Назад
149
Представлены результаты исследования использования для химической переработки пораженной хвойной древесины и приведена сравнительная характеристика изменения химического состава по сравнению со здоровой древесиной для получения целлюлозы.
INFLUENCE OF THE CHEMICAL COMPOSITION OF THE AFFECTED WOOD ON ITS USE FOR CHEMICAL PROCESSING
Y.A. Ambrosovich, R.A. Marchenko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, Krasnoyarsk, Russia
The results of the study of the use of affected coniferous wood for chemical processing are presented and a comparative characteristic of the change in the chemical composition in comparison with healthy wood for the production of cellulose is given.
Дефекты – пороки древесины механического происхождения, зарождающиеся в ней в процессе заготовки, транспортирования, сортировки и механической обработки [1].
Воздействие порока на качество древесины зависит от его вида, размера, присутствия в материале и непосредственного назначения самого материала. Он понижает прочность лесоматериалов, поэтому сортность древесины определяют с обязательным учетом имеющихся в ней пороков.
Согласно ГОСТ 2140–81 «Пороки древесины. Классификация, термины и определения» все пороки подразделяются на группы: сучки, трещины, грибные повреждения, химические окраски, пороки формы ствола и строения древесины, повреждения насекомыми, инородные включения и дефекты обработки [2].
Преобладающие хвойные леса на территории Енисейского района Красноярского края являются основной сырьевой базой для подготовки хвойных пород древесины, связанной с химической переработкой. Любое внешнее воздействие на древесину, имеет отрицательный показатель использования ее для заготовки и дальнейшей переработки.
Существует множество факторов, которые могут воздействовать на древесину и делать ее непригодной для использования. Как правило, это связано с нарушением целостности структуры или потерей декоративных свойств. Такие биологические организмы, как грибы и насекомые, могут разрушать структуру древесины, что приводит к значительным повреждениям.
В биологическом разрушении древесины заметную роль играют дереворазрушающие насекомые. Одним из самых опасных первичных стволовых вредителей хвойных лесов считается сибирский шелкопряд (Dendrolimus sibiricus Tschetv) [3]. Он относится к опасным насекомым-вредителям, повреждающим более 20 видов хвойных пород деревьев. Шелкопряд поедает хвою и причиняет ущерб хвойным лесам на достаточно обширной территории от Южного Урала до Владивостока. Бабочка не питается, а вот вылупившаяся через 2-3 недели личинка сразу начинает объедать хвою, продвигаясь к самому верху кроны. При недостатке питания гусеница сибирского шелкопряда может повреждать кору деревьев и молодые шишки. Кроме того, массовое размножение шелкопряда приводит к вспышке размножения вторичных вредителей – короедов, златок и усачей [4].
Из существующих способов уничтожения некачественного леса, подавляющую роль продолжает играть его сжигание. В меньшей мере встречаются попытки использования ее в химической переработке для получения целлюлозы. Использование пораженной древесины, например, сибирским шелкопрядом и его личинками, направлено на совершенствование ее использования в химической переработке.
Для целенаправленного использования пораженной древесины необходимо провести ряд исследований на пригодность, таких как определение влажности, определение содержания целлюлозы, лигнина и других компонентов, входящих в химический состав древесины [5].
В ходе проведения лабораторных исследований на определение таких показателей, как, влажность, содержание целлюлозы в образцах пораженной короедами сосновых пород древесины занижены в соответствии с требованиями, предъявляемые к ним.
Для рационального использования хвойных лесов Енисейского района, где зафиксирована вспышка воздействия сибирского шелкопряда, необходимо строгое ведение лесного хозяйства с максимальным получением полезной продукции. Для химической переработки можно использовать отходы лесопиления, лесозаготовок и деревообработки. Это позволяет более полно использовать сырьевые ресурсы.
Древесина, представляет из себя, сложный химический комплекс, который состоит из основных частей: углеводная (целлюлоза, гемицеллюлоза), ароматическая (лигнин) и экстрактивные вещества.
После повреждения шелкопрядом, разные породы древесины ведут себя по-разному: ствол пихты окоряется, что приводит к потере влажности; сосна, ель и кедр менее подвержены внешним воздействиям, но подвергаются поселению и развитию дереворазрушающих грибов.
Для исследования была выбрана древесина средней части стволов модельных деревьев сосны обыкновенной с усыханием 10 лет, а также древесина здоровой сосны обыкновенной, не подвергшейся воздействию короедов. Выбранные образцы деревьев к моменту усыхания имели приблизительно один возраст (25-27 лет).
С увеличением продолжительности усыхания происходит биохимическое изменение, которое можно наблюдать по изменению химического состава.
