Влияние экстрактивных веществ на биостойкость древесины лиственницы сибирской тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.03, кандидат технических наук Максис, Олеся Анатольевна

• Максис, Олеся Анатольевна
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Максис, Олеся Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1 Виды лиственниц и ареал их распространения.

1.2 Биостойкость древесины.

1.3 Химический состав экстрактивных веществ лиственницы.

1.4 Влияние условий произрастания на строение и свойства древесины.

Глава 2 МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

2.1 Объект исследования.

2.2 Выбор насаждений и отбор модельных деревьев.

2.3 Изготовление образцов.

2.4 Методы исследования химического состава экстрактивных веществ древесины лиственницы.

2.5 Микологические испытания.

2.6 Определение токсичности экстрактивных веществ.

2.7 Макроанатомические исследования древесины.

2.8 Статистическая обработка результатов.

Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА БИОСТОЙКОСТЬ.

3.1 Биостойкость древесины лиственницы сибирской, экстрагированной диэтиловым эфиром и водой.

3.2 Эфирорастворимые вещества.

3.2.1 Суммарное содержание.

3.2.2 Компонентный состав.

3.2.3 Фунгицидная активность эфирорастворимых веществ.

3.3 Водорастворимые вещества.

3.3.1 Суммарное содержание.

3.3.2 Компонентный состав экстрактов.

3.3.3 Фунгицидная активность водорастворимых веществ.

Глава 4 ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

ЛИСТВЕННИЦЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА БИОСТОЙКОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ.

4.1 Влияние эколого-географических условий роста.

4.2 Влияние лесоводственно-биологических показателей.

4.3 Физико-химические изменения в составе экстрактивных веществ в различные периоды временной выдержки древесины.

Глава 5 ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ ДРЕВЕСИНЫ

ЛИСТВЕННИЦЫ К ДЛИТЕЛЬНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ В ЭКСПЛУАТАЦИИ.

5.1 Технология пропитки и принудительной сушки древесины лиственницы.

5.2 Технология подготовки древесины лиственницы сибирской в экологически чистом виде с длительным сроком службы в эксплуатации.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние экстрактивных веществ на биостойкость древесины лиственницы сибирской»

На территории Сибири и Дальнего Востока сосредоточенно около 70 % хвойных лесов, которые выполняют огромные климаторегулирующие и средообразующие функции, а так же определяют ряд других полезных ценностей леса.

Кроме экологической роли, хвойные леса дают ценнейшее сырье — древесину, которая используется в различных областях промышленности и строительства. При этом основное требование, предъявляемое к древесине — высокая естественная стойкость по отношению к биоразрушителям.

Одной из основных нерешенных проблем в теории и практики работы с древесиной является проблема низкой стойкости древесины по отношению к биоразрушителям. В нашей стране на замену загнившей древесины ежегодно вырубается 200 тыс. га лучшего леса. Повышение стойкости древесины в эксплуатации не представляется возможным решить путем пропитки антисептиками, поскольку древесина хвойных пород характеризуется очень низкой величиной проницаемости для жидкостей, а эффективный срок действия антисептика определяется 8 — 10 годами. Увеличение срока службы может быть достигнуто путем использования древесины в экологически чистом виде с высокой естественной стойкостью. Этому требованию отвечает древесина лиственницы.

Проблема использование древесины лиственницы в экологически чистом виде с длительным сроком службы в тяжелых условиях эксплуатации является одной из основных в лесном комплексе. В строениях, древесина лиственницы может служить столетиями, а в конструкциях и сооружениях, работающих в тяжелых условиях эксплуатации: опоры линий электропередач и связи, градирни, рудничные стойки, срок службы в среднем составляет 1012 лет, и варьирует от 8 до 30 и более лет.

Разработка определенной технологии подготовки древесины лиственницы, увеличивающей срок ее службы в эксплуатации, позволит сократить объем вырубок леса на замену загнившей древесины, а также сохранить экологическую обстановку в природе. Кроме того, открывает возможность более эффективного использования древесины лиственницы в деревообрабатывающей, деревоперерабатывающей и других областях лесопромышленного комплекса.

Таким образом, необходимость разработки научных основ, открывающих возможность древесины использования лиственницы сибирской в экологически чистом виде с длительным сроком службы в тяжелых условиях эксплуатации очевидна.

