ERÄIDEN TURVE!..AjIEMME KEMIALLISESTA KOKOOMUKSESTA JA SEN VAIKUTUKSESTA NIIDEN POLTTOARVOON. U. SOVERI. Geologinen tutkimuslaitos, Helsinki. Saapunut 9. 3 1948. Tarpeitten kemiallinen kokoomus kiinnostaa maataloutta etenkin suoviljelys- ten kannalta sekä teollisuutta polttoturpeen saannin ja muiden turpeenjalostuksen avaamien lukuisten mahdollisuuksien takia. Sen vuoksi onkin turvekemiallinen tutkimus paisunut laajaksi yhdessä mikrobiologisen, fysiikallisen ja geologisen turve- tutkimuksen kanssa. On todettu, että samojen turpeitten ja turpeita muodostavien kasvien kemiallinen kokoomus vaihtelee huomattavasti m.m. ilmastollisten ja geo- logisten y.m. alueellisten tekijöitten vaikutuksesta. Siksi on syytä kiinnittää entistä enemmän huomiota myös suorikkaan Suomen turpeitten kemiaan, silmälläpitäen laajentunutta ja monipuolista soiden ja turpeitten hyväksikäyttöä. Turpeitten kemialliset rakennusaineet ovat peräisin turvetta muodostavista kasveista, niitä hajottavista maassa elävistä pieneliöistä sekä veden ja tuulen tuo- mista lisäaineksista. Mitä moninaisimman pieneliötoiminnan ja kemiallisten pro- sessien vuoksi turpeitten kokoomus muuttuu niiden maatumisen edistyessä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on antaa kuva muutamien meikäläisten turvelajien päärakennusaineryhmien laadusta, esiintymisestä ja merkityksestä polttoturpeessa. Sitä varten on ensi sijassa tarpeen kokonaisanalyysi, josta käy selville turpeitten energeettisesti tärkeimmät rakenneosat, kuten bitumiaineet, veteen liukenevat orgaaniset aineet, hapoilla hydrolysoituvat aineet, typpiyhdisteet, hapoilla hyd- rolvsoitumattomat aineet sekä tuhka. Metodiikka. Turpeen analysoimiseksi ovat m.m. Oden ja Lindberg (15), Thiessen ja Johnsson (21), Christiansson (2), Waksman ja Stewens (23, 24) y.m. esittäneet menetelmiä. Tähän tutkimukseen otetut turvenäytteet n:o I—lB1 —18 on analysoitu käyttämällä Waksmanui ja SxEWENsin esittämää analyysimenetelmää, joka tätä tutkimusta varten lyhennettynä on seuraava; https://c-info.fi/en/info/?token=BdJZPfedNAkoPy6E.rDcF5ImfMou3ysVp_eyT1Q.k-zkU9wT-gffi_5ViGlhWIaolZ1J2mh9bS0sGwOM2Li4FwXIiXSpUUa5mxezoLJ-Xy78FkR7vAdqufs3IMnT1HBvjYNSOMTHMCgDPGHRqvgHiZep4ABSDwS27VMQuFYwHeSnqJoiz21sVSXglr1Lp5jNYySivk4 82 U. SOVERI 1. Eetteriuutos: N. 5 g. ilmakuivaa turvetta uutetaan 16—24 t. soksletissa eetterillä. Ekstrakti haihdutetaan, kui- vataan 100°:ssa ja punnitaan. 2. Vesiuutos: Jäännöstä käsitellään 150 ccm:n kanssa vettä huoneenlämpötilassa 24 t. ja sitten vesihauteella 3 t., minkä jälkeen suodatetaan ja osasta suodosta määritetään siihen liuenneet aineet haihduttamalla se kuiviin, ja uutteen tuhka hehkuttamalla jäännöstä. Toisesta osasta määritetään typpi. 3. Alkoholiuutos: Jäännös käsitellään 150 ccmdlä alkoholia vesihauteella ja määritetään alkoholiin liukeneva osa haihduttamalla suodatettu uute kuiviin. Jäännös punnitaan. 4. Käsittely miedolla suolahapolla: Alkoholiuutoksen jälkeen keitetään materiaalia 5 t. 2 %:n HCl:n kanssa käyttäen pystyjäähdyttä- jää, suodatetaan, pestään, kuivataan ja punnitaan. Liuoksesta määritetään typpi Kjelldahl-Jodblauerin mukaan sekä hemiselluloosa kertomalla Bertrandin mukaan saatu sokeri 0,9:llä. 5. Käsittely väkevällä rikkihapolla: Selluloosa määritetään kahdesta 1 g:n suuruisesta määrästä jäännöstäkäsittelemällä niitä erikseen 10 ccmdlä 80 % H 2S0 4 huoneen lämpötilassa 2 y 2 tuntia, minkä jälkeen lisätään 140 ccm vettä ja keitetään pystyjäähdyttäjää käyttäen 5 t. Liuos suodatetaan ja jäännökset pestään, kuivataan ja pun- nitaan. Suodoksesta määritetään selluloosa ja typpi kuten edellä. Jäännöksestä määritetään tuhka ja typpi. Kertomalla happofraktioitten typpimäärät 6,25:11 ä saadaan vastaava raakaproteiini. Näytteet 19—26 on analysoitu lyhyemmällä menetelmällä siten, että eetteri- ja alkoholiuutoksen sijasta on ensin suoritettu bitumimääritys soksletissa bentsolin ja alkoholin seoksella (1 : 1). Tämän jäl- keen on jäännöksestä tehty vesiuute sekä käsitelty suolahapolla ja' rikkihapolla kuten yllä. Tuhka on määritetty vain veteen liukenevasta osasta ja lopullisesta jäännöksestä (Typpi- ja sokerimääritykset jätettiin tässä yhteydessä tekemättä). Ligniini y.rn. hydrolysoitumattomat aineet on eristetty kalorimetriarvon määritystä varten tekemällä ensin bitumimääritys bentsolin ja alkoholin seoksella. Jäännöstä on sen jälkeen käsitelty kuten yllämainitussa Waksmanin menetelmässä 80 % H 2S0 4:llä, Kuivatusta jäännöksestä on tehty tuhka- ja kalorimetriarvojen määritykset. Kalorimetriset polttoarvomääritykset on tehty 300 ml pommissa käyttämällä 20 atm:n painetta ja 1—1,2 g:n puristettuja turvekapseleita. Tulokset on laskettu kuivalle, tuhkattomalle aineelle. Laboratoriotyöt on suoritettu Geologisen tutkimuslaitoksen maalajilaborato- riossa Helsingissä ja siellä on tekijää avustanut m.m. ylioppilas E. Karppinen ja farmaseutti Hedvig Cajander. Tutkimuksessa käytetty turvemateriaali. Tutkimuksessa on käytetty Geologisen Tutkimuslaitoksen polttoturvesoitten inventoinnin yhteydessä kerättyjä turvenäytteitä. Näytteet 15—18 on ystävälli- sesti käyttööni luovuttanut prof. E. Kivinen. Geologisen tutkimuslaitoksen näytteitten turvelajit on kenttämääritysten tueksi mikroskooppisesti määrännyt fil.maist. E. Uussaari ja sekä turvelajit että maatumisasteet tarkistanut fil. tri M. Salmi. N:o Turvekaava (v. Post) Ottopaikka 1. S—t H 2B 3 F 0R 0V0 Matoneva, Töysä 2. ErS—t Keltamäenneva, Nurmo 3. S—t H 5B 3F 0R 0V0 Ruohoneva, Parkano 4. S—t H 7B 3F 0R 0Vo Viherperän neva. Kankaanpää 5. S—t H 5B 3F 0R 0 _1 V0 » » » 6. S—t HgB 3F 0 . 1 R0 . 1V0 Verkkoneva, Pihlajavesi 7. S—t H 9B 3F 0R 0V0 Ylälauttalammen neva, Ikaalinen 8. resist. Carex rostrata Kälviä 9. C—t H 4 Munasuo, Pyhtää 10. LC —t H 5 Honkisaari, Säräisniemi 1 1. LC —t H 6 » » 12. LC—t H 7B 3F ORj(C)V 0 Tuulisuo, Pelso 13. C—t H 5B 3F 0R 1. 2(Phr Eq)V„ Kivisuo, Keuruu 14. C—t H 8 Aitoneva, Kihniö 15. Scorp—t H 1B 3F 0R0 . 