В ходе исследования была изучена динамика изменений химического состава пораженного дерева по сравнению со здоровой древесиной. Результаты приведены в табл. 1.
Таблица 1. Содержание основных веществ
Как видно из таблицы все показатели основных веществ древесины снижаются, кроме легкогидролизуемых веществ. Пониженное содержание трудногидролизуемых и повышенное содержание легкогидролизуемых полисахаридов в древесине пораженной сибирским шелкопрядом в сравнении со здоровой древесиной можно объяснить деструкцией части трудногидролизуемых полисахаридов и переходом их в лекгогидролизуемые. Несмотря на процесс деструкции, изменения химического состава и ослабления связей между древесинными компонентами содержание лигнина остается на достаточно высоком уровне 23,2 %.
Таким образом, можно предположить, что изменение химического состава в дальнейшем повлияет на выход целлюлозы и на ее физико-механические показатели. Установленные особенности физико-химических свойств и статистически обоснованные значения выхода целлюлозы позволят дать оценку древесному сырью различной технической годности и сортности. При дифференцированном подходе к выбору древесного сырья возможно получение сульфатной целлюлозы с нормальным выходом и соответствующими прочностными показателями.
Список литературы
1. Станко Я.Н. Древесные породы и основные пороки древесины. Иллюстрированное справочное пособие для работников таможенной службы / Я.Н. Станко, Г.А. Горбачева; под. ред. Н.М. Шматкова, А.В. Беляковой; Всемирный фонд дикой природы (WWF). М.: 2010. 155 с.
2. ГОСТ 2140-81 Видимые пороки древесины. Классификация, термины и определения, способы измерения.
3. Сибирский шелкопряд – одно из наиболее опасных насекомых-вредителей. Управление Россельхознадзора по Забайкальскому краю и Амурской области [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.teleport2001.ru/upravlenie-rosselhoznadzora-po-zabaykalskomu-krayu-i-amurskoy-oblasti/20.... Свободный. Загл. с экрана. (дата обращения 24.04.2021).
4. Сибирский шелкопряд идёт в горные леса и северную тайгу. Информационное агентство «Научная Россия» (г. Москва), 10 августа 2020. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.rfbr.ru/rffi/ru/press_about/o_2112332. Свободный. Загл. с экрана. (дата обращения 24.04.2021).
5. Оболенская А.В., Ельницкая Е.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. Учебное пособие для вузов. М.: Экология, 1991. 319 с.
INFLUENCE OF THE CHEMICAL COMPOSITION OF THE AFFECTED WOOD ON ITS USE FOR CHEMICAL PROCESSING
Y.A. Ambrosovich, R.A. Marchenko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, Krasnoyarsk, Russia
The results of the study of the use of affected coniferous wood for chemical processing are presented and a comparative characteristic of the change in the chemical composition in comparison with healthy wood for the production of cellulose is given.
Дефекты – пороки древесины механического происхождения, зарождающиеся в ней в процессе заготовки, транспортирования, сортировки и механической обработки [1].
Воздействие порока на качество древесины зависит от его вида, размера, присутствия в материале и непосредственного назначения самого материала. Он понижает прочность лесоматериалов, поэтому сортность древесины определяют с обязательным учетом имеющихся в ней пороков.
Согласно ГОСТ 2140–81 «Пороки древесины. Классификация, термины и определения» все пороки подразделяются на группы: сучки, трещины, грибные повреждения, химические окраски, пороки формы ствола и строения древесины, повреждения насекомыми, инородные включения и дефекты обработки [2].
Преобладающие хвойные леса на территории Енисейского района Красноярского края являются основной сырьевой базой для подготовки хвойных пород древесины, связанной с химической переработкой. Любое внешнее воздействие на древесину, имеет отрицательный показатель использования ее для заготовки и дальнейшей переработки.
Существует множество факторов, которые могут воздействовать на древесину и делать ее непригодной для использования. Как правило, это связано с нарушением целостности структуры или потерей декоративных свойств. Такие биологические организмы, как грибы и насекомые, могут разрушать структуру древесины, что приводит к значительным повреждениям.
В биологическом разрушении древесины заметную роль играют дереворазрушающие насекомые. Одним из самых опасных первичных стволовых вредителей хвойных лесов считается сибирский шелкопряд (Dendrolimus sibiricus Tschetv) [3]. Он относится к опасным насекомым-вредителям, повреждающим более 20 видов хвойных пород деревьев. Шелкопряд поедает хвою и причиняет ущерб хвойным лесам на достаточно обширной территории от Южного Урала до Владивостока. Бабочка не питается, а вот вылупившаяся через 2-3 недели личинка сразу начинает объедать хвою, продвигаясь к самому верху кроны. При недостатке питания гусеница сибирского шелкопряда может повреждать кору деревьев и молодые шишки. Кроме того, массовое размножение шелкопряда приводит к вспышке размножения вторичных вредителей – короедов, златок и усачей [4].
