人工濕地溫室氣體排放特征及影響因素研究進(jìn)展

摘 要：人工濕地以生態(tài)、低耗、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于污水處理和生態(tài)修復(fù)等領(lǐng)域。人工濕地在去除污染物的同時(shí)，也伴隨著CO2、CH4和N2O等溫室氣體的產(chǎn)生和釋放，可能導(dǎo)致其生態(tài)環(huán)境效益降低。介紹了不同類型人工濕地溫室氣體的排放特征及其機(jī)制，總結(jié)了植物、基質(zhì)、構(gòu)型、進(jìn)水負(fù)荷、運(yùn)行方式和季節(jié)等對(duì)溫室氣體排放通量的影響，最后提出了人工濕地溫室氣體減排措施及未來研究方向。

關(guān)鍵詞：人工濕地；溫室氣體；影響因素；減排措施

中圖分類號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2024.0404

0 引 言

人工濕地是模擬天然濕地的結(jié)構(gòu)和功能，人為設(shè)計(jì)、建造的污水處理工藝，通過基質(zhì)、植物和微生物的協(xié)同作用降解污水中的有機(jī)物和氮、磷等物質(zhì)[1]，與傳統(tǒng)水處理方式相比，具有投運(yùn)費(fèi)用少、穩(wěn)定低耗、易管理、景觀效果好等優(yōu)點(diǎn)。人工濕地在我國污水處理和水生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，截至2020年底，全國人工濕地?cái)?shù)量已達(dá)到1 171個(gè)[2]。在人工濕地處理污染物的過程中，會(huì)有二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和一氧化二氮（N2O）等溫室氣體的產(chǎn)生、釋放。CO2是大氣中含量最高的溫室氣體，CH4和N2O盡管在大氣中含量較低，但增溫潛勢分別是CO2的25倍、296倍[3]，對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)不容忽視。研究表明，人工濕地的單位面積溫室氣體排放量是天然濕地的2～10倍[4]，盡管目前全球人工濕地面積顯著低于自然濕地面積，但人工濕地的建造面積增長迅速[2]，存在增加溫室氣體和碳排放的風(fēng)險(xiǎn)。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC） 指出，溫室氣體排放已成為全球氣候變暖的主要原因之一，全球氣候變暖是全人類共同面對(duì)的一道難題。為達(dá)成《巴黎協(xié)定》制定的控制全球氣溫目標(biāo)，完成我國2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的“雙碳”目標(biāo)，亟需對(duì)溫室氣體排放進(jìn)行更嚴(yán)格的約束管理。在此背景下，有必要探究人工濕地運(yùn)行過程中溫室氣體排放的影響因素及其影響機(jī)制，并有針對(duì)性地提出人工濕地溫室氣體排放削減措施。本文對(duì)近年來人工濕地溫室氣體排放相關(guān)研究進(jìn)行了總結(jié)，闡述了不同類型人工濕地溫室氣體排放特征、排放機(jī)制及其影響因素，并基于此提出了減排措施，以期從碳減排角度為未來人工濕地的設(shè)計(jì)、建造提供參考。

1 人工濕地溫室氣體釋放機(jī)制

1.1 CO2

人工濕地中CO2是生物代謝和生化反應(yīng)的產(chǎn)物，主要來源于植物的呼吸作用和微生物的氧化分解，植物和微生物氧化分解污水和基質(zhì)中的有機(jī)質(zhì)，通過植物直接排放，由水體和基質(zhì)逃逸等途徑釋放進(jìn)入大氣中[5]。研究認(rèn)為，人工濕地釋放的CO2是有機(jī)物的自然歸宿，不應(yīng)被計(jì)入溫室氣體排放目錄[6-7]。因此，促進(jìn)人工濕地中CH4向CO2轉(zhuǎn)化的氧化反應(yīng)效率，能夠有效地減弱人工濕地的溫室效應(yīng)。

