泥炭研究现状论文

用泥炭来制造电池，这在以往是不可想象的。 但是爱沙尼亚科学家经过长期研究，成功的使用泥炭制造出了电池，让人叹为观止。那么这项研究现在处于什么阶段呢？我们来看一下。

实际上，碳元素本身是可以合成很多原材料的，这一点在科学上已经得到了证实。比如一些常规聚合物等都是可以用碳来进行合成的。而一些密度较高的衍生物碳，由于其碳效率特别高，可以作为电池的原材料。而这种密度特别高的生物衍生碳就存在于人们常见的普通泥炭之中。这是爱尔兰科学家近期研究发现的成果，目前该结果已经得到了科学界广泛的证实。

这种泥炭广泛的存在于各种湿地中。由湿地内植物腐烂后长期堆积而成，可以在世界各个角落发现这种泥炭。

尤其是在北欧地区，湿地非常多，因此泥炭资源非常丰富，爱尔兰当地科学家通过从泥炭中提取的衍生物碳经过进一步合成，最终制造出钠离子电池。这种电池的成功研制，将大大降低电动汽车等行业的制造成本，对加快电动汽车产业建设起到了至关重要的作用。

因为这种泥炭提取物制造出来的钠离子电池与目前常用的锂电池相比，成本要降低数倍，因此可以带来一系列相关锂电池产品的价格。如果这种泥炭生产的电池能够形成规模化量产，将带动整个相关锂电池产业及其周边产品发生重大的转变，这将是一个史无前例的进步。使整个能源产业迈入一个新的时代。可以说，这是一个非常了不起的发明。