Из существующих способов уничтожения некачественного леса, подавляющую роль продолжает играть его сжигание. В меньшей мере встречаются попытки использования ее в химической переработке для получения целлюлозы. Использование пораженной древесины, например, сибирским шелкопрядом и его личинками, направлено на совершенствование ее использования в химической переработке.
Для целенаправленного использования пораженной древесины необходимо провести ряд исследований на пригодность, таких как определение влажности, определение содержания целлюлозы, лигнина и других компонентов, входящих в химический состав древесины [5].
В ходе проведения лабораторных исследований на определение таких показателей, как, влажность, содержание целлюлозы в образцах пораженной короедами сосновых пород древесины занижены в соответствии с требованиями, предъявляемые к ним.
Для рационального использования хвойных лесов Енисейского района, где зафиксирована вспышка воздействия сибирского шелкопряда, необходимо строгое ведение лесного хозяйства с максимальным получением полезной продукции. Для химической переработки можно использовать отходы лесопиления, лесозаготовок и деревообработки. Это позволяет более полно использовать сырьевые ресурсы.
Древесина, представляет из себя, сложный химический комплекс, который состоит из основных частей: углеводная (целлюлоза, гемицеллюлоза), ароматическая (лигнин) и экстрактивные вещества.
После повреждения шелкопрядом, разные породы древесины ведут себя по-разному: ствол пихты окоряется, что приводит к потере влажности; сосна, ель и кедр менее подвержены внешним воздействиям, но подвергаются поселению и развитию дереворазрушающих грибов.
Для исследования была выбрана древесина средней части стволов модельных деревьев сосны обыкновенной с усыханием 10 лет, а также древесина здоровой сосны обыкновенной, не подвергшейся воздействию короедов. Выбранные образцы деревьев к моменту усыхания имели приблизительно один возраст (25-27 лет).
С увеличением продолжительности усыхания происходит биохимическое изменение, которое можно наблюдать по изменению химического состава.
В ходе исследования была изучена динамика изменений химического состава пораженного дерева по сравнению со здоровой древесиной. Результаты приведены в табл. 1.
Таблица 1. Содержание основных веществ
Как видно из таблицы все показатели основных веществ древесины снижаются, кроме легкогидролизуемых веществ. Пониженное содержание трудногидролизуемых и повышенное содержание легкогидролизуемых полисахаридов в древесине пораженной сибирским шелкопрядом в сравнении со здоровой древесиной можно объяснить деструкцией части трудногидролизуемых полисахаридов и переходом их в лекгогидролизуемые. Несмотря на процесс деструкции, изменения химического состава и ослабления связей между древесинными компонентами содержание лигнина остается на достаточно высоком уровне 23,2 %.
Таким образом, можно предположить, что изменение химического состава в дальнейшем повлияет на выход целлюлозы и на ее физико-механические показатели. Установленные особенности физико-химических свойств и статистически обоснованные значения выхода целлюлозы позволят дать оценку древесному сырью различной технической годности и сортности. При дифференцированном подходе к выбору древесного сырья возможно получение сульфатной целлюлозы с нормальным выходом и соответствующими прочностными показателями.
Список литературы
1. Станко Я.Н. Древесные породы и основные пороки древесины. Иллюстрированное справочное пособие для работников таможенной службы / Я.Н. Станко, Г.А. Горбачева; под. ред. Н.М. Шматкова, А.В. Беляковой; Всемирный фонд дикой природы (WWF). М.: 2010. 155 с.
2. ГОСТ 2140-81 Видимые пороки древесины. Классификация, термины и определения, способы измерения.
3. Сибирский шелкопряд – одно из наиболее опасных насекомых-вредителей. Управление Россельхознадзора по Забайкальскому краю и Амурской области [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.teleport2001.ru/upravlenie-rosselhoznadzora-po-zabaykalskomu-krayu-i-amurskoy-oblasti/20.... Свободный. Загл. с экрана. (дата обращения 24.04.2021).
4. Сибирский шелкопряд идёт в горные леса и северную тайгу. Информационное агентство «Научная Россия» (г. Москва), 10 августа 2020. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.rfbr.ru/rffi/ru/press_about/o_2112332. Свободный. Загл. с экрана. (дата обращения 24.04.2021).
5. Оболенская А.В., Ельницкая Е.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. Учебное пособие для вузов. М.: Экология, 1991. 319 с.
