《Atmospheric Environment》：Methane emissions from municipal solid waste landfills in Tehran: Field measurements and modeling of a NASA-identified global super-emitter
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摘要本研究首次对德黑兰阿拉德库赫固体废物处理和处置综合体的甲烷排放进行了全面的现场定量分析。该综合体已被美国国家航空航天局认定为全球超级排放源。本研究采用现场测量与模型模拟相结合的综合方法，通过直接地表通量测量、气井和裂缝采样，以及使用LandGEM和IPCC方法进行建模，对
摘要 本研究首次对德黑兰阿拉德库赫固体废物处理和处置综合体的甲烷排放进行了全面的现场定量分析。该综合体已被美国国家航空航天局认定为全球超级排放源。本研究采用现场测量与模型模拟相结合的综合方法，通过直接地表通量测量、气井和裂缝采样，以及使用LandGEM和IPCC方法进行建模，对甲烷排放量进行了量化。2023年6月至2024年3月间，研究人员使用静态通量箱和气相色谱仪对超过159个采样点进行了监测，获得了具有空间分辨率的甲烷通量估算。甲烷总排放量为206.79吨/天（288,786 m3 /天），其中91.7%来自活跃填埋区。直接测量数据显示，近期活跃区域的通量明显较高，地表峰值通量达到4,740 g m-2 day-1 。模型对比分析表明，IPCC一级衰减（FOD）法的估算结果与现场测量值非常接近（相对误差为1.87%）。相比之下，LandGEM模型由于对参数敏感且使用非本地化的默认参数，高估排放量近两倍。与国内和国际研究的全面对比表明，本地废物组成、运营历史和气候条件对甲烷生成和排放有重大影响。本研究还指出，现有的填埋场工程问题，包括沼气收集系统不完善和数据管理不善，是有效减排的主要障碍。为弥补这些不足并促进可持续废物管理实践，阿拉德库赫综合体应切实实施工程化填埋场建设、在线废物追踪系统以及加强管控措施，而非仅依赖受控填埋方式。
引言 过去，填埋被视为一种具有成本效益的废物管理方案；然而，现在人们普遍认识到，这种方式可能导致多种不良环境影响，包括通过生物分解过程产生的气体长期释放，如甲烷（CH4 ）——全球变暖的主要贡献因素之一，以及含硫化合物——通过气味和渗滤液造成局部污染，尤其是在缺乏现代环境控制系统的老旧填埋场（1）。填埋场约占全球年度CH4 排放量的10–19%（2）。IPCC（政府间气候变化专门委员会）将CH4 认定为一种强效温室气体，其导致全球变暖的能力在百年尺度上是二氧化碳（CO2 ）的28倍（3, 4）。
量化填埋场CH4 排放量的主要方法有两种：1）使用模型和2）直接测量（5）。已有若干研究利用不同模型（6, 7, 8, 9）来确定城市填埋场的CH4 排放量，这些模型包括LandGEM（垃圾填埋气体排放模型）、IPCC模型和Afvalzorg模型。Mou等（2015年）对比了LandGEM、IPCC和Afvalzorg模型的CH4 估算结果，发现LandGEM通常高估CH4 产生量，而Afvalzorg模型相对于现场数据提供了更为精确的估算（10）。Chiemchaisri等（2008年）证明IPCC模型相比直接测量高估了排放量（6）。Wang等（2023年）发现，使用默认参数推导的模型参数可能比使用本地参数产生更大的估算结果（11）。除降低估算模型的不确定性外，直接现场测量技术能够为填埋场CH4 排放提供更定量的评估（12）。此外，便携检测器和红外相机——作为定性方法——用于初步识别各区域的高浓度CH4 排放（13, 14）。定量方法，包括通量箱，可提供更精确的数据，但在排放高度变化的填埋场中可能效果较差（5, 13, 15, 16）。两种方法的联合使用可提高CH4 测量和评估的准确性（17, 18, 19）。
