東北地理所在人工濕地低溫運(yùn)行研究方面取得進(jìn)展
環(huán)境溫度是影響人工濕地凈化效能的重要因素之一。我國(guó)東北地區(qū)氣候寒冷，特別是自秋季環(huán)境溫度下降以后，人工濕地植物和微生物均會(huì)受到一定的影響，進(jìn)而影響人工濕地的凈化效能。量化不同環(huán)境溫度對(duì)不同植被和基質(zhì)配置人工濕地凈化效能的影響、揭示其驅(qū)動(dòng)機(jī)制、研發(fā)提高人工濕地在低溫條件下運(yùn)行效能的強(qiáng)化措施，是推動(dòng)人工濕地在北方寒區(qū)廣泛應(yīng)用的重要前提。
東北地理所水環(huán)境污染與防治學(xué)科組針對(duì)人工濕地低溫運(yùn)行問(wèn)題開(kāi)展了一系列研究工作。研究發(fā)現(xiàn)以爐渣或礫石為基質(zhì)的人工濕地對(duì)氨氮、硝氮、總氮、總磷和COD的去除率均隨著環(huán)境溫度的下降而下降，特別是當(dāng)平均環(huán)境溫度下降至10℃以下（實(shí)驗(yàn)中平均溫度8.9℃）時(shí)，人工濕地對(duì)硝氮的去除能力影響最為明顯，其去除率與25.5℃時(shí)相比較最高下降了39%，對(duì)總磷的去除率最高也下降了30%左右。
溫度變化除了對(duì)人工濕地凈化效能產(chǎn)生影響以外，還對(duì)人工濕地植物根際土壤酶活性和土壤微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。整體而言，人工濕地植物根際土壤脲酶活性隨環(huán)境溫度的下降而下降，蔗糖酶隨溫度的下降而升高。當(dāng)平均環(huán)境溫度由25.5℃下降至19.8℃時(shí)，人工濕地植物根際微生物量增加，而當(dāng)溫度繼續(xù)下降至8.9℃時(shí)，微生物量降低，但微生物豐度隨環(huán)境溫度的變化不大。
通過(guò)對(duì)濕地植被和基質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化可以有效提高人工濕地在低溫環(huán)境下的凈化效能，進(jìn)而延長(zhǎng)人工濕地在深秋和初冬季節(jié)的有效運(yùn)行時(shí)間。在植被方面，將兩種植物（實(shí)驗(yàn)中為美人蕉和千屈菜）混合種植可以有效提高人工濕地的凈化效能，與種植單一植物的人工濕地相比較，可以將總氮和總磷的去除率分別提高5%和10%左右；在基質(zhì)優(yōu)化方面，通過(guò)添加一定比例的鐵碳微電解材料，可以有效提高人工濕地對(duì)總磷的去除效果，即使當(dāng)環(huán)境溫度下降至10℃以下（8.9℃），人工濕地對(duì)總磷的去除率仍然能達(dá)到96%以上。
上述研究成果分別發(fā)表在 Water Air & Soil Pollution, International Journal of Phytoremediation, 和Water Science and Technology等國(guó)際期刊上，東北地理所?；莞毖芯繂T為論文第一或通訊作者，相關(guān)工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFC0500404-4）、研究所“一三五”規(guī)劃培育三項(xiàng)目以及中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目（2017274）資助。
圖1栽種不同植物的水平潛流人工濕地在不同環(huán)境溫度下的凈化效果（CW1:無(wú)植物對(duì)照； CW2:美人蕉；CW3:千屈菜；CW4:美人蕉與千屈菜混種）
論文信息：
1、Qingwei Zhou, Hui Zhu*,Gary Banuelos, Baixing Yan, Yinxiu Liang, Xiangfei Yu, Xianwei Cheng, Lijiang Chen. Effects of vegetation and temperature on nutrient removal and microbiology in horizontal subsurface flow constructed wetlands for treatment of domestic sewage. Water Air Soil Pollut. 2017, 228:95. 論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11270-017-3280-1
2、Qingwei Zhou, Hui Zhu*, Gary Banuelos, Baixing Yan, Yinxiu Liang, Jing Yu, Huai Li. Impacts of vegetation and temperature on the treatment of domestic sewage in constructed wetlands incorporated with Ferric-Carbon Micro-Electrolysis material. International Journal of Phytoremediation. 2017, 19(10):915-924. 論文鏈接：http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/15226514.2017.1303811
3、Hui Zhu, Qingwei Zhou, Baixing Yan*, Yinxiu Liang, Xiangfei Yu, Yoram Gerchman, Xianwei Cheng. Influence of vegetation type and temperature on the performance of constructed wetlands for nutrient removal. Water Science and Technology. 2017. DOI: 10.2166/wst.2017.556. 論文鏈接：http://wst.iwaponline.com/content/early/2017/11/23/ws t.2017.556
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