城市生活垃圾在降解过程中会产生大量填埋气。填埋气中的主要成分包括以甲烷和二氧化碳为主的温室气体,氨气、硫化氢为主的恶臭气体,和其他少量有害的挥发性气体。填埋气的逸散一方面加剧了大气的温室效应,另一方面对填埋场内和周边居民的健康产生危害。为了控制垃圾在填埋过程和稳定化过程中的填埋气的无组织释放,在填埋场的日常作业过程中,分别使用日覆盖、临时覆盖和终场覆盖对处于不同阶段的垃圾进行覆盖,以减少裸露面积,提高气体收集率,从而减少填埋气释放。由于现场监测难度大,受限较多,目前国内外缺乏针对我国高厨余垃圾填埋场的填埋气长期监测研究。对于我国填埋场作业面、临时覆盖区域和终场覆盖区域等三种释放源的填埋气运移规律的认识不够深入,这导致填埋气造成的大气环境污染问题频发。针对上述问题,基于我国高厨余垃圾的降解产气规律,本文提出了在填埋场的三种释放源针对恶臭气体和温室气体浓度和释放强度的长期监测方法,建立了多组分气体在多孔介质-静态箱耦合下的运移模型,获得了静态箱测量误差修正方法,在此基础上分析了静态箱的高度、箱体下部多孔介质中的填埋气通量与饱和度等参数对测试误差的影响规律;提出了土质覆盖层与土工膜覆盖层表面基于便携式激光甲烷检测仪结合GPS的甲烷浓度长期监测方法;揭示了甲烷在这两种不同覆盖材料中的释放与分布规律。在此基础上,结合填埋作业区域、临时覆盖区域和终场覆盖区域的填埋气释放强度,利用基于拉格朗日颗粒模型的大气扩散软件Calpuff评估了杭州某填埋场臭气逸散。得到了以下主要结论:(1)通过考虑多组分气体相互作用的气体一维运移模型,发现决定测试误差的关键参数是静态箱的箱体尺寸。测量误差与箱体尺寸呈负相关。对于12cm高,直径20cm的静态箱,当释放通量为6×10-5mol/m2/min时,20min的测量时间内,CH4和CO2的测量误差分别达到28.6%与26.5%;若箱体尺寸增到55cm,相同计算时间内的两种气体的误差分别下降到9.1%与8.6%,与之前的误差相比分别降低了 68.1%与67.5%;释放通量的变化也会对测量误差造成一定的影响,当通量增加1个数量级时,20min的测试时间内两种气体的误差分别增大了 30.3%与37.3%,说明通量对测试误差的影响小于尺寸因素。较高的饱和度条件下测量误差较小。根据这一结论,改进后的静态箱设计尺寸定为高度55cm,直径50cm,测量总时长为20min,结合修正后的测试流程,可使测试误差控制在10%以内。(2)在以黄土为主要覆盖材料的西安某填埋场上进行了作业面、临时覆盖层与终场覆盖层上方的甲烷通量及为期1年的全场甲烷浓度测试。作业面上方的甲烷通量变化范围在0.004g/m2/min～0.01g/m2/min,与国内其他场地的测试结果相近;临时覆盖层上的通量结果变化范围较大,为0.0032g/m2/min～0.796g/m2/min,说明临时覆盖层上存在甲烷释放的优势流通道;终场覆盖区域监测到的甲烷通量范围在6.9×10-6g/m2/min～0.019g/m2/min,这是由于其底部的垃圾龄期大于两年,产气的高峰期已过。整体的甲烷通量的变化与环境温度呈现明显的正相关,与湿度、风速、气压呈现明显负相关。覆盖层表面的甲烷浓度变化范围在5个数量级,75%的监测点浓度低于上限值(500ppm),甲烷浓度变异系数在104.3%～502.8%,显示出甲烷浓度分布的高度空间差异性。甲烷浓度超标区域比例与环境气压呈负相关,相关系数为-0.743(p<0.1),与空气湿度呈正相关性,相关系数为0.78(p<0.1)。大气压与堆体内部填埋气压力相互作用,气压的升高造成内外压差降低,从而导致气体对流通量的降低;场地空气湿度的变化近似反映黄土中含水量的变化,黄土含水量在30%以前,含水量的提高会促进甲烷氧化,从而减低甲烷的释放量,但随着含水量的进一步增加,甲烷氧化会被抑制;环境温度的变化可近似反映在土体温度的变化,土体温度的升高可提高覆盖层下方低龄期垃圾的产气速率;当甲烷在土层表面裂隙中运移以对流为主时,则风速等快速变化因素起着更为主导的影响,风速的加快所带来的近地表面气压升高会抑制填埋气的逸出。终场覆盖层表面的甲烷浓度远低于临时覆盖层上方的测试结果,这与我国填埋场垃圾中厨余成分含量较高有关,填埋2年后垃圾的产气潜力会下降90%以上。