垃圾填埋场新型覆盖层材料厚度对甲烷氧化行为的影响

甲烷是一种长期存在于大气中的重要温室气体,它对温室效应的贡献率是二氧化碳的21倍,生活垃圾填埋场是仅次于水稻田的第二大甲烷人为排放源,减少垃圾填埋场的甲烷气体排放对缓解全球变暖压力具有重要意义.在实验室条件下模拟垃圾填埋场甲烷排放情况,将堆肥+陶粒混合物(体积比1:1)这一新型覆盖层材料按6个厚度(30、40、50、60、70、80 cm)装入有机玻璃柱中研究甲烷氧化与覆盖层深度的关系.研究结果表明:试验94 d甲烷氧化率开始下降,到实验结束前6个柱体中甲烷氧化率相似,维持在24.6%～34.8%之间;甲烷氧化速率由于甲烷通入量不断加大呈现先增加后减小的趋势,最低值为2.45 mol·m~(-2)·d~(-1),最高值为17.82 mol·m~(-2)·d~(-1);在试验第119～121d对各个柱体不同深度的气体成分进行分析.发现甲烷氧化的范围主要集中在基质0cm～30cm深处.     

生物覆盖层基质对垃圾填埋场甲烷氧化的影响

生物覆盖层甲烷氧化是填埋场甲烷减排的重要途径,覆盖层基质性能对其甲烷氧化能力影响较大。选用≤1mm堆肥物（1#基质）、≤1mm堆肥物＋陶粒（2^#基质）、≤1mm堆肥物＋陶粒（3#基质）、1～2mm堆肥物（4#基质）、2～3．2mm堆肥物（5#基质）等5种不同类型的生物覆盖层基质,在实验室内模拟研究填埋场生物覆盖层的甲烷生物氧化状况,旨在为筛选垃圾填埋场甲烷高效氧化的生物覆盖材料提供科学依据。试验结果表明：粒径对基质氧气传输能力的影响不明显;不同基质的甲烷氧化能力存在显著差异,纯堆肥物基质（1#、4#和5#基质）几乎没有甲烷氧化能力,堆肥物＋陶粒（1：1（v：v）的复合基质（2#、3#基质）的甲烷氧化效率高达100％。堆肥物一陶粒复合基质为甲烷氧化细菌营造了良好的环境,改善了生物覆盖层内的气体传输性能,是一种适宜的填埋场生物覆盖层基质材料。     

生物覆盖层基质对垃圾填埋场甲烷氧化的影响

生物覆盖层甲烷氧化是填埋场甲烷减排的重要途径,覆盖层基质性能对其甲烷氧化能力影响较大。选用≤1mm堆肥物(1#基质)、≤1mm堆肥物+陶粒(2#基质)、≤1mm堆肥物+陶粒(3#基质)、1～2mm堆肥物(4#基质)、2～3.2mm堆肥物(5#基质)等5种不同类型的生物覆盖层基质,在实验室内模拟研究填埋场生物覆盖层的甲烷生物氧化状况,旨在为筛选垃圾填埋场甲烷高效氧化的生物覆盖材料提供科学依据。试验结果表明:粒径对基质氧气传输能力的影响不明显;不同基质的甲烷氧化能力存在显著差异,纯堆肥物基质(1#、4#和5#基质)几乎没有甲烷氧化能力,堆肥物+陶粒(1:1(V:V))的复合基质(2#、3#基质)的甲烷氧化效率高达100%。堆肥物-陶粒复合基质为甲烷氧化细菌营造了良好的环境,改善了生物覆盖层内的气体传输性能,是一种适宜的填埋场生物覆盖层基质材料。     