但是目前该项成果仍处于初级研究阶段，虽然已经制造出了钠离子电池，但仍然存在很大的缺陷，有待科学家们进一步完善。

泥炭在自然条件下泥炭呈褐色、黑褐色或棕色。泥炭是比较稳定的有机- 无机(矿物物质) 复合体，具纤维状或颗粒状结构，含纤维量30％～90％ ，比重约 ，发热量～15kj / kg ，干燥泥炭的最高热值近21 mj/kg (5000kal/ kg) 。泥炭(干基) 主要成分:有机质30％～90％ (腐殖酸含量一般10％～30％ ，高者可达70％以上) ；灰分10％～70％； 氮、磷、钾含量较多；此外泥炭中丰富的蛋白质和腐殖酸态氮、氨基酸也是潜在的成分。此外，我国泥炭还含有铜、铁、锌、钼、硼等农作物不可缺少的微量元素。泥炭所含的矿物中包括钙、镁、硅及其它多种微量元素(如硼、铁、锰、锌等) 是其在农业上开发与利用的重要条件。而且，泥炭有机质、腐殖酸含量高，纤维含量丰富，疏松多孔通气透水性好是制作土壤改良剂、植物生长刺激素、有机—无机复合肥料的最有效的原料资源。泥炭比表面积大，吸附能力强，有较强的离子交换能力和盐分平衡控制能力，是良好的作物栽培基质。泥炭腐殖酸的自由基属于半醌结构，既能氧化为醌，又能还原为酚，在植物体的氧化还原中起着重要作用，具有较高的生物活性、生理刺激作用和较强的抗旱、抗病、抗低温、抗盐渍的作用。总之，泥炭含有多种有益组分且具有良好的物理、化学、生物特性，所以在农业生产、环境保护等领域中有十分广阔的应用前景。（一）国内外利用概括现今世界泥炭开采量(近2 亿吨/年) 的70％都用于农业。泥炭应用于农业方面，在发达国家已有几十年历史，他们进行了大量的研究工作，并取得一定成效。俄罗斯在近10 年来，用于农业(包括园艺) 的泥炭数量已占年总产量的60％； 波兰、匈牙利、捷克、斯洛伐克、加拿大、美国和瑞典等国家生产的泥炭也大部分用于农业。我国对泥炭的开发和综合利用的研究开始于20 世纪70 年代初，在农业方面的利用也有较大进展。泥炭在农业上的应用具有产品种类多、用量大、综合效益高等特点。但主要是用于制备各种腐殖酸类肥料(主要品种包括腐殖酸铵、腐殖酸氮磷以及泥堆沤肥等)、营养土、营养钵以及饲料等。（二）肥料方面的利用肥料是发展农业最基本、最重要的因素之一，有机肥料又是提高土壤的肥力和农作物产量不可缺少的条件。富营养草本泥炭不仅含较高的有机质和腐殖酸，而且包含农作物生长所必需的氮、磷、钾和微量元素。泥炭一般呈弱酸性至中性，是制造腐肥(泥炭腐殖酸肥料) 的优质原料。国外用泥炭作为肥料有如下几种类型:浓缩泥炭—无机—氨化肥料；泥炭腐殖酸肥料；绿化用泥炭肥；温室、温床用泥炭土；泥炭营养钵。我国自20 世纪70 年代初在有泥炭资源分布的省、区都进行过泥炭腐殖酸类肥料(腐肥) 的生产和应用。20世纪80年代初，在总结经验的同时，加强了对腐肥和腐殖酸类物质的科学研究，改进了加工工艺，在配料、生产和施用等各个环节都加强了科学管理，取得了较好的效益。长期使用泥炭复合肥能明显的改善土壤理化性质，使土壤疏松、增加有效养分、增强土壤保肥性能。对于持续农业和无污染蔬菜、粮食的生产有一定的意义。（三）园艺利用园艺利用主要是指配制泥炭营养土和制备营养钵等。国外园艺泥炭用量大、应用广，可用于草坪、育苗、花卉和各种经济作物，尤其是塑料大棚和玻璃暖房的用量最大。我国近10 年来对园艺泥炭的研究和应用比较重视。如中国科学院南京土壤研究所研制的泥炭营养土，用于花卉栽培、水稻育秧、室内园林植物培育、蔬菜育苗与植物组织培养，具有促进生长、成活率高、延长花期、缩短育种期等多种功能，是花卉、苗木和蔬菜育苗、试管苗移栽的优良栽培基质。南昌市园林处花圃采用南昌腐殖酸厂生产的“天女”花肥培植杜鹃、金菊、茶花等十种木本花和菊花、仙客来等九种草本花，结果其肥效优于等养分无机肥和枯饼，长相、长势也较好，有较高的观赏价值。四川大学利用若尔盖地区的“高原泥炭”，经处理进行花卉、水果和农作物的栽培试验，获得了增产，同时也达到了美化环境的良好效果。目前，我国北方地区使用塑料大棚和玻璃暖房育苗、种菜、养花已比较普遍，发展泥炭营养土大有可为。（四）饲料利用泥炭含有大量的常量元素、微量元素、生理活性物质和维生素，用泥炭研制动物饲料已为一些国家所重视。白俄罗斯牲畜饲养研究所试验了八种泥炭饲料配方，认为可用泥炭替代饲料中15％～50％的谷物。但是泥炭用作资料还存在许多值得深入研究的问题。目前，我国的泥炭饲料还处于试验研制阶段，今后应加强研究试验和推广应用，以减少粮食饲料用量，充分利用丰富的泥炭资源，发展我国的饲养业。（五）刺激素从泥炭中提取的腐殖酸类物质属生物活性物质，可作为动植物生长调节剂，在强化农业生产中起重要作用。腐殖酸对植物的刺激作用，无论是草本或是木本植物，都是首先通过刺激植物体内酶活性，促进植物体内呼吸作用、新陈代谢的旺盛进行，增大叶面积，提高叶绿素含量，增强叶功能，使植物体内物质的制造、运输、吸收、转化和积累加快，产品品质和产量提高。将泥炭腐殖酸类物质作为动植物生长的刺激素利用，国内外已有成功的先例。如前苏联全苏泥炭工业科学研究所，用不同的氧化剂，对分解较强的泥炭进行氧化，制得腐殖酸生长刺激素等系列产品，用于处理种子，一般可提高产量10％～15％；用于营养体生长阶段的西红柿时，可增产25％。我国农用的腐殖酸类肥料和植物生长刺激素，主要以富含有机质、强分解的泥炭和风化烟煤作为原料，用于植物生长刺激素的腐殖酸盐类。（六）泥炭资源利用展望1．泥炭在农业上的利用可以保障我国农业持续发展农业持续发展的障碍因素是土壤质量下降，而土壤有机质的含量则是土壤质量至关重要的因素。由于化肥的廉价、便利、卫生等有点，长期大量施用，加之环境污染物的投入致使土壤质量下降。目前虽有不少企业拟通过用大型养殖场的动物粪便作商品有机肥，已达到增加土壤有机质的目的，但是与此同时会引动物粪便的施用而产生重金属污染、病菌传播、抗生素通过食物链的传播等不可严重问题。因此，制作泥炭型有机无机复合肥是既培肥土壤，提高土壤质量，又保障我国农业持续发展的有效途径。2．泥炭在农业上的应用可以生产卫生食品由于泥炭是以自然植被衍生来的，所以与动物粪便比较，泥炭不含饲料添加剂的残留，如重金属、生长素、抗生素等。故此用泥炭为主要原料开发的农用复合肥生产的农作物材应该是真正的卫生食品，材应该是绿色食品。因此泥炭型复合肥可称之为绿色食品专用肥。3．泥炭作为天然饲料添加剂也有广阔的前景泥炭腐植酸还可以作饲料添加剂，在猪，牛，羊，鸡等畜禽饲料中添加的ha-na, 可促进新陈代谢，加速生长发育，改善肉质，增加肉，蛋，奶的产量，并可使牲畜皮毛发亮，发病率减少，增加动物机体抗病能力。就目前的利用现状看，泥炭的利用面窄，多集中在肥料和基质两个方面。提高泥炭开采和利用的经济效益取决于扩大泥炭的用途。采用高新技术，研制生产较高技术含量的泥炭农用、非农业新产品，对于增加作物产量，改善农产品品质，简化农民劳动，提高经济效益，对改善环境和增加泥炭的附加值，对提高企业经济效益，增加泥炭产地人民收入和发展边远地区经济具有深远意义。