由于土工膜存在较多缺陷,覆盖了 HDPE膜的区域的甲烷浓度比黄土覆盖区域的结果高28.7%,说明了保证覆盖层完整性的重要性。在此基础上,通过分析甲烷通量与浓度的监测数据,建立了黄土覆盖层表面甲烷释放通量和浓度的对数线性表达式,通过甲烷浓度的监测结果可近似推算相对应位置的甲烷通量。(3)在以HDPE膜为主要覆盖材料的杭州某填埋场进行了长达3年的膜表面甲烷浓度测试,得到的甲烷浓度呈现了高度的空间变异性,浓度均值与环境温度有相同的变化趋势。和黄土覆盖层相比,使用HDPE膜作为覆盖材料显示了较大优势。膜上方测试结果的中位数比黄土表面测得结果要低61.7%。在黄土覆盖层表面,甲烷的超标率可达34.3%;而在HDPE膜表面,超标率最大为22.9%。在土工膜缺陷处易出现高浓度点,最高监测浓度达到53633ppm,已达到甲烷爆炸极限,在黄土覆盖层表面则未出现浓度超过甲烷爆炸极限的点,而在HDPE膜表面合计发现了 3处。这是由于土工膜良好的气闭性,使得其缺陷处气体释放强度大幅增强。在整个监测周期内,HDPE膜的漏洞分布频率为2.1个/ha,主要分布在填埋龄期6～9个月的区域。通过3次HDPE膜表面的漏洞测试,随机地寻找了 24处缺陷位置,这些漏洞的等效半径为0.9cm～6.1cm,漏洞中硫化氢的释放通量变化范围达到3个数量级,最大值为17.3mg/m2/min,相关性分析显示硫化氢的通量与漏洞的尺寸呈正相关,相关系数为0.447(p<0.1);在8个漏洞处测量了气体流量,通量与流量的相关系数达到0.798(p<0.1),而甲烷的通量与漏洞尺寸相关性仅有0.25,甲烷的通量与硫化氢的通量之间的相关性较差,仅有0.132。(4)利用Bouazza等(2008)提出的填埋气通过含土工膜缺陷复合覆盖层的二维运移方程,结合场地上实测的非饱和区域的垃圾厚度、底部气压及渗透系数等参数,反演了 HDPE膜表面孔漏洞处的土工膜/垃圾界面的气体传导系数,得到的结果范围在7×10-6m2/S～2.4×1 0-4m2/s。在部分参数与漏洞中硫化氢释放量的相关性分析中得到,在相同尺寸的漏洞中,硫化氢的释放量与底部气压呈正相关,10kPa下的漏洞中填埋气释放总量为6.8kPa下的1.5倍;为3.2kPa下的3.2倍。而通量则随着漏洞半径的增大而减小,主要原因是硫化氢释放量的增速低于漏洞面积的增速;在较大的底部气压下,垃圾的渗透系数变化对硫化氢通量的影响更为明显;相比较渗透系数,垃圾底部气压变化对气体释放量的影响更为明显,底部气压增大1个数量级,孔洞中的硫化氢释放量增加9.4倍,而渗透系数增大1个数量级,释放量仅增加1.03倍。(5)在杭州某填埋场的作业面、临时覆盖层与终场覆盖层上使用静态箱对代表性恶臭物质硫化氢释放的长期监测结果表明,从2016年第4季度至2018年第1季度,填埋作业面硫化氢的释放通量在0.003mg/m2/min～0.98mg/m2/min之间,各个季度的硫化氢浓度平均值与释放通量都呈现出随着温度的升高而增高,在2017年第2季度的测试中,通量均值达到整个监测周期内的最高值0.2502 mg/m2/min,逐次监测中测得作业面上硫化氢释放总量为0.125kg/h～1.09kg/h。考虑膜上漏洞的分布频率与漏洞尺寸,临时覆盖层上的硫化氢释放总量为9.2× 10-6kg/h～6.8× 10-4kg/h,终场覆盖层上方硫化氢的释放通量可忽略。以此为依据,得到填埋作业面对硫化氢释放的贡献率在90.79%～98.588%,临时覆盖层的贡献率在0.0008%～0.52%,而终场覆盖层没有贡献。(6)基于三种释放源上方硫化氢、氨气等气体的释放通量数据,采用Calpuff分析发现,硫化氢是导致该填埋场恶臭污染的主要成分,氨气的影响范围在填埋场厂界内。进一步的评估表明,风速和释放通量是影响恶臭影响范围的主要因素,同时,填埋气产量大而收集率偏低也是另一个因素。杭州某填埋场的填埋气收集率为58%,每年仍有1.1 × 108m3的填埋气未能收集,若将填埋场硫化氢的释放通量降低至现有平均释放通量的15%,可使硫化氢的影响被控制在填埋场周边500m范围内。因此,提高气体收集率减少释放源强,采用有效的方法减少硫化氢的生成对于填埋场臭气逸散控制具有重要的意义。