2人工湿地温室气体的释放研究

（2）人工湿地温室气体的释放特征

目前，针对人工湿地污水处理系统温室气体释放的研究尚处于起步阶段。

（3）人工湿地温室气体释放的影响因素

人工湿地温室气体的释放与系统设计、运行及气候环境等诸多因素密切相关。目前，国内外关于人工湿地温室气体影响因素的研究主要包括以下几个方面：

①湿地类型

不同类型人工湿地的构造、水流状态及其内部微生物种群分布不同，进而对人工湿地温室气体的释放产生影响。

②水位

人工湿地水位状况影响系统氧化还原环境、甲烧氧化菌、产甲烧菌的活性，并影响氧气、甲烧的扩散与传输速率，进而对温室气体的释放产生影响。当水位较低时，系统溶解氧渗透力充足，氧化层厚度增加，产生的CH₄易被氧化，从而使CH₄排放降低。而水位较高则形成厌氧环境，系统氧化还原电位降低，为产甲烷菌提供了更加有利的条件，产生大量的CH₄；同时还影响系统硝化反硝化细菌的繁殖与分布，进而对N₂O释放产生影响。有研究者研究了水位变化对人工湿地温室气体释放的影响，结果表明，系统水位越低，和释放量越大，而释放量降低。

③碳氮比

污水C/N也是影响人工湿地温室气体释放的重要因素。有研究表明较低的可降解有机物含量和C/N将会导致N₂O释放量增加。对人工湿地污水处理过程释放的研究发现，当COD/N为5时，N₂O释放量小且和脱氮效果较好。类似的，对于人工湿地中和的释放情况，有研究结果表明，C/N为2.5:1~5:`时，系统温室气体释放量较小。

④水力负荷

水力负荷影响人工湿地系统净化效果，也可能对人工湿地温室气体释放产生影响。有研究者研究了人工湿地污水处理系统中释放的时空变化规律，结果表明，较高的水力负荷下，系统CH4释放量越大，且与进水污染物浓度密切相关。

⑤植物种类

不同湿地植物的生长习性、根系发达程度等差异较大，其根区微环境亦有不同，进而影响人工湿地中温室气体的产生及释放过程。有研究表明，人工湿地系统中温室气体释放量与种植的湿地植物种类密切相关，且植物生长状况可对CH4的释放产生重要影响。有研究湿地植物种类对人工湿地系统N2O释放的影响，结果表明，茭白湿地系统的N2O释放量最大，与其有机物和氧气输送能力有一定的关系.

⑥其他因素

除上述研究较多的影响因素外，温度、pH、ORP、DO、盐度、污染物种类及操作方式等也会影响人工湿地系统温室气体的释放。针对干湿交替的操作操作方式对人工湿地释放的影响研究结果表明，干湿交替促进系统N₂O扩散传输过程，从而使其释放量增大。

3存在的问题

目前，人工湿地技术已被广泛应用在工农业污水处理、河湖水质改善等环境治理与生态修复领域。但对人工湿地中污染物迁移转化、归趋途径及其环境效应的理论技术研究尚不完善、不成熟，具体表现在以下三个方面：

（1）人工湿地长期净化效果及其去污特征

现有人工湿地研究多限于气候较暖和地区，而在北方寒冷气候条件下，人工湿地对以污水处理厂排水为主（污染物浓度低、碳氮比低）的污染河水的长期运行能力研究不足。此外，人工湿地去污机理相当复杂，人工湿地关键组成要素在深度净化污染河水的作用和影响尚缺乏系统的研究。

（2）人工湿地物质能量分配与流向过程

目前人工湿地污染物的去除过程研究多基于“黑箱”理论，对于污染物（有机物、氮、磷）在湿地系统内迁移转化过程的定量化以及元素循环的生态动力学模型研究鲜有报道。

（3）人工湿地温室气体释放及其环境效应

目前对温室气体的研究主要集中在农田、草原等土壤生态系统及河湖、天然湿地等水生生态系统中，对于人工湿地的温室气体释放问题尚未引起重视。以污染物去除为主要目标的人工湿地系统其大量污染物的输入与转化过程可影响系统温室气体的源汇转变，而对人工湿地温室气体释放及其环境效应的研究工作尚未系统开展。