Заключение диссертации по теме «Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины», Максис, Олеся Анатольевна

выводы

1. Впервые изучено влияние суммарного и компонентного состава экстрактивных веществ древесины лиственницы сибирской на ее естественную стойкость к загниванию. Установлено, что содержащиеся в древесине два вида экстрактивных веществ (смолистые и камеди) оказывают различное влияние на биостойкость. Флавоноиды, входящие в состав водорастворимых веществ, выполняют основные функции по защите древесины от биоразрушителей.

2. Изучен суммарный и компонентный состав экстрактивных веществ в связи с биостойкостью древесины двух видов лиственницы сибирской и Гмелина. Доказано, что состав экстрактивных веществ и качественные характеристики древесины лиственницы, в целом, находятся в прямой зависимости от эколого-географических и почвенно-климатических условий роста и четко проявляются на древесине лиственницы сибирской и Гмелина. Древесина лиственницы, сформировавшаяся в неблагоприятных условиях содержит малое количество экстрактивных веществ, поэтому характеризуется пониженной стойкостью к загниванию. Полученные данные имеют важное значение при выборе древесины лиственницы с заданными свойствами.

3. Определены закономерности изменения состава экстрактивных веществ и их влияния на естественную стойкость древесины в зависимости от возрастных периодов роста дерева. С увеличением возраста от 60 до 240 лет повышается количество флавоноидов и других экстрактивных веществ, и соответственно, биостойкость древесины.

4. Исследована динамика физико-химических изменений, происходящих в составе экстрактивных веществ и их влияние на биостойкость древесины на различных этапах временной выдержки. Значительные физико-химические изменения происходят в первые месяцы выдержки древесины, достигая минимальной величины в 19-24 месяца. При последующей выдержке с 24 до 31 месяца существенных различий не установлено.

Ill

5. Предложена технология атмосферной сушки древесины лиственницы, позволяющая увеличить ее биостойкость, и как следствие срок службы. Эта технология малозатратная, экологически чистая. Длительный срок эксплуатации древесины лиственницы, подготовленной по этой технологии позволяет уменьшить объем рубки леса для использования древесины в конструкциях и сооружениях, работающих в тяжелых условиях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Максис, Олеся Анатольевна, 2005 год

1. Абаимов А.П. Лиственница Гмелина и Каяндера (систематика, география, изменчивость, естественное гибридизация). Дисс. канд. с.-х. наук. -Красноярск, 1980. 228 с.

2. Авров Ф.Д. Эколого-генетические основы устойчивости популяций и плантационного выращивания лиственницы в Сибири: Автореф. дис. канд. биолог, наук / СибГТУ. Красноярск, 1998. - 16 с.

3. Адамкович Е.С. Химия древесины с основами органической химии, 1986

4. Адамович Э.И. Смоляные карманы и причины их образования у хвойных деревьев // Труды Молот, с.-х. ин-та. —1954. Т. 14. С.128.

5. Анисимова К.П., Антоновский С.Д. и др. Лиственница как источник получения полезных веществ // Растительные ресурсы. Том 1. 1965. -С.74-83.

6. Антонова Г.Ф. Об экстракции водорастворимых веществ древесины лиственницы // Лиственница. -Т.З. 1968. -С.452-458.

7. Антонова Г.Ф. Рост клеток хвойных. Новосибирск: Наука, 1999. - 230с.

8. Антонова Г.Ф., Пен Р.З., Тюкавкина Н.А. Исследование процесса экстракции арабиногалактана и флавоноидов из древесины лиственницы водой и ее смесями с органическими растворителями // Химия древесины. Вып.6. 1970. - С. 147-155.

9. Антонова Г.Ф., Перевозникова В.Д., Стасова В.В. Влияние условий произрастания на структуру годичного слоя древесины и продуктивность сосны обыкновенной // Лесоведение. № 6. 1999. - С. 15-19.

10. Антонова Г.Ф., Тюкавкина Н.А. Получение высокочистого арабиногалактана из древесины лиственницы // Химия древесины. — №4. 1976. - С.60-62.

11. Анучин Н.П. Лесная таксация. М.: Гослесбумиздат, 1960.

