填埋場生物覆蓋層及其降解甲烷氣體行為研究

1、從研究我國典型垃圾填埋場甲烷排放的典型濃度和通量范圍入手，確定填埋場生物覆蓋層甲烷氧化的基本指導(dǎo)參數(shù)；制備各種規(guī)格的嗜甲烷菌基質(zhì)，研究評價其作為生物覆蓋層材料的性能；提出生物覆蓋層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，并在實驗室建造相應(yīng)的模擬裝置；開展甲烷在生物覆蓋層內(nèi)的降解動力學(xué)研究，闡釋不同排放條件下，甲烷在不同生物覆蓋層構(gòu)造中的降解規(guī)律。本研究旨在探索適合中國國情的填埋場甲烷減排理論和技術(shù)，為經(jīng)濟(jì)有效的減少我國溫室氣體排放開辟新的途徑。1、項目的立項依據(jù)（附主要的參考文獻(xiàn)目錄）。隨著京都議定書于2005年2月26日的正式生效，垃圾填埋場CH4作為最具潛力的溫室氣體減排領(lǐng)域，正在全世界范圍內(nèi)形成項目開發(fā)的熱潮（張

2、相鋒，2006）。垃圾填埋場是CH4最大的人類活動釋放源，據(jù)估計2000年全球垃圾填埋場釋放的CH4為8.42億噸當(dāng)量CO2,占當(dāng)年CH4釋放總量的13%,其中來自美國、中國、俄羅斯和烏克蘭的填埋場CH4釋放占全球填埋場CH4釋放的47%;至2020年，填埋場CH4釋放將占全球CH4釋放總量的19%（USEPA,2005）。我國的城市生活垃圾處理處置以填埋為主，據(jù)預(yù)測至2020年我國填埋場CH4排放將達(dá)35990萬噸當(dāng)量CO2,占全國CH4總排放量的31.6%（趙玉杰等，2004）。目前，垃圾填埋場相關(guān)的溫室氣體減排技術(shù)主要有CH4能源回收、焚燒以及生物氧化（張相鋒，2006）。其中，垃圾填埋

3、場CH4氣體能源回收技術(shù)和火炬焚燒技術(shù)已經(jīng)比較成熟，而且該技術(shù)已經(jīng)被寫入政府間氣候變化委員會（IPCC）的相關(guān)技術(shù)報告（IPCC,2000;CDM-ExecutiveBoard,2004）。只有規(guī)模較大的生活垃圾衛(wèi)生填埋場CH4具備能源回收潛力，其余垃圾填埋場的CH4只能以火炬焚燒的形式進(jìn)行處理（USEPA,1996）。而火炬焚燒法需要昂貴的設(shè)備，且CH4濃度低于20%時需要輔助燃料。對我國這樣的發(fā)展中國家而言，垃圾產(chǎn)氣潛力和填埋場規(guī)模和管理水平均明顯低于發(fā)達(dá)國家，經(jīng)濟(jì)可行的垃圾填埋場CH4能源回收項目較少；火炬焚燒投入大又沒有回報，在我國少見實施。借助清潔發(fā)展機(jī)制（CDM）的融資，垃圾填埋場

4、CH4能源回收和火炬焚燒項目有望在我國得以大量開展（張相鋒，2006）。值得注意的是，填埋場CH4能源回收和火炬焚燒的前提是收集到足夠多的CH4氣體。即使是在美國這樣的發(fā)達(dá)國家，垃圾填埋場釋放氣體的收集效率也只能保持在75%左右（USEPA,2003）。而我國正在開展的幾個垃圾填埋場CH4回收項目的氣體收集效率估計在55%68%（EcoSecuritiesLtd.,2005;MillenniumCapitalServices,2004）。這意味著，即使開展CH4的能源回收，我國垃圾填埋場CH4仍將有3245%無控釋放到大氣環(huán)境中。而且，我國的垃圾填埋場中小型居多，不具備能源回收條件，城市經(jīng)濟(jì)水

