附件3 a1一阶衰减模型

中的步骤3 a1.1介绍

的一阶衰减(FOD)模型中引入第三章是默认的方法计算甲烷(CH4)的排放固体废物处置场所(门限)。这个附件提供的补充信息模型:

•FOD模型的数学基础(见第三节a1.2),

•模型中的关键问题,如可降解有机碳的质量估计用于厌氧分解在门限(DDOCm)(第三节a1.2)和处置废物的延迟时间门限,直到分解(第三节a1.3)开始,

•介绍的电子表格模型,以促进FOD的使用方法(3 a1.4),

•如何在门限估计长期储存的碳(第三节a1.5),

•FOD模型的不同方法,包括一个解释当前的早些时候,政府间气候变化专门委员会之间的区别(第三节a1.6)方法。

3 a1.2一阶衰减(FOD)模型——基本理论

一阶衰减的基础反应的反应速率与反应物的量成正比(手推车里,戈登,1996),在这种情况下可降解有机碳的质量在厌氧条件下可分解(DDOCm)。DDOCm反应在一段时间内dt是由微分方程描述的3 a.1.1:

方程中的步骤3 a1.1微分方程一阶衰减d (DDOCm) = - k•DDOCm•dt

地点:

DDOCm =质量可降解有机碳(DOC)处理网站在时间t k = y-1衰变速率常数

这个方程的解是FOD的基本方程。

地点:

DDOCm =质量分解在厌氧条件下的降解有机碳在时间t废物处理场

DDOCmo =质量DDOC处理网站0时刻,反应开始时k = y-1衰变速率常数

用t = 1到方程3 a1.2表明今年1月底(处理),废物处理场DDOCm剩余的数量是:

方程3 a1.3 DDOCm剩余经过1年的腐烂

在t = 1, DDOCm = DDOCm0•e ~ k

DDOCm分解为甲烷和二氧化碳的第一年(DDOCm decomp)将:

方程3 a1.4 DDOCm分解后1年的腐烂

在t = 1, DDOCm decomp = DDOCm0•(1 - e ~ k)

一般情况下的方程,DDOCm分解的时间之间的T8 (t - 1)和t,将会是:

一般情况下的方程,DDOCm分解的时间之间的T8 (t - 1)和t,将会是:

方程3 a1.4和3 a1.5全年基于质量平衡。

3.2.3节,参数衰变的半衰期时间进行了探讨。半衰期是时间反应的数量减少了50%。半衰期时间之间的关系和反应速率常数k方程3中发现用DDOCm a1.2 1/2DDOCm0,和t t1/2:

3 a1.3 FOD的延时变化方程

在大多数门限,废物处理持续全年,通常每天。然而,有证据表明,甲烷的生产后不立即开始处理的废物(见3.2.3节第3章)。

方程3 a1.3和3 a1.4假定衰变反应处理后在今年1月1日开始,即。前六个月,平均延迟反应开始。

方程可以很容易地转化为模型较早开始衰变反应,即。开始衰变反应的处理。这是通过ekt曲线沿着时间轴向后移动。例如,模型反应开始在今年10月的第一个处理(即。,平均延时的前三个月开始衰变反应,而不是六个月),方程3 a1.2将转换为以下:

然后会有两个解决方案,一个用于处理和剩下的一年:

然后会有两个解决方案,一个用于处理和剩下的一年:

年方程3 a1.8 DDOCm分解处理延迟(3月)

DDOCm decompY = DDOCm0•(1 - e ~ 025 k)

8 T表示今年的估计是做与沉积。

地点:

DDOCm decompY = DDOCm分解处理

DDOCm decompT = DDOCm分解年T (T - 1点到T点在时间轴)T =年从T - 1 T点时间轴,其中第一年是年后处理。Y =一年可以做相同的处理找到方程反应开始后今年内处理。

3 a1.3.1处理配置文件

这里介绍的方法假定甲烷生产的废弃物处理在第一年(Y)今年1月1日之后开始处理。第一年被定义为处理后的一年。

将引入一些错误的事实,在现实中,废物处理在今年年初就会开始产生甲烷,和废物处理在今年年底将开始产生甲烷。比较结果与简单计算FOD方法和具体的每天的方法,提出了在第三节a1.6.3,被用来评估这个错误。半衰期时间为10年,评估CH4排放的方法给出了衰减资料只有1天区别方法的简化版本。半衰期时间为3年,简单的方法给了3.5天区别的方法。即使有半衰期1年的时间,准确的和简单的方法之间的区别仅仅是10天。假设在这个简单的方法引入的误差非常小的比较与其他参数的不确定性,特别是考虑到不确定性延迟时间至少两个月。