1 (C Phr)V o Etelä-Lappi 16. AC—t H 3B 3F 0R 3 (C)Vo » 17. AC—t H 4 » 18. AC—t HeB3F 0R 2 (C)V 0 » 19. S—t H.2 Aitoneva, Kihniö 20. S—t H 3 » » 21. ErS—t H 4 » » 22. ErS—t Hä » » 23. ErS—t H 6 » » 24. ErS—t H 6 » » 25. ErS—t H 6 » )> 26. ErS—t H, i> » Näytteet I—71 —7 ovat eri pitkälle maatuneita rahkaturpeita etelä-Pohjanmaan eteläosasta, B—l48 —14 eri pitkälle maatuneita sara-turpeita, 15—18 eri pitkälle maatu- neita ruskosammalsaraturpeita Perä-Pohjolasta ja etelä-Lapista ja 19—26 90 cm pitkä profiili etelä-Pohjanmaan eteläosasta käsittäen pääasiallisesti tupasvilla- rahkaturpeita. Edelläluetellun analyysimateriaalin lisäksi on bitumipitoisuuksia määritetty lukuisista turvenäytteistä keski- ja pohjois-Suomesta. Tuhka. Turpeen epäorgaaninen aines eli tuhka voidaan jakaa alkuperänsä perusteella primääriseen ja sekundääriseen tuhkaan. Ensinmainittu on turvetta muodostavista kasveista. Sekundäärisen tuhkan aineosat taas ovat joutuneet turpeeseen eri teitä sen synnyn ja kehityksen aikana. Raja näitten tuhkakomponenttien välillä ei kui- tenkaan ole selvä eikä helposti vedettävissä. Turpeen tuhkan määrä ja kokoomus on jatkuvien vaihtelujen alainen. Kasvien maatuessa joutuvat niiden sisältämät epäorgaaniset aineet suureksi osaksi vähitellen vesiliukoiseen muotoon ja siirtyvät virtaavan veden tai korkeampien kasvien juuriston välityksellä pois alkuperäisestä paikastaan. Toiselta puolen liuenneet suolat voivat adsorboitua turpeeseen esim. ionivaihdon avulla tai saostua uusissa olosuhteissa esim. humaatteina tai hydrok- 83ERÄIDEN TURVELAJIEMME KEMIALLISESTA KOKOOMUKSESTA siideina ja jäädä siten turpeeseen. Niinpä esim. suon pinnassa nopeasti hajaantuvista orgaanisista aineista syntyvät hapot saattavat muodostaa veden sisältämien alka- lien kanssa liukoisia suoloja, jotka joutuessaan syvemmälle voivat vaihtua maa- alkaleihin ja rautaan y.m. Suota ympäröivistä kivennäismaista ja kallioperästä olevien minerogeenisten ainesten, etenkin kalsiumin on todettu adsorboituvan jo soitten reunaosiin niin, että keskustat jäävät Ca-köyhemmiksi (9). Tällaisen ainek- sen sijoittuminen riippuu valuvesien kulkusuunnista ja virtauksen voimakkuudesta. Tulvaveden mukana ja lumen sulaessa kulkeutuu myös minerogenistä ainesta hetteenä tulvanalaisille soille. Suot saavat epäorgaanista ainesta myös ilmakehän pölystä ja etenkin merenrannikon läheisyydessä sateen mukana meren tyrskyjen välityksellä ilmakehään joutuneista suoloista. Tarpeitten tuhkapitoisuuksia ja tuhkan kokoomusta on Suomessa tutkittu paljon erikoisesti viljavuuskysymyksien selvittämisen yhteydessä. Tällöin on to- dettu, että rahkaturpeet ovat yleensä tuhka-, typpi-, fosfori-, ja kalsiumköyhempiä kuin sara- ja mskosammalturpeet ja sekaturpeet (10). Geologisessa tutkimuslaitok- sessa on polttoturvesoiden inventoinnin yhteydessä tehty samoin tarpeitten tuhka- määrityksiä. Tuloksia esitetään taulukossa 1, jonka Salmi (17) on julkaissut. Taulukko 1. Turvelajiryhmien keskimääräinen, tuhkapitoisuus. (Salmi 1947). Table i. Average percentage of ash according to qualities of peat. Tuhkaa kuiva- Näytteiden Turvelaji aineesta % lukumäärä Kind of peat Ash in %of dry Number of material samples S—t 1,84 5» Er. S—t 2,15 49 CS—t 4,25 23 SC-t 3,24 27 C—t 3,48 15 Br—t 7,39 15 I.—t 4,38 40 3,31 216 Jos ajatellaan tuhkan jakaantumista WAKSMANin ja SxEwENSin menetelmän eri fraktioihin, voidaan todeta, että tuhkan silikaattiaines vaikeimmin liukenevana jää hydrolysoitumattomaan jäännökseen, kun taas alkalisuolat ja vesiliukoinen osa muista suoloista joutuu vesiuutteeseen ja raudan, aluminiumin ja manganin hydr- oksidit ja oksihydraatit sekä niiden ja maa-alkalien fosfaatit ja karbonaatit y.m. happoihin liukenevina joutuvat happouutteisiin ja tällöin pääasiallisesti suolahappo- uutteeseen. Orgaanisiin komponentteihin sitoutuneen tuhka-aineksen sijoittuminen k.o. analyysissä on riippuvainen orgaanisen yhdistyksen luonteesta. Niinpä orgaa- nisten happojen suolat ovat usein veteen liukenevia, kun taas orgaaniset rikki- ja fosforiyhdistykset ovat enimmäkseen hyvin vaikealiukoisia. Ylläesitetyn havainnollistamiseksi verrataan taulukossa 2 turpeiden eräitä tuhkafraktioita samojen näytteitten turveanalyysien fraktioitten tuhkapitoisuuk- siin. Näytteet ovat keskimaatuneita (H5 . 7 ) ErS-turpeita. 84 U. SOVER I Taulukko 2. Turpeiden eräiden tuhkafraktioiden vertailu turveanalyysien fraktioiden tuhka- pitoisuuksiin. Table 2. Comparison between the ash contents of two fractions of the peatanalysis and the fractions of the total ash of the peat. % kuiva-aineesta In % of dry peat Syv. cm Kokonais- , Tuhkaa . Scskvioksideita Tuhkaa hydroly- Jl^jSSesfa , ‘ „ tuhka happo uioksisissa turpeen tnhkassa so tumattomassa t tuhkassaDepth cm fraktioissa Sesquioxides jäännöksessä (md o(fter lotat Ash in the acid in the ash of \Ash in the unhydro- silicate materialas 'l fractions peat ly zahle residue 7n ple as h 0f peat 28—33 3,37 0,82 0,80 2,08 2,04 38—43 2,24 0,80 0,71 1,13 1,10 48—53 1,53 0,77 0,81 0,48 0,43 Üs—7o 1,47 0,83 0,83 0,38 0,32 75—so 1,58 0,85 0,88 0,50 0,44 Taulukko 3. Tuhkan jakaantuminen turveanalyysin eri fraktioihin. Table j. The ash contents of the various fractions expressed in percentage of the total ash content. "o kokonaistuhkastii in % of total ash Syv. Turvelaji ja Kokonais- : f N:o m maatuneisuus tuhka tuhkaa Tuhkaa happoon Tuhkaa vesiliuoksessa liukenevassa jäännöksessä .Yo. Depth Kind of peat and Total fraktiossa fraktioissa i m luimification ash Water soiub ie Acid soluble Unsoluble ash ash asll 1 0,1—0,2 S—t H 2 1,82 19,2 14,3 66,5 2 0,2—0,3 ErS—til, 1,55 16,8 32,9 , 50,3 3 1,0—1,5 S-tHj 1,45 13,8 66,9 19,3 4 1,5—2,0 S-tH, 1,17 6,0 70,1 23,9 5 2,0—2,5 S—t H- 2,00 5,0 85,5 9,5 6 1,1—1,3 S—t H 6 1,10 9,1 69,1 21,8 7 1,2—1,7 S—t H, 1,56 10,2 58,3 31,4 8 0 C. rostrata 3,26 11,0 53,1 35,9 9 0,6—0,7 C—t H 4 2,79 5,7 62,4 31,9 10 0,5 LC—t H 5 2,29 17,0 67,7 15,3 11 1,0 I.C-t H 6 4,08 4,4 76,0 19,6 12 0,6—1.0 I.C-t H, 2,43 11,1 74,1 14,8 13 2,7—2,9 C—t H- 3,79 6,9 68,3 24,8 14 2,7 C—t H 8 4,48 4,7 75,0 20,3 15 0,3 scorp—tH, 7,72 32,1 58,3 9,6 16 0,3 AC—t H 3 6,41 12,8 71,9 15,3 17 0,3 AC—t H 4 5,96 8,7 85,4 5,9 18 0,3 AC—t H 6 7,39 7,6 86,3 6,1 1!» 