生活垃圾填埋場覆蓋層甲烷氧化能力的原位測試方法與流程

本發(fā)明涉及一種生活垃圾填埋場覆蓋層甲烷氧化能力的原位測試方法，特別涉及一種用于測試我國北方地區(qū)垃圾填埋場覆蓋層CH4氧化速率的原位測試方法。

背景技術(shù)：
CH4(甲烷)作為一種重要的溫室氣體，其100年的全球增溫潛勢值(GlobalWarmingPotential，GWP)是CO2的25倍。研究表明，全世界每年CH4排放量有5％～20％來自生活垃圾填埋場。在各種人為CH4排放源中，生活垃圾填埋場排放CH4總量已列第3位。在生活垃圾填埋場的CH4減排研究中，覆蓋層的CH4氧化作用一直是研究的熱點。研究表明，垃圾填埋場產(chǎn)生的CH4在通過覆蓋層過程中被CH4氧化菌氧化去除，在不同環(huán)境條件下覆蓋層的CH4氧化能力可從忽略不計到實現(xiàn)100％氧化。作為垃圾填埋場CH4減排的重要途徑，覆蓋層土壤的密度、含水量、溫度、理化性質(zhì)等因素都將直接影響CH4氧化菌的氧化作用。覆蓋層的存在使垃圾填埋層處于與外界相對隔離的環(huán)境中，覆土層對CH4的氧化作用以及覆土層自身的通透性成為影響生活垃圾填埋場CH4釋放規(guī)律的主要因素。由于影響覆蓋層CH4氧化能力的因素眾多，因此給其CH4氧化量的估算帶來了巨大困難。目前，覆蓋層CH4氧化能力的測試方法主要包括：厭氧瓶培養(yǎng)實驗、靜態(tài)通量箱法(結(jié)合CH4氧化抑制劑)、覆蓋層土柱模擬法和穩(wěn)定碳同位素原位測定法等[1]。(1)厭氧瓶培養(yǎng)實驗：厭氧瓶培養(yǎng)實驗是將供試物料裝于血清瓶中，并充入CH4和O2進(jìn)行培養(yǎng)，通過測定培養(yǎng)前后CH4濃度的變化來確定材料的CH4氧化能力。厭氧瓶培養(yǎng)實驗測試具有精度高、易于控制等特點，但該法僅限于實驗室操作，不能反映實際條件下覆蓋層的CH4氧化能力。(2)靜態(tài)通量箱法(結(jié)合CH4氧化抑制劑)：靜態(tài)通量箱法是常用的測定覆蓋層CH4釋放通量的方法，該法通過覆蓋層表面安裝靜態(tài)通量箱，并在通量箱內(nèi)加入CH4氧化抑制劑(包括氮氣、乙炔、氟甲烷和二氟甲烷等)，比較添加抑制劑前后CH4釋放通量的變化獲得覆蓋層的CH4氧化速率。靜態(tài)通量箱法(結(jié)合CH4氧化抑制劑)在原位測定覆蓋層CH4氧化速率方面具有一定的優(yōu)越性。但是，目前關(guān)于CH4氧化抑制劑添加濃度還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同抑制劑對于CH4氧化抑制效率等方面還存在不確定性。同時，CH4氧化抑制劑在抑制CH4氧化的同時也會減少或者促進(jìn)CH4的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致對覆蓋層CH4氧化速率的計算存在不確定性。(3)覆蓋層土柱模擬法：該法是在實驗室內(nèi)建立覆蓋層模擬實驗土柱，土柱自下而上由礫石透氣層和覆蓋材料層組成，以一定的氣體流速分別向土柱底部和頂部鼓入模擬填埋氣和空氣以模擬覆蓋層的CH4氧化過程，通過比較模擬填埋氣濃度的變化來評估覆蓋層的CH4氧化速率。通過對模擬土柱的不同設(shè)計，該法可用于覆蓋材料CH4氧化速率及覆蓋層最大CH4氧化深度等方面的研究。覆蓋層土柱模擬法具有實驗條件可控性強(qiáng)、操作簡單等優(yōu)點，并在覆蓋層CH4氧化研究中廣泛采用，但是該法受到覆蓋層材料填裝操作和擾動的影響較大，且在實驗室條件下模擬很難客觀反映覆蓋層的實際CH4氧化速率。