12. Бабкин В.А., Малков Ю.А., Остроухова Л.А. и др. Эффективный антиоксидант из древесины лиственницы // Хвойные бореальные зоны. — Вып.1. 2003. С.108-113.

13. Бабкин В.А., Остроумова JI.A., Дьячкова С.Г. и др. Безотходная комплексная переработка биомассы лиственницы сибирской и даурской // Химия в интересах устойчивого развития, Т.5. №1. - 1997. - С. 105-115.

14. Баженов В.А., Жуков А.Б. и др. Материалы V Мирового лесного конресса. -М., 1960. 351с.

15. Баженов В.А., Москалева В.Е. О проницаемости древесины заболони и ядра сосны жидкостями и о возможности ее регулирования // Тр. ин-та леса им.В.Н.Сукачева. 1953. Т.9. - С.205-215.

16. Баженов В.А., Харук Е.В. Стойкость древесины лиственницы в столбах линий связи и электропередач // Тр. ин-та леса и древесины им.В .Н.Сукачева. 1963. -С.62-65.

17. Бардышев И.И. Состав скипидара даурской лиственницы // Журнал прикладной химии том XXIII, №8, 1950, с.882-885

18. Бардышев И.И., Ухова Л.И. Сб. науч.работ АН БССР, Ин-т. физ.орг.хим. -№7.- 1959. С.89.

19. Беленков Д.А. Вероятностный метод исследования антисептиков для древесины. Свердловск: Изд-во Урал, ун-та , 1991.

20. Бокщанин Ю.Р. Обработка и применение древесины лиственницы. — М.,1982.- 198с.

21. Буторова О.Ф. Особенности роста сеянцев хвойных пород в различных эколого-геграфических условиях.// Проблемы химико-лесного комплекса: Тез. науч. прак. конф. - Красноярск: КГТА, 1996а. - 4.1 - С. 63 - 69.

22. Ваганов Е.А., С.Г.Шиятов и др. Методы денрохронологии: Учебно-методическое пособие / Кирдянов А.В., Круглов В.Б., Мазепа B.C., Наурзбаев М.М., Хантемиров P.M. Красноярск, 2000.

23. Ваганов Е.А., Шашкин А.В. Рост и структура годичных колец хвойных. — Новосибирск: Наука, 2000.

24. Ванин С.И. Современное состояние вопроса о домовых грибах и о мерах борьбы с ними // Тр. Лесотехн. акад. им. С.М. Кирова. №60. - 1947. — С.50-62.

25. Васечкин B.C. Технология экстрактивных веществ дерева. М.-Л.: Гослесбумиздат, 1953. - 427с.

26. Вихров В.Е. Строение и физические свойства ранней и поздней древесины сибирской лиственницы. // Тр. ни-та леса и древесины им.В.Н.Сукачева. ТIV. 1949. - С. 174-194.

27. Волочатова И.В., Медведева С.А., Тюкавкина Н.А.и др. Фунгистатическая активность фракции водно-ацетонового экстракта из древесины лиственницы LARIX SIBIRICA // Растительные ресурсы. Вып.2. 2001. - С.86-89.

28. Высоцкая Л.Г., Шашкин А.В., Ваганов Е.А. Анализ распространения трахеид по размерам в годичных кольцах сосен, растущих в различных по увлажнению условиях. // Экология. № 1. - 1990. - С. 35-42.

29. Гвоздева Э.Н., Шарков В.И., Куйбина Н.И. Исследование химического состава и структуры полисахаридов гемицеллюлоз древесины сосны обыкновенной (Pinus silvestris) и лиственницы даурской (Larix sibirica) // Химия древесины. №8. - 1971. - С.36-41.

30. Гвоздева Э.Н., Шарков В.И. Об изменениях химического состава древесины лиственницы сибирской (Larix sibirica) с возрастом // Химия древесины. -№12. 1972. - С.45-48.

31. Горшин С.Н., Крапивина И.Г. Закономерности разрушения, древесины и проблема прогнозирования ее службы. // Научные труды ЦНИИМОД. -Архангельск. 1967. - №21. - С. 7 - 12.

32. Горшин С.Н., Чернцов И.А. Полигонные испытания антисептиков. М., 1966.- 168с.