0,03—0,08 S—t H 2 2,41 40,7 4,1 55,2 20 0,08—0,13 ! S—t H 3 3,38 28,7 27,8 43,5 21 0,13—0,18, ErS—tH, 4,00 11,2 29,0 59,8 23 0,38—0,43 ErS—t Hr, 2,24 11,2 38,4 50,4 25 0,65—0,70 ErS—t H 6 1,47 14,3 59,8 25,9 26 0,75—0,80 ' ErS—t H v 1,58 13,3 55,1 31,6 x ) Saatu laskemalla, joten mukana on bitumiaineitten sisältämä hyvin pieni tuhkamäärä The values obtained by calculation contain minute quantities of ash of bitumen. 86 U. SOVERI Taulukossa 3 esitetään käytetyn turveanalyysin eri fraktioihin joutuvat tuhka- määrät. Siinä on 18 ensimmäistä turvetta asetettu alekkain turvelajeittain siten, että maatuneisuus määrättynä hydrolysoitumattoman orgaanisen aineksen mukaan kasvaa alaspäin mentäessä. Näytteet 19—26, jotka muodostavat yhtenäisen pro- fiilin, ovat sensijaan syvyysjärjestyksessä. Maatumisen suhteellisen suuruuden ha- vaitsemiseksi on taulukkoon myös merkitty maatuneisuus määrättynä v. Posxin mukaan. Taulukosta käy ilmi, että pintaosan heikosti maatuneet turpeet (Hj.„) sisältävät yleensä huomattavasti runsaammin veteen liukenevaa ja niukemmin happoon liukenevaa tuhkaa kuin pitemmälle maatuneet turpeet. Selvää kuvaa siitä, miten maatumisen edistyminen ja turpeen syvyys vaikuttavat vesiliukoisen tuhkan määrään ei tämän suppean aineiston perusteella voi saada. Sitävastoin näyttää happoihin liukenevien tuhkakomponenttien määrä lisääntyvän syvemmälle mentäessä. Tähän lienee osaltaan vaikuttamassa happamuuden pieneneminen, mikä aiheuttaa esim. metallihydroksiidien saostumisen. Suppea tutkimusmateriaali ei anna aihetta pitkälle meneviin tulkintoihin eri turvelajeja verrattaessa. Silmäänpistävää on kuitenkin ruskosammalsaraturpeitten alhainen liukenemattoman aineksen määrä, mikä on sopusoinnussa Anttisen (1) tekemien tutkimusten kanssa ruskosammalsaraturpeitten alhaisesta sekundäärisen tuhkan pitoisuudesta, joskin Anttisen saamat prosenttimäärät ovat korkeampia. Happoon liukenevaa tuhkaa sisältävät ruskosammalsaraturpeet usein myös huo- mattavasti enemmän kuin muut tutkitut turvelajit. Ruskosammalsaraturpeet ovatkin vähemmän happamia ja silloin on ymmärrettävää, että esim. hydroksidit saostuvat ja silikaatit liukenevat paremmin. Kotilaisen (11) mukaan rusko- sammalturvesoitten boniteetti onkin korkeampi eri maatumisasteilla kuin muitten turvelajien. Sekaturpeita sisältävä profiili (n:o 19—26) ei sovellu vertailuun suuren sekundäärisen tuhkapitoisuutensa vuoksi. Turpeitten tuhkapitoisuudella ja tuhkan kokoomuksella on suuri merkitys tur- peitten teknillisessä käytössä. Se vaikuttaa polttoarvoihin, turpeen hajoamiseen, kuivatislausprosessiin, puolikoksiin, slakiin j.n.e. Tuhkan aineosat vaikuttavat katalyyttisesti orgaanisen massan hapettuessa ja voivat täten alentaa syttymis- pistettä ja lyhentää palamisaikaa. Turpeitten teknillisiin ominaisuuksiin etenkin rautahydroksidipitoisuus vaikuttaa suuresti (20). Tässä yhteydessä mainittakoon lisäksi MiNSSENin (13) havainto, ettei turpeen polttoarvo aina pienene tuhkamäärän lisääntyessä tasaisesti, vaan se pienenee suhteellisesti jyrkemmin. Näihin sekkoihin ei tämän tutkimuksen yhteydessä kuitenkaan lähemmin puututa. Bitumiaineet. Turpeen bitumiaineilla ymmärretään eetteriin, alkoholiin, bentsoliin y.m. or- gaanisiin liuottimiin liukenevia aineita, jotka sisältävät pääasiallisesti vahoja, hart- seja, rasvoja, öljyjä, alkaloideja, hiilivetyjä, ammeita, pigmenttejä y.m. ja ovat peräisin turvetta muodostavista kasveista (Edelleen turvebitumi sisältää jo luetel- tujen pääaineryhmien mukana n.s. seura-aineita kuten syani- ja virtsa-ainejoh- dannaisia, heterosyklisiä yhdisteitä j.n.e.). Bitumiaineisiin kohdistuvaa kemiallista ERÄIDEN TURVELAJIEMME KEMIALLISESTA KOKOOMUKSESTA 87 tutkimusta on suoritettu hyvin runsaasti, johtuen niitten suuresta teknillisestä arvosta kemiallisen teollisuuden raaka-aineena. Kasvit sisältävät vaihtelevia määriä bitumiaineita. Tämä riippuu pääasialli- sesti kasvilajeista, mutta suuria vaihteluita on todettu myös saman lajin eri yksilöi- den bitumiainepitoisuuksien välillä. Siihen ovat syynä m.m. ilmastolliset ja monet muut kasvupaikkatekijät sekä kasvien kehitysvaiheet. Paitsi kasvien bitumiaine- pitoisuuksiin vaikuttavat samat tekijät myös k.o. aineitten kemialliseen kokoomuk- seen. Tässä yhteydessä ei syvennytä bitumikomponenttien kemialliseen kokoo- mukseen eikä kokoomuksen muutoksiin kasvimateriaalin maatuessa. Mainittakoon kuitenkin, että turpeen eloperäisen aineen hajotessa vähitellen kaasuiksi ja vesiliu- koisiksi yhdisteiksi, hajoavat rasvat ja öljyt suhteellisen nopeasti. Tällöin vapautuu happoja, jotka muodostavat suoloja ja säilyvät bitumissa kauan. Vahat ja hartsit ovat sitävastoin vastustuskykyisiä, ja rikastuvat sen vuoksi turpeeseen maatumisen edistyessä. Nekään eivät kuitenkaan säily aivan muuttumattomina, koska ne sisältävät reaktiokykyisiä ryhmiä. Paitsi muuttuvia bitumiaineita sisältää kasvi- materiaali myös kestäviä n.s. polymeri- eli stabilibitumeita kuten kutinia, suberinia ja sporopolleninia etupäässä itiöissä ja siitepölyssä. Turvetta muodostavien kasvien ja turpeitten bitumiainepitoisuuksia ovat mo- net tutkijat määrittäneet (13—15, 20, 23, 24, 26). Turpeitten bitumiaineitten mää- rittämiseksi on käytetty monia orgaanisia liuottimia yhdessä ja erikseen. Yleisim- män käytön on kuitenkin saanut bitumiaineiden uuttaminen hienoksijauhetusta turpeesta bentsolin ja alkoholin seoksella (1:1) sekä turveanalyysin yhteydessä erikoisesti WAKSMANin puolustama tapa uuttaa ensin eetterillä, poistaa sitten vesi- liukoiset aineet ja sitten uuttaa alkoholilla. STADNiKOFFin (20) mielestä ei eetterillä ja alkoholilla saa turpeista kaikkea bitumia ja Waksman puolestaan on sitä mieltä, että bentsoli liuottaa myös humushappoja. Titow (22) on tullut siihen tulokseen, ettei bentsoli-alkoholiseos liuota humiinihappoja, vaan niitten tapaisia huminihappo- homologeja, otaksuttavasti estereitä. Kuitenkin paljon enemmän kuin mainittujen liuottimien valinta vaikuttaa turpeista eroitettavien bitumiaineitten määrään ja laatuunkin lämpötila ja paine uutettaessa sekä turpeen esikäsittely. Lukuisten analyysien perusteella on voitu todeta, että eetteriin ja alkoholiin liukenevat ainemäärät vaihtelevat suuresti (n. 2—28 % kuiva-aineesta), ja että eetteriin liukeneva ainemäärä on aina huomattavasti pienempi kuin alkoholiin liu- keneva. Mitä enemmän turve sisältää alkoholiin liukenevaa ainetta, sitä enemmän siinä on yleensä myös eetteriin liukenevaa. ZAiLERin ja WiLKin (26) tutkimusten mukaan sisältävät Sphagnum- jaAmhlystegium-lajit I—2 %ja Carex-lajit 1,3—4,7 %, sekä rahkaturpeet 1—5,5 % ja saraturpeet 2,3—6,3 % eetteriin liukenevia aineita. Tämän tutkimuksen yhteydessä on bentsolin ja alkoholin seoksella (1:1) suoritetuissa analyyseissä todettu, että ruskosammalsaraturpeet (5 näytettä, H 4 sisältävät vähemmän bitumiaineita (keskim. 