1.2 CH4

CH4是人工濕地中排放的另一種溫室氣體，有機(jī)物向CH4轉(zhuǎn)化的比例是決定碳基溫室氣體最終排放效應(yīng)（即碳源還是碳匯）的重要指標(biāo)[7-8]。人工濕地中CH4的排放需要經(jīng)過3個(gè)基本過程——生成、氧化和運(yùn)輸，其產(chǎn)生機(jī)理如圖1所示[9]。有機(jī)物向CH4的轉(zhuǎn)化與厭氧消化途徑相似[8]，復(fù)雜有機(jī)物經(jīng)水解，厭氧發(fā)酵生成脂肪酸和醇類等簡單有機(jī)物，然后在產(chǎn)酸菌作用下產(chǎn)酸、產(chǎn)氫并生成CO2，最后在產(chǎn)甲烷菌的作用下利用乙酸或 CO2/H2生成CH4[10]。生成的CH4一部分被氧化菌氧化為CO2，另一部分經(jīng)運(yùn)輸排放進(jìn)入大氣。CH4的氧化可分為好氧氧化和厭氧氧化兩種形式。好氧氧化發(fā)生在含氧環(huán)境中，CH4被甲烷好氧氧化菌氧化成CO2；厭氧氧化發(fā)生在反硝化過程中，被反硝化厭氧甲烷氧化古生菌和反硝化厭氧甲烷氧化細(xì)菌氧化為 CO2[11]。

1.3 N2O

人工濕地主要依靠微生物的硝化和反硝化作用去除含氮污染物，這兩個(gè)反應(yīng)的過程中伴隨了N2O的產(chǎn)生。硝化和反硝化過程中產(chǎn)生N2O的機(jī)理[8]如圖2所示。在硝化過程中，反應(yīng)中間產(chǎn)物羥胺（NH2OH）的氧化會(huì)產(chǎn)生 N2O，硝化菌對(duì)NO2--N的反硝化作用也會(huì)導(dǎo)致N2O的產(chǎn)生，NH2OH 及 NO2--N 濃度的增加會(huì)直接導(dǎo)致硝化過程中 N2O 的釋放[12]。而反硝化是將 NO3--N還原為 NO2--N，進(jìn)而還原為NO、N2O 和N2，其對(duì) N2O 排放總量的貢獻(xiàn)率占 60%以上[13]。反硝化細(xì)菌為兼性厭氧菌，當(dāng)碳源供應(yīng)不足時(shí)，反應(yīng)無法充分進(jìn)行，導(dǎo)致N2O作為中間產(chǎn)物被釋放。此外，亓鵬玉[14]研究表明，當(dāng)N2O還原酶的活性受到抑制時(shí)（如好氧環(huán)境），生成N2的還原反應(yīng)難以正常進(jìn)行，NO3--N 和 NO2--N 無法正常還原為N2，導(dǎo)致大量N2O作為中間產(chǎn)物釋放進(jìn)入大氣。

2 人工濕地溫室氣體排放特征及影響因素

人工濕地排放的溫室氣體主要包括CO2、CH4和N2O，受到不同結(jié)構(gòu)和運(yùn)行條件的影響，各種溫室氣體的排放通量也不相同，影響人工濕地溫室氣體排放通量的影響因素包括植物、基質(zhì)、構(gòu)型、進(jìn)水負(fù)荷、運(yùn)行方式和季節(jié)等。

2.1 植 物

植物對(duì)人工濕地溫室氣體排放的影響主要來源于不同植物的輸氧能力、根系的發(fā)達(dá)程度和自身呼吸作用。通氣組織不僅為植物輸氧，同時(shí)也是溫室氣體釋放的運(yùn)輸組織。以CH4為例，植物的通氣組織為CH4的釋放提供了通道，使CH4避免被氧化而直接排放到大氣中[15]。植物的根系周圍存在大量微生物，好氧環(huán)境可以為微生物提供更多生存環(huán)境，增加根系周圍好氧微生物的數(shù)量[16]。Fau?er等[17]測量了人工濕地內(nèi)南胡楊根莖的氧分壓，并表征了根相關(guān)的甲烷氧化細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)根部表面存在密集的細(xì)菌，其中34%～37%是潛在的甲烷氧化菌。植物根部的分泌物為微生物的活動(dòng)提供了碳源，促進(jìn)了溫室氣體的排放[18]，但也有研究認(rèn)為，分泌物提供的碳源使反硝化作用反應(yīng)更加充分，減少了N2O的釋放[19]。植物種類的差異導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)、輸氧能力、根系發(fā)達(dá)程度和分泌物等均有所區(qū)別，對(duì)人工濕地溫室氣體排放的影響也不盡相同。現(xiàn)有研究普遍認(rèn)為，在人工濕地中種植大型水生植物有利于減少溫室氣體排放[18]，但也有研究發(fā)現(xiàn)，有無漂浮植物加入的表面流人工濕地的CH4排放通量沒有顯著差異[20]。De La Varga等[21]的研究也表明，種植植物的水平潛流人工濕地和未種植植物的水平潛流人工濕地的CH4排放通量無顯著差異。

