有機覆蓋層對垃圾填埋場甲烷氧化效果的研究及其填埋場適宜草種的篩選

【摘要】： 甲烷(CH4)是重要的溫室氣體之一,填埋場是重要的CH4釋放源。提高填埋場有機覆蓋層的甲烷氧化能力,是控制填埋場溫室氣體釋放的一種經(jīng)濟高效的手段。填埋場人工種植綠色植物不僅可以減少填埋氣排放,而且還可以改善填埋場的環(huán)境。本文通過實驗室模擬方法探討了4種有機覆蓋層基質(zhì)的甲烷氧化效果,選擇出最佳的覆蓋層材料;通過對4種綠地植被甲烷脅迫的研究,確定出適合北方地區(qū)垃圾填埋場生態(tài)恢復(fù)綠色植物,并通過生理生態(tài)學(xué)分析揭示了植物耐受甲烷脅迫的機制。主要研究結(jié)果如下: 1.有機覆蓋層對垃圾填埋場甲烷氧化效果的研究: 本研究通過4種不同類型覆蓋基質(zhì)的甲烷氧化試驗,模擬填埋場覆蓋層的甲烷氧化特征,旨在篩選出適合垃圾填埋場的覆蓋材料。試驗結(jié)果表明:粒徑≤1mm堆肥物和陶粒的復(fù)合物是最佳的覆蓋層材料,其甲烷氧化效率高達100%;粒徑對基質(zhì)氧氣傳輸能力的影響不明顯;不同基質(zhì)的甲烷氧化能力存在顯著性差異,這與基質(zhì)本身的理化性質(zhì)有關(guān)。 在實驗室條件下模擬不同厚度有機覆蓋層甲烷氧化行為,確定最佳覆蓋層厚度。按不同甲烷流量梯度,增加甲烷負荷及空氣通入量,研究得出最大甲烷氧化速率及最佳覆蓋層厚度。試驗結(jié)果表明:最佳覆蓋層厚度為30cm,其甲烷氧化速率平均值為8.63 mol·m-2·d-1,這是由于氧氣可以滲透至基質(zhì)底層,外源甲烷進入柱體即開始氧化消耗。 在實驗室模擬條件下,比較分析了覆蓋層含水率、溫度、初始甲烷濃度、氧氣濃度對甲烷氧化效率的影響,旨在為實際工程應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。試驗結(jié)果表明:堆肥與陶粒的復(fù)合基質(zhì)最佳含水率為40%、溫度為15℃時,甲烷的氧化速率達6.28μmol·h-1·g-1(dw)。 2.以4種綠地植物為試驗材料,采用盆栽試驗方法,研究比較了其對甲烷脅迫環(huán)境下的適生性。結(jié)果表明:甲烷對狗牙根發(fā)芽造成嚴重威脅、對白三葉幼苗的正常生長發(fā)育影響嚴重、甲烷脅迫下綠地植物生長速度減小;高羊茅(Festuca arundinacea)和紫花苜蓿(Medicago Sativa)是適宜北方地區(qū)垃圾填埋場種植的理想草種。 【關(guān)鍵詞】：覆蓋層基質(zhì) 甲烷氧化 甲烷氧化動力學(xué) 適宜草種 光合速率
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：S688.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• SUMMARY6-11
• 1. 文獻綜述11-24
• 1.1 研究背景及意義11-15
• 1.1.1 填埋氣的產(chǎn)生與釋放14
• 1.1.2 垃圾填埋氣減排的必要性14-15
• 1.2 研究進展15-22
• 1.2.1 填埋場覆蓋層的甲烷氧化15-16
• 1.2.2 垃圾填埋場環(huán)境的綠化生態(tài)恢復(fù)16-18
• 1.2.3 影響填埋場中甲烷氧化的因素18-21
• 1.2.4 當(dāng)前需要解決的問題21-22
• 1.3 研究的目標與內(nèi)容22-24
• 1.3.1 研究目標22
