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瘤胃中添加剂的甲烷减排作用及甲烷厌氧氧化

动物营养学报 2023年第11期35卷 6848-6860页

作者：朱晓雯刘月周振明吴浩中国农业大学动物科学技术学院动物营养学国家重点实验室北京100193

反刍动物每年排放甲烷(CH_(4))约1亿t,是全球变暖的重点关注对象。在瘤胃发酵过程中产生CH_(4)会造成2%~12%的能量损失。目前,有多种饲料添加剂能从不同角度降低CH_(4)排放量,但都存在一定缺陷;而甲烷厌氧氧化作为自然环境中重要的甲烷... 详细信息

反刍动物每年排放甲烷(CH_(4))约1亿t,是全球变暖的重点关注对象。在瘤胃发酵过程中产生CH_(4)会造成2%~12%的能量损失。目前,有多种饲料添加剂能从不同角度降低CH_(4)排放量,但都存在一定缺陷;而甲烷厌氧氧化作为自然环境中重要的甲烷汇亦有可能在瘤胃中存在。本文综述了不同饲料添加剂对CH_(4)减排的作用以及甲烷厌氧氧化在瘤胃中存在的可能性,以期为反刍动物CH4减排提供新思路。

关键词：瘤胃甲烷减排饲料添加剂甲烷厌氧氧化

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反刍动物瘤胃甲烷减排的微生物调控路径

中国科学:生命科学 2024年

作者：陈亮唐祎凡陈鸿翼刘建新孙会增浙江大学动物科学学院奶业科学研究所

人类活动造成的温室气体大量排放是引起全球气候变暖的重要原因,甲烷作为大气中第二大温室气体,其排放严重影响人类健康、生态系统和粮食安全,低碳减排是全世界的共同目标.反刍动物能够产生大约全球17%的甲烷,其中90%以上来自瘤胃.反刍... 详细信息

人类活动造成的温室气体大量排放是引起全球气候变暖的重要原因,甲烷作为大气中第二大温室气体,其排放严重影响人类健康、生态系统和粮食安全,低碳减排是全世界的共同目标.反刍动物能够产生大约全球17%的甲烷,其中90%以上来自瘤胃.反刍动物瘤胃甲烷产生是微生物直接作用的结果,甲烷减排方法得到了广泛研究,但现阶段对甲烷减排措施的具体机理认知还不甚明了,限制了有效精准措施的开发.因此本文从反刍动物瘤胃微生物和甲烷生成机理的角度出发,分别总结现有针对瘤胃不同微生物群的甲烷减排机理和对应方法,包括通过减少产甲烷菌丰度或抑制产甲烷通路作用于产甲烷菌,通过作用于瘤胃细菌和真菌以减少氢的产生或竞争氢利用,以及通过去原虫以间接影响产甲烷菌等.同时本文提出反刍动物甲烷减排的三个未来发展方向,包括噬菌体疗法、甲烷厌氧氧化和瘤胃微生物组早期调控,以期为未来反刍动物甲烷减排措施的有效设计和综合应用提供参考.

关键词：甲烷减排瘤胃微生物反刍动物

垃圾填埋场的甲烷减排及覆盖层甲烷氧化研究进展

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生态环境学报 2010年第8期19卷 2010-2016页

作者：岳波林晔黄泽春黄启飞王琪张维刘学建中国环境科学研究院固体废物污染控制技术研究所北京100012 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100 北京市四清环卫工程集团有限责任公司北京100012

温室效应导致的全球变暖是备受瞩目的环境问题之一,其中垃圾填埋场产生填埋气是全球温室气体的重要来源。文章从垃圾填埋场的CH4产生、CH4减排技术和覆盖层CH4氧化行为及其影响因素等方面对国内外研究现状进行总结,为全面认识垃圾填埋场... 详细信息