(4)穩(wěn)定碳同位素原位測定法：該法的原理是CH4氧化菌更喜好由輕C同位素構(gòu)成的CH4因而在不同程度上優(yōu)先氧化12CH4，從而導(dǎo)致未被氧化而排向大氣的CH4同位素組成發(fā)生變化(即CH4氧化過程發(fā)生同位素分餾作用)。因此，穩(wěn)定碳同位素原位測定法就是通過測定覆蓋層CH4氧化過程中CH4同位素組成δ13C的變化，從而計算獲得覆蓋層的CH4氧化率。該法可在自然條件下測定覆蓋層的CH4氧化速率，具有無破壞性、靈敏度高等優(yōu)點，但是測定的覆蓋層CH4氧化速率受到同位素分異系數(shù)α值(同位素分異系數(shù)是指兩種物質(zhì)(或物相)之間同位素比值，表示同位素的分餾程度)變化的影響較大，而α值的相關(guān)計算方法還不成熟。此外，該法對于技術(shù)設(shè)備要求較高，因此目前該法在CH4氧化研究中的應(yīng)用較少?；谏鲜龇治隹芍?，目前雖然開展了大量生活垃圾填埋場CH4減排及CH4氧化的研究，但是由于受到現(xiàn)有研究方法的限制，目前研究成果在覆蓋層CH4氧化量估算方面的應(yīng)用還存在問題。因此，在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上開發(fā)一種適用于生活垃圾填埋場覆蓋層CH4氧化原位測試方法具有重要意義。本發(fā)明在分析覆蓋層CH4氧化影響因素和填埋場生活垃圾降解規(guī)律的基礎(chǔ)上，建立了基于北方地區(qū)典型生活垃圾填埋場CO2和CH4釋放通量相對關(guān)系的覆蓋層CH4氧化能力原位測試方法，并對該法的適用性和有效性進(jìn)行了現(xiàn)場實驗驗證。[1]馬靜，徐華，蔡祖聰.稻田甲烷氧化研究方法進(jìn)展[J].土壤，2007，39(2)：153-156。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種適用于北方地區(qū)生活垃圾填埋場覆蓋層CH4氧化原位測試方法。本方法可以克服傳統(tǒng)覆蓋層CH4氧化測試方法的各種缺陷，為原位估算我國北方地區(qū)生活垃圾填埋場覆蓋層的CH4氧化能力提供方法學(xué)支持。本發(fā)明包括如下方面：<1>.一種生活垃圾填埋場覆蓋層甲烷CH4氧化能力的原位測試方法，所述方法包括如下步驟：第一步，在垃圾填埋場覆蓋層選擇合適的原位測試點位，要求所測試的區(qū)域完成封場且填埋垃圾仍處于甲烷氣體釋放期間，并且是具有導(dǎo)氣層的完整的終場覆蓋系統(tǒng)；第二步，采用靜態(tài)箱法定期對監(jiān)測點位的填埋氣進(jìn)行采樣，即，采用靜態(tài)箱法定期測定填埋場覆蓋層表面CO2和CH4釋放通量；第三步，分析所取填埋氣樣品中的CH4和CO2氣體的濃度；第四步，根據(jù)第三步的樣品分析結(jié)果計算氣體釋放通量垃圾填埋堆體覆蓋層表面CH4和CO2氣體的釋放通量計算如公式(9)所示：其中，f為CH4或者CO2氣體的釋放通量，mgC/(m2·h)；V為箱蓋和固定部分形成的空間體積，m3；A為固定部分的覆蓋面積，m2；ΔC/Δt為單位時間內(nèi)箱內(nèi)CH4或者CO2濃度的變化，mgC/(m3·h)；T為靜態(tài)箱內(nèi)溫度，℃；第五步，計算覆蓋層CH4氧化速率和氧化率式中和分別為覆蓋層表面CO2和CH4釋放通量，mgC/(m2·h)；M為單位面積覆蓋層的CH4氧化速率，mgC/(m2·h)；為覆蓋層底部CH4向單位面積覆蓋層的傳輸速度，mgC/(m2·h)；OX為覆蓋層對CH4的氧化率，％，Z1為填埋層產(chǎn)生的填埋氣中CO2和CH4的釋放通量比，其在監(jiān)測期內(nèi)保持恒定；其中所述式(6)-(8)的建立基礎(chǔ)是覆蓋層CH4氧化菌活性的影響因素和覆蓋層CH4氧化原位測試方法的理論基礎(chǔ)，并依此推斷出的兩個假設(shè)：①產(chǎn)CH4階段填埋層產(chǎn)生的填埋氣中CO2與CH4體積分?jǐn)?shù)比在監(jiān)測時段內(nèi)保持恒定；②針對冬季環(huán)境溫度低于零度時，覆蓋層的CH4氧化作用完全停止。