natureПриродопользованиеNature Management2079-3928Институт природопользования НАН Беларусиnature-125Research ArticleГЕОТЕХНОЛОГИИ. ДОБЫЧА, ПЕРЕРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХGEOTECHNOLOGY. EXTRACTION, PROCESSING AND THE USE OF SOLID FUEL MINERALSСравнительный анализ компонентного состава зрелой и погребенной древесиныComparative analysis of the component composition of mature and buried woodТомсонА. Э.ThomsonA. E.

Алексей Эммануилович Томсон, кандидат химических наук, доцент, заместитель директора по научной работе, заведующий Центром, заведующий лабораторией

Центр по торфу и сапропелям; лаборатория экотехнологий

220076; ул. Ф. Скорины, 10; Минск

Alexey E. Tomson, Ph. D. (Chemistry), Assistant Professor, Deputy Director, Head of the Center, Head of Lab

Center of Peat and Sapropel; Lab of Ecotechnology

220076; 10, F. Skoriny Str.; Minsk

altom@nature-nas.byЦарюкТ. Я.TsaryukT. Yа.

Татьяна Яковлевна Царюк, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

220076; (ул. Ф. Скорины, 10; Минск

Tatiana Ya. Tsaryuk, Ph. D. (Technical), Senior Researcher

220076; 10, F. Skoriny Str.; Minsk

tsariuk9@mail.ruСоколоваТ. В.SokolovaT. V.

Тамара Владимировна Соколова, кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник

220076; ул. Ф. Скорины, 10; Минск

Tamara V. Sokolova, Ph. D. (Technical), Assistant Professor, Senior Researcher

220076; 10, F. Skoriny Str.; Minsk

tomsok49@tut.byПехтереваВ. С.PekhterevaV. S.

Виктория Станиславовна Пехтерева, научный сотрудник

220076; ул. Ф. Скорины, 10; Минск

Victoriya S. Pekhtereva, Researcher

220076; 10, F. Skoriny Str.; Minsk

pehvik@jandex.ruНавошаЮ. Ю.NavoshaYu. Yu.

Юльян Юльянович Навоша, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник

220076; ул. Ф. Скорины, 10; Минск

Yulian Yu. Navosha, Ph. D. (Physics and Mathematics), Leading Researcher

220076; 10, F. Skoriny Str.; Minsk

navoscha@tut.byКалантаровМ. Г.KalantarovM. G.

Михаил Георгиевич Калантаров, кандидат биологических наук, ведущий инженер

220076; ул. Ф. Скорины, 10; Минск

Mikhail G. Kalantarov, Ph. D. (Biology)

220076; 10, F. Skoriny Str.; Minsk

mkalantaroff@gmail.comМарзанА. С.MarzanA. S.

Анастасия Сергеевна Марзан, младший научный сотрудник

220076; ул. Ф. Скорины, 10; Минск

Anastasiya S. Marzan, Junior Researcher

220076; 10, F. Skoriny Str.; Minsk

marr_29@mail.ruФалюшинаИ. П.FalyushinaI. P.

Ирина Петровна Фалюшина, научный сотрудник

220076; ул. Ф. Скорины, 10; Минск

Irina P. Falyushyna, Researcher

220076; 10, F. Skoriny Str.; Minsk

info@nature-nas.byИнститут природопользования НАН БеларусиInstitute of Nature Management of the National Academy of Sciences of Belarus20240211202501144153Copyright © Томсон А.Э., Царюк Т.Я., Соколова Т.В., Пехтерева В.С., Навоша Ю.Ю., Калантаров М.Г., Марзан А.С., Фалюшина И.П., 20252025Томсон А.Э., Царюк Т.Я., Соколова Т.В., Пехтерева В.С., Навоша Ю.Ю., Калантаров М.Г., Марзан А.С., Фалюшина И.П.Thomson A.E., Tsaryuk T.Y., Sokolova T.V., Pekhtereva V.S., Navosha Y.Y., Kalantarov M.G., Marzan A.S., Falyushina I.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nature-journal.by/jour/article/view/125

