نشریه محیط زیست طبیعی

پهنه‌بندی پراکنش گاز متان از لندفیل حلقه‌دره با استفاده از رویکرد تلفیقی مدل IPCC و AERMOD

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

رشد جمعیت و شهرنشینی باعث تولید انبوه پسماند م ی­شود. هنگامی که پسماندهای جامد شهری در لندفیل قرار می­ گیرند، واکنش­ های پیچیده زیستی، شیمیایی و فیزیکی رخ می­­ دهد که منجر به انتشار گازهای گلخانه ­ای می­ شود، متان یک گازگلخانه ­ای مهم است و که غلظت آن در اتمسفر حدود 200 برابر کمتر از غلظت دی اکسیدکربن است، با این وجود، متان به حدود 20 درصد از گرم شدن مربوط می شود. انتشار گاز متان در اتمسفر، پدیده ­های مخرب محیط زیستی به ­وجود خواهد آورد که باعث کاهش ازن استرتوسفری لایة ازن و به مرور زمان باعث افزایش درجه حرارت کرة زمین خواهد شد. ابتدا با استفاده از مدل (Intergovernmental Panel on Climate Change) IPCC میزان تولید گاز متان در لندفیل حلق ه­دره در بازة زمانی مورد مطالعه از ابتدای سال 2015 تا پایان سال 2019 محاسبه و 274/98 متر مکعب به ‌ازای هر تن پسماند در سال و نرخ انتشار گاز متان در لندفیل با استفاده از مدل IPCC در بازة زمانی پنج ساله به ­طور میانگین برابر 0/75 (gr/s) برآورد شد. سپس پراکنش گاز متان در بازة زمانی پنج ساله با استفاده از مدل AERMOD مورد بررسی قرار گرفت، نتایج نشان داد پراکنش گاز متان با مدل AERMOD برای کل لندفیل در بازة زمانی مورد مطالعه در جهت شمال غربی و جنوب شرقی (محدوده با بیشترین تراکم جمعیت در اطراف لندفیل) است. همچنین بیشینه و کمینة میزان غلظت گاز متان در دورة پنج ساله برابر 719/87و 97/19میلی­ گرم بر متر مکعب به­ دست آمد. بنابراین با استفاده از دو مدل IPCC تولید و نرخ انتشار متان و همچنین با مدل AERMOD پراکنش گاز متان محاسبه و نقشة پرکندگی تا محدودة 50 کیلومتری لندفیل ترسیم گردید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Methane dispersion from Halgheh- Dareh Using IPCC and AERMOD hybrid approach

نویسندگان [English]

  • Ehsan Mohammad Hassani
  • Mazaher Moeinaddini
  • Reza Rafiee

Department of Environmental Science, Faculty of Natural Resource , University of Tehran, Karaj, Iran

چکیده [English]