湿地甲烷的产生、氧化及排放通量研究进展

甲烷研究已倍受科学界关注,不仅由于其对全球变暖的贡献仅次于二氧化碳,贡献率达25%,还因为单分子甲烷的增值潜势是二氧化碳的15~30倍.湿地是甲烷的重要来源,估计湿地生态系统对全球甲烷排放的贡献率约为20%,即为100~200Tg a?1.湿地甲烷在厌氧条件下产生,在土壤氧化层以及根际中部分氧化,然后通过土壤、水体和植物体排放到大气中去.就近10a来湿地甲烷产生、氧化、传输过程及其影响因素等的研究进展进行了综述.产甲烷菌的研究主要集中在其对环境因子的生理生态和分子生物学,尤其集中在稻田产甲烷菌的研究上,因此在深度和广度上都有待突破.产甲烷过程是一个复杂的生化过程,要对甲烷排放量估计、甲烷排放动态研究以及在甲烷排放建模等方面取得进展,必需在甲烷产生机制上进行突破.甲烷氧化菌的研究集中于菌群对环境的适应以及其自身氧化能力上,应用研究还不是很深入.甲烷氧化过程的研究已经有了一定的深度,但氧化过程具体机理的研究还有待进一步深入,这需要分子生物学以及基因组学等多学科的交叉.甲烷传输过程是研究甲烷排放动态的基础,目前相关研究较少,国内有关研究主要集中在稻田研究上,对高寒湿地的研究则几乎是空白.湿地甲烷通量的研究是目前温室气体研究的热点问题,但主要解决的问题是大气中甲烷气体浓度增加与湿地甲烷通量的关系.湿地甲烷通量是由多种因素决定的,对影响湿地甲烷通量的因素的研究相当丰富,特别是近年来对生物因素的关注.由于学科的发展,近10a在这方面的研究较之过去更为全面和系统.图1表1参68     

准好氧填埋场垃圾样品中甲烷氧化菌的群落多样性分析

为了探讨准好氧垃圾填埋场中的甲烷氧化机理,本研究利用RealTime-PCR和PCR-DGGE技术对其中的甲烷氧化菌分别进行了定量分析和群落多样性分析。研究结果表明,PCR-DGGE技术可以用于垃圾样品中甲烷氧化菌的微生物多样性分析;在距导气管0、2.5、5.0、10.0和15.0 m处垃圾样品中甲烷氧化菌的数量分别为1.13×109、2.22×108、2.38×108、2.20×107和5.21×106g-1,呈现逐渐降低的趋势;垃圾样品中甲烷氧化菌的丰富度和香侬多样性指数依次为：0 m〉2.5 m〉5.0 m=10.0m〉15.0 m,此外,垃圾样品中甲烷氧化菌可归为：Methylocaldum（甲基暖菌属）、Methylobacterium（甲基杆菌属）和Methylocystis（甲基孢囊菌属）,且优势菌种为Type I型Methylocaldum。     

城市垃圾填埋场的沉降研究

通过对位于上海老港填埋场的3000 m2试验场(垃圾填埋高度4 m,填入垃圾10800 t)历时880 d的沉降监测,根据垃圾在填埋场中的降解机理,建立了反映填埋场沉降规律的数学模型,证明了模型的可靠性。研究表明,填埋场的第二阶段沉降(由于垃圾的生物降解而产生的)与填埋时间的指数呈线性关系。根据沉降规律,上海老港填埋场完成大约79%的第二阶段沉降,才能处于高稳定化状态。     

矿化垃圾生物覆盖层减少垃圾填埋场CH_4、N_2O和CO_2释放的效应研究

对利用矿化垃圾构建生物覆盖层以削减填埋场温室气体的释放问题进行了深入研究,分析了环境因素对CH4释放的作用,考察了作为生物覆盖层材料的矿化垃圾的厚度变化对CH4氧化的影响。结果表明,温度为5~45℃时,矿化垃圾对CH4的氧化速率平均值分别约为黏性土和砂性土的2.35和4.71倍,CH4氧化速率随温度的升高而增加,并在35℃时达到最大值。当含水率w为16%~24%时,纯矿化垃圾覆盖层、半矿化垃圾覆盖层和砂性土覆盖层CH4氧化能力均达到最大。砂性土覆盖层和半矿化垃圾覆盖层CH4释放通量平均值分别为纯矿化垃圾覆盖层的329.8倍(P0.05)和91.7倍(P0.05),添加矿化垃圾填料会增加覆盖层N2O释放通量,纯矿化垃圾覆盖层N2O(以N计)释放通量平均值分别为半矿化垃圾覆盖层和砂性土覆盖层的2.1倍(P0.05)和3.5倍(P0.05)。     