<2>.根據(jù)<1>所述的測試方法，所述第二步驟的填埋場覆蓋層表面CO2和CH4釋放通量采用靜態(tài)箱法定期測定中，應(yīng)測試夏季和冬季不同溫度時期的表面CO2和CH4釋放通量。<3>.根據(jù)<1>所述的測試方法，在所述第二步驟中，采樣時應(yīng)在0min時進(jìn)行一次采樣，作為通量箱中CH4和CO2濃度的初始值。<4>.根據(jù)<1>所述的測試方法，在所述第二步驟中，采樣時應(yīng)在0min時進(jìn)行一次采樣，作為通量箱中CH4和CO2濃度的初始值，之后每隔5min采一次樣，整個采樣時間為20min，年變化數(shù)據(jù)采樣時間為每個采樣日的上午10：00～12：00，24小時變化在采樣當(dāng)天的中午12：00、下午6：00、夜間0：00和第二天清晨6：00，每6小時采集一次，共四次。<5>.根據(jù)<1>所述的測試方法，在所述第三步驟中，采用氣相色譜儀分析樣品中CH4和CO2氣體的濃度。<6>.根據(jù)<1>所述的測試方法，由于覆蓋層CH4氧化率為0時，CO2釋放通量和CH4釋放通量的比值Z2最低，此時認(rèn)為Z2＝Z1，因此測試時分別選取監(jiān)測區(qū)Z2為最低值時的覆蓋層表面CO2和CH4釋放通量來計算CH4氧化速率和氧化率。<7>.根據(jù)<1>所述的測試方法，所述影響因素包括溫度、含水率、有機(jī)質(zhì)含量、孔隙度和/或pH值。<8>.根據(jù)<1>所述的測試方法，所述方法用于測試我國北方地區(qū)垃圾填埋場覆蓋層CH4氧化速率。本發(fā)明的方法具有較好的適用性，且操作簡單、精度高，適合于我國北方地區(qū)垃圾填埋場覆蓋層CH4氧化速率的原位測試及估算，尤其在定量分析覆蓋層CH4氧化長期變化規(guī)律方面具有明顯優(yōu)越性。附圖說明圖1為生活垃圾填埋場垃圾降解進(jìn)程及填埋氣的主要組分圖。圖2為垃圾填埋場覆蓋層CH4氧化的示意圖，其覆蓋系統(tǒng)可同實施例1所示。圖3為靜態(tài)采樣箱示意圖，其中1.氣壓平衡口；2.把手；3.取樣管；4.溫度測量接口；5.箱蓋；6.底座；7.水封。圖4顯示了覆蓋層CH4和CO2釋放通量比值隨時間的變化。圖5顯示了監(jiān)測I區(qū)和II區(qū)覆蓋層CH4氧化速率的變化情況。圖6顯示了監(jiān)測I區(qū)和II區(qū)覆蓋層CH4氧化率的變化情況。具體實施方式1.相關(guān)的定義在本發(fā)明中，術(shù)語“北方地區(qū)”是指冬夏季溫度分明，冬季溫度可低于零度的北方地區(qū)。在本發(fā)明中，夏季和冬季是一般意義上的含義。測試時，夏季溫度最好選取在20～30℃之間，而冬季最好低于零度。在本發(fā)明中，對于垃圾沒有特別限定，只是為了實現(xiàn)冬季溫度可滿足甲烷氧化菌的氧化作用停止而設(shè)立南北方區(qū)別，北方冬季溫度可滿足零度以下，而很多南方地區(qū)無法實現(xiàn)。在本發(fā)明中，對于垃圾填埋場沒有特別限定，只要是普通的有導(dǎo)氣層和覆土層的正規(guī)垃圾填埋場均可以實現(xiàn)本方法的測試。填埋場的結(jié)構(gòu)參數(shù)也沒有特別的要求，只是強(qiáng)調(diào)測試填埋場處于北方地區(qū)，可滿足冬季溫度低于零度以下，甲烷氧化作用停止。在本發(fā)明中，對于垃圾填埋覆蓋層沒有特別限定，只要按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范設(shè)計的填埋場均可。