5、平低，無法實施填埋氣火炬焚燒技術(shù)，大量的CH4持續(xù)無控排放。同時，我國垃圾的特點是廚余比例高，CH4產(chǎn)生速度快，下降速度也快，產(chǎn)氣高峰往往在填埋場封場不久迅速結(jié)束，屆時CH4的釋放速率和濃度將明顯下降，可能不再具備能源回收和火炬焚燒的基本條件?？紤]到國際社會要求我國減排溫室氣體的壓力日益增大（美國退出京都議定書即為一例），開展適合中國國情的垃圾填埋場CH4替代減排技術(shù)研究，對于像我國MethanotrophicBacteria)的作用將高GWP(Global這樣的高溫室氣體排放國家至關(guān)重要。利用填埋場覆蓋土層中嗜甲烷菌（WarmingPotential）的CH4氧化為CO2,可以有效降低填埋場

6、的CH4排放強(qiáng)度，是一種極具潛力的填埋場溫室氣體減排技術(shù)（Hanson,1996;Barlazetal.,2004;Bergeretal.,2005）。項目的研究將提高對生物覆蓋層設(shè)計及其CH4降解機(jī)理的認(rèn)識，強(qiáng)化生物覆蓋層的CH4氧化能力，填補(bǔ)我國在該領(lǐng)域的研究空白，為我國在未來履行溫室氣體減排承諾提供技術(shù)儲備。本研究不僅具有深廣的生產(chǎn)背景，而且具有重大的理論價值和工程應(yīng)用價值。盡管人們已經(jīng)從多種水生好氧環(huán)境中分離出嗜甲烷菌，但垃圾填埋場表層土壤中的CH4生物氧化研究起步較晚（Anthony,1982;Whalenetal.,1990）。美國的Whalen等（1990）較早開展了填埋場覆蓋土

7、CH4氧化能力的研究，氧化能力可達(dá)45gm-2day1,遺憾的是該文獻(xiàn)沒有指出相應(yīng)的土壤類型，實驗持續(xù)的時間也僅數(shù)小時，不足以反映真實的CH4微生物氧化能力。隨后人們發(fā)現(xiàn)，土壤類型對CH4氧化能力影響較大：肥沃的土壤持水力強(qiáng)、營養(yǎng)豐富，更有利于CH4氧化過程白進(jìn)行，CH4氧化能力可達(dá)15molm-2day1；粗砂土孔隙率大，導(dǎo)氣性好，CH4氧化能力可達(dá)10.4molm-2day1,CH4氧化率達(dá)61%;黏土和細(xì)砂導(dǎo)氣性差，CH4氧化能力稍低，分別為6.8molm-2day-1和6.9molm-2.day-1,CH4氧化率分別40%和41%（Kightleyetal.,1995;B?rjesso

8、netal.,1998;Visscheretal.,1999）。受填埋場覆蓋層條件的影響，氧氣的傳輸往往受到限制，CH4氧化主要發(fā)生在表面30cm以內(nèi)（Visscheetal.,1999）。氣候條件、環(huán)境條件（溫度、水分）、營養(yǎng)條件（氮源等）以及CH4的本底濃度（新舊填埋場）對CH4氧化能力有不同程度的影響。在夏季，新填埋場的CH4氧化率在41%50%,舊填埋場的CH4氧化率在60%94%;到了冬季，特別是溫度低于零度，填埋場的CH4氧化幾乎停止（B?rjessonetal.,2001）。不同溫度條件下的嗜甲烷菌種群各不相同，？型嗜甲烷菌在低溫條件下（5C10C）生長迅速，而n型嗜甲烷菌在20

9、c以上才開始快速生長（B?rjessonetal.,2004）。在CH4本底濃度較低的條件下，NH4+對CH4氧化能力的影響最大，土壤含水率次之，溫度的影響最??；NH4+的添加對CH4氧化的影響更多是由于硝化作用和CH4氧化作用間相互競爭O2,而不是NH4+濃度本身；土壤最佳含水率為15.6%18.8%,大約為土壤最大持水力的50%,超過該范圍均不利于嗜甲烷菌的生長；最佳溫度隨土壤含水率的升高（5%30%）呈下降（30c20C）趨勢（Boeckxetal.,1996）。進(jìn)一步的研究表明，NH4+對CH4氧化的影響取決于CH4的本底濃度：在低濃度CH4條件下，如5%,NH4+供應(yīng)過多，會抑制CH