33. Гурич Н.А., Ракитина М.А. Использование лиственничной живицы и канифоли в различных отраслях промышленности // Гидролизная и лесохимическая промышленность. №2. - 1965. - С. 15-16.

34. Долгодворова С .Я., Перышкина Г.И., Орешкина В.П. и др. Экстрактивные вещества древесины и коры древесных породсреднетаежной подзоны Сибири.Сообщение 4. // Труды ин-та леса и древесины им.В.Н.Сукачева СО АН СССР. 1977. - С.3-26.

35. Долгодворова С.Я., Скринник JI.A., Черняева Т.Н. Экстрактивные вещества различных пород среднетаежной подзоны Сибири. 3. Количество экстрактивных веществ в древесных породах Зауралья // Растительные ресурсы. — №12. Вып.1. 1976. - С.84-88.

36. Древесина: химия, ультраструктура, реакции / Д.Фенгел, Г.Вегенер; под ред. А.А.Леонович. -М.: Лесн.пром-ть, 1988. 512с.

37. Дылис Н.В. Лиственница. М.: Лесная пром-ть, 1981.-96с.

38. Дьяченко Л.Г., Рощин В.И., Ковалев В.Е. Смолистые вещества древесины лиственницы и продуктов ее сульфатной варки. 1. Групповой состав смолистых веществ древесины// Химия древесины. — №2. — 1978. С.37-41.

39. Дьяченко Л.Г., Рощин В.И., Ковалев В.Е. Химический состав нейтральных веществ черного сульфатного щелока от варки лиственницы // Химия древесины. №4. - 1983. - С.66-70.

40. Еськин А.П., Левданский В.А., Полежаева Н.И. Метод количественного фотометрического определения дигидрокверцетина // Химия растительного сырья. №3. - 1998. - С.41-45.

41. Жеребов Л.П., Зубкова-Гитлер С.Р., Залманзон Р.В. Получение гумми из лиственницы // Труды ЦНИИЛХИ. Вып.2. 1933. - С.52.

42. Жуков А.Б. Леса СССР. М. :Наука, 1966.

43. Зайцева А.Ф. Изучение локализации арабиногалактана в клеточных стенках древесины лиственницы на микросрезах // Труды ин-та леса. Т. XLV. 1958. - С.50-60.

44. Зайцева А.Ф., Федорищева И.П., Никитин Н.И. Извлечение и использование водоэкстрактивных веществ даурской лиственницы методом гидролиза // Гидролизная и лесохимическая промышленность. — №2.- 1957.-С.З-6.

45. Запрометов М.Н. Основы биохимии фенольных соединений .М.: Высшая школа, 1974.-214с.

46. Иванов JI.A. Биологические основы добывания терпентина в СССР. — — М.:КОГИЗ,1961. 290с.

47. Иванян Л.П. Изменчивость химического состава древесины лиственницы, произрастающей в Сибири и на Дальнем Востоке // Химия древесины. — №2.- 1984.-С. 15-18.

48. Ирошников А.И. Географические культуры и плантации хвойных в Южной Сибири. Новосибирск: Наука, 1977. С. 4-110.

49. Исследование форм внутривидовой изменчивости растений //Сб.статей. — Свердловск, 1981. 152с.

50. Кайгородов Д.А. Беседы о лесе. М., 1882.

51. Калниньш А.И. Связь свойств древесины с условиями произрастания // Труды ин-та леса. Т.4. 1949. - С.98 - 101.

52. Кислицын А.Н., Паршуткин Ю.А., Архипова Н.П. Определение группового состава древесномаслянных продуктов // Гидролизная и лесохимическая промышленность. №2. - 1963. - С.17.

53. Кононов Г.Н. Химия древесины. М.:МГУЛ, 1999. - 247с.

54. Коссович Н.Л., Иванов М.А., и др. Смолистые вещества древесины и целлюлозы. -М.: Лесная пром-сть, 1968.

55. Кузнецова С.А., Данилов В.Г., Кузнецов Б.Н. и др. Новый интегрированный процесс комплексной переработки древесины лиственницы в ценные химические продукты // Хвойные бореальные зоны. Вып. 1.- 2003-С.96-100.

56. Калниньш А .Я. Консервирование и защита лесоматериалов. — М.:Лесн.пром-ть, 1971.-424с.