綜上所述，現(xiàn)有研究關(guān)于植物對(duì)人工濕地溫室氣體排放的影響存在一定爭議，原因是植物的存在對(duì)溫室氣體的排放具有顯著的物種特異性，不同的植物種類對(duì)溫室氣體排放的影響不盡相同。因此，在構(gòu)建人工濕地時(shí)選擇適當(dāng)?shù)闹参镂锓N可以有效降低溫室氣體的排放。

除此之外，植物的混合栽種、種植密度和生長周期等也會(huì)對(duì)溫室氣體排放產(chǎn)生影響。有學(xué)者對(duì)人工濕地中植物多樣性對(duì)溫室氣體排放的影響進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，植物的混合栽種比單一栽種具有更好的污水處理效果，溫室氣體的排放量也更低[22-24]。

2.2 基 質(zhì)

基質(zhì)是人工濕地的重要組成部分，是人工濕地的環(huán)境主體，常由礫石、沙子、土壤等構(gòu)成。不同基質(zhì)由于自身特性（如比表面積、孔隙率、導(dǎo)電性、物質(zhì)組成、電子交換能力等）的差異，在去除有機(jī)質(zhì)和脫氮除磷的過程中發(fā)揮的作用也不盡相同[25]。因此，人工濕地基質(zhì)主要通過基質(zhì)特性差異改變內(nèi)部環(huán)境，優(yōu)化植物生長和微生物群落結(jié)構(gòu)與酶活性，影響有機(jī)質(zhì)降解和脫氮過程，進(jìn)而改變溫室氣體排放通量[26]。

研究表明，在人工濕地基質(zhì)中加入生物炭可以顯著增加甲烷氧化菌和反硝化菌屬的豐度，降低CH4和N2O的排放通量，促進(jìn)溫室氣體減排[27]。Ji等[28]比較了普通陶粒基質(zhì)和生物炭改良基質(zhì)對(duì)表面流人工濕地溫室氣體排放的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)生物炭改良基質(zhì)通過提高相關(guān)基因豐度，顯著降低了人工濕地CH4和N2O的排放通量。鐵錳氧化物由于具有較大表面積和孔隙率、良好的氧化還原特性，近年來被廣泛應(yīng)用于人工濕地基質(zhì)中[29-30]。趙仲婧等[31]研究鐵碳微電解填料對(duì)人工濕地溫室氣體排放的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，鐵碳微電解填料大大降低了N2O排放通量，沸石則對(duì)CH4的排放有較強(qiáng)的抑制效果，鐵碳微電解和沸石復(fù)合使用可有效減少溫室氣體排放。程施藝[11]研究發(fā)現(xiàn)，含錳基質(zhì)完全抑制了CH4排放，并略微降低了N2O的排放通量，含鐵基質(zhì)降低了CH4的排放通量，但N2O的排放通量有所提高，綜合來看，含錳基質(zhì)降低了全球變暖潛能值（GWP），含鐵基質(zhì)則提高了GWP。基質(zhì)還會(huì)影響人工濕地系統(tǒng)內(nèi)的pH值，較高或較低的pH值都會(huì)影響有關(guān)反應(yīng)酶的活性，繼而影響溫室氣體的產(chǎn)生。Kasak等[32]比較了不同填料對(duì)人工濕地出水pH值的影響，發(fā)現(xiàn)人工濕地出水pH值大于10.7時(shí)，CH4和N2O的排放量都明顯減少。此外，不同種類基質(zhì)組合配置也對(duì)溫室氣體的排放存在影響。許光明[26]對(duì)不同基質(zhì)類型（普通礫石、核桃殼、錳礦石和活性氧化鋁）及其組合進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)基質(zhì)組合顯著影響 N2O 和 CH4 排放通量，核桃殼基質(zhì)與錳礦石基質(zhì)組合時(shí)，人工濕地的CH4和N2O的排放通量均明顯降低。

