泥炭基本概述

泥炭，又稱為草炭、泥炭土、黑土、泥煤，是煤化程度最低的煤，也是腐殖煤系列最原始的狀態(tài)。泥炭是在泥炭沼澤中堆積形成的，以后在上覆沉積物的壓力及進(jìn)一步菌解條件下，經(jīng)過壓緊和脫水變得更加堅(jiān)固，成為褐煤，再繼續(xù)受到地下溫度和壓力作用時(shí)，經(jīng)煤化作用形成煙煤或無(wú)煙煤。

研究"植物-泥炭-煤"的變化過程中的地質(zhì)、地理、植物和氣候諸因素的特點(diǎn)，以及這一轉(zhuǎn)化過程中的物理、化學(xué)、地球化學(xué)條件等，有助于人類認(rèn)識(shí)泥炭和煤的富集規(guī)律以及古代氣候變化，有效地發(fā)現(xiàn)和合理地利用煤炭資源以及為現(xiàn)今氣候問題提供參考信息。

泥炭在自然狀態(tài)下，呈塊體，含水量一般為80~90%，泥炭的比重一般為1.20~1.60，組成物質(zhì)橫跨液相、氣相和固相三種狀態(tài)。其中固相物質(zhì)的部分，以組成物質(zhì)的角度來(lái)看，主要成分是有機(jī)物質(zhì)(也是碳元素的主要來(lái)源)和礦物質(zhì)兩部分，而其中又以固相的有機(jī)物質(zhì)比例最高。不同組成特性的泥炭，有不同的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)。

泥炭按不同分解程度的、松軟的植物殘?bào)w堆積物，其有機(jī)質(zhì)含量占30%以上。分解度較低的泥炭多呈淺棕色和淺褐色，含有大量植物殘?bào)w;分解度較高的泥炭多呈黑褐色和黑色，質(zhì)地較硬，腐殖酸含量增高，植物殘?bào)w不易辨認(rèn)。

泥炭中的有機(jī)質(zhì)主要是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、腐殖酸、瀝青物質(zhì)等。泥炭中腐殖酸含量常為10~30%，高者可達(dá)70%以上。泥炭中的無(wú)機(jī)物主要是粘土、石英和其他礦物雜質(zhì)。

泥炭通常又分為高位泥炭和低位泥炭?jī)煞N。高位泥炭是由泥炭蘚、羊胡子草等形成，主要分布在高寒地區(qū)。高位泥炭含有大量的有機(jī)質(zhì)，分解程度較差，氮和灰分含量較低，酸度高，pH值約為6~6.5或更酸。低位泥炭是由低洼處、季節(jié)性積水或常年積水地方生長(zhǎng)的需要無(wú)機(jī)鹽養(yǎng)分較多的植物如苔草屬、蘆葦屬和沖積下來(lái)的各種植物殘枝落葉多年積累形成的。低位泥炭一般分解程度較高，酸度較低，灰分含量較高。低位泥炭常因產(chǎn)地不同而品質(zhì)有較大差異。

地球表面凡是有水和植物生長(zhǎng)的地方，只要具有適于保存植物遺體的堆積條件，不論熱帶、溫帶或寒帶，都能形成泥炭。除南極洲尚未發(fā)現(xiàn)泥炭外，其他各大洲都有泥炭分布。

即從高緯度區(qū)到低緯度區(qū)泥炭富集程度迅速遞減。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界4264億噸泥炭，85%分布在緯度較高的溫寒帶濕潤(rùn)和半濕潤(rùn)氣候區(qū)。這表明泥炭的堆積受緯向氣候帶的影響很大，泥炭的積累速度不但取決于植物的生長(zhǎng)速度，更重要的是受植物殘?bào)w的分解速度的制約。低緯度區(qū)因氣候濕熱，使植物遺體大部分解，只有在長(zhǎng)年積水或覆蓋條件較好的場(chǎng)所才能保存。