5,45 %) kuin rahka- ja saraturpeet. Ainakin keskiraaatuneet saraturpeet (8 näytettä, H 4 taas näyttävät olevan bitumiainepitoisempia (keskim. 11,89 %) kuin vastaavat rahkaturpeet. Eri maatumisasteisten rahkasammalvaltaisten turpeitten keskimääräiseksi bitumipitoisuudeksi saatiin: Maatumisaste näytteitten llaatumi saste Näytteitten luku luku H, 3.72 % 2 H, 9.58 % 6 H 4 5.74 % 4 H 7 10.66 » 5 H, 9.46 »> 4 H 8 11.38 » 6 H 9 15.46 » 3 Selvempi kuva turvelajiemme bitumiainepitoisuudesta saadaan kuitenkin turveanalyysillä. Monet tutkijat ovat julkaisseet eri turvelajien eetteriin ja alko- holiin liukenevia ainemääriä, jolloin uuttamiset on suoritettu useimmiten peräkkäin. Waksman— STEWENsin (23) mukaisen turveanalyysin yhteydessä saadut alkoholiin liukenevat ainemäärät sitävastoin eivät sisällä veteen ja alkoholiin liukenevia ai- neita, koska vesiuutos on tehty eetteri- ja alkoholiuutosten välillä. Taulukossa 4 ilmoitetut turveanalyysillä saadut bitumiainemäärät on laskettu prosenteissa tuh- kattomasta kuivasta turpeesta ja taulukossa 5 esitetään eräitten muitten tutkijoitten samalla menetelmällä saamia bitumiainemääriä prosenteissa kuiva-aineesta. Taulukko 4. Muutamien Suomen turpeitten bitumiainepitoisuuksia (Waksmanin ja Stewensin analyysimenetelmä) . Table 4. Bitumen contents of seme kinds of Finish peat (Waksman and Siemens method of analysis) % kuiva-aineesta in % of ashfree dry material Turvela,ji ja Eetteriliukoisla N:o maatuneisuus Eetteriin liukene- Alkoholiin liukene- bitumia % koko No Kind of peat vaa bitumia vaa bitumia Bitumia yhteensä bitumista humification Ether soluble Alcohol soluble Total Ether soluble in % bitumen bitumen bitumen °t total bitumen 1 S—t H 2 1,44 2,83 4,27 33,7 2 ErS—t H 2 2,17 I 3,22 5,39 40,2 3 S—t H 5 2,79 5,42 8.21 ; 34,0 4 S—t H 7 3.(56 4,62 8,28 1 44,2 5 S—t H 5 i 4,02 5,04 9,06 I 44,3 6 S—t H 6 ! 4,43 5,23 9,66 45,8 7 S—t H„ 4,47 6,35 10,82 41,3 I 8 C. rostrata 4,20 [ 3,63 7,83 I 53,6 9 C—t H 4 4,31 5,49 9,80 44,0 10 LC—t H 5 5,29 5,70 10,99 48,1 EC—tH s 6,56 6,54 13,10 50,0 2 EC tH 7 /,04 I 5,93 12,65 55,7 13 C-tHj 6,08 I 5,48 11,56 52,6 14 C—t H g 4,87 j 5,30 10,17 ; 47.9 15 Scorp-t Hj 0,60 1,25 1,85 32,4 16 AC—t H 3 1,27 3,56 4,83 26,2 17 AC—t H 4 1,10 2,51 3,61 30,4 18 AC—t H 6 2,03 3,85 5,88 34,5 88 U. SOVER I ERÄIDEN TURVELAJIEMME KEMIALLISESTA KOKOOMUKSESTA 89 Taulukko 5. Eräitten tutkijoitten esittämiä turpeiden bitumiainemääriä Table 3. Bitumen content of various kinds of peat according to various scientists % kuiva-aineesta in % of drij material Eetteriliukois- Turvelaji ja '" '_ ta bitumia % maatuneisuus Alkoholiin „. koko bitumista Määrittännyt Kind o/ peat and liukenevaa I liukenevaa yhteensä Ether soluble Estimated by luimification bitumia At ''hi in 0/ ? °t tolal Ether soluble Alcohol Total bitumenKiursouwu soluble bitumenbitumen bitumen ' ""'"""' S—t H2_3 3,53 4,56 8,09 43,6 Kivinen S—t H 3 1,3 1,7 3,0 43,3 Gaardner, Alvsakek eVS—t H, 3,6 4,0 7,6 47,4 » < -t H,_ 3 4,73 5,10 9,83 48,1 Kivinen AC—t H 3 2,76 5,35 7,11 38,8 » \-t 0,49 1,04 1,53 32,0 I Waksman, Stewens 1 S— t heikosti maat. 2,55 5,24 7,79 32,7 ! Feustel, Byers S t vähän maat 2,39 4,78 7,17 33,3 » S—t »> » 2,83 4,95 7,78 36,4 » S—t »> »> 3,27 5 16 8,43 38,8 » S—t )> » 1,98 4.25 6,23 31,8 » S—t ositt. maat. 2,39 5,25 7,64 31,3 » S—t » » 3,25 6,31 9,56 34,0 » S—t keski maat. 5,18 3,87 9,05 57,2 j Waksman, Stevvl' ns S—t » » 4,28 3,52 7,80 54,9 » S—t » » 5,17 3,72 8,89 58,2 » ( -t vähän maat. 0,60 1,89 2,49 24,1 » I C—t ositt. maat. 0,55 2,01 2,56 21,5 » I C—t voimakk. maat. 0,70 2,27 2,97 23,6 » Taulukko -iissä esitetyt arvot vahvistavat edelläesitettyä käsitystä turpeiden bitumiainepitoisuuksista. Ruskosammalsaraturpeet sisältävät huomattavasti vä- hemmän bitumiaineita kuin rahka- ja saraturpeet. Saraturpeet taas näyttävät tä- mänkin taulukon mukaan sisältävän enemmän bitumiaineita kuin rahkaturpeet. Edelleen tukee taulukko ZAiLERin ja WiLKin (26) tekemää havaintoa, että rahka- turpeitten bitumiainepitoisuus kasvaa maatumisen edistyessä selvemmin kuin sara- turpeitten ja että siis edellisten bitumiaineet ovat laadultaan pysyvämpiä. Jos tar- kastetaan eri turvelajien eetteriin ja alkoholiin liukenevien ainemäärien keskinäistä suhdetta, huomataan taulukosta 4, että eetteriin liukenee k.o. analyysimenetelmällä saadusta bitumiainemäärästä ruskosammalsaraturpeista vähiten (keskim. 30,9 %), sitten rahkaturpeista (keskim. 40,5 %) ja eniten saraturpeista (keskim. 50,8 %). Taulukosta 5, joka on koottu ja laskettu samaa analyysimenetelmää käyttäneitten tutkijoitten analyysituloksista, huomataan, että Skandinavian turvemateriaalia käyttäneet tutkijat ovat tulleet samaan tulokseen, kun taas amerikkalaiset tutkijat ovat saaneet S- ja C-turpeista jyrkästi erilaisia tuloksia. Kuten taulukosta käy ilmi sisältävät Waksmanüi tutkimat saraturpeet vähiten ja rahkaturpeet eniten eetteriin liukenevia bitumiaineita. 