2.3 構(gòu) 型

常見的人工濕地構(gòu)型包括表面流人工濕地、水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地等。不同構(gòu)型人工濕地的溫室氣體排放特征也存在差異。表面流人工濕地水流在床體表面流動(dòng)，大部分區(qū)域處于厭氧狀態(tài)。水平潛流人工濕地水流在床體內(nèi)部水平流動(dòng)，大部分區(qū)域處于缺氧和厭氧狀態(tài)，復(fù)氧能力較差。垂直潛流人工濕地水流在床體內(nèi)部垂直流動(dòng)，復(fù)氧能力則相對(duì)較強(qiáng)[16]。由于不同構(gòu)型人工濕地的構(gòu)造和水流方式不同，人工濕地內(nèi)部的溶解氧含量和微生物群落結(jié)構(gòu)都有所差異，并會(huì)導(dǎo)致硝化、反硝化作用反應(yīng)速率不同，從而影響溫室氣體的產(chǎn)生和排放[33]。Mander等[18]對(duì)不同構(gòu)型的人工濕地溫室氣體排放通量進(jìn)行了整理分析，結(jié)果如表1所示。在CH4排放通量平均值方面，水平潛流人工濕地（7.4 mg/（m2·h））略高于表面流人工濕地（5.9 mg/（m2·h）），二者顯著高于垂直潛流人工濕地（2.9 mg/（m2·h））；在N2O排放通量平均值方面，水平潛流人工濕地（0.24 mg/（m2·h））較高，但與垂直潛流人工濕地（0.14 mg/（m2·h））和表面流人工濕地（0.13 mg/（m2·h））無顯著差異；將CH4和N2O排放通量按照100 a全球變暖潛能值（GWP） 系數(shù)轉(zhuǎn)換為總排放通量，垂直潛流人工濕地的總排放通量最低，水平潛流人工濕地的總排放通量最高。

Bateganya等[34]的研究也得到了類似的結(jié)果，即水平潛流人工濕地的CH4排放通量（30.5 mg/（m2·h））顯著高于垂直潛流人工濕地的CH4排放通量（8.5 mg/（m2·h）），水平潛流人工濕地的N2O排放通量（0.22 mg/（m2·h））也高于垂直潛流人工濕地（0.08 mg/（m2·h））。S?vik等[35]也比較了不同構(gòu)型人工濕地的溫室氣體排放特征，發(fā)現(xiàn)水平潛流人工濕地的N2O排放通量（9.3 mg/（m2·h））略高于垂直潛流人工濕地（8.2 mg/（m2·h）），而二者均顯著高于表面流人工濕地（1.7 mg/（m2·h））。Wu等[36]比較了不同水流方向的潛流人工濕地N2O 排放通量，發(fā)現(xiàn)水平潛流人工濕地 N2O 的平均排放通量是表面流人工濕地的 10 倍以上。Jia等[37]的研究也表明，在人工濕地間歇運(yùn)行時(shí)，水平流人工濕地N2O的排放通量比表面流人工濕地更高。然而，有學(xué)者的研究卻得出了不同的結(jié)論。Vanderzaag等[38]的研究發(fā)現(xiàn)，在處理牛奶場廢水的過程中，表面流人工濕地 N2O 的排放通量顯著高于水平流人工濕地，此外，S?vik 等[39]的研究也發(fā)現(xiàn)，垂直潛流人工濕地的 N2O 排放量高于水平流和表面流人工濕地。綜上，現(xiàn)有研究關(guān)于構(gòu)型對(duì)人工濕地溫室氣體排放的影響存在一定爭議，有待開展進(jìn)一步研究。

2.4 進(jìn)水污染負(fù)荷

過高的進(jìn)水污染負(fù)荷（包括有機(jī)質(zhì)和氮、磷等污染物）是導(dǎo)致人工濕地溫室氣體排放增加的主要原因之一[8]。有機(jī)質(zhì)會(huì)導(dǎo)致溶解氧的快速消耗、系統(tǒng)內(nèi)氧化還原電位降低，同時(shí)還可能形成堵塞，進(jìn)一步削弱人工濕地的復(fù)氧能力，從而導(dǎo)致CH4的排放增加。Corbella等[40]研究發(fā)現(xiàn)，高濃度的有機(jī)碳負(fù)荷是影響CH4排放的重要因素。高TN負(fù)荷則會(huì)導(dǎo)致硝化反應(yīng)供氧不足，反應(yīng)速率下降，造成亞硝化反應(yīng)速率高于硝化反應(yīng)速率，使得 NO2-累積，從而誘導(dǎo) NH4OH 氧化、硝化菌反硝化等產(chǎn)生N2O 的過程發(fā)生[41-42]。此外，進(jìn)水的碳源類型也會(huì)對(duì)人工濕地溫室氣體排放產(chǎn)生影響。Chen等[43]對(duì)比了葡萄糖和醋酸鈉作為碳源時(shí)人工濕地的溫室氣體排放情況，結(jié)果表明醋酸鈉作為碳源在促進(jìn)反硝化和GWP方面優(yōu)于葡萄糖。