指在地形和氣候復(fù)雜的山區(qū)，泥炭的分布受地區(qū)性地形和氣候的影響非常明顯，這種因素常?？刂屏四嗵康V帶或礦體的展布。例如山脈向海一側(cè)因海風(fēng)導(dǎo)致多雨，氣候涼爽潮濕，為泥炭堆積提供了有利條件，而山脈的背海一側(cè)常不利于泥炭的形成。中國(guó)東北大興安嶺東坡、太行山東麓就有較多的泥炭。但有時(shí)海風(fēng)也會(huì)成為不利因素，山東榮成地區(qū)，經(jīng)常受渤海灣海風(fēng)的侵襲，使該區(qū)北部的濱海平原區(qū)乃至中部山脈的北坡，布滿了海風(fēng)帶來(lái)的細(xì)沙，破壞了泥炭沼澤發(fā)育的環(huán)境。而中部山脈因阻擋了風(fēng)沙的侵襲，在南部的榮成灣沿岸發(fā)育了一系列的泥炭沼澤，堆積了豐富的泥炭和腐泥。在西北的祁連山北麓，雖然氣候干旱，但由于冰雪溶化水的補(bǔ)給，在山前沼澤地帶適于泥炭堆積。

在同一緯度帶內(nèi)，隨著地勢(shì)的增高，氣候涼濕，也會(huì)促使泥炭堆積。中國(guó)最大的沼澤是四川省若爾蓋沼澤，海拔高達(dá)3400~3600米，年平均氣溫0.6~1.2℃，年降雨日長(zhǎng)達(dá)150天左右，因此對(duì)植物生長(zhǎng)和泥炭堆積具有優(yōu)越的條件。在約30萬(wàn)公頃范圍內(nèi)，在寬谷谷底、階地及湖濱洼地廣泛發(fā)育了厚2~10米的泥炭，總儲(chǔ)量達(dá)20多億噸(自然干重)。

泥炭的生成環(huán)境是復(fù)雜的，就中國(guó)而言，具有一定規(guī)模的泥炭礦床，多發(fā)育在湖盆環(huán)境中，這類礦床約占全國(guó)泥炭資源的65%;發(fā)育于河流兩側(cè)的河漫灘或廢棄河道(包括牛軛湖)中的泥炭礦床，也是中國(guó)較重要的泥炭成礦類型，這類礦床約占全國(guó)的20%。其他礦床約占15%。

泥炭用途廣泛，可用于農(nóng)業(yè)，如作為有機(jī)肥料和育苗及花卉培植的土基，還可用于工業(yè)，如作為燃料發(fā)電、化工(從中提取多種原料)、釀酒、醫(yī)藥、制陶以及建筑材料等。

燃料

由于泥炭質(zhì)地松軟，容易燃燒，在許多當(dāng)?shù)厥a(chǎn)泥炭的地方，通常被用來(lái)作為日常生活中的燃料使用。

在蘇格蘭地區(qū)，泥炭被大量用來(lái)作為制造蘇格蘭威士忌的過程中，烘烤已發(fā)芽大麥所需的燃料來(lái)源。使用泥炭烘干的大麥具有獨(dú)特的煙熏味，已經(jīng)變成蘇格蘭威士忌的風(fēng)味特色，稱為泥炭度(Peatiness)，這也是"泥炭"這名詞最常被提及的場(chǎng)合。

有機(jī)肥料及花卉用土

泥炭地生產(chǎn)力和泥炭的肥力在提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量方面越來(lái)越獲得高度評(píng)價(jià)，以泥炭制作的腐殖酸類復(fù)合肥料或者直接將其作為有機(jī)肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益和發(fā)展前景被充分肯定。

泥炭是一種相當(dāng)優(yōu) 良的盆栽花卉用土，可單獨(dú)用于盆栽，也可以和珍珠巖、蛭石、河沙、椰糠等配合使用。因?yàn)樗写罅康挠袡C(jī)質(zhì)，疏松，透氣透水性能好，保水保肥能力強(qiáng)，質(zhì)地輕，無(wú)病害孢子和蟲卵。國(guó)外園藝事業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，在花卉栽培中，尤其是在育苗和盆栽花卉中多以泥炭作為主要盆栽基質(zhì)，而主要使用腐葉土、腐殖土等早已成為過去。

部分泥炭在形成過程中，經(jīng)過長(zhǎng)期的淋溶，以及本身分解程度差，所以本身所含的養(yǎng)分會(huì)比較少，在以此類泥炭配制培養(yǎng)土?xí)r可根據(jù)需要加進(jìn)足夠的氮、磷、鉀和其它微量元素，或在栽花過程中及時(shí)給予追肥補(bǔ)充。

