垃圾填埋场CH4和N2O释放规律及减排方法的基础研究

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垃圾填埋场作为人类活动中最大的甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)释放源,其释放的大量温室气体导致全球温室效应日益加剧,因此垃圾填埋场CH4和N2O释放和减排的基础研究对缓解温室效应意义重大。本文开展了生活垃圾填埋场的温室气体减排的基础研究。通过研究生活垃圾填埋场的CH4和N2O释放时空变化规律,实验室模拟填埋场覆土层厌氧环境,探究厌氧环境下改变外部环境(如含水率、外源氮浓度、重金属等)对CH4厌氧氧化和N2O释放的影响,从而对垃圾填埋场CH4厌氧氧化和N2O减排提供思路,主要有以下结论:(1)所研究的生活垃圾填埋场为CH4和N2O释放的源。填埋场CH4和N2O年释放总量约为86.17、0.81 Gg×a-1(CO2-eq)。CH4释放通量为9.16±7.4621287.03±128.70(mg×m-2×h-1)CH4-C;N2O释放通量为31.74±16.0017089.31±7599.24(μg×m-2×h-1)N2O-N。5个研究平台中,不同平台的CH4平均释放通量相差十数倍,N2O平均释放通量相差近两倍。填埋场温室气体的减排主要是控制CH4释放,LFG收集系统和终场覆土的设置可以明显降低温室气体的释放,达到减排的目的。(2)对于CH4厌氧氧化效率,外源NH4NO3投加的临界值是200mg/kg(NO3-浓度),外源KNO3投加的临界值为100mg/kg(NO3-浓度)。低浓度的NH4+和NO3-均能促进矿化垃圾的CH4厌氧氧化,而浓度过高会明显抑制该作用。对于N2O和CO2的释放,外源NH4NO3投加的临界值为300mg/kg(NO3-浓度),外源KNO3投加的临界值为200mg/kg(NO3-浓度)。临界浓度的NH4+和NO3-将会使N2O和CO2的释放达到最大化。(3)矿化垃圾对CH4厌氧氧化速率高出其他类型的土壤数倍甚至数十倍,表现出良好的CH4厌氧氧化性能。矿化垃圾中含水量通过影响土壤中NO3-和NH4+等离子的分布,间接影响CH4厌氧氧化、N2O和CO2的释放速率。填埋场温室气体厌氧减排的最适含水率应为25%35%。重金属通过影响反硝化微生物的生命活动而影响反硝化作用。重金属(Ba、Cu、Zn)对N2O释放具有较强的抑制作用,而对CH4厌氧氧化抑制效果较弱。
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