   Исследован компонентный состав образцов зрелой и погребенной в торфяной залежи древесины. Показаны различия в компонентном составе образцов погребенной древесины, свидетельствующие о неоднородном характере участков залежи по ботаническому составу растений-торфообразователей, степени разложения, а также о разной глубине залегания извлеченных образцов. Образцы зрелой и погребенной древесины исследованы методом ИК-спектроскопии. Спектры исследуемых образцов погребенной древесины близки между собой как по набору полос поглощения, так и по их интенсивности, что свидетельствует о близком химическом составе исследованных образцов. Такой же факт наблюдается и в случае спектров образцов лиственных пород древесины (береза, дуб, ольха). Сравнительный анализ ИК-спектров погребенной и зрелой древесины показал различие в области поглощения карбонильных групп (полоса на 1732 см–1, присутствующая в спектрах зрелой древесины хвойных пород (пеллеты)), не наблюдается в спектре погребенной, что может быть обусловлено взаимодействием указанных функциональных групп в погребенной древесине с ионами зольных элементов торфяной залежи. Установлено, что основные процессы термического разложения образцов протекают в достаточно узком по сравнению с торфом диапазоне температур – от 301 до 386 ºС, при этом разлагается от 61 до 72 % органической массы, максимум скорости термолиза находится в области 358–362 ºС как для зрелой, так и погребенной древесины, за исключением дуба, имеющего температурный максимум при 347 ºС.

   The component composition of samples of mature and buried wood in peat deposits was studied. Differences in the component composition of buried wood samples are shown, indicating the heterogeneous nature of the deposit areas in terms of the botanical composition of peat-forming plants, the degree of decomposition, as well as different depths of the recovered samples. Samples of mature and buried wood were studied by IR spectroscopy. The spectra of the studied samples of buried wood are close to each other both in the set of absorption bands and in their intensity, which indicates similar chemical composition of the studied samples. The same fact is observed in case of the spectra of deciduous wood samples (birch, oak, alder). A comparative analysis of the IR spectra of buried and mature wood showed a difference in the absorption region of carbonyl groups (the band at 1732 cm–1, present in the spectra of mature coniferous wood (pellets)), is not observed in the spectrum of buried, which may be due to the interaction of these functional groups in buried wood with ions of ash elements of a peat deposit, it was established that the main processes of samples thermal decomposition occur in a rather narrow temperature range compared to peat – from 301 to 386 ºC, while 61 to 72 % of the organic mass decomposes, the maximum rate of thermolysis, is in the range of 358–362 ºC for both mature and buried wood, with the exception of oak, which has a temperature maximum at 347 ºC.

