生物覆蓋層對垃圾填埋場甲烷的減量化研究.pdf

1、垃圾填埋場作為因人類活動排放甲烷的主要排放源之一，政府間氣候變化大會(IPCC)預(yù)計其占因人類活動引起全球甲烷排放總量的18％。作為強(qiáng)溫室效應(yīng)氣體，甲烷改變?nèi)驓夂蛞约澳芘c對流層中的氫氧自由基發(fā)生反應(yīng)。兩者之間的反應(yīng)不但能減少大氣層的氧化能力，而且還會增加對流層中臭氧的濃度，進(jìn)而導(dǎo)致過早死亡率的上升以及威脅和破壞農(nóng)業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)。減少甲烷的釋放不僅有助于甲烷的源和匯預(yù)算加速平衡，而且還能改變土壤中的碳氮循環(huán)。庭院垃圾的組成包括土壤、卵石、

2、落葉、雜草以及玻璃碎片等，將這類廢物直接填埋會增加填埋場庫容壓力，再分類利用又會導(dǎo)致額外的成本增加，堆肥又達(dá)不到應(yīng)用質(zhì)量要求，然而這類綠色垃圾一般都含有較高的有機(jī)質(zhì)和其它營養(yǎng)物質(zhì)，如氮磷鉀等。一方面，含有堆肥產(chǎn)物、堆肥產(chǎn)物和木屑混合物或者土壤類混合物對比傳統(tǒng)的粘土作為垃圾填埋場覆蓋層都能增強(qiáng)覆蓋層對甲烷的氧化能力，因?yàn)檫@類物質(zhì)一般都具有較大的比表面積，這將有助于微生物的生長，且自身一般都富含甲烷氧化菌，這有利于減少微生物氧化的遲滯效應(yīng)。

3、另一方面，因含有較高有機(jī)質(zhì)，將非常有利于增加介質(zhì)的持水能力，導(dǎo)熱系數(shù)相對較小，進(jìn)而有利于抵抗外部環(huán)境溫度的大幅波動。除此之外，還能減少因?yàn)楦珊狄鸬膫鹘y(tǒng)粘土層的脫水導(dǎo)致裂隙（縫）的形成，降低造成甲烷泄漏的風(fēng)險。
　　本文的主要內(nèi)容包括:
　　1)生物覆蓋層對甲烷的氧化機(jī)理和影響因子，以及生物覆蓋層野外設(shè)計和建設(shè)過程。
　　2)生物覆蓋層的成分分析、滲透系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)、持水曲線等物理參數(shù)、穩(wěn)定化實(shí)驗(yàn)、以及通過實(shí)驗(yàn)室培育測

4、量生物覆蓋層材料的動力學(xué)參數(shù)等生化分析。
　　3)試驗(yàn)以示蹤劑六氟化硫(SF6)，C13同位素和靜態(tài)箱法為主要測量手段，通過實(shí)驗(yàn)室培育和野外測量來量化庭院垃圾對甲烷的氧化能力。
　　4)考慮到有機(jī)質(zhì)降解產(chǎn)生甲烷和非甲烷氧化菌類微生物呼吸作用釋放出額外的二氧化碳條件下的質(zhì)量守恒方法以及參數(shù)確定過程，并進(jìn)行靈敏度分析。
　　5)量化生物覆蓋層對甲烷氧化效能在野外條件下對季節(jié)交替變化下響應(yīng)，并利用已有模型預(yù)測生物覆蓋層的氧化

5、性能對溫度和含水率變化的響應(yīng)。
　　6)生物覆蓋層中氣體通量分布調(diào)查，利用數(shù)值模擬工具對氣體通量分布進(jìn)行三維模擬以更好地理解生物覆蓋層性質(zhì)與氣體輸運(yùn)過程。
　　結(jié)果表明以庭院廢物作為生物覆蓋層材料可以有效地減少填埋場甲烷的釋放，氧化性能隨季節(jié)交替引起的溫度和含水率變化而變化，在熟化時間較長且有機(jī)質(zhì)含量相對較低的生物覆蓋層的氧化性能可以通過含水率和溫度相關(guān)的模型進(jìn)行預(yù)測。氣體通量分布呈現(xiàn)出明顯的空間變異性，且與生物覆蓋層物理屬