Влажность древесины и свойства, связанные с её изменением

Для количественной характеристики содержания воды в древесине используют показатель - влажность. Под влажностью древесины понимают выраженное в процентах отношение массы воды к массе сухой древесины:

W = (m - m0) / m0 * 100,

толпяк фенол влажность очищение

где m - начальная масса образца древесины, г, а m0 - масса образца абсолютно сухой древесины, г.

Измерение влажности осуществляется прямыми или косвенными методами. Прямые методы основаны на выделении тем или иным способом воды из древесины, например высушиванием. Эти методы простые, надёжные и точные, но имеют недостаток - довольно продолжительную процедуру. Этого недостатка лишены косвенные методы, основанные на измерении показателей других физических свойств, которые зависят от содержания воды в древесине. Наибольшее распространение получили кондуктометрические электровлагомеры, измеряющие электропроводность древесины. Однако и эти способы имеют свои недостатки: дают надёжные показания в диапазоне от 7 до 30% и лишь только в месте введения игольчатых контактов.

Различают две формы воды, содержащейся в древесине: связанную и свободную. Связанная вода находиться в клеточных стенках, а свободная содержится в полостях клеток и межклеточных пространствах. Связанная вода удерживается в основном физико-химическими связями, изменение её содержания существенно отражается на большинстве свойств древесины. Свободная вода, удерживаемая только механическим связями, удаляется легче, чем связанная вода, и оказывает меньшее влияние на свойства древесины.

При испытаниях с целью определения показателей физико-механических свойств древесины её кондиционируют, приводя к нормализованной влажности. Если нет особых примечаний, то показатель равен 12%.

На практике по степени влажности различают древесину:

мокрую, W > 100%, длительное время находившуюся в воде;

свежесрубленную, W = 50-100%, сохранившую влажность растущего дерева;

воздушно-сухую, W = 15-20%, выдержанную на открытом воздухе;

комнатно-сухую, W = 8-12%, долгое время находившуюся в отапливаемом помещении;

абсолютно-сухую, W = 0, высушенную при температуре t=103±2°C.

Фенол в водах Енисея

Специалисты Института химии и химической технологии СО РАН и Сибирского федерального университета впервые составили перечень фенольных соединений, которые могут поступать в воду реки Енисей в результате разложения затопленной древесины.

При строительстве крупных гидроэлектростанций в СССР вырубку окружающих лесов сочли экономически невыгодной и огромное количество деревьев просто затопили. На сегодняшний день в России и странах ближнего зарубежья существует около двухсот таких ГЭС, наиболее крупные сосредоточены в Ангаро-Енисейском регионе. Затопленная древесина под действием грибов и бактерий разлагается, а продукты её разложения зачастую бывают токсичными. Особое беспокойство экспертов вызывают фенолы, присутствующие в древесине как в свободном, так и в связанном виде. По данным многолетних наблюдений постов Росгидромета, фенолы представляют собой одно из основных веществ, загрязняющих Енисей.

Фенолы - токсичные соединения, способные даже при небольшой концентрации резко ухудшать качество воды. В токсикологическом и органолептическом отношении фенолы неравноценны. Например, простой фенол и крезолы (метилфенолы) обладают более сильным запахом при хлорировании и более токсичны. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в питьевой воде и воде рыбо-хозяйственных водоёмов составляет 1 мкг/л. При хлорировании содержащей фенолы воды образуются устойчивые хлорфенолы, малейшие следы которых придают воде неприятный привкус и запах. К счастью, фенолы химически нестойки, но в воде они разрушаются с разной скоростью: быстрее всех - собственно фенол, медленнее - крезолы, ещё медленнее - ксиленолы (демитилфенолы). Поэтому ПДК по разным фенолам различаются на несколько порядков.

Вода, содержащая фенол, может быть опасной для человека, так как это вещество без труда проникает в организм через кожу. Даже невысокие концентрации соединения при частых воздействиях способны нанести вред здоровью, например вызвать язвы во рту или спровоцировать диарею; высокие дозы могут привести к необратимым последствиям.

Исследователи давно изучают проблему загрязнения фенолом Енисея, однако «поимённый» перечень фенольных соединений, образующихся при разложении затопленной тайги, до сих пор не был составлен.

Существующие методы либо не позволяют определить конкретные фенолы, либо используют обобщённые показатели загрязнения, например фенольный индекс. Но этот показатель не отражает реальной ситуации, поскольку при допустимом фенольном индексе ПДК по отдельным фенолам может быть превышена.

Красноярские учёные разработали методики определения индивидуальных фенолов с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии и капиллярного электрофореза. Используя эти методики, они поставили модельные эксперименты, которые впервые позволили составить список конкретных фенолов, входящих в СанПиН по питьевой воде, которые могут попасть в Енисей при разложении древесных отходов.

Учёные работали с водными экстрактами древесины лиственницы сибирской (Larixsibirica). Они поместили в закрытые трёхлитровые ёмкости опилки, кору, почву или смесь почвы с корой или опилками и залили их енисейской водой. Эти банки простояли шесть месяцев при естественном освещении и температуре, а затем исследователи определили наличие в них различных фенольных соединений - оно зависит от содержащихся в воде микроорганизмов. Так, в присутствии почвенных микроорганизмов из древесных отходов выделяется не только фенол, но и его производные, в том числе резорцин и пирокатехин, а также крезолы. Из коры выделяется больше фенолов, чем из опилок, что, вероятно, связано с большим содержанием в ней лигнина: в коре его около 40 процентов, в опилках - 26 процентов. Почва тоже выделяет фенолы, но в меньшем количестве, чем древесина, поскольку почва состоит из самых устойчивых к биоразложению структур.

Методики, разработанные красноярскими исследователями, могут быть использованы для комплексного мониторинга природных вод. С их помощью можно получать информацию о том, какие фенолы и в каком количестве присутствуют в воде, а также об источниках фенольного загрязнения.