90 U. SOVERI Edelläesitetyllä on erikoisesti merkitystä polttoturpeiden laatua ja ominai- suuksia tutkittaessa. Minssen (13) jo viittasi bitumiaineitten vaikutukseen tur- peiden polttoarvoihin. Hän totesi myös, että bitumiaineitten laatu vaihtelee suu- resti \ ieläpä samassa profiilissa saman turvelajin eri tavalla maatuneissa turpeissa. Hän ilmoittaa heikosti maatuneen rahkaturpeen alkoholiin liukenevien aineitten polttosi \ oksi 7838 kkal/kg ja saman profiilin enemmän maatuneen rahkaturpeen alkoholiin liukenevien aineitten polttoarvoksi 8602 kkal/kg. Tämä johtunee siitä, että varsinkin energiaköyhemmät veteen ja alkoholiin liukenevat bitumiaineet ha- joavat nopeammin maatumisen edistyessä kuin muut bitumiaineet. Tämän tutki- muksen yhteydessä saatiin hyvin maatuneen rahkaturpeen eetteriin liukenevan bitumiaineksen kalorimetriarvoksi 9311 kkal/kg ja keskimaatuneen saraturpeen eetteriin liukenet an bitumiaineksen kalorimetriarvoksi 9346 kkal/kg. Kun turpeista oh uutettu eetteriin ja veteen liukenevat aineet saatiin samojen tarpeitten alkoholiin liukenevien aineitten kalorimetriarvoiksi 7434 kkal ja 7365 kkal/kg. Kun katso- taan edellä tutkittujen turvelajien polttoarvoja edelläesitetyn bitumitutkimuksen \ alossa, huomataan, että yhtenä tärkeänä syynä meikäläisten sara-turpeiden kor- keisiin polttoarvoihin on k.o. turvelajien suuri bitumiainemäärä ja bitumin kokoo- mus, joka on erilainen kuin rahka- ja ruskosammalsaraturpeilla. Bitumiaineitten määrä ja laatu on siis suuresti riippuvainen turvelajeista ja soiden geologisesta kehi- tyksestä. Tämä on otettava huomioon paitsi polttoturvetutkimuksissa myös turve- vahojen ja hartsien eristystä ja jalostusta tutkittaessa. Turpeitten muu orgaaninen kokoomus. Tarpeitten sisältämät orgaaniset aineet jakaa Souci (19) seuraavasti: I. Kasvien sisältämät rakennusaineet. 1. Valkuaisaineet. 2. ; Selluloosa. 3. Mono- ja disakkariidit. 4. Hemiselluloosat (pentosanit, metyl-pentosanit, heksosani-pentosanit, heksosanit). 5. Pektiiniaineet. 6. Ligniini. 7. Rasvat. 8. Protobitumit a. Ekstrakti-protobitumit (hajoamattomat vahat ja hartsit), b. Polymerprotobitum.it (hajoamattomat sporopollenini, outini, suberini sekä osittain vahat ja hartsit). 9. Parkkiaineet. 11. Maatumisen tulokset. I. Humusaineet a. huminihapot (humus- ja hymatomelanihapot) b. humoligniinihapot. c. huminit (NaOH liukenemattomat huminihapot 2. Fulvohapot ja humusseuralaisaineet. 3- Phlobaphenit (peräisin parkkiaineista ERÄIDEN TURVELAJIEMME KEMIALLISESTA KOKOOMUKSESTA 91 Taulukko 6. Ainemäärien, jakaantuminen eri analyysifraktioihin ilmaistuna prosenteissa kuiva-aineesta. Table 6. Fractions of the analysis in percentage of dry material. Svv Turvelaii ia I Vesiliukoi- i 2 % HCI- % Hydroly- N:o m' maatuneisuus Bitumi- nen fraktio fraktio S°{ää™ft°n .. _ ~ . , aineet Water Soluble in Soluble in TJnhnrimhAo. Depth Kind of peat and voluble o ner rent Soluble m Unhydroly- m humification Bitumen fl ' n ~ p^rfnt «0 per cent zahlefraktion HLL II2 SO, residue - ■ 1 0,1—0,2 S—tH, 4,10 5.84 54,23 19,54 16,20 2 0,2—0,3 ErS—t H 2 5,31 9,06 49,67 20,09 15.87 3 1,0—1,5 S—t H, 8,09 2,90 39,94 20,47 28,60 4 1,5—2,0 S—tH, 8,19 2,50 41,02 18,67 29,62 5 2,0—2,5 S—t H s 8,88 3,58 37,21 15,72 34.61 6 1,1—1,3 S—t H e 9,55 5,18 34,51 15,66 35,10 7 1,2—1,7 S—tH, 10,65 3,24 30,34 10,21 45,56 8 0 resent C. rostr. 7,57 5,87 40,29 27,42 18,85 9 0,6—0,7 C—t H 4 9,53 1,89 32,26 14,70 41,62 10 0,5 ; LC—t H 5 10,74 2,73 32,01 13,22 41,30 11 1,0 LC-t H 6 12,56 2,67 26,50 7,63 50,64 12 0,6—1.0 LC-t H, 12,34 4,11 21,97 10.07 51,51 13 2,7—2,9 C—t H 5 11,12 1,36 23,52 10,35 53,65 14 2,7 C-t H, 9,71 1,57 25,51 8,48 54,73 15 0,3 Scorpidinm -t H 4 1,70 8,50 36,88 15,96 36,96 16 0,3 AC—t H 3 4,51 4,88 41,61 11,28 37,72 17 0,3 AC—t H 4 3,39 2,46 41,43 12,47 40,25 18 0,3 AC—t H 6 5,45 3,50 41,76 7,69 41,60 19 0,03—0,08 S—t Hj, 5,20 7,29 52,12 16,07 19,32 21 0,13—0,18 ErS—t 11 4 5,42 6,83 45,43 19,56 22,76 20 0,08—0,13 S-t Hj 4,35 6,51 52,12 12,43 24,59 24 0,33—9,38 ErS—t H, 9,37 3,88 38,77 21,21 26,77 26 0,48—0,53 ErS—t H* 11,13 3,92 32,84 18,37 33,74 25 0,38—0,43 ErS—t H s 11,10 4,16 31,10 18,90 34,74 28 0,70—0,80 ErS—t H 7 13,59 6,58 28,99 14,81 36,03 27 0,65—0,70 ErS—t H 6 10,29 4,41 30,48 17,74 37,08 4. Bitumit a. Ekstraktibitum.it (fossiloituneet vahat ja hartsit). b. Polymeribitumit 1. stabilibitumit (outini j.n.e.) 5. Uronihappokompleksit, pentosanit (pektiniaineista). 6. Aminohapot ja muut valkuaisaineitten hajoamistulokset. 7. Valkuaisaineet, jotka mikro-organismit ovat syntetisoineet Tämä jako osoittaa kuinka monipuolisen ja vaihtelevan materiaalin kanssa ol- laan tekemisissä turvekemiallisissa tutkimuksissa. Käytetyn analyysimenetelmän vesiliukoiseen fraktioon joutuvat orgaanisista aineista pääasiallisesti pektiiniaineet, parkkialueet, tärkkelys, sokerit, alemmat eriarvoiset rasvahapot ja niitten vesi- liukoiset suolat, aminohappoja j.n.e. 2 %-suolahappoon liukenevaan fraktioon joutuvat hemiselluloosa (heksosanit ja pentosanit), uronihappoyhdisteitä ja protei- neja. 80 % rikkihappofraktion pääosan muodostavat selluloosa ja uronihappo- yhdisteet sekä pieni osa proteineista. Hydrolysoitumattomaan jäännökseen taas jäävät ligniini ja sen tapaiset yhdisteet sekä hapoilla hydrolysoitumattomia typpi- yhdisteitä. Kaikkiin yllämainittuihin fraktioihin joutuu lisäksi kemiallisesti vä- hemmän tunnettuja, eri pitkälle muuttuneita n.s. huminihappoja (4). Niistä tutki- joista, jotka ovat menetelmää kritisoineet, mainittakoon tässä vain Stadnikoff (20), joka huomauttaa, että Waksmanui menetelmää käytettäessä osa bitumi- aineista jää ligniinifraktioon ja osa pektiiniaineista jää suolahappoon liukenevaan hemiselluloosafraktioon. Koska tässä yhteydessä tulee pääasiallisesti kysymykseen tarpeitten vertaileva tutkimus, tuntuvat menetelmän mahdolliset heikkoudet vä- hemmän. Mainittakoon, että menetelmä jakaa kemiallisesti turvemateriaalin polttoturvetutkimuksen kannalta tärkeisiin energeettisiin pääryhmiin. Taulukossa 6 esitetään turvemateriaalin jakaantuminen analyysin pääfraktioi- hin laskettuna prosenteissa kuiva-aineesta. Turpeet on järjestetty taulukkoon turvelajeittain siten, että hapoilla hydrolysoitumattoman bitumivapaan orgaanisen aineksen määrä kasvaa. Viimemainitun jäännöksen kasvamista voidaan nimittäin pitää eräänlaisena, samasta lähtöaineesta peräisin olevan, anaerobisissa olosuhteissa maatuneen turpeen maatumisen edistymisen mittana ja, kuten myöhemmin tullaan huomaamaan, polttoturpeen lämpöarvoon ratkaisevasti vaikuttavana tekijänä. Viimeisenä taulukossa on joukko Eriophornm-pitoisia rahkaturpeita, jotka käsitel- lään eri ryhmänä, koska ne ovat peräisin samasta profiilista ja analysoidut epä- täydellisemmin, kuten alussa on mainittu. Taulukossa 7 on esitetty analyysituloksia laskettuna prosenteissa tuhkatto- masta