погребенная древесиназрелая древесинакомпонентный составцеллюлозалигнинИК-спектрофотометриятермический анализburied woodmature woodcomponent compositioncelluloseligninIR spectrophotometrythermal analysisReferencesНуштаева А. В. Химия древесины : учеб. пособие / А. В. Нуштаева. – Пенза: ПГУАС, 2013. – 100 с.Nushtaeva A. V. Khimiya drevesiny [Chemistry of wood]. Penza, Penza State University of Architecture and Construction, 2013, 100 р. (in Russian)Fengel D. Chemische Zusammen von Nadel-und Lauholzern / D. Fengel, D. Grosser // HOLZ als Roh- und Werkstoff. – 1975. – Vol. 33, № 1. – P. 32–34.Fengel D., Grosser D. Chemische Zusammen von Nadel- und Lauholzern. HOLZ als Roh- und Werkstoff, 1975. vol. 33, no. 1, pp. 32–34.Раковский, В. Е. Химия и генезис торфа / В. Е. Раковский, Л. В. Пигулевская. – М. : Недра, 1978. – 230 с.Rakovskiy V. E., Pigulevskaya L. V. Khimiya i genezis torfa [Chemistry and genesis of peat]. Moscow, Nedra Publ., 1978, 230 p. (in Russian)Мурашкевич, Т. В. Изменение химических свойств лигнина, древесины торфяных залежей / Т. В. Мурашкевич // Сб. науч. тр. ИФОХ АН БССР. – Минск : АН БССР, 1961. – № 9. – С. 119.Murashkevich T. V. Izmenenie khimicheskikh svoystv lignina, drevesiny torfyanykh zalezhey [Changes in the chemical properties of lignin and peat wood]. Sbornik Nauchnykh trudov IFOKh AN BSSR [Proc. of the Institute of Organophysical Chemistry of the NAS of the BSSR]. Minsk, AN BSSR, 1961, no. 9, pp. 119. (in Russian)Лиштван, И. И. Основные свойства торфа и методы их определения / И. И. Лиштван, Н. Т. Король. – Минск: Наука и техника, 1975. – 320 с.Lishtvan I. I., Korol N. T. Osnovnye svoystva torfa i metody ikh opredeleniya [Basic properties of peat and methods for their determination]. Minsk, Nauka i Tekhnika Publ., 1975, 320 p. (in Russian)Тютькова, Е. А. ИК-спектроскопия древесины индивидуальных годичных слоев / Е. А. Тютькова, С. Р. Лоскутов, Н. П. Шестаков // Хвойные бореальные зоны. – 2017. – Т. XXXV, № 3–4. – С. 61–67.Tyutkova E. A., Loskutov S. R., Shestakov N. P. IK-spektroskopiya drevesiny individualnykh godichnykh sloev [IR spectroscopy of wood of individual growth layers]. Khvoynye borealnye zony = Coniferous boreal areas, 2017, vol. XXXV, no. 3–4, pp. 61–67. (in Russian)Разработка метода идентификации породы древесины в археологических материалах методом ИК-спектроскопии / В. М. Пожидаева [и др.] // Журнал аналитической химии. – 2019. – Т. 74, № 12. – С. 911–921.Pozhidaeva V. M., Retivov V. M., Panarina E. I., Sergeeva Ya. E., Zhdanovich O. A., Yatsishina E. B. Razrabotka metoda identifikatsii porody drevesiny v arkheologicheskikh materialakh metodom IK-spektroskopii [Development of a method for identifying wood species in archaeological materials using IR spectroscopy]. Zhurnal analiticheskoy khimii = Journal of Analytical Chemistry, 2019, vol. 74, no. 12, pp. 911–921. (in Russian)Vichnevsky, S. Characterization of wood and non-wood mechanical pulps by differential thermal analysis / S. Vichnevsky, В. Fuhr, J. Melnichuk // J. Pulp & Paper Sci. – 2003. – Vol. 29, № 1. – P. 17–20.Vichnevsky S., Fuhr B., Melnichuk J. Characterization of wood and non-wood mechanical pulps by differential thermal analysis. J. Pulp & Paper Sci., 2003, vol. 29, no. 1, pp. 17–20.Kinetic study on thermal decomposition of woods in oxidative environment / D. K. Shen [et al.] // Fuel. – 2009. – Vol. 88. – P. 1024–1030.Shen D. K., Gu S., Luo K. H., Bridgwater A. V., Fang M. X. Kinetic study on thermal decomposition of woods in oxidative environment. Fuel, 2009, vol. 88, pp. 1024–1030.Sebio-Puna, l. T. Thermogravimetric analysis of wood, holocellulose, and lignin from five wood species / l. T. Sebio-Puna, S. Naya, J. Lopez-Beceiro // J. Therm. Anal. Calorim. – 2012. – Vol. 109, № 3. – P. 1163–1167.Sebio-Punal T., Naya S., Lopez-Beceiro J., Tarrio-Saaverda J., Artiaga R. Thermogravimetric analysis of wood, holocellulose, and lignin from five wood species. J. Therm. Anal. Calorim., 2012, vol. 109, no. 3, рр. 1163–1167.Varhegyi, G. Effect of sample origin, extraction, and hot water washing on the devolatilization kinetics of chestnut wood / G. Varhegyi, M. G. Grоnli, C. Di Blasi // Ind. Eng. Chem. Res. – 2004. – Vol. 43. – P. 2356–2367.Varhegyi G., Grоnli M. G., Di Blasi C. Effect of sample origin, extraction, and hot water washing on the devolatilization kinetics of chestnut wood. Ind. Eng. Chem. Res., 2004, vol. 43, рр. 2356–2367.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.