3 a1.4表格FOD模型

为了估计CH4排放的固体废物处置场所的一个国家,一个方法是模型每年排放的废物处理在电子表格作为一个单独的行。在IPCC浪费模型中,甲烷形成每年单独计算处理,发现和甲烷生成的总量的总和。一个典型的例子,因为六年的每年处理100单位DDOCm,衰变速率常数为0.1(半衰期时间6.9年),和甲烷生成今年开始处理后,下表所示。表中的数据是DDOCm分解的废物,每年的CH4排放可以计算。

当考虑在一段50年,这是必要的FOD的方法,这将导致一个相当大的计算矩阵。电子表格使用更紧凑和优雅的计算方法。这是通过添加DDOCm处理到处理网站一年DDOCm遗留下来的前几年。然后明年CH4排放的计算从这个“累计”DDOCm剩余的网站。这样,完整的计算一年只能在三列,而不是每年一列中的步骤(见表3 a1.1)。

这种方法的基础在于一级反应。与一阶反应产品的数量(这里DDOCm分解)总是成正比的反应物(这里是DDOCm)。这意味着时间处置DDOCm无关每年产生的甲烷——这就是总DDOCm留在现场。

这也意味着,当我们知道DDOCm的数量在今年年初的门限,每年可以视为第一年估计方法,和所有的计算可以通过这两个简单的方程:

方程3 a1.10

质量可降解有机碳积累的T

DDOCmaT = DDOCmdT + (DDOCmaT_•e ~ k)

方程3 a1.11 T年可降解有机碳分解的质量

DDOCm decompT = DDOCmaT_•(1 _ e ~ k)

地点:

衰变反应开始后,今年1月1日处理。

DDOCmax = DDOCm积累在今年年底门限T

DDOCmdx =质量DDOC门限T年的处理

DDOCmai。j = DDOCm积累在今年年底门限(T-l)

DDOCm decompT = T年DDOCm分解

表中的步骤3 a1.1新的FOD计算方法
一年	DDOCm处理	DDOCm积累	DDOCm分解
0	One hundred.	One hundred.	0
1	One hundred.	190.5	9.5
2	One hundred.	272.4	18.1
3	One hundred.	346.4	25.9
4	One hundred.	413.5	33.0
5	One hundred.	474.1	39.3
6	One hundred.	529.0	45.1

3 a1.4.1引入不同的时间延迟到电子表格模型

上面的表和公式提出了假设DDOCm的厌氧分解甲烷在今年1月1日开始处理后(平均延迟衰变反应开始前的6个月)。

如果设置了厌氧分解比这早开始,即。在处理,单独计算,必须为处理。作为数学的废物类别或废物类型/分数是一样的,只是参数不同,对不同的垃圾分类和索引类型/分数方程中忽略了3 a1.12-17和3 a1.19:

方程3 a1.12 DDOCm剩余在每年年底的处理

(列在CH4 F计算表电子表格模型)

年的处理期间方程3 a1.13 DDOCm分解

(列克在CH4计算表电子表格模型)

地点:

DDOCm remT = DDOCm处理T年年底仍然年T (Gg) DDOCmdT = DDOCm处理年T (Gg)

DDOCm decT = DDOCm处理T年年底已分解年T (Gg) T = T(库存)

M =月反应开始时,等于平均延迟时间+ 7(月)k =反应速率常数(y-1)

方程3 a1.10和3 a1。伊尔将成为:

地点:

DDOCmax = DDOCm积累在今年年底门限T, Gg

DDOCmax-1 = DDOCm积累在今年年底门限(t - 1), Gg

年DDOCm decompT = DDOCm分解T, Gg

电子表格是基于方程3 a1.12 3 a1.15。如果反应开始将处理后的第一个今年1月,这相当于平均时间延迟6个月(月13)。方程3 a1.14和3 a1.15将3 a1.10和3 a1.11相同的方程。

3 a1.4.2计算DDOCm从废物处理

废物处理的数据输入到电子表格。给出的数据可以通过废物类型(废物组成选项)或大量浪费。垃圾成分的选择,是分裂的浪费浪费类型/材料(纸张和纸板,betray雷竞技 和公园浪费、木材、纺织品和其他废物)。的批量浪费,浪费是分裂只有主要类别(垃圾和浪费工业废料)。并不是所有DOCm进入网站会在厌氧条件下分解门限。参数DOCf DOCm的分数会降低在门限(见3.2.3节第3章)。可分解DOCm (DDOCm)进入门限的计算如下:

方程3 a1.16计算可分解DOCm从废物处理数据

DDOCmdT = WT•道格•医生f

(列D在CH4计算表电子表格模型)

地点:

年DDOCmdT = DDOCm处理T, Gg

WT = T年废物处理的质量,Gg

文档处理年=可降解有机碳(分数),Gg C / Gg浪费

DOCf =分数的医生能够在厌氧条件下分解门限(分数)