常規(guī)封場覆蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由垃圾堆體表面至頂表面順序應(yīng)為排氣層、防滲層、排水層、植被層。在本發(fā)明中，封場覆蓋系統(tǒng)各層應(yīng)從以下形式中選擇：排氣層填埋場封場覆蓋系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置排氣層施加于防滲層的氣體壓強(qiáng)不應(yīng)大于0.75kPa；排氣層應(yīng)采用粒徑為25～50mm、導(dǎo)排性能好、抗腐蝕的粗粒多孔材料，滲透系數(shù)應(yīng)大于1×10-2cm/s，厚度不應(yīng)小于30cm。氣體導(dǎo)排層宜用與導(dǎo)排性能等效的土工復(fù)合排水網(wǎng)。防滲層1)防滲層可由土工膜和壓實黏土或土工聚合黏土襯墊(GCL)組成復(fù)合防滲層，也可單獨使用壓實黏性土層。2)復(fù)合防滲層的壓實黏性土層厚度應(yīng)為20～30cm，滲透系數(shù)應(yīng)小于1×10-5cm/s。單獨使用壓實黏性土作為防滲層，厚度應(yīng)大于30cm，滲透系數(shù)應(yīng)小于1×10-7cm/s。3)土工膜選擇厚度不應(yīng)小于1mm的高密度聚乙烯(HDPE)或線性低密度聚乙烯土工膜(LLDPE)，滲透系數(shù)應(yīng)小于1×10-7cm/s。土工膜上下表面應(yīng)設(shè)置土工布。4)土工聚合黏土襯墊(GCL)厚度應(yīng)大于5mm，滲透系數(shù)應(yīng)小于1×10-7cm/s。排水層頂坡應(yīng)采用粗粒或土工排水材料，邊坡應(yīng)采用土工復(fù)合排水網(wǎng)，粗粒材料厚度不應(yīng)小于30cm，滲透系數(shù)應(yīng)大于1×10-2m/s。材料應(yīng)有足夠的導(dǎo)水性能，保證施加于下層襯墊的水頭小于排水層厚度。營養(yǎng)植被層的土質(zhì)材料應(yīng)利于植被生長，厚度應(yīng)大于15cm，營養(yǎng)植被層應(yīng)壓實。本發(fā)明采用的靜態(tài)箱為一般常用的靜態(tài)通量箱即可，沒有特別要求，按照本發(fā)明中提出的箱體設(shè)計也可。在本發(fā)明中，所述合適的原位測試點位是指可以根據(jù)自己想要研究的內(nèi)容選取，比如想探究垃圾填埋年齡對CH4氧化速率的影響就可以選不同填埋年齡的場地設(shè)置點位進(jìn)行測試。2.覆蓋層CH4氧化速率和氧化率的計算公式本發(fā)明的目的可通過以下過程得以實現(xiàn)：首先對覆蓋層CH4氧化菌活性的影響因素進(jìn)行分析，如溫度、含水率、有機(jī)質(zhì)含量、孔隙度、pH值等理化性質(zhì)，并得出溫度的影響使覆蓋層的CH4氧化能力表現(xiàn)出季節(jié)性變化，溫暖的氣候有利于提高覆蓋層的CH4氧化能力。冬季特別是溫度低于零度時，填埋場覆蓋層的CH4氧化幾乎停止。在2℃～25℃，CH4氧化速率以指數(shù)形式增長，并且在30℃時達(dá)到最大。溫度是覆蓋層CH4氧化能力最主要的影響因素之一，特別是針對北方寒冷地區(qū)生活垃圾填埋場，環(huán)境溫度的變化將直接影響覆蓋層CH4氧化能力的季節(jié)性變化。其次分析覆蓋層CH4氧化原位測試方法的理論基礎(chǔ)，填埋場生活垃圾的降解過程可分為五個階段：好氧分解階段、水解階段(過渡階段)、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)CH4階段、填埋場穩(wěn)定階段。產(chǎn)CH4階段是填埋氣產(chǎn)生的主要階段，且持續(xù)時間長，可達(dá)數(shù)十年甚至上百年。垃圾降解過程經(jīng)過最初的不穩(wěn)定階段后，產(chǎn)生的填埋氣中CH4和CO2濃度在很長一段時間里都能保持基本穩(wěn)定。填埋場垃圾層溫度由細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)熱決定，受外界環(huán)境氣候變化的影響甚微，因此產(chǎn)CH4階段填埋氣中CH4和CO2濃度幾乎不隨季節(jié)變化。由此可以推斷：在產(chǎn)CH4階段，影響封場區(qū)覆蓋層CO2和CH4釋放通量的主要因素是覆蓋層中CH4氧化菌對CH4的氧化作用。結(jié)合上述分析推斷可以假設(shè)：①產(chǎn)CH4階段填埋層產(chǎn)生的填埋氣中CO2與CH4體積分?jǐn)?shù)比在監(jiān)測時段內(nèi)保持恒定；②針對北方寒冷地區(qū)，冬季環(huán)境溫度較低時，覆蓋層的CH4氧化作用完全停止，填埋層產(chǎn)生的填埋氣中CO2與CH4體積分?jǐn)?shù)比Z1等于覆蓋層表面CO2和CH4釋放通量的比值Z2。根據(jù)達(dá)西定律，當(dāng)流體通過覆蓋層時，其流量與覆蓋層的面積A和進(jìn)出口端壓差ΔP成正比，與覆蓋層厚度L和流體粘度μ成反比。由此，由填埋層進(jìn)入覆蓋層的氣體通量(fgas_in)可表示為公式(1)：式中：fgas_in為流體在壓差ΔP下通過覆蓋層的流量，cm3/s；K為覆蓋層的絕對滲透率，其大小與孔隙度、流體滲透方向上空隙的幾何形狀、顆粒大小以及排列方向等因素有關(guān)，而與在介質(zhì)中運動的流體性質(zhì)無關(guān)，μm2；A為覆蓋層的面積，研究中設(shè)為單位面積，1m2；L為覆蓋層的厚度，cm；ΔP為覆蓋層上下表面的壓力差，Pa；μ為氣體的粘度，Pa·s；a為量綱轉(zhuǎn)換系數(shù)。根據(jù)公式(2)理想氣體狀態(tài)方程：式中：P為氣體壓強(qiáng)，Pa；R為氣體常量；V為氣體體積，單位m3；N為氣體的物質(zhì)的量，mol；T為熱力學(xué)溫度，K。由于環(huán)境空氣中和遠(yuǎn)低于填埋層中和由此可以認(rèn)為覆蓋層表面大氣中CH4和CO2的分壓為0，則對于單組分氣體分壓差ΔP等于覆蓋層下表面的壓強(qiáng)P。由此，由填埋層進(jìn)入覆蓋層的氣體通量fgas_in如公式(3)所示：由填埋層進(jìn)入覆蓋層的CO2和CH4通量比如公式(4)所示：即：由填埋層進(jìn)入覆蓋層的CO2和CH4的通量和比值等于Z1，在監(jiān)測期內(nèi)保持恒定。CH4在覆蓋層中傳輸?shù)倪^程中，受到覆蓋層中CH4氧化菌的氧化作用，部分CH4被轉(zhuǎn)化為CO2，得到覆蓋層表面CO2和CH4釋放通量和的比值Z2。通過分析Z2和Z1的變化可估算出覆蓋層的實際CH4氧化速率。CH4在覆蓋層中被氧化的反應(yīng)式為：即1molCH4最終轉(zhuǎn)化成0.529molCO2，其余的C轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)。由此得到公式(5)～(8)：式中：和分別為覆蓋層表面CO2和CH4釋放通量，mgC/(m2·h)；M為單位面積覆蓋層的CH4氧化速率，mgC/(m2·h)；和分別為覆蓋層底部CO2和CH4向單位面積覆蓋層的傳輸速度，mgC/(m2·h)；OX為覆蓋層對CH4的氧化率，％。基于假設(shè)①和②，冬季溫度較低時覆蓋層CH4氧化作用停止，即Z2＝Z1，由此可以通過冬季低溫條件下Z2的測定確定Z1值，進(jìn)而結(jié)合不同時期覆蓋層表面CO2和CH4的釋放通量監(jiān)測數(shù)據(jù)計算覆蓋層CH4氧化率。本發(fā)明的優(yōu)勢在于：在分析覆蓋層CH4氧化影響因素和填埋場生活垃圾降解規(guī)律的基礎(chǔ)上，建立生活垃圾填埋場CO2和CH4釋放通量相對關(guān)系的覆蓋層CH4氧化能力原位測試方法。該方法克服了現(xiàn)有測試方法的各種缺陷，可用于實際監(jiān)測中，可較好地用于我國北方地區(qū)覆蓋層CH4氧化量的估算。3.本發(fā)明的垃圾填埋場覆蓋層甲烷CH4氧化能力的原位測試方法基于上述獲得的覆蓋層CH4氧化速率和氧化率的計算公式，本發(fā)明提供了一種垃圾填埋覆蓋層甲烷氧化能力的原位測試方法，根據(jù)對覆蓋層CH4氧化菌活性的影響因素和CH4氧化原位測試方法的理論基礎(chǔ)進(jìn)行分析，得出此方法可建立在兩個合理的假設(shè)之上：①產(chǎn)CH4階段填埋層產(chǎn)生的填埋氣中CO2與CH4體積分?jǐn)?shù)比在監(jiān)測時段內(nèi)保持恒定；②針對北方寒冷地區(qū)，冬季環(huán)境溫度較低時，覆蓋層的CH4氧化作用完全停止，填埋層產(chǎn)生的填埋氣中CO2與CH4體積分?jǐn)?shù)比Z1等于覆蓋層表面CO2和CH4釋放通量的比值Z2。故可以通過冬季低溫條件下Z2的測定確定Z1值，進(jìn)而結(jié)合不同時期覆蓋層表面CO2和CH4的釋放通量監(jiān)測數(shù)據(jù)計算覆蓋層CH4氧化率。在對垃圾填埋覆蓋層甲烷氧化能力進(jìn)行測試時，有以下內(nèi)容：(1)在垃圾填埋場覆蓋層選擇合適的原位測試點位，即測試的區(qū)域完成封場且填埋垃圾仍處于甲烷氣體釋放期間，有導(dǎo)氣層等完整的終場覆蓋系統(tǒng)。(2)采用靜態(tài)箱法定期對監(jiān)測點位的填埋氣進(jìn)行采樣圖3為靜態(tài)箱結(jié)構(gòu)示意圖。箱體為圓柱體設(shè)計，箱體遮光，底座直徑為50cm，高為20cm，箱蓋高30cm，箱底和箱蓋結(jié)合處為5cm，為確保箱體密閉性采樣時結(jié)合處用水封，箱頂設(shè)取樣口、氣壓平衡塞、溫度測量接口和把手等。邊坡封場區(qū)直接在覆蓋層上面安裝通量箱進(jìn)行監(jiān)測；采樣時安裝好通量箱后開始計時，用100ml注射器進(jìn)行采樣，在0min時進(jìn)行一次采樣，作為通量箱中CH4和CO2濃度的初始值，每隔5min采一次樣，整個采樣時間為20min。年變化數(shù)據(jù)采樣時間為每個采樣日的上午10：00～12：00。24小時變化在采樣當(dāng)天的中午12：00、下午6：00、夜間0：00和第二天清晨6：00，每6小時采集一次，共四次。在本發(fā)明中，要求保證在0min采初始濃度。(3)對所取填埋氣樣品進(jìn)行分析采集填樣品帶回實驗室后，在24小時內(nèi)分析完畢，樣品分析采用氣相色譜儀分析樣品中CH4和CO2氣體的濃度，直接用100ml注射器進(jìn)樣，進(jìn)樣量為10ml。(4)根據(jù)樣品分析結(jié)果計算氣體釋放通量垃圾填埋堆體覆蓋層表面CH4和CO2氣體的釋放通量計算如公式(9)所示：式(9)中，f為CH4或者CO2氣體的釋放通量，mgC/(m2·h)，；V為箱蓋和固定部分形成的空間體積，m3；A為固定部分的覆蓋面積，m2；ΔC/Δt為單位時間內(nèi)箱內(nèi)CH4或者CO2濃度的變化，mgC/(m3·h)；T為靜態(tài)箱內(nèi)溫度，℃。