из-за красивого внешнего вида камня и особого свойства – он светится при нагреве.
Теперь, поговорим о кремне. Кроме своей прочности, ставшей притчей во языцех, он знаменит еще и другими своими «делами». Его также используют в ювелирных изделиях, для производства комплектующих вычислительной техники.
Подводя итог
Озираясь на все вышесказанное, можно смело утверждать, что Московская область весьма щедра на довольно большой перечень полезных ископаемых. И пусть в здешних горных породах, как и в минералах, мы не найдем рудных ресурсов. Но что касается остального, то здесь есть все, чтобы можно было разжечь огонь, построить дом, вставить в него стекла и удобрить грядку.
Торф — органический материал природного происхождения ( полезное ископаемое); образовано в результате разложения остатков растений в заболоченной местности. Он включает в себя 60% углерода. Максимальная теплота сгорания торфа составляет 24 МДж/кг. Применяется в качестве топлива , удобрения и теплоизоляционного материала. По последним данным резервы торфа в России превышают 185 млрд. тонн.
В первый раз добыча торфа в России была осуществлена в 1789 году в Санкт-Петербурге, позднее в 1893 г. его уже массово разрабатывали в Смоленской губернии. Основным периодом применения торфа в промышленных масштабах в качестве топлива считается довоенное время
В 40е годы 20 века все электростанции Ивановской, Владимирской, Ярославской, Кировской областей работали на торфе. Торф составлял до 40 % в топливных балансах энергосистем Ленэнерго и Мосэнерго. В связи с увеличением разработки нефти и природного газа, доля торфа как топлива сократилась
Россия обладает огромными ресурсами этого полезного ископаемого, около 60% общемировых запасов. Исследования показали, что торф как топливо с успехом конкурирует с каменным углём.
Добыча торфа
Первоначально торф добывался с помощью лопат, металлическая часть которых была специально изогнута под углом 90 %. После добыча торфа стала производиться с помощью экскаваторов и специальных машин (гидромониторов) которые размывали торф струёй воды, далее проводилась сушка на ровной поверхности.
Разработка торфа производится открытым способом, поскольку все торфяные месторождения находятся на поверхности земли.
При добыче торфа используют две основные схемы :
относительно тонким слоем с поверхности земли В соответствии с первой схемой торф получают, удаляя верхний слой,
глубоким карьером по всей глубине торфяного пласта. В соответствии со второй — торф получают с помощью экскаватора или кусковым способом.
Способы добычи торфа
Существуют следующие способы добычи
- Гидравлический
- Фрезерный
- Кусковой или экскаваторный
- Резной
Гидравлический — это способ добычи торфа, был изобретен в 1914 году, широкое развитие получил в 20-30е год XX века, и оказал влияние на развитие в то время крупных торфяных производствФрезерный — является общераспространенным способом добычи, но и самым зависимым от метеоусловий. С помощью трактора и поставленного на него оборудования производят разрыхление торфа на глубину до 2х см. Оборудование представляет собой ножевой фрезер (фрезерный барабан ). При углублении в залежи и вращении вокруг собственной оси, фрезы снимают небольшую толщину торфа превращая ее в крошку . После разрыхления, торф остается сохнуть на солнце. При сушке несколько раз переворачивают с помощью установленной на тракторе ворошилки. При достижении нужной влажности, торф собирается в валки непосредственно на поле. После этого, приступают новому процессу фрезерования болотной поверхности. Торф собранный в валки меньше впитывает влагу и остается практически сухим. Таким образом все процессы сбора повторяются до 6 раз, затем ленточным конвейером из валок грузят в прицепы и доставляют на специальную площадку для последующего складирования в бурты.
Просушить фрезерный торф можно лишь в сухую солнечную погоду, поэтому добыча возможна только летом и в достаточно короткий период времени. Фрезерный торф представляет собой рассыпчатую смесь маленьких частичек разной величины. Фрезерование применяется и в изготовлении кускового топливного торфа. Для этого торфяную залежь разрыхляют на глубину до 0,5 м и перерабатывают, далее формируют куски нужных размеров.
Кусковой или экскаваторный — при кусковом ( экскаваторном) способе торф производят в форме крупных кусков весом до 1 кг. Этот способ получения не сильно отличается от фрезерного, но менее зависим метеоусловий. Добыча кускового торфа проводится с помощью подвесного диска с гидроцилиндром. За счет диска ископаемое поднимается с глубины 0,5 м на поверхность. В гидроцилиндре он под давлением утрамбовывается, затем через прямоугольные сопла выталкивается наружу и складывается на поверхность поля. В итоге получают кусковой торф. Созданный таким образом материал, после нескольких часов высушивания на солнце практически не поглощает влагу. Довольно хорошо просушенный кусковой торф (подобно фрезерному) собирают в валки, где продлевается его сушка. Затем на поверхность подается еще одна партия. По такому сценарию складывают еще 2-3 слоя, затем торф комплектуют и доставляют для складывания в бурты.
