埋立地カバーの植栽

Jun 21, 2023

覆土は、埋め立て地の廃棄物堆積物に浸透する水の量を減らすために使用されます。 浸透水の量を減らすと、発生する浸出水の量が減り、地下水汚染のリスクが減ります。

一般に、土壌被覆は、圧縮粘土バリア、ジオ合成粘土ライナー (GCL) またはジオメンブレン (GM) とも呼ばれる柔軟な膜ライナー (FML) などの低飽和透水係数材料を使用して設計されます。 この設計哲学は、「レインコート」バリアまたは「傘」アプローチと呼ばれることがよくあります。 ライナーシステムの完全性に対する気候変動の影響により、バリアカバーは時間の経過とともに不浸透性を失うことがわかっています。

代替案の 1 つは、水バランスのアプローチを使用して埋立地カバーを設計し、よりきめの細かい有機物が豊富な土壌の貯水能力と植生の水分除去能力を活用することです。 このタイプのカバーは、蒸発散 (ET) カバーまたは水バランス カバーと呼ばれます。

研究によると、埋め立て地ETカバーは、従来のバリアカバーで採用されている抵抗機構の代わりに、蒸発や光合成などの水平衡機構を通じて、廃棄物ゾーンへの降水量の浸透を制御することを主な目的とした植生土壌埋め立てカバーとも言えます。 2010 年にウィリアム H. オルブライトらによる論文。

ET カバーの設計中に操作できる変数は、植生、土壌の特性、土壌層の厚さです。 2000 年の Mark Ankeny らの研究論文によると、適切な設計を保証するには、地域の気候に基づいてこれらの変数を適切に組み合わせる必要があります。したがって、ET カバーを設計する際の鍵は、植生中に水を蓄えるのに十分な土壌を提供することです。植物の成長期に貯蔵された水を放出できるように、休眠期間を設けます。

2010 年のオルブライト論文によると、これらのタイプのカバーは、特に乾燥地域および半乾燥地域で広く使用されています。 一般に、ET カバーの層は、高度に分散した根系と大量の有機含有量を持つ植物をサポートできる土壌で設計されています。 根や植生は、メタノトローフと呼ばれる自然細菌にとって適切な培地であることも知られています。メタノトローフ細菌は、メタンモノオキシゲナーゼ酵素を持っているため、メタンを含む埋め立てガスを二酸化炭素に酸化することが知られています。エネルギー源であり、主要な炭素源です。

埋立地の土壌におけるメタン酸化に関するこれまでのいくつかの研究では、埋立地表面からのメタン排出を削減するメカニズムとしてのその能力が実証されています。 しかし、埋め立て被覆土のメタン酸化能力は、土壌の種類、水分含有量、密度、有機物および栄養素の含有量など、埋め立て被覆材の物理的および化学的特性の両方に依存します。 さらに、温度や降水量などの環境条件は、埋立地の覆土のメタン酸化能力に影響を与える可能性があります。

メタン酸化レベルは、廃棄物塊から土壌プロファイルへのメタン負荷の大きさに依存することも報告されています。 これらすべての変数が存在するため、水、熱、ガス輸送、およびさまざまな気候における生物学的酸化をシミュレートすることにより、埋め立て地土壌被覆におけるメタン酸化を推定するための数学的モデルが開発されてきました。

このようなモデルの 1 つは、フロリダ A&M 大学とフロリダ州立大学工学部の研究チームによって開発された、埋立地表面排出モデル (LandSEM) です。 LandSEM は、あらゆる気候条件およびさまざまなメタン負荷条件下で、水と熱の流れを、覆土プロファイル内でのガス輸送と酸化と組み合わせます。 モデルの最新バージョンは、グラフィカル ユーザー インターフェイスを介してバンドルされました。 新しい LandSEM モデルは、4 つの主要なモジュールで構成されています。

以前の研究では、LandSEM を使用して、地中海盆地の気候帯にわたる埋め立て地に設置された任意の被覆土壌プロファイル、カリフォルニアのさまざまな気候にある ET 被覆、およびフィトと呼ばれる ET 被覆におけるメタンの生物学的酸化の程度を推定する手法を開発しました。 - オーストラリアのさまざまなエコゾーンに建設されるカバー。 これらすべての研究では、LandSEM を使用して、1 日の降水量、平均気温、気圧を考慮した、さまざまな微気候条件下でのメタン酸化のパーセントと、ガス収集システムから土壌プロファイルの底部に漏れるメタンとの相関関係を明らかにしました。