1.研究背景及意义
随着我国城市化进程的加快，我国的城市生活垃圾产生量也与日剧增。
据统计，全世界每年新增垃圾约为100亿吨1，英国城市生活垃圾产量巧年增加一倍，美国增长率达到4%以上，排出量为全球之冠，欧盟国家生活垃圾平均增长率为3%，德国为4%，瑞典2%2。
据社科院2010 年城市蓝皮书显示，截至2009 年我国城镇化率已达46.6%，城镇人口6.2 亿，城镇化人口已居全球第一[3]。
我国城市人均垃圾产生量达到440 kg/a，且每年还在以8-10%的速度递增[4]。
2009 年我国生活垃圾年处理量超过1.4 亿t，历年城市生活垃圾填埋总量已超过60 亿t，占用耕地面积 5 亿km2，直接经济损失达人民币80亿元[1]。
目前，我国处理生活垃圾的主要方法包括焚烧、堆肥和填埋。
垃圾焚烧是一种城市生活垃圾高温处理方式，与填埋法相比，它具有占地少、减量化显著、无害化彻底等优点。
但是其显著的缺点也导致其使用的限制：（1）焚烧法工程投资和运行管理费用高，占用资金周期长；（2）焚烧对垃圾的热值有一定要求，一般不能低于5000kJ/kg，而我国生活垃圾中灰渣、厨余含量较高，造成垃圾的燃烧值较低；（3）当前国产垃圾焚烧炉就总体水平较国外的还有很大差距，垃圾在焚烧过程中易产生引起二次污染的SO X、NO X、粉尘、HCI和毒性极强的二恶英，这些问题尚未得到很好的解决。
现在我国已建成垃圾焚烧厂或焚烧发电厂的较少。
垃圾堆肥处理是利用垃圾或土壤中存在的细菌、酵母菌、真
菌和放线菌等微生物，使垃圾中的有机物发生生物化学反应而降解，形成一种类似腐蚀质土壤的物质，用作肥料并用来改良土壤。
堆肥在处理垃圾的同时产生土壤改良剂，可减少化肥的使用，是一种较有前景的处理方式。
但也存在以下缺点：（1）堆肥生产规模受市场需求限制；（2）由于我国多数城市的垃圾并未进行分类收集，堆肥的肥料质量较差、成本高、销路不好；（3）垃圾堆肥中重金属含量高，对农作物有伤害。
上述缺点使其不能广泛应用。
卫生填埋是一种在工程上通过对填埋垃圾产生的渗滤液和填埋气体进行控制，从而使垃圾对环境的危害最小化的固体废弃物土地处置方法，填埋法有如下特点：（1）是完全独立的城市垃圾无害化处理方法；（2）处理的垃圾量相对较大；（3）建设费、运行管理及处理成本相对较低；（4）处理技术已成熟，也相对简单，利于推广普及。
据调查，截至2010年，全国654个市城市的567座城市生活垃圾处理设施中，填埋场有447座，处理能力达26.2万t/d，实际处理量为8896万t/a，约占总处理量的79.4%[5]。
目前全国县级填埋场建设数量和投入运行的数量都处于较高的状态，卫生填埋场的数量和处理能力也都还在增长之中。
垃圾填埋后，由于微生物的活动，垃圾中的可降解有机成份被逐渐分解，这一过程可大致分为五个阶段：水解/好氧降解阶段，水解/发酵阶段，酸化阶段，产甲烷阶段，氧化阶段。
垃圾降解过程中会释放出包括CH4（55%-60%，（v/v））、CO2（40%-45%，（v/v））、NMVOCs、
H2S、N2O、NH3等的填埋气。
垃圾填埋降解过程可以看出，填埋气的产生是一个极为复杂的生物化学过程。
尽管准确地预测填埋气的产生无论对填埋场建设与管理，以及填埋气的回收利用均有十分重要的意义，但由于填埋降解过程的复杂性，填埋气产生量及气体成分的准确预测仍是一个问题。
CH4已被IPCC确定为一种重要的温室气体，其温室效应是CO2的25倍，对日前全球温室效应的潜在贡献率约在15%左右[6]。
而填埋场作为全球范围内CH4的第四大人为源，每年向全球贡献的CH4量可高达20-70Tg[7]，约占CH4全球总释放量的5-10%[8]。
2005年的调查结果显示，中国对于全球CH4排放的贡献达11%，预计到2010年将增加到12.6%。
此外，该调查显示，2005年北京整座城市的CH4排放量中，来自填埋场的CH4就占了39.5%[6]。
而填埋场产生的其他气体量虽少，却也对环境造成影响。