MCF = CH4校正因子的处理(分数)(见3.2.3节)

3 a1.4.3计算根据DDOCm分解生成甲烷

DDOCm产生的甲烷的分解量计算如下:

方程3 a1.17 CH4产生分解DDOCm

CH4 generatedT = DDOCm decompT•F•16/12(列J在CH4计算表电子表格模型)

地点:

CH4 generatedT =数量的甲烷产生的DDOCm分解

年DDOCm decompT = DDOCm分解T, Gg

F =分数CH4的体积,在生成的垃圾填埋气

16/12 =分子量比CH4 / C(比率)。

每个类别的废物处理所产生的甲烷被添加到每年总甲烷生成的。最后,计算了CH4排放减去第一CH4气体从废物处理场中恢复,然后CH4氧化中二氧化碳覆盖层。

地点:

CH4 emittedT = T年CH4排放,Gg x =废物类型/材料或废物类别Rt = CH4恢复年T, Gg OXT年T =氧化因素,(分数)

3 a1.5碳存储在门限

只有一部分的DOCm在废物处理门限将衰变为甲烷和二氧化碳。MCF值低于1,意味着DOCm将分解耗氧,二氧化碳的一部分,而不是甲烷。可用的DOCm厌氧腐蚀也没有完全分解。的分解一部分DOCm 3 a1.16 (DDOCmd)中给出了方程。DOCm的一部分,不会分解将长期存储在门限,将:

使用默认值DOCf = 0.5, 50%的处理DOCm仍将长期存在。方程19描述了年度增加股票的长期储存碳的门限。长期储存碳收获木制品(HWP)处理门限AFOLU卷(见第12章)可以估计使用这个方程。垃圾成分的选择,数量的DOCm长期存储在HWP废物处理门限的计算方法是直接从材料活动中的信息表。使用散装垃圾选项,浪费的一部分来自HWP需要先估计。如果这是不知道,纸张和纸板的地区或国家默认的分数,花园和公园和木材废料可以使用(见2.3节)。在电子表格模型计算执行表称为“存储C”和“HWP”。

3 a1.6 FOD的方法不同

不同的FOD方法被用来估计门限的CH4排放。这些指南中使用的方法之间的差异,前联合国政府间气候变化专门委员会方法和所谓的确切FOD方法讨论如下。这个体积已经选择使用的方法主要有以下原因:

•数学方法描述了FOD反应比前IPCC方法更准确,

很容易理解,

•很容易使用在电子表格模型,

•它给作为一个副产品,估计变化的碳存储在门限(碳股票的年度变化,包括长期和短期存储碳的质量平衡的转换成甲烷和二氧化碳在门限维护的方法)。

3 a1.6.1 1996指南-反应速率的方法

1996年修订的联合国政府间气候变化专门委员会指南(1996年指南,(联合国政府间气候变化专门委员会,1997))门限CH4排放量的估算是基于反应的速率方程。这是一种常见的化学反应的质量转换。这是通过微分方程3 a1.2关于时间:

方程3 a1.20一级反应速率方程

DDOCm反应速率= - d / dt (DDOCm) = k•DDOCm0•e ~ kt

反应速率方程给出了反应速率,和反应的速度沿着曲线移动。因此它必须集成找到DDOCm反应的数量在一段时间内。

我们想要找到DDOCm每个日历年度分解为甲烷和二氧化碳。一开始是第一年从0点到1点在时间轴上。年1号时间轴上点1相关联。因此集成必须执行从t - 1 t,从而导致一个等式方程3 a1.5相同。

然而,1996年的指南中给出的方程(方程4、6章)是:

方程3 a1.21联合国政府间气候变化专门委员会1996年准则方程医生反应T

DDOCm decompT = k•DDOCm0•e ~ kt

事实上,这是反应的速率方程。实际上这意味着每年甲烷产量计算反应速率的今年年底。这是一个近似下涉及加法一系列矩形反应速率曲线,而不是准确的将整个曲线下的面积。一个近似引入的误差;小三角形显示在顶部的列在图中的步骤3 a1.1被忽视,和质量平衡不是一年。基于方程的方法在1996年指南使用半衰期时间10年将使结果低3.5%比完整的质量平衡计算中使用这些指导方针(见方程3 a.1.4-5)。

然而,1996年的指导方针的方法是使用半衰期时间开发专门针对这种方法,计算将是正确的。

图中的步骤3 a1.1误差引入的不完全集成反应速率曲线

图中的步骤3 a1.1误差引入的不完全集成反应速率曲线

3 a1.6.2 IPCC 2 ggg良好实践指导

良好的实践指导和不确定性管理在国家温室气体清单(GPG2000, 2000年联合国政府间气候变化专门委员会),方程5.1,一个正常化的因素引入反应的速率方程。当此“正常化因素”是增加方程5.1结果是解决积分:

