甲烷吸附塔模拟装置阻火性能的实验研究

为了研究甲烷变压吸附提纯装置工作过程中的安全性,研制了甲烷吸附塔阻火性能模拟试验装置.通过改变吸附层厚度、空间位置和工作压力,测试点火引爆后的压力和温度,得到了爆炸火焰穿透介质层的规律,并按照各个因素对火焰穿透性能的影响建立了指数评价公式模型,根据该模型可以判断甲烷吸附塔内发生火焰传播的可能性.     

农村沼气开发与温室气体减排

随着中央和地方政府的大力推动,农村沼气建设在过去的30多年中蓬勃发展.沼气利用不仅为农村节省了大量能源,也减少了温室气体的排放,这对加强农村生态建设与新农村建设有重要意义.在过去15年中,沼气总共提供了2.84×107t标准煤的能源量,净减少温室气体排放量约73 157.59Gg(千吨)二氧化碳当量(CO2-eq),年均减排量为4877Gg,相当于全国总排放量的0.07%～0.16%.因能源替代而减少的温室气体中,二氧化碳为84243.94Gg,甲烷为3560.01Gg CO2-eq,氧化亚氮则为26.008Gg CO2-eq.预测结果表明沼气产气量将在2010年与2020年分别达到156亿m3和385亿m3,减少的温室气体将分别为29328Gg和79380GgCO2-eq,开发农村沼气是我国应对气候变化的重要措施.     

船舶载运煤炭甲烷释放特性研究

为了研究船舶载运煤炭甲烷释放规律,基于Fick扩散定律建立了货舱甲烷体积分数计算模型,分析了不同扩散系数条件下甲烷释放量与时间的关系,确定了空隙系数的取值范围,通过对某船舶煤炭运输过程中甲烷体积分数随船实测对模型进行了验证.结果表明,货舱甲烷体积分数随运输时间增加而增加,扩散系数为1.0×10-8 cm2/s时,甲烷释放量达到极大值;煤炭的空隙系数基本在0.53～ 0.57 m3/t之间.当煤炭极限甲烷解吸量为1.6 ～ 3.83 m3/t时,货舱甲烷最高体积分数在0.53％ ～ 1.22％,5个货舱中4个货舱的甲烷释放量与理论计算相吻合,1个货舱的最大甲烷释放量高出理论计算量6％,船运煤炭过程中的甲烷释放计算模型与实测结果较为吻合.对于甲烷体积分数超限的货舱,及时通风可使甲烷体积分数迅速降低,有效地解决船运煤炭过程中甲烷体积分数超限的问题.     

三江平原泥炭沼泽孔隙水甲烷浓度变化动态及其影响因子

湿地土壤孔隙水甲烷浓度变化动态对于揭示湿地碳循环过程具有重要作用.于2012年和2013年对三江平原毛苔草泥炭沼泽不同土壤深度孔隙水甲烷浓度的季节变化动态进行监测,并分析了其关键影响因子.结果表明:植物生长季孔隙水甲烷浓度呈单峰变化趋势,不同土层甲烷浓度峰值(80.45~490.95μmol·L-1)主要集中在湿润的生长季末,但年际间存在显著差异;从土壤剖面来看,土壤融通之后,孔隙水中甲烷浓度随着土壤深度的增加而增加;土壤表层(5 cm和10 cm)甲烷浓度主要受到株高(R2=0.6,p=0.005)和土壤充水孔隙率(R2=0.36,p=0.01)的影响,而深层(20~40 cm)甲烷浓度主要受到土壤温度等因素的综合影响.研究还表明,表层土壤孔隙水甲烷浓度能够解释生长季甲烷排放通量变化的26%~60%,而且短期的极端降雨事件可能不会对甲烷浓度以及甲烷排放产生即时影响,而是出现大约一周的延迟(time lag)现象,这主要取决于实际土壤湿度.     

甲烷氧化菌在填埋场覆盖层中的工程应用(Ⅱ):基质选择性及长效性

针对已筛选获得的甲烷氧化混合菌,选取填埋场覆盖土(LCS)、矿化垃圾(AR)和塘渣(TZ)3种填埋场周边易得的材料为供试生存基质,从基质选择性及长效性角度进行了甲烷减排应用条件的探究及使用效能评估.结果表明,在TZ、LCS、AR、TZ-AR和LCS-AR这5种生存基质中,TZ-AR最适合甲烷氧化混合菌的生长,且TZ与AR的复配比例以5∶5为最佳.甲烷氧化混合菌在TZ-AR的粒径≤4 mm和含水率为20%时具有最高甲烷氧化能力.一次性接种甲烷氧化混合菌在静态体系中的最佳使用有效期为31 d.其在接种量为0.08、0.16、0.20 m L·g-1和0.25m L·g-1时甲烷氧化速率无明显差异,从工程应用角度而言,8%的接种量为最佳.     