Population growth and urbanization lead to mass production of waste. When municipal solid waste is landfilled, complex biological, chemical, and physical reactions occur that lead to greenhouse gas emissions. Methane is an important greenhouse gas, and the concentration of methane in the atmosphere is about 200 times lower than the concentration of di Is carbon monoxide, however, methane accounts for about 20% of heating. Emission of methane gas into the atmosphere will cause destructive environmental phenomena that reduce the stratospheric ozone of the ozone layer and over time increase the Earth's temperature. First, using the IPCC model, the amount of methane production in the Landfill of Halghe-Darreh in the study period from the beginning of 2015 to the end of 2019 is calculated and equal to 274.98 thousand tons of waste per year and the emission rate of methane gas in the landfill using the IPCC model. In the above time period is equal to 0.75 (g / sec). Then, the distribution of methane gas over a period of five years was investigated using the AERMOD model. The results showed that the distribution of methane gas with the AERMOD model for the whole landfill in the studied period in the northwest and southeast direction Around Landfill). Also, the maximum and minimum methane gas concentrations in the five-year period were 719.87 and 97.19 mg / cubic meter. Therefore, using two models, IPCC and AERMOD, the production and distribution of methane gas were calculated and the filling map up to 50 km of landfill was drawn.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Methane
  • Landfill
  • Greenhouse gas
  • AERMOD Model
  • Karaj
Abdul-Wahab, S.A., Al-Hajri, A., Yetilmezsoy, K., 2016. Impact of the ambient air quality due to the dispersion of non-methane organic compounds from Barka Landfill. International journal of Environmental Science and Technology 13(4), 1099-1108.‏
Anshassi, M., Sackles, H., Townsend, T.G., 2021. A review of LCA assumptions impacting whether landfilling or incineration results in less greenhouse gas emissions. Resources, Conservation and Recycling 174, 105810.
Asadollahfardi, G., Zangooei, H., Aria, S., 2016. Predicting PM 2.5 concentrations using artificial neural networks and Markov chain, a case study Karaj City. Asian Journal of Atmospheric Environment 10(2), 67-79.
Bel Hadj Ali, N., Abichou, T., Green, R., 2020. Comparing estimates of fugitive landfill methane emissions using inverse plume modeling obtained with Surface Emission Monitoring (SEM), Drone Emission Monitoring (DEM), and Downwind Plume Emission Monitoring (DWPEM). Journal of the Air & Waste Management Association 70(4), 410-424.
Bhardwaj, K.S., 2005. Examination of sensitivity of land use parameters and population on the performance of the AERMOD model for an urban area (Doctoral dissertation, University of Toledo).‏
Cooper, C.D., Alley, F.C., 2010. Air pollution control: A design approach. Waveland press.
Cossu, R., Morello, L., Raga, R., Cerminara, G., 2016. Biogas production enhancement using semi-aerobic pre-aeration in a hybrid bioreactor landfill. Waste management 55, 83-92.‏
De Abreu, F.V., Avelino, M.R., 2011. Technical and economical feasibility analysis of energy generation though the biogás from waste in landfill. Journal of Petroleum Technology and Alternative Fuels 2(6), 95-102.
Devadoss, P.M., Agamuthu, P., Mehran, S.B., Santha, C., Fauziah, S.H., 2021. Implications of municipal solid waste management on greenhouse gas emissions in Malaysia and the way forward. Waste Management 119, 135-144.
Figueroa, V.K., Cooper, D., Mackie, K.R., 2008. Estimating landfill greenhouse gas emissions from measured ambient methane concentrations and dispersion modeling. In 2008 AWMA Annual Conference, Portland, Oregon, Paper (No. 327).‏
 Gibson, M.D., Kundu, S., Satish, M., 2013. Dispersion model evaluation of PM2. 5, NOx and SO2 from point and major line sources in Nova Scotia, Canada using AERMOD Gaussian plume air dispersion model. Atmospheric Pollution Research 4(2), 157-167.
Gollapalli, M., Kota, S.H., 2018. Methane emissions from a landfill in north-east India: Performance of various landfill gas emission models. Environmental Pollution 234, 174-180.
Heckel, P.F., LeMasters, G.K., 2011. The use of AERMOD air pollution dispersion models to estimate residential ambient concentrations of elemental mercury. Water, Air, & Soil Pollution 219(1-4), 377-388.
IPCC., 2006. Guidelines for national greenhouse gas inventories: intergovernmental panel on climate change. Waste, vol 5. IGES.
Khoshmaneshzadeh, B., Moradi Ghiasabadi, B., Firouz Bahrami, M., 2021. Evaluation and prioritization of municipal waste disposal methods; (case study: Karaj municipality waste management organization). Central Asian Journal of Environmental Science and Technology Innovation 2(5), 198-205.
Mohseni, N., Omrani, G.A., Harati, S.A.N., 2020. Potential prediction of Methane production from landfill in Iranian metropolises (Tehran, Shiraz, Mashhad, Esfahan, Karaj). Sustainability, Development & Environment 1(2), 35-49.
Mønster, J., Samuelsson, J., Kjeldsen, P., Scheutz, C., 2015. Quantification of methane emissions from 15 Danish landfills using the mobile tracer dispersion method. Waste Management 35, 177-186.‏
Penteado, R., Cavalli, M., Magnano, E., Chiampo, F., 2012. Application of the IPCC model to a Brazilian landfill: First results. Energy Policy 42, 551-556.‏
Porter, R. C., 2004. Predicting Short Term Odor Impacts Using AERMOD and CALPUFF. In Odors and Air Pollutants Conference 2004 (pp. 151-162). Water Environment Federation.
Sanphoti, N., Towprayoon, S., Chaiprasert, P., Nopharatana, A., 2006. The effects of leachate recirculation with supplemental water addition on methane production and waste decomposition in a simulated tropical landfill. Journal of Environmental Management 81(1), 27-35.
Sohoo, I., Ritzkowski, M., Kuchta, K., Cinar, S.Ö., 2021. Environmental sustainability enhancement of waste disposal sites in developing countries through controlling greenhouse gas emissions. Sustainability 13(1), 151.
Khebri, Z., Mousavian Nadoushan, N.S., Nezhadkurki, F., Mansouri, N., 2014. Effect of digital elevation model in air pollution modeling using AERMOD. Journal of RS and GIS for Natural Resources 4(4), 25-33.
Wijaya, S. P., Ainun, S., Permadi, D.A., 2021. Methane Emission Estimation and Dispersion Modeling for a Landfill in West Java, Indonesia. In Journal of the Civil Engineering Forum 7(3), 239-252.
Zou, B., Zhan, F.B., Wilson, J.G., Zeng, Y., 2010. Performance of AERMOD at different time scales. Simulation Modelling Practice and Theory 18(5), 612-623.‏
نشریه محیط زیست طبیعی
دوره 75، شماره 4 - شماره پیاپی 4
آبان 1401
صفحه 588-599