進(jìn)水碳氮比也是影響溫室氣體排放的重要因素。陳欣[7]研究發(fā)現(xiàn)碳氮比為10時(shí)，人工濕地系統(tǒng)的N2O排放通量和GWP值最低，這一結(jié)論與吳娟[44]的研究結(jié)論一致。在碳氮比較低時(shí)，反硝化反應(yīng)進(jìn)行不完全，導(dǎo)致NO2-的積累，N2O還原酶活性下降，導(dǎo)致N2O釋放量增加[42，44]。

2.5 運(yùn)行方式

人工濕地的運(yùn)行方式可分為連續(xù)運(yùn)行和間歇運(yùn)行。連續(xù)運(yùn)行的人工濕地通常處于飽和狀態(tài)，復(fù)氧能力較差，床體多為厭氧環(huán)境，N2O的排放量較低，但CH4排放量較高[8]。間歇運(yùn)行的人工濕地復(fù)氧能力強(qiáng)，可提高污染物凈化效率，降低CH4的排放，但會(huì)增加N2O的排放[18]。Mander等[45]研究發(fā)現(xiàn)，潛流人工濕地間歇運(yùn)行顯著增加了N2O排放，Kasak等[46]對(duì)表面流人工濕地的研究也取得了類似的結(jié)果。

此外，間歇運(yùn)行的人工濕地排水期會(huì)使氣體擴(kuò)散不再受液面的阻礙，溫室氣體直接釋放進(jìn)入大氣，也會(huì)增加溫室氣體的排放量[47]。Ji等[28]對(duì)比研究了間歇曝氣的人工濕地和潮汐流人工濕地，發(fā)現(xiàn)大量的溫室氣體從排空后的人工濕地基質(zhì)中逸出，使溫室氣體排放通量顯著增加。不恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)行方式還可能會(huì)增加人工濕地堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，人工濕地堵塞會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)水力傳導(dǎo)系數(shù)下降，厭氧和缺氧區(qū)域增加，CH4排放顯著增加[48-49]。美國環(huán)保署對(duì)100多個(gè)人工濕地的調(diào)查顯示，近50%的人工濕地在運(yùn)行前期出現(xiàn)堵塞問題，這一問題不僅會(huì)導(dǎo)致污水處理效率下降，還會(huì)增加CH4的排放[50]。

2.6 季 節(jié)

季節(jié)變化會(huì)改變溫度和氣候，影響植物的生長狀態(tài)和人工濕地系統(tǒng)生化反應(yīng)速率，從而影響溫室氣體的排放。溫度對(duì)硝化作用釋放的N2O具有顯著影響，當(dāng)溫度大于 30 ℃時(shí)，亞硝化反應(yīng)速率高于硝化反應(yīng)速率，造成亞硝酸鹽的積累，大量產(chǎn)N2O 反應(yīng)得以進(jìn)行，導(dǎo)致 N2O 的大量排放[43]。S?vik等[35]對(duì)比了夏冬兩季垂直潛流人工濕地的N2O排放通量，發(fā)現(xiàn)夏季的排放通量顯著高于冬季。Chuersuwan等[51]比較潛流和表面流人工濕地的溫室氣體排放通量，結(jié)果顯示溫室氣體排放通量具有明顯的季節(jié)性波動(dòng)，夏季的CO2和N2O排放量高于冬季。CH4的釋放同樣受到季節(jié)的影響，在氣溫較高的春夏季釋放量較多，氣溫較低的冬季釋放量較少[8，44]。此外，Groh等[52]的研究顯示，水溫也是影響溫室氣體排放通量的重要因素。水溫低于18 ℃時(shí)，CH4和N2O的排放通量顯著減少。

3 人工濕地溫室氣體減排措施

人工濕地作為常見的污水處理工藝，理想的運(yùn)行狀態(tài)是在保持較高污染物去除率的同時(shí)，降低溫室氣體排放量，以求獲取最高的生態(tài)環(huán)境效益。現(xiàn)有人工濕地設(shè)計(jì)時(shí)往往只考慮污染物的去除效果，忽略了如何減少溫室氣體排放量。基于上述關(guān)于溫室氣體排放影響因素的分析，在設(shè)計(jì)人工濕地時(shí)可以從以下幾個(gè)方面考慮溫室氣體減排。

（1）合理搭配選擇植物種。植物對(duì)溫室氣體排放的影響具有物種特異性，在運(yùn)行條件允許的情況下，優(yōu)化植物物種的選擇，適當(dāng)組合植物物種，增加植物多樣性，進(jìn)而降低人工濕地的溫室氣體排放量。