矿化垃圾生物覆盖层减少垃圾填埋场CH4、N2O和CO2释放的效应研究

对利用矿化垃圾构建生物覆盖层以削减填埋场温室气体的释放问题进行了深入研究,分析了环境因素对CH4释放的作用,考察了作为生物覆盖层材料的矿化垃圾的厚度变化对CH4氧化的影响.结果表明,温度为5～45℃时,矿化垃圾对CH4的氧化速率平均值分别约为黏性土和砂性土的2.35和4.71倍,CH4氧化速率随温度的升高而增加,并在35℃时达到最大值.当含水率w为16％ ～ 24％时,纯矿化垃圾覆盖层、半矿化垃圾覆盖层和砂性土覆盖层CH4氧化能力均达到最大.砂性土覆盖层和半矿化垃圾覆盖层CH4释放通量平均值分别为纯矿化垃圾覆盖层的329.8倍（P＜0.05）和91.7倍（P＜0.05）,添加矿化垃圾填料会增加覆盖层N2O释放通量,纯矿化垃圾覆盖层N2O（以N计）释放通量平均值分别为半矿化垃圾覆盖层和砂性土覆盖层的2.1倍（P＜0.05）和3.5倍（P＜0.05）.     

稻田甲烷氧化与铵氧化关系研究进展

稻田生态系统中存在着好氧微域,其中同时发生甲烷氧化和铵氧化。甲烷和铵氧化过程具有极为相似的微生物机理。稻田土壤中的甲烷可能影响铵氧化过程;施用铵态氮肥对甲烷的氧化也有强烈影响。本文对稻田土壤中甲烷氧化与铵氧化关系做一简要综述。     

北京市非正规垃圾填埋场垃圾成分特性

通过北京市3处典型非正规垃圾填埋场与1处正规垃圾卫生填埋场对比研究,结果表明,非正规垃圾填埋场与正规垃圾填埋场陈腐垃圾物理组成相近,但非正规垃圾填埋场有机物含量更低,同时垃圾分布不均匀;以建筑渣土为主的区域有机质含量一般低于5%;以生活垃圾为主的区域有机质含量与正规垃圾场相近,一般高于10%,内部最高温度可达42℃左右。     

Achieving air pollutant emission reduction targets with minimum abatement costs: An enterprise-level allocation method with constraints of fairness and feasibility

• Quantification of efficiency and fairness of abatement allocation are optimized. • Allocation results are refined to the different abatement measures of enterprises. • Optimized allocation results reduce abatement costs and tap the abatement space. • Abatement suggestions are given to enterprises with different abatement quotas. For achieving air pollutant emission reduction targets, total pollutant amount control is being continuously promoted in China. However, the traditional pattern of pollutant emission reduction allocation regardless of economic cost often results in unreasonable emission reduction pathways, and industrial enterprises as the main implementers have to pay excessively high costs. Therefore, this study adopted economic efficiency as its main consideration, used specific emission reduction measures (ERMs) of industrial enterprises as minimum allocation units, and constructed an enterprise-level pollutant emission reduction allocation (EPERA) model with minimization of the total abatement cost (TAC) as the objective function, and fairness and feasibility as constraints for emission reduction allocation. Taking City M in China as an example, the EPERA model was used to construct a Pareto optimal frontier and obtain the optimal trade-off result. Results showed that under basic and strict emission reduction regulations, the TAC of the optimal trade-off point was reduced by 46.40% and 45.77%, respectively, in comparison with that achieved when only considering fairness, and the Gini coefficient was 0.26 and 0.31, respectively. The abatement target was attained with controllable cost and relatively fair and reasonable allocation. In addition, enterprises allocated different emission reduction quotas under different ERMs had specific characteristics that required targeted optimization of technology and equipment to enable them to achieve optimal emission reduction effects for the same abatement cost.     