57. Хунт М., Гэрратт А. Консервирование древесины. М.-Л.:Гослесбумиздат, 1961.-454с.

58. Левин Э.Д., Денисов О.Б., Пен Р.З. Комплексная переработка лиственницы. -М.: Лесн.пром-ть, 1978. 224с.

59. Левин Э.Д., Рубчевская Л.П., Чупрова Н.А. Химический состав камбиальной зоны лиственницы сибирской в различные периоды годового цикла // Химия древесины. №3 - 1976. - С.3-7.

60. Лисина А.И. Вольский Л.Н. и др. Экстрактивные вещества ядра и заболони лиственницы даурской / Лисина А.И. Вольский Л.Н., Леонтьева В.Г., Пентегова В.А. // Изв.СО АН СССР, сер.хим.н. №14. - Вып.6. -1969. - С.102-105.

61. Лисина А.И., Пентегова В.А. и др. Экстрактивные вещества ядра Pinus sibirica // Изв.СО АН СССР, сер.хим.н. №14. Вып.6. - 1967. - С.113-117.

62. Лисина А.И., Шмидт Э.Н., Пентегова В.А. Нейтральные вещества живицы Сибирской лиственницы // Изв. Сиб.отд-я АН СССР, сер. хим. — №3. Вып.1. - 1964. - С.52-60.

63. Луцкий В.И., Тюкавкина Н.А., Шостаковский М.Ф. Пиноцембрин и пиностробин из ядра Pinus sibirica // Химия природных соединений. — №6.1968 — С.383.

64. Малевская С.С. Журнал прикладной химии. Т.30. - 1957. - С.903.

65. Мамаев С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений. — М.: Наука, 1972.

66. Мамаев С.А. Исследование форм внутривидовой изменчивости растений.- Свердловск, 1981.

67. Маркарянц В.П. Макростроение и некоторые физические свойства древесины лиственницы сибирской // Лиственница. 1962. - С.153-161.

68. Медведева Е.Н., Бабкин В.А., Остроухова Л.А. Арабиногалактан -уникальный продукт из древесины лиственницы // Хвойные бореальные зоны. Вып.1. - 2003. - С. 100-108.

69. Мелехов И.С. Значение типов лесов и лесорастительных условий в изучении строения древесины и ее физико-механических свойств.// Труды ин-та леса АН СССР. Т. 4. 1949. - С. 11-20

70. Мелехов И.С. Лесоведение. Учебник для вузов М.: Лесн. пром-сть, 1980.-408с.

71. Мелехов И.С. Лесоведение: Учебник для вузов. М.: Лесн. пром-сть, 2002.

72. Мельников Е.В., Петри В.Н. Противогнилостная стойкость древесины хвойных пород Урала против пленчатого домового гриба.// Лесной журнал. №2. - 1963. - С. 120-125.

73. Милютин Л.И. Селекционная инвентаризация лиственничных лесов Предбайкалья и Забайкалья.// Селекция хвойных пород Сибири. — Красноярск: ИЛ и Д СОАН СССР, 1967. С. 134-139.

74. Москалева В.Е. Строение древесины и его измерение при физических и механических воздействиях. -, М.: Изд-во АН СССР, 1957.

75. Некрасова А.А. Свойства древесины хвойных пород в зависимости от условий произрастания.//Лесное хозяйство,. -№2. 1994. - С.18-20.

76. Никитин В.М. Химия древесины и целлюлозы / Никитин В.М., Оболенская А.В., Щеголев В.П. М.: Лесн. пром-сть, 1978. - 368 с.

77. Никитин Н.И. Химия древесины. — М., 1951. 578с.

78. Никитин Н.И. Химия древесины и целлюлозы. М.:Изд-во АН СССР, 1962.

79. Никитин Н.И. Химия древесины и целлюлозы. — М.-Л.: Гослесбумиздат, 1960.-468с.

80. Никитин Н.И., Соловьев И.А. Журнал прикладной химии. № 8. — 1935. -С.1016.

81. Николаева Г.В., Левин Э.Д., Иоффе Г.М. Экстракция арабиногалактана из щепы лиственницы // Химия древесины. №8. - 1971. - С.155-158.

82. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. М.: Экология, 1991. - 320с.84.87,88