2人工濕地溫室氣體的釋放研究

（2）人工濕地溫室氣體的釋放特征

目前，針對人工濕地污水處理系統(tǒng)溫室氣體釋放的研究尚處于起步階段。

（3）人工濕地溫室氣體釋放的影響因素

人工濕地溫室氣體的釋放與系統(tǒng)設(shè)計、運行及氣候環(huán)境等諸多因素密切相關(guān)。目前，國內(nèi)外關(guān)于人工濕地溫室氣體影響因素的研究主要包括以下幾個方面：

①濕地類型

不同類型人工濕地的構(gòu)造、水流狀態(tài)及其內(nèi)部微生物種群分布不同，進而對人工濕地溫室氣體的釋放產(chǎn)生影響。

②水位

人工濕地水位狀況影響系統(tǒng)氧化還原環(huán)境、甲燒氧化菌、產(chǎn)甲燒菌的活性，并影響氧氣、甲燒的擴散與傳輸速率，進而對溫室氣體的釋放產(chǎn)生影響。當(dāng)水位較低時，系統(tǒng)溶解氧滲透力充足，氧化層厚度增加，產(chǎn)生的CH₄易被氧化，從而使CH₄排放降低。而水位較高則形成厭氧環(huán)境，系統(tǒng)氧化還原電位降低，為產(chǎn)甲烷菌提供了更加有利的條件，產(chǎn)生大量的CH₄；同時還影響系統(tǒng)硝化反硝化細菌的繁殖與分布，進而對N₂O釋放產(chǎn)生影響。有研究者研究了水位變化對人工濕地溫室氣體釋放的影響，結(jié)果表明，系統(tǒng)水位越低，和釋放量越大，而釋放量降低。

③碳氮比

污水C/N也是影響人工濕地溫室氣體釋放的重要因素。有研究表明較低的可降解有機物含量和C/N將會導(dǎo)致N₂O釋放量增加。對人工濕地污水處理過程釋放的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)COD/N為5時，N₂O釋放量小且和脫氮效果較好。類似的，對于人工濕地中和的釋放情況，有研究結(jié)果表明，C/N為2.5:1~5:`時，系統(tǒng)溫室氣體釋放量較小。

④水力負荷

水力負荷影響人工濕地系統(tǒng)凈化效果，也可能對人工濕地溫室氣體釋放產(chǎn)生影響。有研究者研究了人工濕地污水處理系統(tǒng)中釋放的時空變化規(guī)律，結(jié)果表明，較高的水力負荷下，系統(tǒng)CH4釋放量越大，且與進水污染物濃度密切相關(guān)。

⑤植物種類

不同濕地植物的生長習(xí)性、根系發(fā)達程度等差異較大，其根區(qū)微環(huán)境亦有不同，進而影響人工濕地中溫室氣體的產(chǎn)生及釋放過程。有研究表明，人工濕地系統(tǒng)中溫室氣體釋放量與種植的濕地植物種類密切相關(guān)，且植物生長狀況可對CH4的釋放產(chǎn)生重要影響。有研究濕地植物種類對人工濕地系統(tǒng)N2O釋放的影響，結(jié)果表明，茭白濕地系統(tǒng)的N2O釋放量最大，與其有機物和氧氣輸送能力有一定的關(guān)系.

⑥其他因素

除上述研究較多的影響因素外，溫度、pH、ORP、DO、鹽度、污染物種類及操作方式等也會影響人工濕地系統(tǒng)溫室氣體的釋放。針對干濕交替的操作操作方式對人工濕地釋放的影響研究結(jié)果表明，干濕交替促進系統(tǒng)N₂O擴散傳輸過程，從而使其釋放量增大。

3存在的問題

目前，人工濕地技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)污水處理、河湖水質(zhì)改善等環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域。但對人工濕地中污染物遷移轉(zhuǎn)化、歸趨途徑及其環(huán)境效應(yīng)的理論技術(shù)研究尚不完善、不成熟，具體表現(xiàn)在以下三個方面：

（1）人工濕地長期凈化效果及其去污特征

現(xiàn)有人工濕地研究多限于氣候較暖和地區(qū)，而在北方寒冷氣候條件下，人工濕地對以污水處理廠排水為主（污染物濃度低、碳氮比低）的污染河水的長期運行能力研究不足。此外，人工濕地去污機理相當(dāng)復(fù)雜，人工濕地關(guān)鍵組成要素在深度凈化污染河水的作用和影響尚缺乏系統(tǒng)的研究。

（2）人工濕地物質(zhì)能量分配與流向過程

目前人工濕地污染物的去除過程研究多基于“黑箱”理論，對于污染物（有機物、氮、磷）在濕地系統(tǒng)內(nèi)遷移轉(zhuǎn)化過程的定量化以及元素循環(huán)的生態(tài)動力學(xué)模型研究鮮有報道。

（3）人工濕地溫室氣體釋放及其環(huán)境效應(yīng)

目前對溫室氣體的研究主要集中在農(nóng)田、草原等土壤生態(tài)系統(tǒng)及河湖、天然濕地等水生生態(tài)系統(tǒng)中，對于人工濕地的溫室氣體釋放問題尚未引起重視。以污染物去除為主要目標(biāo)的人工濕地系統(tǒng)其大量污染物的輸入與轉(zhuǎn)化過程可影響系統(tǒng)溫室氣體的源匯轉(zhuǎn)變，而對人工濕地溫室氣體釋放及其環(huán)境效應(yīng)的研究工作尚未系統(tǒng)開展。