李英華,李海波,徐新陽(yáng),汪思琪，楊 蕾，蘇 菲

(東北大學(xué) 資源與土木工程學(xué)院, 沈陽(yáng) 110004)

土地處理系統(tǒng)利用土壤-微生物-植物自我調(diào)控機(jī)制和綜合凈化功能實(shí)現(xiàn)污水資源化與無(wú)害化[1],包括:快滲、慢滲、漫流、人工濕地和土壤滲濾系統(tǒng)．

與傳統(tǒng)污水處理方法相比,污水土地處理系統(tǒng)具有管理簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、兼具生態(tài)服務(wù)功能等優(yōu)點(diǎn)[2-4];近年來(lái),土地處理系統(tǒng)在生活污水及微污染水處理中的應(yīng)用日益廣泛,研究?jī)?nèi)容主要集中在效果驗(yàn)證[5]、除污機(jī)理分析[1]及脫氮效果強(qiáng)化[6]方面．然而,污水土地處理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用中仍存在諸如占地面積大、基質(zhì)層易堵塞及釋放溫室氣體等缺點(diǎn)．研究表明,生物硝化-反硝化作用是土地處理系統(tǒng)脫氮的主要途徑,氧化亞氮(Nitrous Oxide, N2O)是該過(guò)程的重要副產(chǎn)物[7]．N2O的單分子增溫潛勢(shì)是二氧化碳的298倍．此外,其分解產(chǎn)物也是NO氣體的主要來(lái)源,NO是破壞臭氧層的鏈?zhǔn)交瘜W(xué)反應(yīng)中的關(guān)鍵物質(zhì)[7-8]．污水土壤滲濾是活性污泥法有益且必要的技術(shù)補(bǔ)充形式,盡管目前中國(guó)僅有約240萬(wàn)人口規(guī)模的生活污水采用該技術(shù)凈化[10],但在農(nóng)村、城郊等集中管網(wǎng)還未涉及的區(qū)域有較大的應(yīng)用空間,因此,N2O引發(fā)的局部溫室氣體效應(yīng)亟需引發(fā)關(guān)注．

1 污水土地處理系統(tǒng)中N2O的釋放機(jī)理

目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于土地處理系統(tǒng)N2O的釋放機(jī)理方面的認(rèn)識(shí)已基本達(dá)成共識(shí)．根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,氧化亞氮主要由以下3種生物化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生[9-11]:① 硝化過(guò)程:N作為電子受體轉(zhuǎn)化為NO2-、NO3-的過(guò)程,N2O作為反應(yīng)副產(chǎn)物釋放;② 反硝化過(guò)程:在缺氧條件下,反硝化細(xì)菌將以NO3--N為電子受體,以有機(jī)物為電子供體,最終將進(jìn)水中氮轉(zhuǎn)化為N2的過(guò)程,N2O作為中間產(chǎn)物產(chǎn)生;③ 化學(xué)脫氮作用:進(jìn)水中NO3-及NO2-與有機(jī)物及無(wú)機(jī)物(如亞鐵鹽、亞銅鹽)反應(yīng)而生成N2O或N2．研究表明,硝化-反硝化過(guò)程是N2O產(chǎn)生的主要過(guò)程,其排放速率等于硝化和反硝化作用過(guò)程的N2O排放速率之和;其機(jī)理如圖1.

硝化過(guò)程釋放N2O:

反硝化過(guò)程釋放N2O:

圖1N2O產(chǎn)生機(jī)理示意圖

Fig.1DiagramofN2Oreleasingmechanisms

如圖1所示,硝化過(guò)程是在亞硝化和硝化微生物將NH3或NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO2--N和NO3--N的過(guò)程,產(chǎn)物廣泛存在于土壤、水體和沉積物中;反硝化過(guò)程則是在厭氧條件下,由反硝化細(xì)菌將NO3--N還原成氮?dú)?N2)或氧化氮(N2O和NO)的過(guò)程,N2O存在于土地處理系統(tǒng)的深層或厭氧層．雖然硝化和反硝化作用都可以產(chǎn)生N2O,但據(jù)報(bào)道,大氣中N2O的主要來(lái)源是反硝化作用．N2O的產(chǎn)生和釋放主要是由于一些反硝化微生物缺少編碼氧化亞氮還原酶的基因,通過(guò)不完全的反硝化作用產(chǎn)生N2O[10]．

因此,基于N2O的產(chǎn)生機(jī)理分析,在污水土地處理系統(tǒng)中,影響基質(zhì)層生物硝化及反硝化過(guò)程的因素可能是影響N2O產(chǎn)生通量的主要因子．