materiaalista. Taulukossa esitetyllä A-fraktiolla tarkoitetaan happoihin liuennutta orgaanisen aineen määrää, joka ei ole hemiselluloosaa, selluloosaa, eikä proteiineja vaan pääasiallisesti huminihappoja. »Vapaa raakaproteiini»-sarakkeeseen on laskettu happo- ja vesiliukoisiin fraktioihin joutuvaa typpimäärää vastaava proteiini. Typpi- ja valkuaisainekysymys on jätetty teknilliselle turvetutkimukselle vähempiarvoisena tässä yhteydessä yksityiskohtaisemmin käsittelemättä. Edellä on jo puhuttu turvebitumista, joten siihen ei enää tuloksia taulukkojen valossa tarkastettaessa ole syytä puuttua. Sensijaan lienee paikallaan kiinnittää huomiota hiilihydraatteihin ja hydrolysoitumattomaan jäännökseen. Useat tutki- jat (3, 6,8, 15, 23) ovat tehneet vastaavanlaisia analyysejä ja todenneet tiettyjä säännönmukaisuuksia tuloksissa. Havainnoissa on kuitenkin joukko eroavaisuuk- sia, mikä onkin ymmärrettävää, koska tutkimuskohteet on otettu eri puolilta maa- palloa, eikä maatuneisuus ja turvelajimääritys eikä tutkimusmetodiikka ole aina ollut yhtenäistä. Koska lisäksi analyysi on verraten suuritöinen, ei yleensä tut- kimusmateriaali ole ollut riittävän suuri peittämään tilapäisiä, usein sekundäärisien tekijöitten aiheuttamia vaihteluja tuloksissa. Tämänkään tutkimuksen yhteydessä ei ole voitu välttää monia epäkohtia, mutta eliminoimallapois mahdollisimman pal- jon vaihtelevia tekijöitä tarkalla turvelajmäärityksellä ja alueellistamalla tutkimus ilmastollisten ja geologisten vaihtelujen välttämiseksi, on yritetty antaa tarkempi kuva eräitten turpeittemme kemiallisesta kokoomuksesta. Eri tutkijoitten teke- mien havaintojen perusteella tiedetään, että rahkaturpeet sisältävät yleensä eniten hemiselluloosaa ja enemmän selluloosaa kuin esim. saraturpeet, joitten selluloosa- 92 U. SOVERI ERÄIDEN TURVELAJIEMME KEMIALLISESTA KOKOOMUKSESTA 93 Taulukko 7. Analyysituloksia laskettuna prosenteissa tuhkattomasta kuiva-aineesta Table 7. Results of analyses in percentage of dry askfree material » Syv. Turvelaji ja .i s C Vesiliukoisia J 3 s SS Hydrolysoitu- s o -o ~S c N:o m maatuneisuus S- c org. aineita 0.0 matonta org. s £.5 -'js3 5 3* 5 .2 S 3 jäännöstä [ 2.21 » Hemiselluloosaa. —• Hemicelluloses 25.39 » 13.00 » Selluloosaa. Celluloses 14.62 * 7.17 » Org. hydrolysoitumatonta ainesta. Org. unhydrolyzable material 31.64 » 49.89 » Org. A-fraktiota. Org. A-fraction 12.89 » 7.21 » Vapaata raakaproteinia. Free crude protein 3.31 » 9.14 » min kirjallisuudessa esiintyvistä analyysituloksista poikkeavat oheisten analyy- sien saraturpeitten selluloosan ja hemiselluloosan määrät, jotka ovat suurempia. Tässä yhteydessä ei ole mahdollisuutta tarkemmin puuttua Suomen turpeitten kemiallisen kokoomuksen vaihteluitten syihin, jotka on etsittävä paitsi turvetta muodostavasta kasvillisuudesta ennen kaikkea mikrobiologian alalta. Ylläesitetyllä tutkimuksella lieneekin arvonsa lähinnä mikrobiologian palveluksessa saavutettuja tuloksia sovellettaessa. Turveanalyysien tuloksia puolestaan voidaan soveltaa tek- nillistä turvetutkimusta palvelemaan. Sellainen sovellutus on esimerkiksi poltto- turpeitten arvon selvittäminen, johon seuraavassa lähemmin kiinnitetään huomiota. Kemiallisen kokoomuksen vaikutus polttoarvoon. Tämän tutkimuksen turvebitumeja käsittelevässä osassa on jo viitattu eetteriin ja alkoholiin liukenevien komponenttien merkitykseen polttoturpeitten lämpö- arvoissa. Kuten edelläolevista turveanalyysitaulukoista käy ilmi, muodostavat veteen liukenevat ja hapoilla hydrolysoituvat aineet pääosan eli n. 60 % rahka- turpeittemme ja n. 40 % saraturpeittemme kemiallisesta kokoomuksesta. Nämä aineet ovat pääasiallisesti hiilihydraatteja ja valkuaisaineita sekä niitten hajoamis- ja muuttumistuloksia sekä ligniinin hajoamisesta peräisin olevia aineita. Poltto- turpeen rakennekomponenteista ne ovat hiiliköyhimpia ja omaavat alhaisimman lämpöarvon. Jotta saataisiin jonkinlainen kuva turvefraktioitten lämpöarvoista määritettiin eräitten turvenäytteitten bitumifraktion ja hydrolysoitumattoman jäännöksen sekä alkuperäisten turpeitten kalorimetriarvot ja turpeitten analyysi- tulokset tuntien laskettiin ylläesitetyn vesiliukoisen ja hapoilla hydrolysoituvan osan kalorimetriarvot. Kaikki kalorimetriarvot laskettiin tuhkattomalle aineelle, jotta saataisiin selvempi kuva juuri turpeen orgaanisen aineksen luonteesta. Tulok- set on esitetty taulukossa 9. Siinä on bitumifraktion kalorimetriarvot saatu mää- rittämällä yhden rahkaturpeen ja yhden saraturpeen eetteriin liukenevan ja vesi- uutoksen jälkeen alkoholiin liukenevan bitumiaineksen kalorimetriarvot ja näitä arvoja käyttäen laskettu eri turpeitten totaalibitumifraktion kalorimetriarvot ana- lyysitulosten perusteella. Tarkemmin ei siis ole otettu huomioon etteriin ja alko- holiin liukenevan aineksen kalorimetriarvojen todennäköisiä maatumisesta riippu- via muutoksia. Tuloksia tarkasteltaessa huomataan, että yllämainitun veteen liu- kenevan ja hapoilla hydrolysoituvan fraktion kalorimetriarvot ovat rahkaturpeilla alhaisemmat kuin saraturpeilla, mutta kummallakin turvelajilla korkeammat kuin esim. selluloosalla, jonka kai. arvo on 4181 kkal/kg. Se, että k.o. analyysifraktion lämpöarvo on korkeampi kuin hiilihydraattien, jotka ovat fraktiossa pääosana, johtuu hiilirikkaammista orgaanisista aineista (»huminihapoista») eli analyysin A-fraktion aineista sekä valkuaisaineista, joita saraturpeet sisältävät tunnetusti enemmän kuin rahkaturpeet. Vertailun vuoksi mainittakoon, että rahkaturpeen veteen liukenevan orgaanisen aineksen kalorimetriarvoksi saatiin kokeissa 4072 kkal/kg ja kahden pohjois-Pohjanmaan suon laskuveden humaattisaostuman kalorimetriarvoiksi saatiin 4299 ja 4364 kkal/kg laskettuna tuhkattomalle aineelle. Hydrolysoituraattoman jäännösfraktion kalorimetriarvoissa nähdään taulu- kossa 9 myös huomattava ero rahkaturpeitten ja saraturpeitten välillä. Viime- mainittujen turpeitten jäännösfraktio osoittautuu kokoomukseltaan huomattavasti energiarikkaammaksi kuin rahkaturpeitten vastaava fraktio. Rahkaturpeissa näyt- tää fraktion kalorimetriarvo maatumisen alkuvaiheessa laskevan ja sitten jälleen