论文1.吴春笃，孟宪民（撰稿人），储金宇等，北固山湿地水文情势与湿地植被的关系，江苏大学学报 (自然科学版)，2005年（4）2. 孟宪民，泥炭绿色环保肥料发发展与创新，腐植酸，2005年（3）3. 孟祥君、孟宪民等，一体化育苗营养基生命周期循环评价（LCA）研究，腐植酸，2005年（5）4. Meng Xianmin, Wang Zhongqiang et. al，Experimental study on effect of cis seedling cultivation on quality of tomato，Proceedings of the 12th international Peat Congress—Wise Use of Peatlands，2004-6-65. 孟宪民，我国泥炭资源概况与园艺种苗基质解决方案，中国花卉园艺，2004（22）6. 孟宪民，我国泥炭资源利用研究进展和展望，腐植酸，2004年（5）7. 孟宪民，泥炭开采的环境影响评价——泥炭生产周边关系与环境影响评价指南，腐植酸，2004（1）8. 孟宪民，王忠强等，CIS育苗营养基对西红柿品质影响的实验研究，腐植酸，2004年（3）9. 刘永和，孟宪民，王忠强，刘滨华，1995年以来国外泥炭及泥炭地研究进展，生态环境，2003（3）10. 孟宪民，利用腐植酸消光值表征苔草泥炭的分解度指标，腐植酸，2003年（2）？11. 王忠强 孟宪民 刘永和 刘滨华，压缩式一体化育苗营养基（CIS）养分释放机理的研究，腐植酸，2003年（3）12. 王忠强，孟宪民，泥炭开采、调查和管理方法与园艺泥炭品质控制，腐植酸，2003（3）13. 孟宪民，王忠强等，国外园艺泥炭利用现状与未来发展方向，腐植酸，2003年（1）14. 王忠强，孟宪民，椰糠与加拿大藓类泥炭作为园艺栽培基质的比较，腐植酸，2003年（1）15. 孟宪民，王忠强，等，发展一体化育苗营养基，推动种苗产业技术进步，农业系统科学与综合研究，2003年，19卷1期，16. 孟宪民，刘滨华，等，CIS育苗营养钵-21世纪种苗行业的科技主题，腐植酸，2001/（3-4）17. 孟宪民，湿地管理与研究方法，专著，中国林业出版社，2001年科研课题1. 国家高技术研究发展专项（863），镇江水环境改善与治理与试验示范（2004-2006），10万元2. 胜利油田委托项目，泥炭基钻井泥浆调整剂研制与产业化开发（2005-2006），10万元3. 中国科学院知识创新东北农业重大项目：《压缩式育苗营养钵研制》，（2000-2003年）20万元。4. 中国科学院特别支持《湖沼系统基础研究》专项：中国典型流域湖沼系统资源环境动态于优化管理子项目：三江平原挠力河流域湿地资源环境动态过程研究，2000-2003，40万元。5. 长春市科技局海外学人计划（2005-2007年），一体化育苗营养基产业化开发，70万元6. 长春市科技局海外学人计划（2005-2007），一体化育苗营养基科技成果转化，40万元

