填埋場終場覆蓋層甲烷氧化行為及其影響因素的實驗研究.pdf

1、甲烷(CH4)是一種重要的溫室氣體，其增溫效能是CO2的21倍；CH4對全 球溫室效應(yīng)的綜合貢獻(xiàn)達(dá)到22％，僅次于CO2。隨著城市化發(fā)展與人類生活水 平的提高，生活垃圾填埋場己日益成為重要的CH4釋放源。垃圾填埋場也是我 國甲烷氣體的重要排放源，中國作為旨在抑制全球變暖和氣候變化的《京都議定 書》(已于2005年2月16日正式生效)的簽約國，控制垃圾填埋場的CH4釋放 是我國履行減少溫室氣體排放義務(wù)的一個重要方面。因此找到一種

2、經(jīng)濟高效的減 少填埋場CH4排放的方法顯得十分必要。 國外對于填埋場終場覆蓋層的甲烷氧化行為的研究表明，填埋場終場覆蓋層 作為大氣中O2與填埋氣的動態(tài)混合區(qū)域，其中的甲烷氧化菌可以在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境 條件下將CH4轉(zhuǎn)化成CO2、水和生物質(zhì)，從而減少甚至完全消除填埋場的甲烷 釋放。 本研究以杭州天子嶺生活垃圾填埋場終場覆蓋層土壤為研究對象，首先研究 了不同性質(zhì)和覆蓋齡的終場覆土的甲烷氧化能力的差異；繼而選用其中甲烷氧化 能力最強

3、的土壤，采用模擬柱實驗方法對填埋場覆蓋層的甲烷氧化行為進(jìn)行模擬 研究和同時也作為甲烷氧化菌群培養(yǎng)過程，考察了覆蓋層內(nèi)各氣體組分的分布規(guī) 律及其與層內(nèi)甲烷氧化的相互關(guān)系，比較了各層土壤的甲烷氧化強度，監(jiān)測分析 了甲烷氧化的時間變化規(guī)律，同時通過物料衡算，探討了甲烷氧化的途徑和生物 質(zhì)轉(zhuǎn)化情況；隨后研究了水分和氨氮投加情況對模擬柱出柱土壤的甲烷氧化能力 的影響。 實驗結(jié)果表明：土質(zhì)差別對土壤的甲烷氧化速率有很大影響：在其他環(huán)境條

4、 件相似的情況下，粘性大的覆土由于氣體傳質(zhì)阻力較大，限制了CH4和O2的可 利用性，從而其甲烷氧化速率會比粘性小的土壤低；填埋場封場后期由于甲烷氣 產(chǎn)率的下降，終場覆土內(nèi)的甲烷氧化菌的活動強度也大為減弱。 覆土層的甲烷氧化活動和其中氧氣的分布有顯著的交互影響：模擬柱內(nèi)0～ 30cm存在很強的甲烷氧化活動，其中10～20cm處最為強烈；而30～50cm處由 于O2被上部的甲烷氧化活動消耗殆盡，甲烷氧化活動受到很大抑制；同時頂部

5、 通風(fēng)強度對覆土層內(nèi)的氣體分布和甲烷氧化活動的分布有顯著影響：加大頂部通 風(fēng)流量可以使O2的滲透能力增強，從而可以使覆土更深層區(qū)間的甲烷氧化菌群 在得到O2供給的條件下得以激活，加大甲烷氧化活動區(qū)域，從而提高整個覆土 層的甲烷氧化效率。 甲烷氧化菌在底物暫時中斷的情況下能夠持續(xù)存活，并且在恢復(fù)底物供應(yīng)后 能迅速恢復(fù)活性，此特性對適應(yīng)填埋場產(chǎn)生LFG的時間和空間上的不均勻性有 重要應(yīng)用價值。此外，本實驗甲烷氧化后轉(zhuǎn)化為二氧化