nousevan. Vastaavaa havaintoa ei aineiston pienuuden vuoksi voitu tehdä sara- turpeilla. Jäännöksen kalorimetriarvoja tarkasteltaessa on otettava huomioon mahdollisesti uutoksessa epätäydellisesti pois liuenneen bitumiaineksen vaikutus, joka tuntuu varsinkin vähän ligniiniä ja sen hydrolysoitumattomia muuttumistulok- sia sisältävissä turpeissa. Useat tutkijat (7, 12, 17, 26) ovat esittäneet ja korostaneet eri turvelajien eri suuria polttoarvoja ja maatumisen aiheuttamia muutoksia niissä. Tämän tutki- muksen yhteydessä on käynyt havainnolliseksi, mistä seikoista turpeitten ke- miallisessa kokoomuksessa nämä erot pääasiallisesti johtuvat. On nähty, ettei ai- noastaan eri suuret määrät samoihin orgaanisiin aineryhmiin kuuluvia rakennusosia turvetta muodostavissa kasvilajeissa ja vastaavissa turvelajeissa, vaan myös näiden aineryhmien kemiallinen kokoomus ja sen vaihtelut vaikuttavat lämpöarvoihin. Niihin biokemiallisiin ja mikrobiologisiin prosesseihin, jotka aiheuttavat kasvi- materiaalin maatumista, vaikuttavat, kuten on mainittu, suuresti useat erilaiset esim. ilmastolliset ja geologiset seikat. Täten ei kasvinjätekokoonpanoltaan ja maatumiseltaan samanlaisten turpeitten läheskään aina tarvitse olla kemialliselta kokoonpanoltaan ja lämpöarvoltaan samanlaisia. Kalorimetriarvojen suuruusluokan ja vaihtelujen osoitukseksi on taulukkoon 9 merkitty tutkittujen turvenäytteitten kokonaiskalorimetriarvot laskettuna tuh- kattomalle kuiva-aineelle. Suuren tutkimusmateriaalin perusteella on Salmi (17) laskenut suomalaisten turpeitten keskimääräisiä polttoarvoja ja todennut muu- toksia, joitten syitten selvittämiseen jatkuvat kemialliset tutkimukset ovat tarpeen. 96 U. SOVERI ERÄIDEN TURVELAJIEMME KEMIALLISESTA KOKOOMUKSESTA 97 Taulukko 9. Turveanalyysifraktioiden sekä alkuperäisten, turpeitten kalorimetriarvoja laskettuna kkal/kg tuhkatonta ainetta. Table 9. Gross calorific values of the original kinds of peats and of the different fractions, calculated or ashfree material. Turvelaii ia Bitumifraktion Vesi- ja happoliukoi- Hydrolysoi tumat- N:o maatuneisuus kal.a. i) sen fraktion kal.a.«) toman jäännöksen Kokonais kal.a. No. j Kind of peat and Gross cal value of aJid 1value*humification bitumen fraction soluble fractions residue 1 I s—t H 2 I 8056 4249 5827 4653 2 ErS—t H 2 8182 4255 5765 4698 20 I S—t Mj 8202 4180 5734 4751 3 s—t H 5 ! 8076 4222 5496 4905 4 S—t H, 8261 4290 5529 4987 5 S—t H 5 8267 4223 5565 5060 6 S—t H 6 8292 4242 5739 5161 7 S—t H 9 8207 4495 6047 5607 8 C. rostrata ; ■—■ 5065 9 C—t Hj 5515 10 I LC—■t H ä 8317 4694 5959 5622 11 LC—-t H 0 6025 12 LC—t H 7 8656 4649 6354 6050 13 C—t H 5 8408 4642 6277 5973 14 i C—t H s 8309 4807 6258 5981 15 Scorp.—t 5628 4866 16 ; AC-tH 3 , 5774 5246 17 AC—tH, 1 5416 5055 18 AC—t H 6 ' 5833 5462 M Laskettu seuraavien määritysten perusteella; C-turpeen eetteriin liukenevan bitumin kal. a. 9311 kkal/kg, » alkoholiin » » » 7434 » C turpeen eetteriin » » » 9346 » » alkoholiin » » » 7365 » Calculated with the aid of the following values. Cal. value of ether soluble bitumen fraction of S-peat = 9.7 11 kcalfkg » o » alcohol » » » » S-peat = 7434 » » » i> ether » » » » C-peat = 9746 » i) » i> alcohol » |> i) » C-peat = 7363 » 2 ) Arvot saatu laskemalla. Values obtained by calculation. KIRJALLISUUSLUETTELO (1) Anttinen, 0., 1917. Der Aschengehalt verschiedener Torfarten und Torfartgruppen. Finska mosskulturföreningens årsbok, 1917, XXXI, p. 108—113. (2) Christiansson, 8., 1947. Stadium över tjärbi Id ningen vid pyrolus av några olika svenska torvarter. IVA, 1947, 6, Stockholm. (3) Feustel, 1., Byers, H., 1930. The physical and chemical characteristics of certain american peat profiles. U. S. Dept, of Agric., Techn. Bull., 214. (4) Forsyth, W. G. C., 1946. The characterization of the humic complexes of soil organic matter. Journ. of Agric. Science, Vol. 37, Part. 2, p, 132. (5) Fuchs, W., 1931. Die Chemie der Kohle. Berlin. (6) Gaardner, T. & Alvsaker, E., 1938. Humusen i udyrket Vestlandsjord. Vestlandets forst. for- sokss., Meddelelse nr. 21. Bergen. (7) Hausding, U., 1919. Torfgevinnung und Torfverwertung. Berlin. (8) Kivinen, E.. 1934. Über die organische Zusammensetzung der Torfarten und einiger Torfkonsti- tuenten. Acta Agralia Fennica, 31, p. 165. (9) —)) — 1935. Über Elektolytgehalt und Reaktion der Moorvässer. Agrogeol. julk., 38. (10) —»— 1938. Die Moor-Böden Finnlands. Agrogeol. julk., 47. (11) Kotilainen, M. J., 1927. Soiden luontaisen kasvipeitteen ja pintaturpeen laadun, lähinnä sen reaktion välisestä suhteesta. Suomen suovilj. yhd. vuosik. 1927, 2, p. 114. (12) Kusnetzowa, L. G. 1935. Der Heitzwert der verschiedenen Torfarten und der Torflager. Ref.: Jahrb. d. Moork. 1935: 156. (13) Minssen, H., 1913. Beiträge zur Kenntnis typischer Torfarten. Landw. Jahrb., Bd. 44, p. 269. (14) —»— 1927. Weitere Beiträge zur Kenntnis typischer Torfarten. Landw. Jahrb., Bd. 65, Erg. Bd. 1, p. 124. (15) Oden, S. & Lindberg, S., 1926. Einige Torfanalysen im Lichte neuzeitlicher Theorien der Kohle- bildung. Brennstoff-Chemie, 7. (16) von Post, L. & Granlund, E., 1926. Södra Sveriges torvtillgångar. Sveriges Geol. Unders., ser. C., 335. (17) Salmi, M., 1947. Turpeiden tuhkapitoisuuksista ja lämpöarvoista. Tekn. aikak.lehti, 4, p. 151. (18) Schneider, W. & Schellenberg, A., 1922. Über den Bitumengehalt des Torfes. Ref.; Chem. Zbltt., IV, p. 1043. (19) Souci, S. W., 1938. Die Chemie des Moores. Stuttgart. (20) Stadnikoff, G., 1930. Neuere Torfchemie. Leipzig. (21) Thiessen R. & Johnsson, R., 1929. An analysis of a peat profile. Journ. of Ind. a. Eng. Chem., Anal. Ed., 1, p. 216, (22) Titow N. G., & Fedossejewa, S. F., 1939. Die Anwendbarkeit von Aethylalkohol-Benzol als Lösungsmittel zur Bitumenekstraktion. Ref.: Chem. Zbltt., 1939, Bd 1., p. 1700. (23) Waksman, S. & Stewens, K., 1928. Chemical composition of various peat profiles. Soil Science 26, p. 239—251. (24) —»— 1930. A critical study of the methods for determining the nature and abundance of soil organic matter. Journ. Ind. a. Eng. Chem., Anal. Ed., 2., april 15, 1930, p. 167, (25) Waksman, S., 1938. Humus. Baltimore. (26) Zailer, V. & Wilk, L., 1911. Der Einfluss des Vertorfungsprozesses auf die Zusammensetzung von Carextorf. Zeitschrift für Moorkultur u. Torfverwertung, p. 193. 