这项研究目前还是处于试验阶段，还没出成果呢。

一、泥炭化作用概念

高等植物死亡以后，变成泥炭的生物化学作用过程称为泥炭化作用。

过去对煤主要是由植物的哪些有机组分变成的，争议很大。有人认为，煤主要是由植物的木质素形成的;也有人认为，煤主要是由纤维素形成的。近代研究资料表明，植物所有的有机组分和泥炭沼泽中的微生物都参与了成煤作用，而且各种组分对于形成泥炭与泥炭进一步转变为煤的过程都有影响，它们在不同程度上决定着煤的性质。泥炭过程中，有机组分的变化是十分复杂的。一般认为泥炭化过程的生物化学作用大致分为两个阶段:第一阶段，植物遗体中的有机化合物，经过氧化分解和水解作用，转化为简单的化学性质活泼的化合物;第二阶段，分解产物相互作用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。这两个阶段不是截然分开的，在植物分解作用进行不久后，合成作用也就开始了。

泥炭沼泽的垂直剖面一般可分为三层:氧化环境的表层、中间层及还原环境的底层。泥炭沼泽表层空气流通、温度较高，又有大量有机质，有利于微生物的生存，在1g泥炭中含有微生物几百万个到几亿个。如在低位泥炭沼泽的表层就含有大量需氧性细菌、放线菌及真菌，而厌氧性细菌数量较少(表21)。植物的氧化分解和水解作用主要是在泥炭沼泽表层进行的，因而，泥炭沼泽表层又称为泥炭形成层。随着深度的增加，需氧性细菌、真菌和放线菌的数目减少，厌氧性细菌活跃。它们利用了有机质的氧，留下富氢的残余物。在微生物的活动过程中，植物有机组分一部分成为微生物的食料，一部分则被加工成为新的化合物。

表2-1 低位泥炭沼泽剖面中微生物分布情况

(Waksman and Stevens，1929)

在各种类微生物中，需氧性细菌中的无芽孢杆菌具有强烈分解蛋白质的能力，在植物遗体分解初期占优势。某些真菌能分解糖类、淀粉、纤维素、木质素和丹宁等有机物质，在我国滨海红树林沼泽中就有很多真菌。不少放线菌及芽孢杆菌可以分解纤维素、木质素、丹宁及较难分解的腐植质。

植物各有机组分抵抗微生物分解的能力不同。分解纤维素的微生物种类很多，例如，需氧性细菌通过纤维素酶的催化作用把纤维素水解成葡萄糖等单糖，单糖则进一步氧化分解成二氧化碳和水:

煤地质学

但当环境逐渐转化为缺氧时，纤维素、果胶质又在厌氧细菌作用下，产生发酵作用，形成甲烷、二氧化碳、氢气、丁酸、醋酸等中间产物，参与泥炭化作用:

煤地质学

微生物也能分解脂肪，它首先从脂肪中分解出脂肪酸，如进一步再氧化，则分解为二氧化碳和水:

C18H36O2+26O2→18CO2+18H2O，放热

蛋白质在微生物的作用下，最后分解为水、氨、二氧化碳及硫、磷的氧化物等，在分解过程中也可以生成氨基酸、卟啉等含氮化合物参与泥炭化作用。

比较稳定的木质素，也能被特种的真菌和芽孢杆菌所分解。.曼斯卡娅在《木质素地球化学》一书中指出:“真菌把木质素破坏后形成简单的酚类化合物，随后细菌又将其芳香环破坏，形成脂肪族产物”，再进一步分解则变为水和二氧化碳，其分解速度比较缓慢。

有人做过实验，把植物遗体放在土壤中，经过一年后，由于微生物的分解作用，糖类消失了99%，半纤维素消失了90%，纤维素消失了75%，木质素消失了50%，蜡质消失了25%，而酚仅消失了10%。总之，植物各有机组分抵抗微生物分解的能力是不同的，按其稳定性来看，最易分解的是原生质，其次是脂肪、果胶质、纤维素、半纤维素，而后是木质素、木栓质、角质、孢粉质、蜡质和树脂。