温室效应导致的全球变暖是备受瞩目的环境问题之一,其中垃圾填埋场产生填埋气是全球温室气体的重要来源。文章从垃圾填埋场的CH4产生、CH4减排技术和覆盖层CH4氧化行为及其影响因素等方面对国内外研究现状进行总结,为全面认识垃圾填埋场的CH4减排提供参考。目前,填埋场CH4减排技术包括填埋层原位减排、资源化利用和末端控制技术等,其中准好氧填埋技术和生物覆盖层甲烷氧化技术是适合我国现阶段大量中小型填埋场CH4减排要求的技术。填埋场覆盖层的特性如温度、含水率、有机质含量、pH值、孔隙率、CH4/O2比、植被和无机氮等都会影响其甲烷氧化能力,是填埋场覆盖层甲烷氧化能力研究和调控的主要参数。

关键词：垃圾填埋场甲烷产生甲烷减排覆盖层甲烷氧化

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秸秆还田下水稻丰产与甲烷减排的技术模式

作物杂志 2021年第6期 230-235页

作者：张俊邓艾兴尚子吟唐志伟严圣吉张卫建中国农业科学院作物科学研究所北京100081 中国农业科学院农业农村碳达峰碳中和研究中心北京100081

依托作者主持的"十三五"国家重点研发计划项目,提出了一种新型实用的秸秆好氧还田耕作与水稻丰产减排栽培的稻作新模式,并总结分析了该模式大面积示范的综合效益及推广应用的技术要点。该稻作模式以秸秆切碎匀抛、稻田旱耕湿整和增密调... 详细信息

依托作者主持的"十三五"国家重点研发计划项目,提出了一种新型实用的秸秆好氧还田耕作与水稻丰产减排栽培的稻作新模式,并总结分析了该模式大面积示范的综合效益及推广应用的技术要点。该稻作模式以秸秆切碎匀抛、稻田旱耕湿整和增密调氮控水为关键技术,改善稻田耕层的通透性和水稻通气组织的输氧能力及抗倒防衰性能,提耕层和水稻根际氧含量,实现秸秆还田下水稻丰产与甲烷减排协同。在我国水稻主产区大面积示范中,产条件下取得氮肥利用增效30.2%~36.0%、稻作节本增收8.3%~9.7%和甲烷减排31.7%~75.7%的显著效果。最后就该稻作模式的大面积推广应用,从政府激励机制和配套技术等层面提出了一些建议。

关键词：水稻生产秸秆还田耕作制度甲烷减排粮食安全碳中和

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干湿交替下植物单种与混种对土质覆盖层甲烷减排的影响

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环境工程 2023年第10期41卷 185-194页

作者：刘红位卞晓冉冯嵩张滢程扬健四川省交通运输厅公路规划勘察研究设计院成都610041 福州大学紫金地质与矿业学院福州350108 西南交通大学土木工程学院成都610031 福州大学先进制造学院福建晋江362251 福州大学土木工程学院福州350108 福州大学环境与安全学院福州350108

为研究干湿交替下植物单种(百慕大草)与混种(鹅掌柴和百慕大草)对土质覆盖层甲烷(CH_(4))减排的影响,设计3层土质覆盖层分别由机制砂尾料混合10%膨润土层、碎石层和粉砂层组成。一共开展4次干-湿交替试验,试验期间记录植物生长、土柱各... 详细信息

为研究干湿交替下植物单种(百慕大草)与混种(鹅掌柴和百慕大草)对土质覆盖层甲烷(CH_(4))减排的影响,设计3层土质覆盖层分别由机制砂尾料混合10%膨润土层、碎石层和粉砂层组成。一共开展4次干-湿交替试验,试验期间记录植物生长、土柱各层土体含水量及气压变化规律,监测各组分气体浓度。试验结果表明:填埋气对植物生长具有胁迫作用,可导致植物叶片枯萎、光合及蒸腾速率下降;混种组的CH_(4)氧化能力强于单种组,单种的CH_(4)去除率为混种组的69%~89%;混种组与单种组土体CH_(4)氧化能力差值随着干湿交替次数增加而提高;4次干湿交替后,混种组与单种组CH_(4)氧化能力均下降,分别为第1次干旱峰值的45%与34%;植物根系提高了土体的CH_(4)氧化能力,根系区土体的CH_(4)氧化能力大于根系区外土体。该研究揭示了干湿交替下植物组合方式对土质覆盖层CH_(4)氧化的影响,研究结果为垃圾填埋场CH_(4)减排提供理论参考。