沼气产生菌的低温筛选及其复配研究

采用厌氧培养技术、低温培养技术(8℃)及多种菌群的混合培养技术,分别通过限制性培养基,分离筛选出产甲烷菌(MPB)、纤维素降解菌(FDB)、蛋白酶产生菌(PPB)、硫酸盐还原菌(SRB)以及产氢细菌(HPB),以猪粪、油菜秸秆、牛粪为发酵底物,进行复合发酵沼气试验。结果表明:当MPB、FDB、PPB、SRB、HPB混合比例为4∶3∶3∶1∶2时,甲烷的产量最高,其得率达200.13 m L/L,明显高于未添加复合菌剂时的甲烷产量(仅48.02 m L/L)。     

美科学家研究发现:废弃油气井可能“喷吐”温室气体

美国科学家的一项研究发现,废弃油气井可能在向空气中释放大量重要温室气体——甲烷。相关研究发表在最新一期的《美国国家科学院学报》上。这项研究主要基于对美国宾夕法尼亚州19个废弃油气井的甲烷流出量进行的直接测量。美国普林斯顿大学和斯坦福大学的研究人员在2013年到2014年的7个月中对这些油气井进行了近100次测量,并发现所有的废弃油气井都释放甲烷——无论这些油气井位于森林、湿地、草地还是江河流域。研究称,如     

填埋场覆盖土CH4氧化及其影响因素

通过室内批式培养试验比较了老砂性覆盖土(ASCS)、新砂性覆盖土(NSCS)、老黏性覆盖土(ACCS)和新黏性覆盖土(NCCS)4种填埋场典型覆盖土的CH4氧化特性,并进一步分析了含水率和温度对老覆盖土(ASCS和ACCS)CH4氧化速率的影响。结果表明,不同覆盖土材料的CH4氧化速率由高到低依次为ACCS、ASCS、NCCS和NSCS;含水率和温度对老覆盖土CH4氧化速率有较大影响,老覆盖土CH4氧化速率随含水率和温度的升高均呈先升高后降低变化趋势,最佳含水率约为25%,最佳温度为20~30℃。此外,当木屑(SD)和牛粪(CD)的混合质量比介于4∶0~3∶1之间时,新覆盖土(NSCS和NCCS)接种SD和CD的混合基质能有效提高CH4氧化速率,当SD和CD的混合质量比为1∶3时,NSCS和NCCS的CH4氧化速率均最大,分别约为未接种样品的1.63和1.41倍。建议在设计覆盖土层时通过接种基质以改善新覆盖土的材料特性,增强土壤的CH4氧化能力。     

零价铁与磁铁矿促进半干式猪粪厌氧产甲烷的效能与机理研究

本实验探究了相同剂量（5 g·L^-1）的零价铁、磁铁矿和两者的混合物对半干式猪粪厌氧消化过程的影响,重点揭示了零价铁和磁铁矿对甲烷生产的协同促进效能与机理.结果表明,与无添加剂的对照组相比,零价铁、磁铁矿和混合添加剂分别使系统的甲烷产量提高了32.8%、21.8%和35.1%.与单独添加零价铁或磁铁矿相比,混合添加剂对产甲烷的提升效果更佳.零价铁与磁铁矿对厌氧消化的协同促进效应体现在以下4个方面：①能更好地维持低氢气分压环境,推动产甲烷种间电子传递;②可使反应器的总碱度维持在相对较高的水平,提高系统缓冲 能力;③能增加厌氧体系中溶解性铁离子浓度,进一步提高厌氧微生物的活性;④同时富集能够介导种间氢传递和种间直接电子传递的细菌和古菌,提高有机底物转化为甲烷的效率.     

互花米草入侵对闽江河口湿地土壤碳、氮、磷及CH4和CO2排放的影响

植物入侵是河口湿地土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）循环的主要驱动因素.为了探讨福建闽江河口互花米草入侵短叶茳芏湿地对碳输入和 碳排放的影响,对土壤C、N、P含量和储量及CH₄和CO₂排放进行了测定与分析.结果表明：①互花米草入侵短叶茳芏湿地显著增加了0~60 cm土壤C、N含量和0~15 cm土壤P含量（p<0.05）.②互花米草入侵短叶茳芏湿地后,0~60 cm土壤C、N、P储量分别增加了16%、46%、26%（p<0.05）.③互花米草入侵短叶茳芏湿地后,0~15 cm和15~30 cm土壤C/N显著降低了33%和24%,15~30 cm土壤C/P降低了31%（p<0.05）.④互花米草入侵短叶茳芏湿地显著增加了CH₄和CO₂平均和累积排放（p<0.05）.⑤土壤C、N、P与土壤CO₂和CH₄排放呈显著正相关（p<0.05,p<0.01）,微生物生物量碳（MBC）与土壤CH₄排放呈显著正相关（p<0.01）,土壤C/N与土壤CH₄排放呈显著负相关（p<0.05）.综合来看,互花米草入侵闽江 河口短叶茳芏湿地增强了土壤C、N、P的固持和CH₄、CO₂的排放,并受到生态化学计量比的调节.本研究拓展了对植物入侵情形下河口湿地 生物地球化学循环的认知.