（2）合理選擇基質(zhì)類型。可優(yōu)先考慮鐵錳類基質(zhì)，同時(shí)在基質(zhì)中添加部分生物炭，以減少人工濕地溫室氣體的排放通量，并可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)考慮多種基質(zhì)組合。

（3）在設(shè)計(jì)成本和運(yùn)行條件允許的情況下，優(yōu)先選擇溫室氣體排放通量較低的垂直潛流人工濕地和表面流人工濕地，優(yōu)先選用溫室氣體排放通量較低的優(yōu)質(zhì)碳源，并控制進(jìn)水碳氮比。

（4）優(yōu)化調(diào)整運(yùn)行方式，妥善權(quán)衡污水凈化率和溫室氣體排放量，保證污水凈化率的同時(shí)降低溫室氣體排放。提高運(yùn)行維護(hù)管理水平，定期處理系統(tǒng)內(nèi)堵塞問題，降低堵塞對(duì)污水處理和溫室氣體排放的影響。

（5）在設(shè)計(jì)成本和運(yùn)行條件允許的情況下，可考慮為人工濕地系統(tǒng)設(shè)置恒溫環(huán)境，使氣溫和水溫始終保持在溫室氣體排放量低的閾值。

4 結(jié)論與展望

人工濕地在處理污水的過程中，伴隨大量溫室氣體的產(chǎn)生和排放。影響溫室氣體排放的主要因素有植物、基質(zhì)、構(gòu)型、進(jìn)水負(fù)荷、運(yùn)行方式和季節(jié)等，通過改變酶活性、微生物活性、溶氧量和溫度等影響溫室氣體的排放。隨著“雙碳”目標(biāo)不斷接近，降低人工濕地溫室氣體排放通量也越發(fā)值得關(guān)注。為了保持人工濕地的污染物去除率，同時(shí)降低溫室氣體排放量，提高濕地的生態(tài)環(huán)境效益，在設(shè)計(jì)時(shí)可考慮選擇適當(dāng)?shù)臉?gòu)型、基質(zhì)和植物，調(diào)整濕地運(yùn)行方式和進(jìn)水負(fù)荷等。

現(xiàn)有研究關(guān)于植物對(duì)人工濕地溫室氣體排放的具體影響機(jī)制尚不明朗，人工濕地堵塞對(duì)溫室氣體排放的影響研究也較為欠缺。同時(shí)，現(xiàn)有研究主要關(guān)注不同影響因素對(duì)人工濕地的污水凈化率或溫室氣體排放通量的影響，缺乏不同影響因素對(duì)人工濕地的污水凈化率和溫室氣體排放通量影響的綜合評(píng)價(jià)。建議未來強(qiáng)化植物和人工濕地堵塞等因素對(duì)溫室氣體排放影響機(jī)制的研究，并開展植物、構(gòu)型、基質(zhì)等影響因素對(duì)人工濕地的污水凈化率和溫室氣體排放通量影響的綜合評(píng)價(jià)，尋找同時(shí)具備高污水凈化率和低溫室氣體排放通量的人工濕地運(yùn)行配置組合，獲取更高的生態(tài)環(huán)境效益。

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期：2023-10-11

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（520090091）；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（CKSF2021481+SH）

作者簡介：吳嘉彬，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)樗鷳B(tài)修復(fù)。E-mail：1053219402@qq.com

2024，8（4）：21-29

Research Progresses of the Characteristics and Influencing Factors of Greenhouse Gas Emissions from Artificial Wetlands

WU Jiabin1，2，GUO Weijie1，2，ZHAO Weihua1，2

（1. Basin Water Environmental Research Department，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；2. Hubei Provincial Key Laboratory of River Basin Water Resources and Eco-environmental Sciences，Wuhan 430010，China）

Abstract：Artificial wetlands are widely used in sewage treatment and ecological restoration due to their ecological benefits，low resource consumption，cost-effectiveness，and stability. While removing pollutants，artificial wetlands also produce and release greenhouse gases such as CO2，CH4 and N2O，which may reduce their ecological and environmental benefits. This paper introduces the characteristics and mechanism of greenhouse gas emissions from different types of artificial wetlands，and summarizes the effects of various factors such as plant types，substrates，configuration，influent loads，operation modes and seasonal variations on emission fluxes. Additionally，we offer emission reduction measures and propose future research directions.

Key words：artificial wetland；greenhouse gases；influencing factors；emission reduction measures