化工

泥炭作為化學(xué)工業(yè)原料及生產(chǎn)各種類型的新產(chǎn)品這兩方面，正在日益擴(kuò)大。

由于泥炭資源中富含多種有機(jī)化合物， 可從中提取蛋白飼料、生物生長(zhǎng)劑和植物刺激素，還可制作不同類型的吸附劑、醫(yī)藥制劑等等。

有些泥炭適于制成建筑材料、鉆井穩(wěn)定劑和稀釋劑、陶瓷工業(yè)原料調(diào)整劑、水煤漿分散劑、污水處理劑、離子交換劑等。

現(xiàn)在科研中最有應(yīng)用前景的是泥炭活性炭、泥炭金屬碳纖維和泥炭吸附劑，以及泥炭氣化和干餾等綜合利用所獲得的硫產(chǎn)品。

中國(guó)泥炭發(fā)熱量多數(shù)為9.50~15.0兆焦/千克。磷含量常見值為0.04~0.17%;鉀含量為0.5~1.3%。此外，氮的含量為1.5~2.0%。有的泥炭中還含有鍺、鎵、釩等稀散元素。有些泥炭的含油率很高，可達(dá) 5~14%。

中國(guó)東北及西南高原的高寒地區(qū)有很多高位泥炭的分布，而在華中、華北、東北、西南的低洼地帶則有大量低位泥炭的分布。

近幾年來(lái)，泥炭在全中國(guó)種植行業(yè)中開始普及。在吉林、肇慶、增城、信陽(yáng)、四川都江堰等地有生產(chǎn)和銷售泥炭。

中國(guó)地方政府在聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署之下的中國(guó)分支機(jī)構(gòu)，與國(guó)家環(huán)保部環(huán)境保護(hù)對(duì)外合作中心、中國(guó)歐盟生物多樣性項(xiàng)目等一道正在為保護(hù)中國(guó)的泥炭地生態(tài)地系統(tǒng)而共同行動(dòng)。

根據(jù)瑞典科學(xué)家Von Post的分級(jí)方法，按照泥炭的分解程度和泥炭的組成成份，分為H1-H10十個(gè)等級(jí)，詳見泥炭分級(jí)表。

泥炭分級(jí)表

分解度

測(cè)定值

類型

很少分解

H1

白泥炭

H2

波羅的海國(guó)家

H3

中等深色泥炭

稍分解

H4

如:愛爾蘭水蘚泥炭

H5

H6

中度

H7

黑泥炭

H8

如:低位蓑衣草泥炭

H9

高度

H10

Von Post還提示了不同等級(jí)的泥炭，其腐殖酸和糖份的百分比變化關(guān)系

泥炭的分解度越低，其糖份的含量越高;反之，當(dāng)泥炭的分解度越高，腐殖酸含量就越高，因而泥炭的PH值就越低。

沼澤泥炭地形成時(shí)，主要依靠充足的地表水，這種泥炭地由一些蘆葦、蓑衣草等堆積而成;而水蘚泥炭地在形成時(shí)，其表層與地表水沒有直接聯(lián)系，水蘚泥炭地的表層始終生長(zhǎng)著一種特殊植物--水蘚植物(Sphagnum)，由于這種細(xì)胞結(jié)構(gòu)非常大，因而持水能力也特別強(qiáng)，因此，在降雨時(shí)水蘚植物通過特殊的持水能力，可提高泥炭地表層水位直至其頂部下方幾厘米。水蘚泥炭地水的垂直交換速度相當(dāng)緩慢，雨水一般從表層往下滲透一米大約要一天時(shí)間，也許要幾周時(shí)間雨水才能到達(dá)泥炭地的底部。

形成水蘚泥炭地和條件，除了水蘚植物本身之外，泥炭地應(yīng)不易排水，環(huán)境氣候應(yīng)該是降水大于蒸發(fā)，純凈而不含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的水質(zhì)的是水蘚植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵。水蘚泥炭地的PH值一般為3-4，這種生長(zhǎng)環(huán)境，使絕大部分植物無(wú)法在其中生長(zhǎng)繁衍，而水蘚類植物能在這種特定的環(huán)境中生長(zhǎng)，通過幾千年不斷生長(zhǎng)和堆積，最終形成最適宜作為園藝基質(zhì)原料的水蘚類泥炭地。

?泥炭地質(zhì)學(xué)