关键词：干湿交替植物组合甲烷减排 3层土质覆盖层土柱试验

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垃圾填埋场生物炭改性覆盖层甲烷减排数值模拟研究

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垃圾填埋场生物炭改性覆盖层甲烷减排数值模拟研究

作者：黄震东汕头大学

学位级别：硕士

CH(甲烷)是全球第二大温室气体,其单分子的增温潜能是CO(二氧化碳)的20～30倍。作为第二大人为甲烷排放源,垃圾填埋场的排放量达全球甲烷排放量的12%～20%,因此提高垃圾填埋场覆盖层的CH减排能力对缓解全球温室效应具有重要意义。传统... 详细信息

CH(甲烷)是全球第二大温室气体,其单分子的增温潜能是CO(二氧化碳)的20～30倍。作为第二大人为甲烷排放源,垃圾填埋场的排放量达全球甲烷排放量的12%～20%,因此提高垃圾填埋场覆盖层的CH减排能力对缓解全球温室效应具有重要意义。传统垃圾填埋场覆盖层的甲烷氧化能力较低,新型垃圾填埋场生物覆盖层利用自然界存在的微生物甲烷氧化来达到CH减排的目的。生物炭作为一种多孔,有较高比表面积的土壤改良材料,已被证明具有促进土壤中微生物的CH氧化能力,还能增大土壤的CH吸附能力,具有提高覆盖层的CH减排的潜力。由于影响覆盖层中的甲烷减排能力的因素包括气候条件、土壤类型、覆盖层设计和填埋气通量等,利用数值模型可以较为有效地评估填埋场覆盖层的甲烷减排能力,研究与解释其影响因素随时间和空间的变化。大多数填埋场甲烷氧化模型只关注四组分气体(CO、O、CH和N)的传递,而没有考虑热和水的传递。对于水、气体、热传递和甲烷氧化的综合现象还没有深入的认识。本文基于物质的质量守恒及能量守恒建立了包含甲烷氧化与吸附的水-气-热迁移耦合数值模型,考虑氢离子迁移引起的覆盖层中pH的不同分布,引入了影响甲烷氧化速率pH修正系数。通过土柱试验对模型参数进行了标定,并进一步研究了更接近实际工况的二维生物炭改性覆盖层的甲烷减排性能。通过研究得到如下主要结论:(1)指数型pH修正系数能够更好的反映pH与甲烷氧化速率的相关性,调整改性覆盖层的初始pH可以提高甲烷氧化速率,但受O在自然条件下在覆盖层中的扩散深度限制,氧化作用发生深度会减小。生物炭改性覆盖层厚度在超过对应甲烷氧化作用深度阈值时,增加生物炭改性覆盖层厚度无助于提高甲烷减排效率。综合考虑甲烷氧化效率与经济性,可取0.3m厚生物炭改性覆盖层作为甲烷氧化层。(2)半饱和常数对甲烷氧化速率有很大的影响。半饱和常数越小,氧化作用在覆盖层更深处也能发生,半饱和常数越小,其甲烷氧化作用越强烈。对于不同的土,在不同的条件下计算甲烷减排效率时需要对半饱和常数进行校准。(3)在填埋气产生速率为2.51 mol/m/day(对应于4年期产气速率)时,0%、5%、10%和20%三种初始pH为5.8的生物炭掺量改性土的甲烷减排效率分别为30%、90%、95%以及100%。此填埋气产生速率下,5%掺量的改性土的甲烷减排可达90%,对于产气量较小的填埋场可适当减少生物炭的用量。(4)当氧化层的渗透系数小于其下卧层时,水分可能在两层界面中聚集,使得氧化层中的含水率过高导致覆盖层甲烷氧化速率降低。在覆盖层设计时,需要全面考虑各层的导水通气性。

关键词：垃圾填埋场数值模拟生物覆盖层甲烷减排生物炭 pH修正系数吸附