植物的角质膜、孢子、花粉和树脂具有抗微生物的性能，所以当其他组分早已分解消失之后，它们仍能很好地保存下来。当然，植物各有机组分对微生物分解作用的稳定性是相对的，随着一定的条件而变化。近年研究表明，在通气条件好、pH值高的条件下，孢子也很快地分解，有的煤片中就发现过经受了凝胶化作用和丝炭化作用的孢子。

由此可见，如果氧化分解作用一直进行到底，植物遗体将全部遭到破坏，变为气态或液态产物而逸去，就不可能形成泥炭。但实际上泥炭沼泽中植物遗体的氧化分解作用往往是不充分的。这是因为:①泥炭沼泽富水程度的增强和植物遗体堆积厚度的增加，使正在分解的植物遗体逐渐与大气隔绝;②微生物要在一定的酸碱度环境中才能正常生长，多数细菌和放线菌在中性至弱碱性环境中(pH=～)繁殖最快，仅真菌对酸碱度的适应范围较广，在泥炭化过程中，植物分解出的某些气体、有机酸、酸胶体和微生物新陈代谢的酸性产物，使沼泽水变酸，不利于需氧性细菌的生存，因而泥炭的酸度越大，细菌越少，植物的结构就保存得越好;③有的植物本身就有防腐和杀菌的成分，如高位沼泽泥炭藓能分泌酚类，某些阔叶树有丹宁保护纤维素，某些针叶树含酚、并有树脂保护纤维素，都使植物不致遭到完全破坏。随着植物遗体的堆积和分解，在泥炭层的底层，氧化环境逐渐为还原环境所代替，分解作用逐步减弱。与此同时，在厌氧性细菌的参与下，分解产物之间的合成作用和分解产物与植物遗体之间的相互作用开始占主导地位，这种合成作用导致一系列新产物的出现。如木质素、纤维素、蜡质、脂肪及其水解、氧化产物都含有大量活泼官能团，如＞CO，—OH，—COOH以及活泼的α氢。大量活泼官能团的共同存在，当然有可能要互相反应、互相作用。微生物本身含有大量蛋白质，它本身亦参与了成煤作用。合成作用最主要的产物是腐植酸，还有沥青质。

由植物转变为泥炭，在化学组分上是发生了质的变化(表22)。从表中可以看出，植物转变为泥炭后，植物中含有的蛋白质在泥炭中消失了，木质素、纤维素等在泥炭中很少，而产生了大量植物中没有的腐植酸。元素组成中，泥炭的碳含量比植物增高，氮含量有所增加，而氧含量减少，说明泥炭化过程中，植物的各种有机组分发生了复杂的变化，变成新的产物。这些产物的组分和性质与原来植物的组分和性质是不同的。

表2-2 植物与泥炭化学组成的比较

(据中国科学院煤化学研究所)

泥炭的有机组分主要包括以下几个部分:①腐植酸，是泥炭中最主要的成分，是由高分子羟基芳香羧酸所组成的复杂混合物，具酸性，溶于碱溶液而呈褐色，是一种无定形的高分子胶体，能吸水而膨胀;②沥青质，可由合成作用形成，也可以由树脂、蜡质、孢粉质等转化而来，沥青质溶于一般的有机溶剂;③未分解或未完全分解的纤维素、半纤维素、果胶质和木质素;④变化不大的稳定组分，如角质膜、树脂、孢粉等。

在显微镜下，可以看到泥炭中有由植物变化而来的各种植物组织的碎片，这些碎片有的保存了植物的细胞结构，有的胞壁已经膨胀而看不出原来的结构，有的甚至彻底分解成细碎的小块或无结构的胶体物质。