10、4的氧化；而在高濃度CH4條件下，添加NH4+可補(bǔ)充氮源，反而能刺激CH4的氧化（VisscherandCleemput,2003）。1997年UNFCCC締約方第三次大會（COP3）通過京都議定書，全世界就溫室氣體減排基本達(dá)成共識，CH4生物氧化作為一種潛在的填埋場CH4低成本減排替代技術(shù)開始引起學(xué)者的興趣，人們開始考慮將堆肥物的有機(jī)質(zhì)含量高、持水力大、多孔性、微生物豐富等特性與填埋場覆蓋層土壤的CH4生物氧化功能相結(jié)合，從而強(qiáng)化CH4的生物氧化功能（HumerandLechner,1999;Dammannetal.,1999）。相關(guān)的研究總體可分為生物覆蓋層和生物過濾器兩類，生物覆蓋層旨在

11、替代填埋場原有的每日覆蓋層、中間覆蓋層和最終覆蓋層，同時減少CH4的排放強(qiáng)度；而生物過濾器是在填埋場外建造工程設(shè)施，減少CH4的排放。澳大利亞的HumerandLechner（1999）較早開展了堆肥覆蓋層的CH4氧化能力研究，覆蓋層材料分別為垃圾堆肥物、污泥堆肥物、填埋場表層土和花園肥沃土，在模擬填埋場CH4的排放條件下，熟化60周的垃圾堆肥物的CH4氧化能力明顯高于土壤類覆蓋層材料，幾乎能氧化所有老年填埋場排放的CH,，但熟化20周的污泥堆肥物甚至觀察不到CH4的明顯氧化，說明覆蓋層材料的性質(zhì)對于CH4氧化能力影響巨大。美國的Barlaz等（2004）在填埋場現(xiàn)場開展了近14個月的生物覆蓋

12、層CH4減排能力研究，生物覆蓋層以庭院堆肥物為主要結(jié)構(gòu)層，輔以植被層和排水層，生物覆蓋層的CH4排放通量保持在-1.731.33gm-2day1,即使在填埋場氣體回收系統(tǒng)停止運行的時間段，生物覆蓋層的CH4排放強(qiáng)度也沒有明顯增加，而對應(yīng)的土壤覆蓋層在氣體回收系統(tǒng)停止運行時，CH4排放通量高達(dá)15gm-2day1；試驗采用穩(wěn)定碳同位素分析技術(shù)測定CH4氧化率，發(fā)現(xiàn)生物覆蓋層的CH4氧化率約為55%,明顯高于土壤覆蓋層的21%。Berger等（2005）在人工環(huán)境室內(nèi)開展了33周模擬填埋場密封層和最終覆蓋層的4層復(fù)合生物覆蓋層中試研究，研究分別模擬了氣溫、降雨等各種氣候條件對CH4氧化的影響，監(jiān)測

13、了不同深度氣體濃度的變化，發(fā)現(xiàn)模擬降水前CH4最大氧化速率發(fā)生在約30cm處，但降水后氧化能力下降，且出現(xiàn)CH4氧化最大值的位置上移，由此推斷氧氣向下擴(kuò)散受限是影響系統(tǒng)性能的最重要因素，應(yīng)設(shè)計更為合理的生物覆蓋層系統(tǒng)。德國的Dammann等（1999）較早開展了堆肥生物濾池的CH4氧化模擬研究，1.7%（v/v）的CH4在堆肥生物濾池（H27cm,24cm）內(nèi)的氧化能力最高可達(dá)53g/m3h（折合294.5molm-2day-1）,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于土壤的CH4氧化能力（Kightleyetal.,1995;Visscheretal.,1999）。Gebert等（2003）用多孔黏土丸作為過濾材料，設(shè)計

14、了一種5層植草生物過濾器，進(jìn)行了低濃度（3%v/v）CH4氧化動力學(xué)研究，獲得了高達(dá)109g/m3h的CH4氧化速率；研究還發(fā)現(xiàn)，氧氣濃度對CH4氧化影響顯著，當(dāng)氧氣濃度低于1.7%2.6%（v/v）時，CH4氧化活動幾乎停止。Streese等（2003）研究對比了單一過濾材料（庭院堆肥物）和復(fù)合過濾材料（等量的庭院堆肥物、草炭、云杉纖維混合組成）的生物濾池CH4氧化性能，發(fā)現(xiàn)過濾材料為庭院堆肥物的試驗裝置在良女?運行進(jìn)行5個月后，過濾器內(nèi)產(chǎn)生了胞外聚合物（EPS）堵塞孔隙，CH4氧化能力下降，而復(fù)合過濾材料的過濾器一直運行良好，CH4氧化速率可達(dá)20g/m3h。Wilshusen等（2004

