城市垃圾填埋场温室气体及VOCs排放的研究进展-北极星VOCs在线

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摘要：随着城市垃圾填埋量的增加,填埋气体造成的环境问题被愈加重视,国内外对填埋气的产生和排放也进行了大量研究,以温室气体和挥发性有机物为主要研究对象。综述了最近几年国内外学者针对填埋场垃圾和填埋气中3种重要温室气体和挥发性有机物(VOCs)的产生模型、产量估计及其监测方法优劣、减排和资源化利用等领域进行的研究成果,特别是VOCs排放的研究，指出后续对填埋气间的相关性和由此产生的次生污染物进行适当研究的必要性,与填埋气产生排放相关的气象条件监测也应加强,旨在为填埋气体的相关研究提供参考。

0引言

我国近年来城镇化水平不断提高，城镇人口不断增加，生活垃圾的产量也日益升高。据国家统计局统计，我国2013年的城市生活垃圾清运量为17239万t，城市生活垃圾主要有填埋、焚烧和堆肥三种处理方式，其中填埋法是我国以及世界上大多数国家固体废物处理的主要方法。而垃圾填埋场已成为温室气体产生的重要来源，据美国环保局统计，1990—1997年，美国填埋场排放的温室气体等同于其余温室气体来源的排放量总和，占总温室气体排放量的40%～50%。

有研究表明，填埋气主要由CH4和CO2组成，其温室气体占绝大部分[1]。目前关于填埋气(LFG)中温室气体的研究主要包括CH4、CO2和N2O，还有臭氧的前体物挥发性有机物(VOCs)，本文综合国内外垃圾填埋场对V上述四类填埋气的产量估算及模型、检测方法、产气规律特征、减排和资源化利用等研究方向的重要成果，以推动国内相关研究的开展。

1温室气体简述

填埋气体中温室气体和其他恶臭物质的排放所造成的温室效应对全球环境将造成很大影响。有研究表明，城市固体废物处理水平低可导致CH4、CO2和N2O等温室气体产生高污染[2]。王伟等[3]预测我国CH4排放量占我国温室气体排放总量的份额将从2000年的3.83%增加到2020年的7.19%。也有研究对城市垃圾和温室气体排放的几种分析估算方法如FOD(一阶动力衰减法)、修正三角法、缺省法、ICM(原位密室法)、美国EPA填埋场气体排放模型进行评价，并使用软件LandGEM对3个填埋场温室气体排放进行评估，得出LandGEM(3.02版本)是估算垃圾填埋场温室气体排放潜力相对较好的模式[4]。CouthR等[5]用FOD模式计算非洲2010年由城市固体废物处理排放的温室气体占总排放量的8.1%，和2004年发表的数据(6.8%)相似，并估算非洲温室气体排放量由2010—2019年将增长140%。现今填埋气温室气体的检测方法见表1，其中静态箱使用较为普遍。

1.1CH4

大气中的CH4是仅次于CO2的一种重要温室气体，对温室效应的贡献率大约为26%，近年来填埋场排放的甲烷量日益升高，郑思伟等[12]估算杭州市2005—2010年甲烷排放年均增长率为15.25%。

1.1.1甲烷排放影响因素

垃圾在进入填埋场后，分解产气周期可持续数十年至上百年。Tecle等[13]的研究表明甲烷排放与土壤温度显示出良好的时间相关性。Nikiema等[14]研究表明最适于填埋气产生的pH值为6.8～7.2，超出此范围则会出现不同程度的抑制。在气象条件方面，刘鸿霆等[15]研究发现:夏季填埋场的甲烷释放速率明显高于春季，降雨除导致温度下降外，还会覆土层含水率增加从而导致甲烷排放速度下降。高志文等[16]则发现24h内填埋场甲烷排放速率主要受大气压强的影响，温度变化对其影响较小，不过对其他气象条件因素(风速、空气湿度等)的研究却相对较少。

1.1.2甲烷排放量的估算模型

目前国内外关于填埋场CH4排放量的计算模型大致分为动力学模型和统计模型两种类型。其中，统计模型包括IPCC模型(包括质量平衡、FOD法和缺省法等)、化学计量式模型;动力学模型包括Gardner动力学模型和Marticorena动力学模型[17]。而后，钟卫元补充说明动力学模型还包括SheldonArleta模型，统计模型也包括COD估算模型[18]。张洁等[19]利用LandGEM模型对北京市垃圾填埋场填埋气产生量进行估算，结果表明:2012年产生量为19653m3/h，产量高峰将在2016年达到24003m3/h，并且预测值和实际值吻合较好，表明该模型和参数的选择具有较高准确性。在这些模型中，化学计量模型主要用来预测填埋气的理论产气量，动力学模型则主要用来预测填埋气的产气速率，而后者更有现实意义。我国许多学者利用上述模型估算得到不同城市多年度甲烷排放量，详见表2。

由表2可知:随着年份的推移，甲烷估算排放量大致呈上升趋势。采用相同方法时，不同城市的估算量差异较大，这可能和城市化水平、人口数量和垃圾处理程度有关，ChhayHoklis等[2]研究结果表明，由于省会城市固废产量大、人口增长快、经济发展和现代化水平高，其温室气体释放量高于农村。相同城市采用不同的估算方法也存在差异，说明各模型方法的适用性不同。

延伸阅读：

日本VOCs排放控制管理及其经验借鉴

原标题：城市垃圾填埋场温室气体及VOCs排放的研究进展

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