二、凝胶化作用

植物物质在泥炭化过程中经受腐植化作用后，继而将经历凝胶化作用。凝胶化作用是指植物的主要组成部分在泥炭化过程中经过生物化学变化和物理化学变化，形成以腐植酸和沥青质为主要成分的胶体物质(凝胶和溶胶)的过程。凝胶化作用发生在沼泽中较为停滞、不太深的覆水条件下，弱氧化至还原环境，在厌氧细菌的参与下，植物的木质纤维组织一方面发生生物化学变化，另一方面发生胶体化学变化，二者同时发生和进行导致物质成分和物理结构两方面都发生变化。上节所述植物遗体经过生物化学作用转变成泥炭的过程，实际上主要是形成腐植酸和沥青质等的过程。另外，植物的木质纤维组织在沼泽水的浸泡下吸水膨胀，并通过真菌和细菌的作用在形成腐植酸等物质的同时，还经历着一个胶体化学的变化过程。鉴于这一总过程既有因微生物活动而引起的化学成分的变化，又有胶体化学的变化，故全称应为“生物化学凝胶化作用”。

凝胶化作用进行的强烈程度不同，产生了形态和结构不同的凝胶化物质。如果植物组织的细胞壁在变化过程中只发生了微弱的膨胀，则植物的细胞组织仍能保持规则的排列(在横截面上还常显示清楚的年轮)，细胞腔明显。变化到这种程度的植物组织，若因外界条件的改变不再继续膨胀而被埋藏并转化成煤后，即形成凝胶化组分中的木煤体。如果植物细胞壁在变化过程中膨胀作用较强，细胞腔显著缩小或仅保存极小的空隙，则成为木质镜煤体的前身。若细胞腔也充满了凝胶化物质，但植物结构通过凝胶化物质深浅色调的不同仍可以辨认时，即转变成结构镜煤体。当凝胶化作用进行得十分强烈，植物的细胞结构完全消失，形成均匀的凝胶化物质时，转变成煤后即成为无结构镜煤体。如果凝胶化的植物组织在介质中分散成细小的胶粒，即成为溶胶。溶胶的表面能较小，植物的其他组分如孢粉、树脂、植物组织的碎片以及矿物颗粒都很容易落入其中，以后当介质条件发生变化(如电解质的加入、酸碱度的变化、温度的变化等)时，含有上述物质的溶胶即发生凝聚(或聚沉)作用，形成凝胶状态，被埋藏后经成岩作用脱水老化，转变成煤后即成为煤中的凝胶化基质体。凝胶化组分在煤化过程中容易产生内生裂隙和眼球状的表面特征，都是因凝胶脱水老化而产生的。

伴随着上述胶体的化学变化过程，植物组织同时进行着生物化学的分解、合成作用，并且不断地改变着植物残体的化学成分。因而在凝胶化作用过程中形成的不同产物不仅在形态上存在着区别，他们在成煤以后在化学工艺性质上亦存在一些差异。

在泥炭化的生物化学作用中，主要的植物物质(木质素及纤维素)在覆水环境中膨胀，失去它们的纤维状结构，逐步离解成分子集合体(分子扩散)，这些集合体再结合起来形成胶体或分离成分子。其中，后者还可构成另外的集合体，从而又形成新的胶体。这些胶体在与水接触中易碎成小的颗粒(称为胶粒，micelles)，进而形成溶胶。由于植物的木质素与纤维素在物理化学性质上都属于凝胶体，有很强的吸水能力，在还原环境下逐渐分解，细胞壁不断吸水膨胀，胞腔缩小，以致完全丧失细胞结构，形成无结构胶体，或进而分解成溶胶，这个转化过程总称为凝胶化作用或生物凝胶化作用。

凝胶化作用的程度不同，产生的凝胶化物质的结构和形态亦不同，再经过煤化作用的转化，则形成不同的显微组分。

在泥炭化作用中，植物物质转化为泥炭，微生物活动起了相当重要的作用。据Perry等(1979)的资料，澳大利亚昆士兰州红树林沼泽沉积物中的微生物在每克干燥沉积物中多达20亿个。其中，喜氧性异养细菌19亿个，厌氧性异养细菌180万个，酵母菌、真菌各万个。

