ОРГАНІЧНА КОМПОНЕНТА ГРУНТІВ

Поширення, склад і властивості органічної речовини в грунтах

У грунтах органічна речовина в твердому стані є залишки рослинного (або тварини) походження, які з часом зазнають різні стадії розкладання, фізико-хімічного перетворення і мінералізації. Грунти, що містять органічну речовину, називаються органічними і органо-мінеральними. До органо-мінеральних грунтів слід відносити мул, сапропель, заторфований грунт , до органічних грунтів торф і сапропель [34]. Поряд з природним походженням органічна речовина в грошах може накопичуватися штучним шляхом в результаті різноманітної господарської діяльності людини.

Органічні і органо-мінеральні грунти мають широке поширення в морських і континентальних відкладеннях. Вони відносяться до дисперсних грунтів [34] і не виділяються в окремий клас, хоча цілком на це заслуговують , так як мають специфічні властивості, різко відрізняють їх від інших грунтів, такими як:

  • • висока г гористість і вологість;
  • • мала міцність і велика стисливість з тривалою консолідацією при ущільненні; висока гідрофільність і низька Водовіддача;
  • • суттєва зміна деформаційних, міцнісних і фільтраційних властивостей при порушенні їх природного складання, а також під впливом динамічних і статичних навантажень;
  • • анізотропія міцності, деформаційних і фільтраційних характеристик; схильність до розрідженню і Тиксотропна знеміцнення при динамічних впливах;
  • • наявність яскраво виражених реологічних властивостей;
  • • прояв усадки з утворенням усадочних тріщин в процесі осушення;
  • • розкладання рослинних залишків у зоні аерації;
  • • наявність природного газу (метану); підвищена агресивність до бетонів та корозійна активність до металевих конструкцій [111].

Ці особливості дозволяють вважати розглянуті грунти малопридатними для зведення різних споруд, але їх широке поширення не дозволяє повністю відмовитися від будівництва.

За поширеністю в грунтах органічна речовина можна розділити на три групи: розсіяне, локально і регіонально поширене [50].

Розсіяне органічну речовину міститься в грунтах у вигляді тонких фракцій, поверхневих "плівок" або "сорочок" навколо частинок і в цілому більш-менш рівномірно розподілено у всій товщі грунту. Найбільш багаті розсіяним органічною речовиною ґрунти платформних фацій і фацій, що завершують розвиток передгірних прогинів, відкладень мілководних заток, лагун, лиманів, стариць, боліт, озер та ін.

Локально поширене органічна речовина приурочено до певних фациям (старічной, болотним та ін.) І утворює локальні скупчення органіки в грунтах. Його характерні приклади - пласти вугілля і торфу в четвертинних відкладеннях, сапропелі, чорноземні грунти, гумусний горизонт і техногенні грунти.

Регіонально поширене органічна речовина приурочено до Регоні, в межах яких в певну геологічну епоху відбувалося інтенсивне формування і поховання живої речовини. Характерним прикладом є потужні поклади торфу в болотних масивах. У Росії на частку боліт припадає 10% території країни (рис. 2.21); середня заболоченість тундрової зони за даними різних авторів 50 ... 70 %, тайговій зони - близько 30%. Найбільш заболочені Західна Сибір, райони півночі і північного заходу європейської частини. Далекий Схід і Камчатка. Найбільші болотні масиви - болота Васюї'анья і Сургутского Полісся, що займають території близько 350 тис. Км 2 , де потужність торфовищ може досягати 15 ... 18 м.

Болота Російської Федерації з глибиною торфу більше 30 см в% від / пощади території [123)

Мал. 2.21. Болота Російської Федерації з глибиною торфу більше 30 см в% від / пощади території [123)

Перетворення органічних залишків в гумінові речовини отримало назву процесу гуміфікації (від лат. Humus земля, грунт). Гумінові речовини були вперше виділені з торфу в 1786 році німецьким фізиком і хіміком Францем Лхардом. Гуміфікація йде за участю живих організмів і шляхом хімічних реакцій окислення, відновлення, гідролізу, конденсації і ін. Рослинні і тваринні залишки зазнають найбільші перетворення під дією мікроорганізмів, що розкладають складні органічні сполуки, що складаються з С, О, Н і їх похідних (включаючи з- і гетероциклічні сполуки) до простих мінеральних сполук (ССЬ, Н 2 0, NH 4 , і ін.) і органічних речовин гумусового типу. В результаті численних реакцій в грушах накопичуються тільки найбільш стійкі сполуки.

До складу гумінових речовин входять чотири групи органічних сполук: гумінові кислоти (ГК), фульвокислоти (Ф К). гіматомелановие кислоти (ГМК), гумінові вугілля (ГУ).

Гумінові кислоти розчинні в лужних розчинах і входять до складу органічної маси торфу (до 60%), бурого вугілля (20 ... 40%), грунтів (до 10%).

Фульвокислоти, розчинні у воді, кислотах і лугах, відрізняються різко зниженим вмістом вуглецю (до 40% по масі) і більш високим вмістом кисню, вони більш окислені, ніж інші гумінові речовини.

Гіматомелановие кислоти витягуються з сирого залишку (гелю) гумінових кислот кіслоетіловим спиртом.

Гумінові вугілля (гумин) - практично нерозчинний органічна речовина.

Зміст різних хімічних елементів в цих речовинах добре вивчено. Кількість вуглецю в масових частках коливається від 40 до 60% (в залежності від походження і джерела гумінових речовини), азоту 3 ... 5%, водню зазвичай міститься 3 ... 6%, кисню - 33 ... 37%, сірки - до 0,7 ... 1,2% і фосфору - до 0,5%, завжди є різні метали.

Блок-схема гуминовой кислоти по Мистерскі і Логінову [50 /

Мал. 2.22. Блок-схема гуминовой кислоти по Мистерскі і Логінову [50 /

Будь-які гумінові речовини містять великий набір функціональних груп: карбоксильні групи (-СООН), фенольні (ОН), хінони (= С = 0) і аміногрупи (-NII) (рис. 2.22). Кількість їх велике, розподілені вони нерівномірно по молекулам різного розміру, і навіть молекули одного розміру можуть відрізнятися за змістом функціональних груп. Більш того, молекули гумінових речовин різняться за кількістю які входять до їх складу залишків амінокислот (всього їх 17-20), вуглеводних залишків і характеру їх розташування.

Склад органічної речовини природного або штучного походження різко різний. Якщо склад природного органічної речовини обумовлений тривалими процесами перетворення первинних органічних компонентів в гумінові сполуки, то склад техногенного органічної речовини надзвичайно різноманітний і визначається особливостями господарської діяльності людини на даній території, а також складом "первинної" органіки, що надходить в грунт тим чи іншим шляхом [50 ).

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >