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《Science：量化分析美国垃圾填埋场甲烷排放特征》

  • 来源专题：岩土力学与工程信息资源网
  • 编译者： 李娜娜
  • 发布时间：2024-07-22

  • 已有研究估计，2000-2017年全球垃圾填埋场甲烷排放量约占甲烷排放总量的20%，1990-2020年美国垃圾填埋场甲烷排放约占其甲烷排放总量的17%。可以看出，固体废物甲烷排放可能占全球人为甲烷排放预算的很大一部分，但目前很少有全面系统的研究来对其进行评估。基于此，美国亚利桑那大学、美国国家航空航天局和美国亚利桑那州立大学等机构的研究人员，通过使用机载成像光谱仪分析了2016-2022年美国18个州1200个大型垃圾填埋场的甲烷排放特征。

    研究发现：①在上述垃圾填埋场中有近52%检测到了显著的点源排放，其中许多地点排放持续数周乃至数年；②垃圾填埋场甲烷排放呈双峰分布，这意味着存在一个垃圾填埋场群，其甲烷点源活动时间很短；而另一个垃圾填埋场群，其甲烷点源活动几乎在整个观测期持续存在；③将甲烷排放数据与15个垃圾填埋场独立同步的原位航空观测结果进行对比分析发现，它们具有良好的一致性。

    该研究覆盖了美国20%的开放式垃圾填埋场，是对固体废物甲烷排放进行地系统全面量化研究。研究结果强调了更好地监测垃圾填埋场甲烷排放的重要性，相关研究成果发表于《Science》[1]。

