В состав органической части торфа входят углерод, водород, азот, сера и кислород.
Элементарный состав торфа отражает характер изменений органического вещества при торфообразовании, процесс которого сопровождается выделением СО2, Н2О и СН4. С увеличением степени разложения торфа в нем увеличивается содержание углерода, водорода, серы и азота и уменьшается количество кислорода. Элементарный состав слабо разложившегося торфа близок к составу древесины, а сильно разложившегося — к составу бурого угля. Содержание углерода в органической массе торфа колеблется от 48 до 65%. Минимальное содержание отмечено у верхового фускум-торфа низкой степени разложения, максимальное — у сильно разложившегося торфа верхового типа.
Кислород — второй по величине компонент элементарного состава торфа. Его содержание колеблется в пределах 25—45% от органической массы торфа. Содержание кислорода обратно пропорционально содержанию углерода и степени разложения торфа. Чем больше в торфе углерода и чем выше его степень разложения, тем меньше в нем кислорода. В соответствии с этим меньше кислорода содержат виды торфа древесной, травяной и древесно-травяной групп, больше — моховой группы.
Водород является третьим по величине компонентом элементарного состава торфа. Его содержание колеблется от 4,7 до 7,3% от органической массы. Содержание водорода, как правило, возрастает с увеличением степени разложения торфа и уменьшается при переходе от верхового к низинному типу.
Содержание общего азота в органической массе торфа колеблется в значительных пределах. В торфе верхового типа от 0,6 до 2,5% (в среднем 1,5%), в торфе низинного типа от 1,3 до 3,8% (в среднем 2,6%). По сравнению с минеральными почвами в торфе больше азота. Но основная его часть, в особенности, в верхних слоях залежи, находится в форме органических соединений гуминовых кислот и недоступна для растений.
Сера в торфе содержится обычно в небольших количествах. Она бывает органического и минерального происхождения. Часть серы сгорает при сжигании торфа (она носит название горючая сера), а остальная, обычно меньшая часть остается в золе (сульфатная сера). В нормально зольном торфе содержание общей серы колеблется от 0,02 до 1,2% и возрастает от верхового к низинному торфу и от мохового к древесному. Встречаются торфяные месторождения с повышенным содержанием серы.
В прибрежно-морские торфяные месторождения сульфаты поступают из морских вод. Во внутриконтинентальных торфяных месторождениях повышенное содержание серы объясняется наличием сульфатсодержащих пород в зоне водно-минерального питания. В нормально зольном торфе содержание органической серы во всех типах составляет примерно 77% от общей серы. Увеличение содержания серы в торфе происходит обычно за счет накопления сульфатной серы.
Однако сведения об элементарном составе торфа не полностью вскрывают его химическую природу. Торф с одинаковым элементарным составом может отличаться по содержанию групп органических веществ. Поэтому оценка химических свойств торфа производится по данным анализа его группового состава.
Органическая часть торфа при этом условно делится на четыре группы соединении:
а) вещества, извлекаемые органическими растворителями (битумы);
б) вещества, извлекаемые из торфа водой, а также вещества, растворяющиеся в воде после гидролиза в присутствии минеральных кислот (водорастворимые и легкогидролизуемые вещества, целлюлоза);
в) гуминовые вещества, извлекаемые из торфа раствором щелочи (гуминовые и фульвовые кислоты);
г) негидролизуемые вещества (лигнин).
Количественное соотношение указанных выше групп веществ меняется в зависимости от ботанического состава торфа, степени разложения, минерального состава питающих вод и условий миграции веществ в залежи.
Содержание битумов в торфе зависит от его типа и степени разложения. При экстракций различными растворителями получают разные выходы битумов. Наибольший выход дает спирто-бензольная (1 : 1) экстракция. Бензолом извлекают около 70%, а бензином около 60% количества спиртобензольных битумов.
Содержание в органической массе торфа битумов, экстрагируемых бензолом, колеблется от 1,2 до 17,7%. Битуминозность торфа верхового типа значительно выше, чем низинного. Если нижний предел содержания битумов у торфа верхового и низинного типов примерно одинаков (1,2%), то верхний значительно отличается. У торфа низинного типа он равен 12,5%, а у верхового — 17,7%. В торфе верхового и переходного типов наблюдается прямая зависимость содержания битумов от степени разложения. Увеличение кальция в составе минеральной части торфа, как правило, влечет за собой уменьшение битуминозности.
Наиболее битуминозными являются пушицевые, сосново-пушицевые и пушицево-сфагновые виды торфа верхового типа. Состав битумов различных торфяных месторождений еще мало изучен. Известно, что в торфяных битумах содержатся парафиновые, терпеновые и ароматические углеводороды, а также кислородсодержащие соединения и спирты, кислоты и эфиры (В. Е. Ваковский).
Содержание в торфе водорастворимых и легкогидролизуемых веществ колеблется суммарно от 7 до 60%. С увеличением степени разложения содержание этих веществ уменьшается во всех типах торфа. Больше всего водорастворимых и легкогидролизуемых веществ содержит торф моховой группы (50—60%), минимальное (10—20%) в торфе древесной группы. Химический состав водорастворимых и легкогидролизуемых веществ неоднороден. В них входят вещества различных классов органических соединений (лентозы, урановые кислоты, гексозы). Целлюлоза торфа относится к трудногидролизуемым веществам, приобретающим способность растворяться в воде после обработки концентрированной кислотой. Целлюлоза торфа биохимически непрочна. С увеличением степени разложения содержание целлюлозы снижается. У торфа низинного типа лесной группы содержание целлюлозы падает до 0,2—0,5%. Слабо разложившийся торф верхового типа может содержать целлюлозы до 10—15%.
В торфяных гидролизатах содержится значительное количество редуцирующих веществ, т. е. веществ, обладающих восстанавливающей способностью и являющихся сырьем для производства кормовых дрожжей и других продуктов. Минимальный выход редуцирующих веществ 4—6% у сильно разложившегося древесного торфа, максимальный — 35—40% у мохового слабо разложившегося торфа верхового типа.
Гуминовые вещества составляют от 20 до 70% органической части торфа. Содержание гуминовых кислот в торфе колеблется в пределах 5—50% от его органической части. Минимальное количество гуминовых кислот содержится у слабо разложившегося торфа моховой группы верхового типа, максимальное — у сильно разложившегося торфа всех типов.
Фульвовые кислоты отличаются от гуминовых более низким содержанием углерода (44—49%) и способностью растворяться в воде и в минеральных кислотах. Содержание их в торфе колеблется от 10 до 20% от его органической части. Содержание в торфе негидролизуемого остатка (лигнина) находится в пределах 1,8—22%. В торфе верхового типа лигнина меньше.