Резной — устаревший способ добычи торфа (примитивный), при котором производилась ручная нарезка кирпичей торфа. Использовался на маленьких и мелких торфоразработках полностью заменен механизированными способами добычи.
Виды торфа
В зависимости от условий образования торф делится на следующие виды
Верховой торф — сформировался в результате разложения болотной растительности (сфагнумовые мхи, сосна, пушица) за счет сильного увлажнения спровоцированными в основном осадками в виде дождя и снега.
Не очень хорошее удобрение, потому как имеет низкую зольность около 4 %. При добавлении в грунт, его необходимо смешивать с доломитовой мукой, так как имеет повышенную кислотность. Цвет меняется с увеличением уровня разложения от светло-желтого до темно-коричневого. Основное применение в качестве топлива или теплоизоляции
Низинный торф — сформировался в результате перегноя болотной растительности такой как осока, осока, зелёный мох) за счет сильного увлажнения вызванного грунтовыми водами. Это очень хорошее удобрение так как зольность достигает 12- 18 %. Цвет как правило серый (близкий к земельному ) или черный
Вдобавок к этому выделяют переходный торф, который образован по схожей с верховым схеме, только обладает чуть выше зольностью до 6%
Добыча торфа в Московской области
На сегодняшний день в Московской области известны около 1700 торфоразработок Максимальное количество находится в Восточной части области. Общая добыча торфа в Московской области составляет около 6-7 млн. тн. в год. Поэтому купить торф с доставкой можно в любом количестве для использования в сельском хозяйстве и на энергетические нужды.
Общая площадь торфоразработок в Московской области приблизительно составляет 25 тыс. Га. Основная добыча промышленных масштабах ведется в 5 районах Московской области — Талдомский, Егорьевский, Шатурский, Луховицкий и Орехово – Зуевский район.
Первые торфоразработки были организованы еще в Советское время в Шатуре, по плану Государственной комиссии по электрификации РФ предполагалось возведение 5 крупнейших электростанций на торфе. В последствии все станции были переведены на природный газ.
Применение торфа
В прошлом веке торф в основном использовался для отопления домов, большинство электростанций работала на нем. В дальнейшем область применения неизменно развивалась. Сегодня до 80 % торфа применяется в аграрном хозяйстве в качестве удобрения, для ускорения роста растений, комбикормов для животных, а также подстилки на овцеводческих фермах. Подстилка из торфа более выгоднее, чем опилки или солома, т. к. одна тонна такого рода подстилки даёт потом 5 тн. превосходного, органического удобрения. Очень хорошо торф применяется, в теплицах и парниках. Для культивирования рассады и саженцев создаются специальные торфогумусовые горшки (которые состоят из смеси торфа и перегноя). Торфодерновыми газонами укрепляют склоны дорог, озеленяют комплексы вокруг жилых и коммерческих зданий.
Торф — является источником многих важных биопродуктов: воска и органических красителей. При разогреве из него получают аммиак, фенолы, сульфат аммония, уксусную кислоту, метиловый спирт, парафин, смазочные масла, уголь активированный. Помимо этого, из торфа изготавливают этиловый спирт, кормовые дрожжи, щавелевую кислоту, газ.
Свойства торфа
К основным свойствам можно отнести :
- стерильность, отсутствие вредной микрофлоры и микроорганизмов, техногенных загрязнений и семян сорных трав;
- воздухоемкость и влагоёмкость (сыпучесть и рыхлость материала) при повышенной ионообменной способности позволяет адсорбировать и поддерживать лучшую пропорцию влага -воздух, со временем отдавать растениям минеральные элементы для питания
- содержание в структуре естественных натуральных гуминовых кислот, отличающихся стимулирующим воздействием на рост растений и полезной микрофлоры.
Места добычи торфа
Архангельская, Ленинградская, Владимирская, Московская, Рязанская, Нижегородская , Пермская, Тверская области.
Всего в России числится 7 больших торфобаз с эксплуатационными ресурсами 45 млрд.тн.
Важно знать
Осушенные и просохнувшие болота и торфоразработки внесли наибольший вред в всеобщую пожара – дымовую экокатастрофу европейской части России.
Горящие торфяники являются наиболее опасным источником огня и соответственно смога, что связано со следующими факторами:
- внушительной площадью месторождений;
- лёгкостью воспламенения и большим энерговыделением при горении – от 10 до 25 МДж/кг. Этот значение соответствует среднему показателю горения между дровами и углем
- трудностью своевременного распознавания и ликвидации очагов пожара. Это, в свою очередь, обусловлено двумя причинами:
- огонь не всегда и не сразу проявляется на поверхности, торфяная толща может выгорать изнутри;
- залежи очень часто расположены в труднодоступных местах, где пожарная машина проехать не может, и единственным способом борьбы остаётся дорогостоящее тушение с вертолёта.