98 U. SOVERI SUMMAR Y. ON THE CHEMICAL COMPOSITION OF SOME VARIETIES OF FINNISH PEAT AND ITS INFLUENCE ON THEIR CALORIFIC VALUE. U. SOVERI. Finnish Geological Survey, Helsinki. The aim of this work is to give the reader a general picture of the main constituents of some varieties of peat found in Finland, and the significance of these constituents in fuel peat. Attention has primarily been focussed on the thermodynamically important constituents of peat, i.e. bitumen, water soluble organic substances, proteins, substances hydrolyzable with acid (cellulose, hemicellu- loses), substances unhydrolyzable with acid (lignin and the products of the decomposition of lignin) and ash. The method of analysis chiefly used was that of Waksman and Stevens, which was. however, somewhat abbreviated. The following varieties of peat were used: 8 samples of pure Sphagnum peat (S-peat), 7 samples of Carex peat (C-peat) of which three contained some wood waste (LC-peat) and one some unchanged Carex rostrata, 4 samples of Amblystegium Carex peat (AC-peat) and a profile consisting of Sphagnum peat containing some Eriophorum peat (Er S-peat). The samples were gathered in Northern Finland. Ash: After discussion of the factors influencing the ash content of peat and the composition of the ash, the results of the peat analyses carried out are considered. The ash of the acid soluble fraction contains mainly sesqui-oxides while the ash of the insoluble residue chiefly consists of Si02 and silicates (secondary ash) (Table 2). Table 3 shows that: 1) The lightly humified surface peat (Hi —H 2) generally contains considerably more water soluble ash and less acid soluble ash than the more humified peat; 2) The acid soluble ash constituents seem to increase with the dept (decreasing acidity and precipitation of metal hydroxides); 3) Analyses of AC-peat show more acid soluble and less insoluble ash than S- and C-peat (this agrees with the higher pH-value of AC-peat). Bitumen. The nature of bitumen, the methods of estimating the bitumen content of peat, and of previous investigations are discussed. The bitumen content of 30 samples of Er S-peat was deter- mined by extraction with a benzene-alcohol mixture (1 : I). The results are set out in Fig. T. Table 4 shows the results of the bitumen determinations according to Waksman’s and Stevens’ method. The following conclusions can be drawn: 1) AC-peat contains considerably less bitumen than S-peat and C-peat, and C-peat contains more bitumen than S-peat; 2) The results confirm the old theory that the bitumen content increases more markedly with the degree of humification in S-peat than in C-peat; 3) AC-peat has the smallest ether fraction (30.9 %) expressed in percentage of the total bitumen con- tent, S-peat a somewhat higher (40.5 %), and C-peat the highest percentage (50.8 %). These results agree with those obtained by other scientists from analysis of Scandinavian material, but not with results obtained by American scientists with European and American material (see table 5). Other organic constituents of peat. Fig. 1 shows the trend of change in the chemical composition which occurs in the humification of pure S-peat and S-peat containing some Eriophorum peat. Tables 6 and 7 show that the changes in the C-peat and S-peat follow the same general trend. The most obvious and thermodynamically most important difference in the chemical composition of these two kinds of peat is the considerably greater content of unhydrolyzable substance in the C-peat. Table 8 shows the difference in the composition of C-peat and S-peat. According to this, S-peat would appear to contain about twice as much cellulose and hemi-cellulose as C-peat. S-peat also contains a greater proportion than C-peat of the A-fraction, which is that part of the acid soluble fraction that is not cellulose, hemicellulose or protein but consists raairly of humic acids. In both kinds of peat the least humified samples contained the largest proportion of A-fraction. The expression »Free crude protein» in table 7 means the protein quantity which is equivalent to the water and acid soluble quantity of nitrogen. The cellulose and hemicellulose content of C-peat have been found to be somewhat larger than those mentioned in the literature. The variations in the quantities of water soluble substances in all the samples of peat investigated correspond on the whole with the results published by other scientists. 99ERÄIDEN TURVELAJIEMME KEMIALLISESTA KOKOOMUKSESTA The influence of the chemical composition of peat on its calorific value. Table 9 shows the gross calorific values of the various fractions. The values have been obtained by determining the total gross calorific value, the gross calorific value of the residual fraction, and the gross calorific values of two ether and alcohol soluble fractions. These values have then been used in calculating the gross calorific value of the water and acid soluble fractions and of the bitumen fraction. The probable changes in the calorific values of both the ether and alcohol soluble substances, due to humification, have thus not been accurately taken into consideration. That C-peat has a higher calorific value than S-peat in spite of its higher ash content, is probably due to the following facts: 1) The bitumen content of C-peat is higher 2) The bitumen of C-peat contains more ether soluble substances 3) C-peat contains more proteins, which have a higher calorific value than hydrocarbons 4) C-peat contains more carbonaceous substances (lignin etc.) that are unhydrolyzable with acids. 5) The substances in C-peat which are unhydrolyzable with acids have higher calorific values than those of S-peat. Thus the calorific value of peat does not depend only on the quantities of the various fractions in peat forming plants and the corresponding varieties of peat, but also on the variations in the chemical composition of these fractions. 100 U. SOVERI