方程3 a1.22
联合国政府间气候变化专门委员会2000年gpg DDOCm FOD方程反应T
DDOCm decompT = DDOCm0•	kt _ e-k (t + 1)

这相当于正确的方程(方程3 a1.5)整合了衰减曲线。然而,对于第一年它集成了从1点到2点在时间轴上,因此反应的CH4形成在第一年不a1.2的(参见图3)。这意味着半寿命10年GPG2000方程计算的结果是7%低于计算方法考虑完整的质量平衡。

图3 a1.2 GPG2000方程误差的影响

图3 a1.2 GPG2000方程误差的影响

12 3 4 5年

正常化的意图因素显然已经填写的小三角形中的步骤列在图3 a1.1。不能因为正常化因素相当于一个集成从点t (t + 1)在时间轴上。集成使用年基础数量已经从t - 1到1,正常化因素填充整个反应速率曲线下的面积= ((1 / e”k) _ (1) / k。

3 a1.6.3数学上精确的一阶衰变模型

一阶衰减(FOD)模型如上所述可以证明是数学上相当于一个模型的总量的医生被认为是处理在一个时间点在每一个处理,即。,在一个日期。如果没有延迟毕业典礼的衰变过程,这个日期将中间,即。7月1日,延迟6个月假定反应开始材料的全部金额是12月31日/ 1月1日。这样的假设,尽管反直觉的,导致数值错误,相比非常小的不确定性对化学过程的理解,活动数据,排放的排放因子和其他参数的计算。

另一个配方的FOD这里介绍的方法是出于完整性的考虑。延迟毕业典礼的衰变过程可以表示,并给出简单的递归公式可以。

方程3 a1.23代表制定FOD的处置率D (t)。括号中的第一项代表的流入碳池社署(处理),第二项表示流出的网站(碳形式的CH4);两项之和代表整个碳门限的股票的变化。

方程3 a1.23 FOD处置率D (t)

地点:

dDDOCm在时间t (t) =改变DDOCm D (t) = DDOCm处置率在时间t

DDOCm在时间t (t) = DDOCm可用衰变

如果有推迟一年毕业典礼的衰变过程DDOCm被处理后,有必要区分股票的一部分用于衰减,而方程3 a1.23

适用,惰性的一部分股票。处置率D (t)是常数在每次处理一年(等于DDOC处理在那一年的数量除以一年)可以表明,碳储量的一年我可以表达的碳储量张今年年底和我和去年同期的大量处理张(Pingoud和瓦格纳,2006):

方程3 a1.24可降解有机碳积累在一年

DDOCma (i + 1) = a•DDOCma (i) + b•DDOCmd (1) + c•DDOCmd(我)

地点:

DDOCma (i) = DDOCm门限的股票年初我Gg C

DDOCmd (i) = DDOCm处理在一年我,Gg C

b = 1 / k•(e-k (1 A) -e-k)——一个•e-k(常数)

=延迟常数,近年来(在0和1之间年)

对于一个立即开始衰变(= 0),常数b等于零,所以这个方程3 a1.24减少一个方程,涉及碳池在某一年我到碳池张前一年和医生被沉积在我。

它进一步可以(Pingoud和瓦格纳,2006)表明,这种形式可以递归地计算相应的CH4产生一年:

方程3 a1.25 CH4产生在一年

CH4创(i) =问•(“•DDOCma (i) - b•DDOCmd (1) + c”•DDOCmd (i))

地点:

CH4创(i) = CH4产生在我,Gg C

DDOCma (i) = DDOC门限的股票年初我Gg C

DDOCmd (i) = DDOC处理在一年我,Gg C

b ' = 1 / k•(e-k (1 A) -e-k) -•e-k = b(常数)

c ' = 1 - A - 1 / k•(1-e-k (1 A)) = 1 - c(常数)

引用

Pingoud k和瓦格纳,f (2006)。甲烷排放量的垃圾填埋场和衰变收获木材产品:一阶衰减再现。IIASA临时报告ir - 06 - 004。

巴罗,戈登m (1996)。物理化学,Mc Graw希尔,纽约,6日。

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联合国政府间气候变化专门委员会(1997)。修订1996年IPCC指南国家温室库存。霍顿,j.t,梅拉球场,低速齿轮Lim, B。Treanton, K。Mamaty,我。Bonduki, Y。Griggs D.J.和卡兰德,文学士学位(Eds)。政府间气候变化专门委员会(IPCC),联合国政府间气候raybet雷竞技最新变化专门委员会/经合组织/机构,巴黎,法国。

继续阅读:二氧化碳排放的因素

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