• 1.3.2 研究內(nèi)容22-24
• 1.3.2.1 有機覆蓋層CH_4 氧化行為研究22
• 1.3.2.2 CH_4 氧化動力學(xué)試驗研究22-23
• 1.3.2.3 垃圾填埋場適宜草種的篩選實驗研究23-24
• 2. 有機覆蓋層對垃圾填埋場甲烷氧化效果研究24-43
• 2.1 材料與方法24-28
• 2.1.1 材料24-26
• 2.1.1.1 有機覆蓋層基質(zhì)24-25
• 2.1.1.2 試驗裝置25
• 2.1.1.3 試驗小反應(yīng)器25-26
• 2.1.1.4 氣體分析儀器26
• 2.1.2 試驗方法26-28
• 2.1.2.1 有機覆蓋層基質(zhì)對甲烷氧化的影響26
• 2.1.2.2 最佳有機覆蓋層基質(zhì)用量的研究26-27
• 2.1.2.3 甲烷氧化動力學(xué)研究27-28
• 2.2 結(jié)果與討論28-42
• 2.2.1 有機覆蓋層基質(zhì)對甲烷氧化的影響28-31
• 2.2.1.1 不同基質(zhì)模擬柱排氣口甲烷濃度的變化28-29
• 2.2.1.2 不同基質(zhì)模擬柱沿柱體高度的氣體組分分布29-31
• 2.2.2 最佳有機覆蓋層基質(zhì)用量的研究31-36
• 2.2.2.1 甲烷氧化速率隨時間變化31-34
• 2.2.2.2 甲烷氧化效率隨時間變化34
• 2.2.2.3 不同有機覆蓋層厚度模擬柱沿柱體高度的氣體組分分布34-36
• 2.2.3 甲烷氧化動力學(xué)研究36-42
• 2.2.3.1 溫度對甲烷氧化的影響36
• 2.2.3.2 含水率對甲烷氧化的影響36-37
• 2.2.3.3 初始氧氣濃度對甲烷氧化的影響37
• 2.2.3.4 初始甲烷濃度對甲烷氧化的影響37-38
• 2.2.3.5 兩種基質(zhì)的甲烷氧化速率38-39
• 2.2.3.6 基質(zhì)最佳含水率39-40
• 2.2.3.7 有機覆蓋層材料的動力學(xué)參數(shù)40-42
• 2.4 結(jié)論42-43
• 2.4.1 覆蓋層基質(zhì)對甲烷氧化的影響42
• 2.4.2 最佳覆蓋層基質(zhì)用量的研究42
• 2.4.3 甲烷氧化動力學(xué)研究42-43
• 3. 垃圾填埋場適宜草種的篩選研究43-50
• 3.1 材料和方法43-44
• 3.1.1 試驗材料43
• 3.1.2 試驗處理43
• 3.1.3 測定方法43-44
• 3.1.3.1 生長速度測定43-44
• 3.1.3.2 凈光合速率(PN)和蒸騰速率(TR)測定44
• 3.1.3.3 植物PRO、MDA 及酶活性測定44
• 3.1.4 數(shù)據(jù)處理44
• 3.2 結(jié)果與分析44-48
• 3.2.1 甲烷脅迫對狗牙根發(fā)芽率和白三葉生長的影響44
• 3.2.2 甲烷脅迫對綠地植被生長速率的影響44-45
• 3.2.3 甲烷脅迫對綠地植物光合速率（PN）45-46
• 3.2.4 甲烷脅迫對綠地植物蒸騰速率(TR)的影響46-47
• 3.2.5 甲烷脅迫對植物酶活性的影響47-48
• 3.3 討論48-50
• 4. 結(jié)論與建議50-51
• 4.1 結(jié)論50
• 4.2 建議50-51
• 參考文獻51-57
• 致謝57-58
• 作者簡介58-59
• 導(dǎo)師簡介59

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