(注：本發(fā)明中CH4和CO2的單位均以含碳量表示，即1molCH4和1molCO2的量均為12gC)(5)計算覆蓋層CH4氧化速率和氧化率根據(jù)上述填埋氣釋放通量的計算結(jié)果，結(jié)合公式(6)～(8)，由冬季溫度較低時的Z2值確定Z1值，再結(jié)合不同時期覆蓋層表面CO2和CH4的釋放通量的數(shù)值即可求得覆蓋層CH4氧化速率M和氧化率OX。實施例下面，通過實施例進(jìn)一步更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是本發(fā)明并不受限于此實施例。實施例1測試場地為北京昌平區(qū)一個生活垃圾填埋場，該填埋場采用厭氧填埋工藝。對測試填埋場覆蓋層CH4和CO2釋放通量進(jìn)行了為期一年的監(jiān)測。監(jiān)測I區(qū)邊坡位于垃圾填埋場一層作業(yè)平臺南區(qū)，垃圾填埋時間為2000年之前，并于2003年完成封場；監(jiān)測II區(qū)邊坡位于一層作業(yè)平臺北區(qū)，垃圾填埋時間為2008年之前，并于2009年完成封場。邊坡封場自下而上分別為：渣土層、導(dǎo)氣層、GCL防滲層、粘土層(50cm)、營養(yǎng)土層(30cm)、植被層。在監(jiān)測I區(qū)和II區(qū)分別設(shè)置5個點位安裝靜態(tài)通量箱。靜態(tài)通量箱為圓柱體設(shè)計，箱體遮光，底座直徑為50cm，高為20cm，箱蓋高30cm，箱頂設(shè)取樣口、氣壓平衡塞和溫度測量接口。采樣時間為采樣日上午10：00～12：00，采樣時長為20min。樣品分析采用Agilent7890A型氣相色譜儀分析。覆蓋層CH4和CO2釋放通量由公式(9)計算可得，并根據(jù)公式(6)～(8)可計算覆蓋層CH4氧化速率(M)和CH4氧化率(OX)。由現(xiàn)場采樣數(shù)據(jù)計算出覆蓋層CH4和CO2釋放通量的比值(Z2)與氣溫的變化關(guān)系如圖4所示。由圖4可知，覆蓋層CH4和CO2釋放通量比值(Z2)在夏季較高且變動范圍較大，冬季則相對穩(wěn)定且較低。計算可得監(jiān)測I區(qū)和II區(qū)覆蓋層CH4氧化速率的變化情況如圖5所示。由圖5可知，兩個監(jiān)測區(qū)CH4氧化速率均表現(xiàn)為秋冬季比春夏季低，其中監(jiān)測I區(qū)覆土層CH4最低氧化速率為0mgC/m2h，最高CH4氧化速率為3463.5mgC/m2h，全年平均CH4氧化速率為911.7mgC/m2h；監(jiān)測II區(qū)CH4覆土層最低氧化速率為0mgC/m2h，最高CH4氧化速率為1578.3mgC/m2h，全年平均CH4氧化速率為707.5mgC/m2h。監(jiān)測I區(qū)和II區(qū)覆蓋層CH4氧化率的變化情況如圖6所示。由圖6可知，兩個監(jiān)測區(qū)的覆蓋層CH4氧化率均表現(xiàn)為春夏季明顯高于秋冬季的趨勢，監(jiān)測I區(qū)覆土層最低CH4氧化率為0％，最高CH4氧化率為94％，全年平均CH4氧化率為46％；監(jiān)測II區(qū)覆土層最低CH4氧化率為0％，最高CH4氧化率為72％，全年平均CH4氧化率為29％。工業(yè)可適用性通過本發(fā)明建立的基于覆蓋層CO2和CH4釋放通量的CH4氧化能力原位測試方法計算，本方法獲得的覆蓋層甲烷氧化速率的范圍和變化規(guī)律與已有文獻(xiàn)中報道的研究結(jié)果符合程度較好。因此本方法可以有效適用于我國北方地區(qū)典型生活垃圾填埋場覆蓋層CH4氧化能力的原位測定研究，尤其在定量分析覆蓋層CH4氧化長期變化規(guī)律方面具有明顯優(yōu)越性，可以為北方地區(qū)生活垃圾填埋場覆蓋層CH4氧化能力的原位測定提供研究方法。