    [1] Quantifying Methane Emissions from United States Landfills

  • 原文来源：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi7735
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    • 编译者：李娜娜
    • 发布时间：2024-07-24
    • 甲烷是一种强效温室气体，而垃圾填埋场是人为甲烷排放的重要来源之一。据估计，垃圾填埋场贡献了全球人为甲烷排放量的10%左右，约为每年50兆吨。全球现有约30万-50万个垃圾填埋场，每年接受超过15亿吨的城市固体废弃物。与其他排放水平相似的排放源相比，垃圾填埋场的甲烷排放在研究和减缓方面得到的关注相对较少，此外，垃圾填埋场的甲烷排放存在较大不确定性，范围为10-20Tg/年，已经超过近期备受关注的废水处理排放总量。因此，更准确地评估垃圾填埋场甲烷排放对于制定有效的废物管理和减排战略至关重要。 现有的排放清单采用政府间气候变化专门委员会推荐的一阶衰减模型，与自上而下的大气反演结果相比，主流的自下而上的清单显示出明显的偏差，这在很大程度上是由于模型中一个重要的速率控制参数—先验衰减常数（k）的不准确性导致。研究人员对全球范围内现场测量和实验室测试获得的k进行了调查和分析，同时收集了各垃圾填埋场的运行情况和环境状况以建立全面的垃圾填埋场数据库。通过加入成分和环境特定校正来改进k值估计方法，这些校正很容易被整合到政府间气候变化专门委员会的模型中。利用校正后的k值，以大气反演结果为基准，显著提高了甲烷排放预测的精度。之后，将提出的方法应用于全球12个不同气候区和收入水平国家的主要填埋场，发现现有的预测结果普遍低估了垃圾填埋场的甲烷排放量，尤其在非热带地区这种低估现象更明显。 研究通过改进甲烷排放估算方法，揭示了现行估算方法可能存在的显著低估问题。研究强调了监测和减少垃圾填埋场甲烷排放的重要性，并提出了一种更为准确的估算方法，为制定更有效的废物管理和减排策略提供科学依据。研究成果发表于《Nature Sustainability》[1]。 [1] Methan Emissions From Landfills Differentially Underestimated Worldwide
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  • 《垃圾填埋场：温室气体减排新战场》
    • 来源专题：大气污染防治
    • 编译者：APC
    • 发布时间：2018-11-07
    • 提起垃圾填埋场，人们的第一反应或许是挥之不去的恶臭。殊不知，除了臭味，垃圾填埋场还是温室气体甲烷的重要来源。 　　为此，科研人员正试图开展垃圾处理领域污染物跟温室气体协同减排的研究。 　　减排压力带动技术革新 　　甲烷在近200年内呈加速上升态势，而垃圾填埋场是最大的人类活动甲烷释放源。垃圾填埋场内的有机物在厌氧微生物的作用下，分解产生含有大量二氧化碳和甲烷的垃圾填埋气。 　　“通过垃圾处理方式的优化，减排潜力巨大。”清华大学环境学院教授刘建国日前在接受《中国科学报》记者采访时说，“英国、德国能够‘模范’地完成《京都议定书》的减排目标，很大程度上得益于它们在废物领域所做的工作。” 　　这给了中国科研人员一些启发。 　　我国生活垃圾总体呈现含水率高、易降解有机物含量大等特征，在厌氧填埋过程中会产生大量甲烷。“一方面，我们产生垃圾的量大；另一方面，容易降解产生甲烷的垃圾比例又高。”因此，在刘建国看来，借鉴欧洲国家的成功经验，我国在废物领域可以“做文章”的地方很多。 　　减排目标带动了垃圾处理技术的革新。近年来，垃圾填埋场温室气体减排技术正成为国内外竞相研究开发的热点，如收集垃圾填埋气用于锅炉供热或并网发电、经火炬燃烧后排放等。 　　刘建国表示，甲烷减排技术既包括对填埋气的直接捕集氧化去除，也包括通过源头的有机物分流处理和替代填埋方法等来降低有机垃圾的直接填埋量。 　　城乡与东西部“两重天” 　　统计显示，2017年我国城市的垃圾无害化处理率已经达到97.1%。也就是说，接近100%的城市垃圾都进入符合国家相应规范标准的设施中去处理。 　　刘建国在实地调研中发现，国内大中型填埋场的建设水平、运营管理，特别是东部、中部等经济较发达地区，总的来说还是不错的。 　　“但自然经济社会条件各方面的地方差距很大。”他说，“有好的设施但没有足够的资金运行，有的还没有专业的技术，比如西部地区。这种不平衡的问题特别突出。” 　　他同时指出，农村又是另外一回事了，跟城市是“两重天”。“由于长期在管理体制上没有理顺，农村的小填埋场好多都不太规范。” 　　生态环境部环境规划院副研究员蔡博峰等研究发现，京津冀、长三角、珠三角这些发达地区，由于城市化的进程较为成熟，生活垃圾排放量相对较大且集中，是填埋场甲烷排放较集中的区域，且很大一部分来源于Ⅰ类填埋场（填埋量≥1200吨/天）。其他地区的甲烷则多来自于Ⅱ类（填埋量为500~1200吨/天）和Ⅲ类填埋场（填埋量为200~500吨/天），其中西南、华中、西北地区尤为显著。 　　研究表明，填埋场规模和甲烷排放模式受经济水平影响最为显著。在一些欠发达地区，例如西北和西南地区，垃圾主要以填埋方式进行处理，再加上经济和消费结构的改变，直接导致固体废弃物产量急剧升高，填埋场的甲烷排放量也有所上升。 　　垃圾分类及预处理减排效果最佳 　　生态环境部环境规划院气候与环境政策研究中心联合清华大学等单位，在垃圾填埋场甲烷排放和环境健康影响领域开展了近6年的研究工作。相关成果日前发表于《科学进展》。 　　他们的结论是：中国垃圾填埋场实施低碳情景可减排54%的甲烷，同时可使近1000万人免受填埋场恶臭影响，温室气体减排与环境健康协同效益显著。 　　“能够减排污染物的技术措施或者技术路径，通常也能减排温室气体，因为机理是一样的。比如，垃圾填埋场厌氧降解产生甲烷、二氧化碳，过程中同时产生恶臭气体、高浓度的有机废水等。”刘建国表示。 　　事实上，为了把恶臭控制住，垃圾填埋场普遍都采取了很多技术措施，投入了很多资金。 　　“但如果进入填埋场的垃圾的特性不改变，还是含水率很高、可降解的有机物含量很高，那么控制起来难度就很大。”刘建国坦言。 　　为此，他认为，最有效的还是源头控制。“从根本上解决这个问题，还是要通过垃圾分类、预处理等，改变进入填埋场的垃圾的性质。” 　　这也正是欧洲国家采取很多措施来做的事。“如果从源头减少易降解物质进入填埋场的量，就可以从源头控制温室气体的产生。”刘建国说，“垃圾分类对于温室气体减排有很重要的意义。” 　
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