强化高锰酸钾氧化体系中自由基的产生与利用研究进展

高锰酸钾在水处理行业中的应用已趋于成熟,但与臭氧、芬顿及其他高级氧化技术相比,高锰酸钾与难降解有机污染物的反应速率较低,需要与其它方法联用来强化自身的氧化能力.近年来随着对强化高锰酸钾氧化机理研究的不断深入,人们发现该体系中产生的自由基对有机污染物的降解有显著的促进作用.为此本文综述了强化高锰酸钾氧化体系中各类无机与有...     

垃圾填埋场渗滤液溶解性有机质特性及其去除技术综述

垃圾填埋场渗滤液所含物质种类繁多,理化特性复杂,且随填埋时间等条件而变化.本文综合分析了垃圾渗滤液溶解性有机质的组成特征、结构特征及随年代变化特征.针对垃圾渗滤液难降解有机质的特性而研发的处理技术包括物化法、高级氧化法和微电解法等,并在实际工程中得到应用.随着越来越严格的渗滤液排放要求,溶解性有机质的去除应充分考虑投资的经济、运行的稳定性和可靠性.     

Advances in Fe(III) bioreduction and its application prospect for groundwater remediation: A review

Microbial Fe(III) reduction is closely related to the fate of pollutants. Bioavailability of crystalline Fe(III) oxide is restricted due to thermodynamics. Amorphous Fe(III) (hydro)oxides are more bioavailable. Enrichment and incubation of Fe(III) reducing bacteria are significant. Microbial Fe(III) reduction is a significant driving force for the biogeochemical cycles of C, O, P, S, N, and dominates the natural bio-purification of contaminants in groundwater (e.g., petroleum hydrocarbons, chlorinated ethane, and chromium). In this review, the mechanisms and environmental significance of Fe(III) (hydro)oxides bioreduction are summarized. Compared with crystalline Fe(III) (hydro)oxides, amorphous Fe(III) (hydro)oxides are more bioavailable. Ligand and electron shuttle both play an important role in microbial Fe(III) reduction. The restrictive factors of Fe(III) (hydro)oxides bioreduction should be further investigated to reveal the characteristics and mechanisms of the process. It will improve the bioavailability of crystalline Fe(III) (hydro)oxides and accelerate the anaerobic oxidation efficiency of the reduction state pollutants. Furthermore, the approach to extract, culture, and incubate the functional Fe(III) reducing bacteria from actual complicated environment, and applying it to the bioremediation of organic, ammonia, and heavy metals contaminated groundwater will become a research topic in the future. There are a broad application prospects of Fe(III) (hydro)oxides bioreduction to groundwater bioremediation, which includes the in situ injection and permeable reactive barriers and the innovative Kariz wells system. The study provides an important reference for the treatment of reduced pollutants in contaminated groundwater.     

泥炭沼泽土壤酶活性对水热条件变化的响应及其与CO_2释放通量的关系——以小兴安岭地区为例

采用实验室培养的方法,研究了小兴安岭地区两类典型的泥炭沼泽:苔草型泥炭沼泽和泥炭藓型泥炭沼泽中几种水解酶活性(β-葡萄糖苷酶、酚氧化酶)对不同温度和水位变化的响应,以及与CO_2释放通量的相瓦关系.结果表明:β-葡萄糖苷酶活性在两类泥炭沼泽中受多种因素制约,在一定湿度范围内受水位控制较明显,当土壤湿度降低到一定程度时,温度对土壤酶活性影响增强.酚氧化酶活性与温度密切相关,但对温度变化的响应存在明显的季节性差异.相对而言,苔草型泥炭沼泽中β-葡萄糖苷酶和酚氧化酶活性显著高于相同培养条件下泥炭藓型泥炭沼泽.总体上,苔草型泥炭沼泽中水解酶活性较泥炭藓型泥炭沼泽中高,但是其CO_2释放通量却低于泥炭鲜型泥炭沼泽,表明与有机碳分解有关的水解酶的活性高低不能作为解释泥炭沼泽CO_2释放通量大小的唯一指标.