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人为温室气体CH4增排是全球气候变暖的重要成因,而生活垃圾填埋场是CH4主要的人为增排源之一。覆土能有效控制填埋场CH4排放,国内外已有的文献报道倾向于覆土表层的CH4好氧氧化过程,覆土内部缺/厌氧层微生物CH4厌氧氧化途径的研究较少。 本文开展了覆土CH4厌氧氧化削减CH4排放的基础试验研究。基于填埋场CH4释放通量的连续监测,以及CH4释放时空变化规律的后期分析,借助实验室模拟试验,考察了覆土深度、CH4通入量等因素对覆土CH4厌氧氧化的影响,同时分析了改良覆土材料的CH4厌氧减排能力。主要结论如下: (1)研究对象生活垃圾填埋场是CH4释放的源,其CH4释放在时间与空间均存在显著差异(P<0.01),且CH4释放与N2O及CO2释放相关联。轿子山生活垃圾填埋场的CH4释放量约为117.91GgCO2/y,其中CH4约占主要温室气体年释放总量的81.12%(CO2/CO2);5个场地的CH4释放季节性差异显著(P<0.01),为夏季>秋季>春季>冬季,夏季CH4释放通量均较春季和冬季高一个数量级以上;场地3中CH4释放通量的年均值最高,分别为场地1、场地2、场地4和场地5的13.97、9.74、3.52、2.38倍;场地1中CH4释放与N2O释放呈显著正相关(P<0.05),场地2~5中CH4释放与N2O释放呈极显著正相关(P<0.01),场地2~5中CH4释放与CO2释放呈极显著正相关(P<0.01)。 (2)颗粒组成对覆土CH4厌氧氧化有显著影响(Sig.(2-tailed)=0.033,P<0.05),适宜的覆土孔隙度、含水率、温度及外源CH4通入量有利于CH4厌氧氧化。覆土中大于0.02mm和小于0.02mm两种粒径颗粒的最佳颗粒比为50%:50%;覆土CH4厌氧氧化的最佳含水率和温度分别为25%和25℃,该含水率和温度条件下覆土 CH4厌氧氧化速率的峰值为0.022±0.002μmol CH4/(g·h);当CH4补足量为7.5mL时,有最大CH4厌氧氧化速率,为0.024±0.004μmol CH4/(g·h),单位质量覆土的CH4负荷约为0.38mL。 (3)硫酸盐与硝酸盐含量对CH4厌氧氧化有一定影响,CH4厌氧氧化速率与覆土深度呈极显著相关(P<0.01)。覆土质量为20g的条件下,外源SO42-和NO3-投加量的阀值分别为300mg/kg和500mg/kg;覆土深度介于20~50cm时,CH4厌氧氧化速率随覆土深度增加呈现先升高后降低的趋势;介于50~100cm时,CH4厌氧氧化速率随覆土深度增加呈现先降低后升高的趋势。接种基质能有效提高覆土CH4厌氧氧化速率,可考虑采用矿化垃圾+吸附剂作为填埋场终场覆土中层(20~40cm)材料。