2022年，美国国家航空航天局（NASA）发布了一份报告，将全球多个地点指定为CH4 主要排放源。该分析将德黑兰阿拉德库赫固体废物处理和处置综合体认定为全球重要的CH4 超级排放源（20）。本研究对德黑兰阿拉德库赫综合体的CH4 排放进行了全面考察，强调了评估这些排放量的重要性。尽管已有研究对阿拉德库赫综合体的CH4 排放量进行了估算，但它们全部仅依赖于近似值，未进行实际的CH4 测量（21, 22, 23, 24）。为此，本研究设计了三个具体目标：1）使用LandGEM和IPCC等估算模型量化CH4 排放量；2）对填埋场不同区域（已关闭区和活跃区）的CH4 浓度进行现场直接测量；3）验证模型结果并将其与现场数据进行对比。
各节摘要 研究地点 德黑兰是伊朗首都，人口约1000万，每年产生城市固体废物（MSW）2,118,903吨，日均5,805吨（附表S. 1）。目前，所有未处理的废物均从各个站点转运至阿拉德库赫综合体（图1）。阿拉德库赫综合体占地约1,400公顷，自1970年起运营至今，是伊朗最大的废物处理和处置设施。填埋作业
填埋场实地测量的CH4 排放量 研究期间，阿拉德库赫综合体所有填埋场地表CH4 排放的描述性统计汇总见表1（每个场点的单位时间CH4 排放量）。阿拉德库赫综合体的CH4 排放高度集中在特定区域和地段。总排放量达到206.79吨/天（288,786.0 m3 /天），其中活跃填埋区（B区）贡献了189.65吨/天（264,845.3 m3 /天；91.71%），已关闭填埋区（A区）为17.14
通过LandGEM模型估算阿拉德库赫综合体填埋场的CH4 排放量 LandGEM模型对阿拉德库赫综合体的估算显示CH4 排放量为116,000吨/年，明显高于Atabi等（2014年）2005年估算的76,600吨/年——差异为52%，主要归因于方法学差异（38）。档案数据显示，废物填埋始于1970年，比Atabi假设的1992年基准线早22年，累计废物量为1.2亿吨，而Atabi的估算仅为2080万吨。研究采用本地废物研究的场地特定参数（L0 = 170 m3 Mg-1 ；k = 0.02 yr-1 ）替代了LandGEM的默认参数
结论 包括本研究在内的全球各地研究表明，填埋场释放的CH4 及其他气体是有机废物分解的自然副产物。结果显示，该设施接收大量废物的填埋场是伊朗CH4 和温室气体的最大排放源之一，每年释放约8000万至1.1亿m3 的CH4 。如果捕获这些气体，可以为约20,000户家庭提供能源。然而，将其排放到大气中
CRediT作者贡献声明 Fatemeh Momeniha： 写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，监督指导，研究方法，调查研究，概念构思。Shahrokh Nazmara： 写作——审阅与编辑，验证，软件，形式化分析，概念构思。Mohammad Khanizadeh： 写作——初稿撰写，形式化分析，数据整理。Ahmad Taheri： 写作——初稿撰写，研究方法，数据整理，概念构思。Mohammad Sadegh Hassanvand： 写作——审阅与编辑，监督指导，研究方法，经费获取
利益冲突声明 作者声明，他们不存在已知可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
竞争利益声明 ? 作者声明，他们不存在已知可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢 本研究由
德黑兰市废物管理组织 和
环境研究所空气污染防治研究中心（CAPR） 、
德黑兰医科大学 提供经费支持（项目编号：
1402-1-210-65913 ）。此外，作者感谢德黑兰阿拉德库赫固体废物处理和处置综合体管理部门的协助与合作。
Mohammad Hassanabadi|Adel Mokammel|Ali Ahmadi Orkomi|Sasan Faridi|Kazem Naddafi|Kamyar Yaghmaeian|Shahrokh Nazmara|Mohammad Khanizadeh|Ahmad Taheri|Mohammad Sadegh Hassanvand|Fatemeh Momeniha
德黑兰医科大学环境研究所空气污染防治研究中心（CAPR），伊朗德黑兰