15、）的研究發(fā)現(xiàn)，在高O2濃度條件下，應(yīng)用機(jī)十堆肥物進(jìn)行CH4氧化時所產(chǎn)生的EPS是低O2濃度條彳下的250%,這意味著O2供應(yīng)并非多多益善。德國的Gebert等（2004）在填埋場現(xiàn)場開展了生物過濾法高濃度（56%v/v）CH4氧化研究，CH4去除效率達(dá)63%,采用磷脂肪酸分析法（PLFA）分析生物濾池內(nèi)的微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，在生物濾池的不同深度存在不同的微生物群落。與臭氣凈化相比，生物濾池法氧化CH4速度慢，所需占地是臭氣生物濾池的100倍，這必將成為該技術(shù)推廣應(yīng)用的瓶頸因素。我國在填埋場CH4氧化方面的研究少見報道。綜合國內(nèi)外的相關(guān)研究，主要取得以下成果：認(rèn)識到填埋場覆蓋土層有CH4氧化能力

16、；初步理解了土壤類型、氣候、環(huán)境條件、營養(yǎng)條件等復(fù)雜因素對填埋場覆蓋土層CH4氧化能力的影響；認(rèn)識到生物覆蓋層和生物過濾器的CH4氧化能力遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)覆蓋土層；認(rèn)識到堆肥物在CH4氧化研究中的巨大作用。還存在下列問題有待進(jìn)一步解決：填埋場的CH4排放強(qiáng)度在0.00044000gm-2day-1變化很大(Bogneretal.,1997),我國填埋場CH4的排放規(guī)律和覆蓋土壤層CH4氧化能力尚不清楚，缺乏準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；沒有科學(xué)的生物覆蓋層材料質(zhì)量評價方法，材料選擇隨意性大，導(dǎo)致CH4氧化效果不穩(wěn)定(HumerandLechner,1999;Streeseetal.,2003);植被是傳統(tǒng)覆蓋層的

17、一部分，在目前的生物覆蓋層研究中很少考慮植被的功能；生物覆蓋層設(shè)計處于摸索階段，尚未提出可靠的生物覆蓋層設(shè)計方法；生物覆蓋層內(nèi)的CH4氧化動力學(xué)機(jī)制還不清楚。參考文獻(xiàn)：Anthony,C.,1982.BiochemistryofMethylotrophs.AcademicPress,Inc.,NewYork.Barlaz,M.A.,R.B.Green,J.P.Chantonetal.,2004.EvaluationofaBiologicallyActiveCoverforMitigationofLandfillGasEmissions.EnvironmentalScience&Tech

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29、措施.環(huán)境衛(wèi)生工程，12(4):217-219.2、項目的研究內(nèi)容、研究目標(biāo)，以及擬解決的關(guān)鍵問題。研究目標(biāo)：調(diào)查研究我國典型填埋場的CH4排放規(guī)律，為本研究提供基本數(shù)據(jù)，為我國參加氣候變化的政府間談判提供一定的數(shù)據(jù)支持；開發(fā)出適合中國國情的填埋場生物覆蓋層CH4減排技術(shù)，為經(jīng)濟(jì)有效的減少我國溫室氣體排放開辟新的途徑；揭示CH4在生物覆蓋層內(nèi)的降解行為。研究內(nèi)容：（一）我國典型填埋場的CH4排放監(jiān)測典型填埋場的CH4排放速率和排放濃度；研究典型填埋場的CH4排放規(guī)律；（二）生物覆蓋層材料質(zhì)量評價各種生物覆蓋層材料的制備及其物性分析；各種自制堆肥物做嗜甲烷菌載體時的CH4氧化動力學(xué)，評價相應(yīng)的動

