生物覆蓋層對(duì)垃圾填埋場(chǎng)甲烷的減量化研究.pdf

1、垃圾填埋場(chǎng)作為因人類(lèi)活動(dòng)排放甲烷的主要排放源之一，政府間氣候變化大會(huì)(IPCC)預(yù)計(jì)其占因人類(lèi)活動(dòng)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(duì)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(huì)增加對(duì)流層中臭氧的濃度，進(jìn)而導(dǎo)致過(guò)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(lèi)廢物直接填埋會(huì)增加填埋場(chǎng)庫(kù)容壓力，再分類(lèi)利用又會(huì)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(lèi)綠色垃圾一般都含有較高的有機(jī)質(zhì)和其它營(yíng)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(lèi)混合物對(duì)比傳統(tǒng)的粘土作為垃圾填埋場(chǎng)覆蓋層都能增強(qiáng)覆蓋層對(duì)甲烷的氧化能力，因?yàn)檫@類(lèi)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(zhǎng)，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(duì)較小，進(jìn)而有利于抵抗外部環(huán)境溫度的大幅波動(dòng)。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(xiǎn)。
　　本文的主要內(nèi)容包括:
　　1)生物覆蓋層對(duì)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(jì)和建設(shè)過(guò)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(xiàn)等物理參數(shù)、穩(wěn)定化實(shí)驗(yàn)、以及通過(guò)實(shí)驗(yàn)室培育測(cè)

4、量生物覆蓋層材料的動(dòng)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(cè)量手段，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室培育和野外測(cè)量來(lái)量化庭院垃圾對(duì)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(lèi)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(guò)程，并進(jìn)行靈敏度分析。
　　5)量化生物覆蓋層對(duì)甲烷氧化效能在野外條件下對(duì)季節(jié)交替變化下響應(yīng)，并利用已有模型預(yù)測(cè)生物覆蓋層的氧化

5、性能對(duì)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(duì)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(guò)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(chǎng)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(shí)間較長(zhǎng)且有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低的生物覆蓋層的氧化性能可以通過(guò)含水率和溫度相關(guān)的模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。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