泥炭沼泽中的微生物参与了植物物质的破坏和分解。一般较稳定的脂类化合物不易受到微生物的破坏，但在特定条件下也会受到微生物的侵袭。近年来真菌对角质的降解作用研究说明，一些植物病菌和腐生菌可以在角质上生长。叶面的真菌具有角质酶、果胶酶和纤维素酶，真菌一方面把降解角质的异酶分泌到介质中去，另一方面菌丝可以通过空隙有效地渗入叶片内部，能使脂类强烈分解的是非孢子细菌、真菌及某些放线菌。微生物活动不仅影响到植物物质的破坏和分解，而且参与了泥炭的形成。近年来对泥炭中植物残体的研究说明，在泥炭的植物残体中含有细菌、真菌等微生物，生物质中含有特有的且与高等植物不同的脂肪酸、氨基酸成分。泥炭化作用中腐植质的形成也与微生物酶的活性有关，真菌等微生物含黑色素的细胞壁，在细胞死后仍相当稳定，能形成类似于黑腐酸的腐植质状的物质。利用含有14C的微生物进行的试验表明，微生物细胞成分参与了不同腐植质的组成，黑曲酶的示踪碳参与了腐黑物的形成。

三、丝炭化作用

丝炭化物质和凝胶化物质一样，主要也是由植物的木质纤维组织转变而形成的，从有机组成来看主要也是植物细胞壁中的木质素和纤维素，但由于其变化条件和变化过程不同，因而形成了与凝胶化物质性质完全不同的物质，这些丝炭化物质的共同特点是碳含量高而氢含量低，由于丝炭化过程经历了较大程度的芳烃化和缩合作用，因而其反射率显著高于凝胶化物质。

丝炭的成因长期以来有不同的解释，目前认为不同类型的丝炭化物质形成的历史是很不相同的。在煤田地质学发展的早期阶段，有人提出了“森林火灾说”，即认为丝炭是古代沼泽森林起火后造成的木炭状残余物转化而成的。但这种看法难以解释下列现象:如有些煤田中存在着以丝炭化物质为主构成的厚煤层;丝炭化物质为主的分层与凝胶化物质为主的分层十分频繁地交替;丝炭化与凝胶化组分之间存在着各种过渡类型等。森林起火造成的丝炭化物质确实存在，但丝炭化物质的成因主要不是来自森林失火。

德国煤岩学家M.泰希缪勒(Teichmüller)等将森林沼泽中树木或泥炭起火造成的丝炭命名为火焚丝炭(Pyrofusinite)，并曾列举了美国佐治亚州的一个沼泽(Okefenokee沼泽)表面起火后丝炭化树木的碎片在原地堆积形成丝炭和半丝炭的凸镜体的情况。

一些研究者在对沼泽进行调查时，常常发现暴露于空气之中因遭受氧化而成的暗色、疏松多孔的朽木。他们认为这种朽木的碎片若落入沼泽水中就会转变成丝炭。

M.泰希缪勒提出丝炭化物质也可以是由于沼泽中的真菌对枝干的分解作用而形成。美国一些沼泽中的丝柏树(Taxodium distichum)可以在真菌的作用下形成一种棕腐质物质而成为丝炭的前身。

丝炭化物质的形成主要是由于氧化作用和脱氢、脱水作用，它是在沼泽覆水程度起了变化，当沼泽表面变得比较干燥，氧的供应较为充分的情况下发生的。氧化过程中有机物在微生物参与下由于失去被氧化的原子团而脱氢、脱水，碳含量相对地增加。但是，这种氧化作用无限制继续并不能形成丝炭，这是因为氧化作用的持续发生将导致植物遗体的全部分解。只有当氧化到一定阶段后植物遗体迅速转入覆水较深的弱氧化以至还原条件下，或被泥沙所覆盖而与空气隔绝、中断了氧化作用后，在煤化作用中才能转变成贫氢富炭的丝炭。

部分丝炭没有经过明显的凝胶化作用，因而植物细胞结构几乎未经膨胀变形，仍然保留完整的植物组织结构。但是还有一些丝炭化物质首先曾经历过不同程度的凝胶化作用，而后由于环境发生变化(特别是覆水程度的变化)，又发生丝炭化作用。因此，同一植物遗体可先后经历两种不同的转变过程，并形成相应的组分。那些已经经受不同程度凝胶化作用的植物组织，如果由于潜水面下降等原因，沼泽变得较为干涸，从而转入充分氧化的条件时，凝胶化的植物组织即因脱氢、脱水，相对地增碳而向丝炭化物质转化。这一转化过程如进行得彻底则可形成丝炭体、木质镜煤丝炭体等组分，凝胶化基质亦可以变为丝炭化基质体;如果后期丝炭化作用进行得不彻底，则形成一系列过渡的产物，这些产物成煤后形成半凝胶化物质和半丝炭化物质的组分。但是已经经过充分丝炭化作用而形成的丝炭化物质，即使再经受适于进行凝胶化作用的不太深覆水条件，也不能再发生凝胶化作用而形成凝胶化物质。因此，凝胶化物质一旦已完成了向丝炭化物质的彻底转化后就不可能再产生逆向的转化。