30、力學(xué)參數(shù)，作為相應(yīng)的質(zhì)量評價依據(jù)。（三）生物覆蓋層構(gòu)造設(shè)計單一生物覆蓋層構(gòu)造設(shè)計；復(fù)合生物覆蓋層構(gòu)造設(shè)計（含水氣分布系統(tǒng)設(shè)計）。（四）CH4在生物覆蓋層內(nèi)的降解行為CH4在生物覆蓋層內(nèi)的降解動力學(xué)；不同生物覆蓋層構(gòu)造的CH4降解規(guī)律；不同CH4排放條件（濃度、通量）下的生物覆蓋層CH4降解規(guī)律；植被生長對生物覆蓋層內(nèi)CH4降解的影響。擬解決的關(guān)鍵問題：典型填埋場的篩選與CH4排放監(jiān)測；各種堆肥物的制備；生物覆蓋層構(gòu)造要滿足CH4降解的特殊需要：持水力強(qiáng)、滲透性強(qiáng)、有機(jī)質(zhì)含量高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、生物穩(wěn)定性好等；CH4通量和濃度變化的條件下，生物覆蓋層系統(tǒng)的穩(wěn)定性；不同嗜甲烷菌載體條件和不同生物覆蓋

31、層構(gòu)造條件下，CH4降解動力學(xué)分析；植物在生物覆蓋層降解CH4中的作用分析。3、擬采取的研究方案及可行性分析。研究方案：本研究首先選擇若干個典型的垃圾填埋場，確定我國填埋場CH4排放的典型濃度范圍和通量范圍，作為生物覆蓋層CH4氧化的基本運行參數(shù)；然后，制備各種規(guī)格的天然土壤和堆肥物，作為嗜甲烷菌的固相載體，并通過研究，確定生物覆蓋層材料的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)；針對CH4氧化對覆蓋層的特殊要求，同時結(jié)合填埋場對每日覆蓋層和最終覆蓋層的不同要求，經(jīng)過實驗室模擬試驗，分別設(shè)計出單一生物覆蓋層和復(fù)合生物覆蓋層結(jié)構(gòu)，以滿足填埋場不同運行階段對覆蓋層的要求；最后分別建造若干實驗室水平的生物覆蓋層，開展CH4在生

32、物覆蓋層內(nèi)的降解動力學(xué)研究，揭示不同生物覆蓋層構(gòu)造的CH4降解規(guī)律，揭示不同CH4排放條件（濃度、通量）下的生物覆蓋層CH4降解規(guī)律，以及考察植被生長對生物覆蓋層內(nèi)CH4降解的影響；最終整合研究成果，得到一整套適合中國國情白填埋場生物覆蓋層CH4減排理論和技術(shù)，為在中試尺度上進(jìn)一步開展填埋場生物覆蓋層CH4減排研究奠定堅實的基礎(chǔ)。（一）我國典型填埋場的CH4排放研究結(jié)合我國填埋場運行情況和垃圾填埋深度，選擇4個典型填埋場，用靜態(tài)通量箱技術(shù)監(jiān)測目標(biāo)填埋場的填埋氣排放通量，現(xiàn)場采集填埋氣體，回實驗室用氣相色譜分析其CH4濃度，從而確定CH4的排放速率和排放濃度。該項研究計劃在一年內(nèi)完成，每個填埋場

33、分別在春夏秋冬四個季節(jié)里分4次監(jiān)測，每次監(jiān)測持續(xù)3天的時間。主要目標(biāo)是獲得各填埋場在不同氣象條件下的CH4排放數(shù)據(jù)，作為開發(fā)適合中國國情的填埋場生物覆蓋層研究的基本依據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)，還可分析研究我國典型填埋場的CH4排放規(guī)律，為我國參加氣候變化的政府間談判提供一定的數(shù)據(jù)支持。（二）生物覆蓋層材料質(zhì)量評價生物覆蓋層的備選材料包括主要功能材料和輔助材料。主要功能材料是指可作為嗜甲烷菌固相載體的材料，輔助材料主要包括用于植被生長、布水布?xì)庖约坝糜谠鰪?qiáng)氧氣傳輸性能的的材料。鑒于研究報道某些堆肥物的CH4最大氧化能力顯著高于天然土壤，某些堆肥物又不具備此種能力，本研究擬廣泛考察各種堆肥物的潛在CH4氧

34、化性能，進(jìn)而提出其質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)。1 .堆肥物制備選擇有機(jī)城市垃圾、市政污水廠污泥、農(nóng)業(yè)秸稈、畜禽糞便等富含有機(jī)成分的固體廢物，用先進(jìn)的堆肥工藝堆積30300天，制作出不同生物穩(wěn)定化性能的堆肥物12種，分析其生物穩(wěn)定度、有機(jī)質(zhì)含量、持水力、孔隙度、N的各種組分、pH值等可能影響其CH4氧化性能的參數(shù)。2 .堆肥物CH4氧化動力學(xué)分析開展堆肥物CH4氧化接種試驗，CH4接種濃度分別為2.5%,5%,10%,20%,40%和60%的條件下，研究12種堆肥物的CH4氧化動力學(xué)，建立動力學(xué)方程，獲得相應(yīng)的動力學(xué)參數(shù)：CH4最大氧化速率值Vmax和反應(yīng)速率常數(shù)k。將動力學(xué)參數(shù)Vmax和k作為關(guān)鍵參數(shù)，將堆

