Methane Oxidizing Capacity of Landfill Cover Soils to Reduce Atmospheric Methane Emissions

메탄의 대기 배출량을 저감시키는 매립지 복토층의 메탄 산화능력에 관한 연구

  • Received : 2004.06.02
  • Accepted : 2004.08.05
  • Published : 2004.08.31

Abstract

매립지에서 배출되는 메탄가스는 이산화탄소에 이어 두 번째로 많이 배출되는 지구온난화 가스이지만 열을 흡수하는 능력에 있어서는 이산화탄소 보다 25에서 35배 정도 더 크기 때문에 지구 온난화 현상에 대한 메탄가스의 영향은 중요하다고 할 수 있다. 매립지로부터 배출되는 메탄가스는 호기성 상태의 매립지 복토층을 통과 할 때 산화될 수 있으므로 매립지 복토층은 메탄가스의 배출을 저감시키는 바이오필터의 역할을 할 수 있다. 본 연구에서는 batch 실험을 통하여 매립지 복토층에서의 메탄산화속도에 대한 토양수분과 온도의 영향을 연구하였다. 최대 산화속도는 토양수분 15%(w/w), 배양온도 $35^{\circ}C$의 환경조건에서 $1.03{\mu}mol\;CH_4g^{-1}soil\;h^{-1}$으로 나타났다. 이러한 실험결과를 이용하여 토양수분과 온도를 함수로 하는 회귀모형을 개발하였다. 또한 전국에 4 군데 지역을 선발하여 각 지역의 토양수분과 온도 데이타를 수집하고 개발된 모형을 이용하여 각 지역에 위치하고 있는 매립장에서의 월 평균 메탄산화량을 예측하였다. 예측 결과 환경조건이 양호한 지역의 매립지 복토는 메탄의 배출량을 저감시킬 수 있는 효율적인 바이오필터의 효과를 가지지만 환경조건이 불리한 지역의 매립지 복토에서는 바이오필터의 효과가 크지 않는다고 할 수 있다.

Keywords

References

  1. Ahn, Y.M., Kim, J.Y., Nam, K., and Yoon, S.P., 2002, Enhanced methane oxidation technology by methanotrophs in solid waste landfills, The 2nd Asian Pacific Landfill Symposium Proceedings, 482-488.
  2. Boeckx, P., Cleemput, O.V., and Villaravo, I., 1996, Methane emission from a landfill and the methane oxidizing capacity of its covering soil, Soil Biology & Biochemistry, 28, 1397-1405. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(96)00147-2
  3. Bogner, J., Spoakas, K., Burton, E., Sweeney, R., and Corona, V., 1995, Landfills as atmospheric methane sources and sinks, Chemosphere, 31, 4119-4130. https://doi.org/10.1016/0045-6535(95)80012-A
  4. Czepiel, P.M., Mosher, B., Crill, P.M., and Harriss,R.C., 1996, Quantifying the effect of oxidation on landfill methane emissions, Journal of Geophysical Research, 101, 16721-16729. https://doi.org/10.1029/96JD00222
  5. Christophersen, M., Linderod, L., Jensen, P.E., and Kjeldsen, P., 2000, Methane oxidation at low temperatures in soil exposed to landfill gas, Journal of Environmental Quality, 29, 1989-1997. https://doi.org/10.2134/jeq2000.00472425002900060036x
  6. IPCC, 1995, Second assessment Report: Climate Change.
  7. Jones, H.A. and Nedwell, D.B., 1993, Methane emission and methane oxidation in land-fill cover soil, FEMS Microbiology Ecology, 102, 185-195. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.1993.tb05809.x
  8. Kightley, D., Nedwell, D.B., and Cooper, M., 1995, Capacity for methane xidation in landfill cover soils measured in laboratory-scale soil microorganisms, Applied and Environmental Microbiology, 61, 592-601.
  9. King, G.M. and Adamsen, A.P.S., 1992, Effect of temperature on methane consumption in a forest soil and in pure cultures of the methanotroph methylomonas rubra, Appl. Environ. Microbiol, 58, 2758-2763.
  10. Lee, J., Seo, D., and Lee, D., 2002, Methane oxidation capacity in landfill cover soil, sludge compost and rice hull, J. Korea Solid Waste Engineering Society, 19, 699-707.
  11. Parsons, M.L., 1995, Global warming: The truth behind the myth, Insight Books, New York, 159.
  12. Seo, D., Lee, D., and Kim, E.Y., 1997, Experimental study on methane oxidation rates by methaneutilizing bacteria in a landfill cover layer soil, J. Korea Solid Waste Engineering Society, 14, 525-530.
  13. Seo, D., Lee, J., Lee, D., and Kim, E., 2001, Methane oxidation rates in landfill cover soil and other materials, J. Korea Solid Waste Engineering Society, 18, 693-701.
  14. U.S. EPA, 1999a, U.S. methane emissions 1990-2020: Inventories, Projection, and Opportunities for Reductions, EPA/430/R-99-013.
  15. U.S. EPA, 1999b, Inventory of U.S. greenhouse gas emissions and sinks: 1990-1997, EPA-236/R-99/003.
  16. Vissher, A.D., Thomas, D., Boeckx, P., and Cleemput, O.V., 1999, Methane oxidation in simulated landfill cover soil environments, Environ. Sci.Technol., 33, 1854-1859. https://doi.org/10.1021/es9900961
  17. Whalen, S.C., Reeburgh, W.S., and Sandbeck, K.A.,1990, Rapid methane oxidation in a landfill cover soil, Applied and Environmental Microbiology, 56, 3405-3411.
  18. Yasushi, M., Hanashimn, M., Nagano, S., and Tanaka, A., 1993, Generation of greenhouse effect gases from different landfill types, Engineering Geology, 34, 181-187. https://doi.org/10.1016/0013-7952(93)90087-S