以上所述凝胶化作用和丝炭化作用，都是指泥炭形成阶段发生的生物化学和物理化学变化。现代对煤中各种显微组分的研究，发现凝胶化组分和丝炭化组分的形成并不终止于泥炭化阶段的晚期，在年轻褐煤的植物残体中还经常发现有相当比例未经变化的木质素和纤维素，它们在成岩过程中仍有可能继续向凝胶化物质或向丝炭化物质转化。

自然界所见煤的结构、构造往往是十分复杂的，常看到煤的不同岩石类型的频繁交替，在镜下观察时亦可看到显微岩石类型的频繁变化，造成这种情况的原因是复杂的。沼泽覆水条件、介质化学性质等方面的改变可以引起不同岩石类型分层的形成;同一粗大的植物树干在沼泽中由于埋藏状态的不同，可以有不同的转变经历，甚至树干表层和里层的转变条件也存在着差别(这种现象在露天开采的褐煤层中经常见到)，这些都会导致煤和煤层组成的不均一性。

四、泥炭的积累速度

泥炭的积累与大气和土壤的温度密切有关。首先，温度影响植物的生长速度和生长量。我国华南亚热带森林的枯枝落叶层每年每公顷达24～35t，而小兴安岭寒温带则为几吨到十几吨。根据P.穆尔(Moore)等人的资料，热带雨林每年每平方米的有机质产量为3250g，温带沼泽的芦苇为2900g，温带橡树林为900g，而寒温带苔藓沼泽的苔藓仅340g。一个热带森林沼泽在7～9年内本身重建一次，在此期间树木的生长高度可达30m，而温带的沼泽森林中的树木，在同样长的时间内生长的高度只有5～6m。可见，在温度较高的条件下，植物增长较快，为泥炭的积累提供了有利的先决条件。

其次，温度影响微生物的繁殖和活动，从而影响植物死亡后的分解速度。在寒冷气候条件下，由于温度过低，微生物活动极弱，植物遗体分解缓慢;反之，在温度较高的条件下，不仅化学作用进行得比较快，而且微生物繁殖快、非常活跃，加速了对植物有机质的分解(图21)。因此，温度过高或过低都不利于泥炭的积累。现代泥炭沼泽工作者认为，只有在温暖和湿润的气候条件下，才有利于泥炭的积累，温带湿润气候区的泥炭层最厚，由此向南、向北都有减薄的趋势。

图2-1 温度与有机质的生长速度及其被细菌破坏的速度之间的关系(据Gordonetal.，1958)

现代泥炭沼泽中泥炭积累速度各地不同，大多每年在～范围内，平均每年积累1mm左右。有些地区，泥炭积累速度可能要大些，如位于热带地区的加里曼丹森林沼泽每年泥炭积累达3～4mm(，1964)，密西西比河三角洲全新世埋藏泥炭的积累速度可达每年～。可见泥炭积累速度不仅与温度有关，还可能和沼泽植被类型、沼泽富水程度、介质酸碱度及其对微生物活动、植物遗体分解程度的影响等因素有关。

现代泥炭和第四纪埋藏泥炭一般都只有几米厚，仅个别地区厚达二三十米以上，而古近新近纪、中生代某些煤层却厚达一二百米以上。按煤化过程中有机质的压缩率推算，形成这些煤层的泥炭要有几百米厚。第四纪泥炭层比较薄，这和第四纪泥炭聚积期特定的地质条件是分不开的，因为第四纪泥炭聚积区中大部分地区不止一次地被冰期所间断，间冰期的泥炭沼泽厚度都不大;而全新世的泥炭沼泽则更是在冰期后近一万年内形成的，厚度也不可能很大。同时，喜马拉雅期地壳运动所造成的现代地质地理的一系列特点，如大陆地势较高而且地形切割厉害，气候变化大、某些沉积区新构造运动速度大等，都会影响泥炭沼泽的发育与分布，与过去地质历史上一些大型泥炭沼泽的形成条件相比有很多不同之处。