35、肥物按CH4氧化性能分為5個等級，作為評價堆肥物作為嗜甲烷菌固相載體的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。3 .輔助材料評價用于植被生長的材料選自填埋場表層覆蓋土。植被材料選擇應(yīng)用廣泛的黑麥草。用于布水布?xì)饧霸鰪?qiáng)氧氣傳輸能力的材料主要包括：粗砂、陶粒、中砂。測試輔助材料的相關(guān)物性，如滲透系數(shù)、持水力、孔隙度等，并按照透水、透氣性能將材料分為5個等級，作為輔助材料的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。（三）生物覆蓋層構(gòu)造設(shè)計生物覆蓋層構(gòu)造設(shè)計分為單一生物覆蓋層構(gòu)造設(shè)計和復(fù)合生物覆蓋層構(gòu)造設(shè)計。單一生物覆蓋層用于替代傳統(tǒng)填埋場的每日覆蓋層和中間覆蓋層，復(fù)合生物覆蓋層用于替代傳統(tǒng)填埋場的最終覆蓋層。1 .單一生物覆蓋層構(gòu)造設(shè)計設(shè)計上主要考慮覆

36、蓋層厚度和覆蓋材料的配合比。擬設(shè)計1550cm厚度的生物覆蓋層，選用堆肥物、陶粒、中粗砂為基本材料，以堆肥物CH4氧化潛力等級、混合料的透水透氣等級為基本設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計出6個單一生物覆蓋層構(gòu)造設(shè)計方案，并搭建相應(yīng)的試驗裝置。2 .復(fù)合生物覆蓋層構(gòu)造設(shè)計在設(shè)計上考慮既保持傳統(tǒng)覆蓋層的基本功能，又強(qiáng)化生物覆蓋層的CH4氧化功能。為此，擬設(shè)計厚度在50120cm的復(fù)合生物覆蓋層，主要包括：CH4氧化層、水氣分布層、弱透水層及最上層的黑麥草。最終設(shè)計出6個復(fù)合生物覆蓋層構(gòu)造設(shè)計方案，并搭建相應(yīng)的試驗裝置。（四）CH4在生物覆蓋層內(nèi)的降解行為結(jié)合所調(diào)查的4個典型填埋場的CH4排放通量和排放濃度，確定模擬

37、試驗的4種CH4負(fù)荷：高濃度、高通量，高濃度、低通量，低濃度、高通量，低濃度、低通量。擬用1218個月的時間，研究CH4在生物覆蓋層內(nèi)的降解動力學(xué)機(jī)制，著重考察：1 .生物覆蓋層構(gòu)造對CH4降解性能的影響：對6個單一生物覆蓋層和6個復(fù)合生物覆蓋層分別進(jìn)行不同CH4負(fù)荷的CH4氧化試驗，試驗周期為3個月。測試相應(yīng)的CH4氧化能力、生物覆蓋層不同部位的CH4濃度、氧氣濃度、溫度、濕度、pH、氧化還原電位等參數(shù)，分析其時空動態(tài)變化，評價各生物覆蓋層的性能。將最佳單一生物覆蓋層設(shè)計和復(fù)合生物覆蓋層設(shè)計用于后續(xù)研究的試驗裝置建造。2 .供氧方式對CH4降解能力的影響：供氧方式分為表面擴(kuò)散供氧和底部強(qiáng)制供氧。其中，底部強(qiáng)制供氧又可分為3種供氧水平。本研究擬選擇高濃度、高通量和高濃度、低通量對2個生物覆蓋層分別進(jìn)行不同供氧方式的CH4氧化試驗，試驗周期為3個月。測試相應(yīng)的CH4氧化能力、生物覆蓋層不同部位的CH4濃度、氧氣濃度、溫度、濕度、pH、氧化還原電位等參數(shù)，分析氧氣對生物覆蓋層CH4氧化的動態(tài)影響，評價兩種生