垃圾填埋场温室气体甲烷排放量观测与预测

摘要

在以变暖为主要特征的全球气候变化背景下,温室气体(Greenhouse Gas,GHG)排放对全球气候变化的影响已引起各国政府和众多学者的广泛关注。而作为主要温室气体之一的甲烷(CH4),因为增温效能高、增长速度快,其排放源已成为国内外学者关注的焦点。已有大量研究表明垃圾填埋场是CH4最大的人类活动释放源,随着垃圾填埋量的增加,填埋场排放的温室气体逐年增加。
　　本文通过预测未来南京市及全国垃圾产量,并基于静态箱-气相色谱法所获得的南京市天井洼有机废弃物处理场表面的CH4释放速率实地测量数据,估算了垃圾填埋场CH4排放量,具体研究结果如下:
　　1.根据历年全国和南京市城市生活垃圾(Municipal Solid Waste, MSW)产量进行分析,建立了MSW与时间、生产总值和人口的关系,并基于三种关系建立变权重组合预测模型对未来MSW产量的预测。结果显示,到2050年全国MSW产量23664.936万吨,南京MSW产量288.076万吨。
　　2.根据模型预测的MSW的产量结果,运用IPCC模型,Maticorena模型及国内填埋场产气模型估算温室气体年排放量。模拟结果表明,到2050年全国垃圾填埋场CH4排放量为479.140万吨,南京垃圾填埋场CH4排放量为5.777万吨。
　　3.南京市天井洼有机废弃物处理场夏季CH4释放速率12.98~10801.22mg·m-2·h-1,平均值2404.94mg·m-·h-1;秋季为4.75~4046.10mg·m-2·h-1,平均值2282.12mg·m-2·h-1;冬季为8.64~3262.45mg·m-2·h-1,平均值938.09mg·m-2·h-1。总体而言,填埋场表面CH4释放速率与温度、气压存在相关性,一般温度较高,释放速率较大,气压则相反。而释放速率与空气湿度的关系不能很好确定。CH4释放速率可能会受土壤因素影响,如孔隙度,硬度,或垃圾填埋场表层土壤裂缝等,表现在填埋场区不同场点的CH4释放速率显示出很大的随机性。
　　4.模型模拟的南京天井洼有机废弃物处理场在2011年CH4总量852.352吨。CH4的现场实验表明,该填埋场排放的填埋场表面CH4释放速率在0.114~259.445g·m-2·d-1之间,平均值40.393g·m-2·d-1。结合国内外其他研究结果显示,不同时间和地区的填埋场CH4释放速率差异很大,CH4释放速率变化规律复杂,需根据具体情况做具体研究。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究进展

1.2.1 产量预测研究进展

1.2.2 CH_4现场观测研究进展

1.2.3 温室气体排放计算方法研究进展

1.2.4 国内外研究不足

1.4 研究内容和研究目标

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究目标

第二章 材料与方法

2.1 资料来源

2.2 生活垃圾产量预测模型

2.3 观测方法

2.3.1 时间及地点

2.3.2 观测装置设计

2.3.3 测定方法

2.3.4 分析合理性检验

2.4 填埋场温室气体排放计算方法

第三章 生活垃圾产量预测

3.1 垃圾清运量随时间的变化

3.2 垃圾清运量随生产总值变化情况

3.3 垃圾清运量随人口变化

3.4 变权重组合预测模型估算垃圾产量

3.4.1 变权重组合预测模型权重计算

3.4.2 组合预测模型计算结果

3.5 预测结果对比

第四章 填埋场表面CH_4释放速率特征

4.1 填埋场表面温室气体释放速率日变化

4.2 填埋场CH_4季节变化

4.3 填埋场同一场区CH_4释放速率特征

4.4 填埋场表面CH_4释放速率与地表温度的关系

4.5 填埋场表面CH_4释放速率与大气压强的关系

4.6 填埋场表面CH_4释放速率与填埋场表面空气湿度的关系

4.7 各地区CH_4释放速率对比

第五章 模型估算填埋场温室气体排放量

5.1 IPCC模型

5.2 Marticorena模型

5.3 Monad模型的改进模型

5.4 南京典型填埋场CH_4排放量预测

5.5 模型计算结果对比

5.6 资源化利用技术对垃圾填埋场甲烷的减排作用

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 特色与创新

6.3 展望

参考文献

致谢