例如N2O也是一种具有温室效应的气体，是《京都议定书》规定的6种温室气体之一。
N2O在大气中的存留时间长，并可输送到平流层，同时，N2O也是导致臭氧层损耗的物质之一。
与二氧化碳相比，但其单分子增温潜势却是二氧化碳的310倍；对全球气候的增温效应在未来将越来越显著，大气中N2O浓度的增加，已引起科学家的极大关注。
据统计，全球约60%的N2O源于土壤微生物硝化反硝化过程[9]9。
目前，相关研究主要集中在农田、草地、湿地以及森林土壤等生态系统，而对碳、氮源转化更为急剧的生活垃圾填埋场系统，释放研究较匮乏。
仅有的文献已表明，生活垃圾填埋场是N2O的重要释放源：芬兰
Ammassuo填埋场N2O的释放通量比欧洲北部农田和森林最高释放通量高出1~2个数量级[10]10；而采用污水厂污泥覆盖的瑞典Hogbytorp 填埋场，与芬兰Ammassuo及瑞典的其他2 个填埋场相比，其释放通量又要高出1~2个数量级[11]11。
由此可见，填埋场的CH4减排对减少大气中CH4的浓度进而减缓全球温室效应具有较深远的意义。
2.研究意义
[1] 赵晓青，彭宏光. 城市生活垃圾处理方式与设备[J].机械开发.1999, 2:8 -12, 22.
[2] 杨慧芬，张强. 固体废弃物资源化[M]. 北京:化学工业出版社.2004:1-2.
[3] 胡一蓉. 从国外城市生活垃圾的分类处理看我国城市垃圾处理发展方向[J]. 环保前线,
2011, (1): 48-50.
[4] 宋建利, 石伟勇, 倪亮, 王亮. 城市生活垃圾现状与资源化处理技术研究[J]. 河北农业科
学, 2009, 13 (7): 58-61.
[5] 中国环境保护产业协会城市生活垃圾处理委员会. 我国城市生活垃圾处理行业2010年发
展综述[J]. 中国环保产业, 2011,4: 32-37.
[6] S. Ait-Benichou a, Louis-B. Jugnia b, Charles W. Greerb, Alexandre R. Cabral.
Methanotrophs and methanotrophic activity in engineered landfill biocovers[J]. Waste Management, 29 (2009) : 2509–2517.
[7] Wen-Jing Lu, Zi-Fang Chi, Zi-Shen Mou, Yu-Yang Long, Hong-TaoWang, Yong Zhu. Can a
breathing biocover system enhance methane emission reduction from landfill?[J]. Journal of Hazardous Materials, 191 (2011) : 228–233.
[8] Eun-Hee Lee, Hyunjung Park, Kyung-Suk Cho. Characterization of methane, benzene and
toluene-oxidizing consortia enriched from landfill and riparian wetland soils[J]. Journal of Hazardous Materials, 184 (2010) : 313–320.
9
[10] Rinne J, Pihlatie M, Lohila A, et al. Nitrous oxide emissions from a municipal landfill.
Environmental Science & Technology, 2005, 39:7790-7793
[11] Borjesson G, Svensson BH. Nitrous oxide emissions from landfill cover soils in Sweden.
Tellus, 1997, 49B:357-363。