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研究生:陳可欣
論文名稱:添加單雙碳有機物於掩埋場覆土中甲烷氧化行為之探討
指導教授:廖文彬廖文彬引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:環境工程學系
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:103
中文關鍵詞:掩埋場甲烷氧化單雙碳有機物
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摘要
甲烷是大氣中最豐富的有機氣體,在溫室效應氣體中重要程度僅次於二氧化碳。溫室效應中約有60%是CO2所造成,甲烷約15-25%,但甲烷所造成的影響卻是同莫耳數CO2的26倍。
就掩埋場而言,全世界每年約產生10-70 Tg的甲烷,但由於掩埋場覆土內含有的甲烷濃度極高,所以有很高的甲烷氧化能力,約可消耗了50%甲烷產量(35Tg/year),故可用此現象探討其減少溫室效應氣體甲烷排放量的可行性。
本實驗主要是採批次實驗,藉由添加單/雙碳有機物於掩埋場覆土中,以探討有機物對甲烷氧化作用之影響,並探討其他變化因子例如溫度、基質濃度、pH值等對甲烷氧化之影響情形。在實驗的結果中,甲烷氧化能力隨添加單/雙碳有機物濃度增加而減少。在添加濃度18μg-C/g soil時(0.01M),以添加單碳有機物之甲醇對甲烷氧化作用有些微促進的效果;添加濃度360μg-C/g soil時(0.1M),以添加的雙碳有機物-乙酸對甲烷氧化作用造成遲滯的現象;高濃度的雙碳有機物,則會長期抑制甲烷氧化。
在溫度對甲烷氧化的影響方面,太高或太低的溫度都不適合甲烷的氧化,在本實驗結果中發現30℃的溫度有最大的甲烷氧化速率,在溫度20-40℃的觀察中,得知本掩埋場覆土土樣之最佳甲烷氧化溫度範圍為25-35℃。
本研究掩埋場覆土之pH值屬中性偏鹼(pH≒7.5),而在對甲烷氧化作用之影響方面可得知,由於實驗前後pH值改變不大對於甲烷氧化作用並無直接性之影響,所以在本研究土樣中pH值非甲烷氧化作用的主要影響因子。
目錄
摘要 Ⅰ
目錄 Ⅱ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅷ
第一章 序論------------------------------------------ 1
1-1研究緣起------------------------------------------ 1
1-2研究動機------------------------------------------ 3
1-3研究目的------------------------------------------ 6
1-4研究範疇------------------------------------------ 6
第二章 文獻回顧-------------------------------------- 9
2-1溫室效應的影響------------------------------------ 9
2-2甲烷在溫室效應中所扮演的角色---------------------- 10
2-3掩埋場穩定過程及氣體組成 -------------------------- 15
2-4甲烷氧化作用-------------------------------------- 20
2-5甲烷氧化菌的特性---------------------------------- 22
2-6碳------------------------------------------------ 24
2-6-1碳的同化作用------------------------------------ 24
2-6-2碳的分解作用與二氧化碳的產生-------------------- 25
2-6-3土壤有機物的分解-------------------------------- 26
2-6-4添加含碳有機物在土壤中的分解作用---------------- 30
2-6-5缺氧狀況下的有機碳化物之礦質化作用-------------- 36
第三章 研究內容與方法-------------------------------- 38
3-1實驗目的------------------------------------------ 38
3-2實驗內容------------------------------------------ 38
3-3實驗場址------------------------------------------ 38
3-4採樣點的選擇-------------------------------------- 39
3-5土壤性質分析-------------------------------------- 43
3-5-1 pH值------------------------------------------- 44
3-6甲烷氧化實驗-------------------------------------- 46
3-6-1甲烷氧化實驗分析材料---------------------------- 46
3-6-2有機物種類對甲烷氧化行為之實驗------------------ 47
3-6-3甲烷氧化速率之影響實驗 -------------------------- 50
3-6-4溫度對添加單雙碳有機物之甲烷氧化之影響實驗------- 51
3-6-5氣體濃度分析方法之QA/QC-------------------------- 51
3-6-6甲烷氧化速率之計算------------------------------- 54
第四章 結果與討論
4-1有機物種類對甲烷氧化速率之影響--------------------- 57
4-1-1甲烷氧化前期實驗--------------------------------- 57
4-1-2各有機物之甲烷氧化情形--------------------------- 59
4-1-2-1單碳有機物對甲烷氧化之影響------------------- 60
4-1-2-2雙碳有機物對甲烷氧化之影響------------------- 63
4-1-2-3添加醇與酸對甲烷氧化之影響------------------- 66
4-1-3甲烷氧化速率------------------------------------- 69
4-1-4 pH對甲烷氧化之影響------------------------------ 72
4-2溫度對添加單/雙碳有機物於覆土中對甲烷氧化之影響---- 74
4-2-1溫度對甲烷氧化之影響----------------------------- 74
4-2-1-1溫度與添加單碳有機物對甲烷氧化之影響--------- 75
4-2-1-2溫度與添加雙碳有機物對甲烷氧化之影響--------- 77
4-2-2溫度對二氧化碳產生之影響------------------------- 79
4-3比較甲烷氧化作用與二氧化碳產生作用之相關性--------- 82
4-3-1 CH4 oxidation /CO2 production------------------- 82
4-3-2添加濃度對CH4 oxidation /CO2 production之影響---- 84
4-3-3溫度對CH4 oxidation /CO2 production之影響-------- 87
4-4綜合性探討----------------------------------------- 89
第五章 結論與建議
5-1結論----------------------------------------------- 91
5-2建議----------------------------------------------- 93
參考文獻---------------------------------------------- 92
附錄一:甲烷氧化之數據整理---------------------------- 100
附錄二:二氧化碳之數據整理---------------------------- 102
附錄三:甲烷氧化及二氧化碳產生速率之數據-------------- 103
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