2 污水土地處理系統(tǒng)N2O釋放通量及主導(dǎo)因子

2.1 工藝類型

文獻(xiàn)[9]利用靜態(tài)箱-氣相色譜法研究了潛流和表面流人工濕地系統(tǒng)中N2O的釋放規(guī)律和相關(guān)的氨氧化細(xì)菌．通過(guò)對(duì)模擬人工濕地系統(tǒng)近兩年的觀測(cè)研究,發(fā)現(xiàn)人工濕地N2O通量存在明顯的季節(jié)差異和日變化,并對(duì)N2O的季節(jié)變化、日變化及沿程變化特征進(jìn)行了研究．總體而言,除植物發(fā)芽期,表面流人工濕地系統(tǒng)均為N2O的排放源,潛流濕地N2O平均排放通量是表面流的10倍以上(潛流和表面流人工濕地N2O平均通量分別為0.296 5 mg/(m2·h)和 0.028 2 mg/(m2·h))．這與人工濕地類型、基質(zhì)水分含量等有很大聯(lián)系,表面流人工濕地土壤層上存有一定量的污水,有效降低了基質(zhì)通透性．因此,該厭氧條件促進(jìn)了基質(zhì)層厭氧微生物的反硝化作用,阻礙了N2O向大氣中的擴(kuò)散,增加了N2O被厭氧還原為N2的幾率,N2O的釋放通量減少．

文獻(xiàn)[10]研究了土壤溝式和尼米槽式地下滲濾系統(tǒng)N2O的釋放特征,結(jié)果表明:N2O的釋放特征主要受工藝結(jié)構(gòu)的影響．土壤溝式滲濾系統(tǒng)N2O的釋放量為8.2～12.2 g/m3,而尼米槽式滲濾系統(tǒng)由于散水管較淺,反硝化反應(yīng)進(jìn)行不完全,N2O的釋放量較少,僅為3.3～5.0 g/m3．總體來(lái)看,滲濾系統(tǒng)N2O的產(chǎn)量為傳統(tǒng)活性污泥工藝的幾倍至十幾倍,進(jìn)水總氮濃度的2%～8%將轉(zhuǎn)化為N2O．

文獻(xiàn)[11]對(duì)比研究了不同濕地類型N2O排放通量(表1)．結(jié)果表明:N2O排放通量存在明顯的空間差異性,不同濕地類型間N2O排放量差別較大．崇明東灘蘆葦濕地N2O排放通量大于美國(guó)阿巴拉契亞南部的濱河濕地和歐洲河口濕地,但低于潮汐咸水濕地,與三江平原沼澤濕地相近．與若爾蓋高原泥炭濕地不同,崇明東灘蘆葦濕地在春夏季對(duì)N2O表現(xiàn)為明顯的吸收作用．

表1 不同濕地類型N2O排放通量

2.2 植物類型及栽種方式

植物作為“土壤-微生物-植物”系統(tǒng)的重要組成部分,其種類、覆蓋面積等均能影響土壤內(nèi)部氮素負(fù)荷、溶解氧等參數(shù)的變化,進(jìn)而影響土地處理系統(tǒng)N2O的釋放．植物主要通過(guò)以下途徑影響N2O產(chǎn)生與排放[18]:① 植物根系及分泌物等影響土壤相應(yīng)氣體產(chǎn)生菌的活動(dòng);② 植物自身產(chǎn)生或吸收氣體;③ 植物起到了導(dǎo)管作用,將土壤產(chǎn)生的氣體排放到大氣．

文獻(xiàn)[11]采用靜態(tài)箱-氣相色譜法研究了崇明東灘濕地N2O的排放通量．結(jié)果表明,植被覆蓋與否的沉積物系統(tǒng)中,N2O通量存在較大差異,相對(duì)于無(wú)植被覆蓋的沉積物,高潮灘蘆葦系統(tǒng)對(duì)N2O的排放表現(xiàn)出促進(jìn)作用,在生長(zhǎng)季,其促進(jìn)作用更加顯著,使高潮灘沉積物的排放量由0.71 μg/(m2·h)增加到566.28 μg/(m2·h),相對(duì)于干濕交替環(huán)境條件而言,植物的生理活動(dòng)與NO3--N及NH4+-N的含量變化、溫度、水分條件之間在根際沉積物中的協(xié)同作用,是影響硝化-反硝化作用的主要因素．相反,黃河口濱岸中潮灘系統(tǒng)整體表現(xiàn)為N2O的匯,可能原因如下:① 相對(duì)于低潮灘沉積物,中潮灘沉積物中的有機(jī)質(zhì)、全氮、硝態(tài)氮和氨態(tài)氮含量呈較低水平,表明其含氮物質(zhì)基礎(chǔ)差,對(duì)微生物硝化-反硝化可能產(chǎn)生限制作用,不利于N2O的產(chǎn)生和釋放;② 中潮灘廣泛分布著翅堿蓬群落,其植株矮小,因此通過(guò)植株光合作用釋放的O2很容易擴(kuò)散到沉積物表層,抑制反硝化過(guò)程,影響N2O的產(chǎn)生和釋放．

除了物種類型,植物混種方式對(duì)N2O產(chǎn)生通量也有影響．文獻(xiàn)[19]利用水培微宇宙模擬人工濕地,選擇水芹(Oenanthejavanica),羊蹄(Rumexjaponicus),虉草(Phalarisarundinacea)和吉祥草(Reineckiacarnea)4個(gè)物種,進(jìn)行單種及混種2種處理,探討了植物豐富度對(duì)系統(tǒng)N2O釋放的影響．結(jié)果表明:混種系統(tǒng)N2O排放量顯著高于單種系統(tǒng),表明植物物種豐富度對(duì)系統(tǒng)中N2O排放具有促進(jìn)作用．該結(jié)論與前期研究結(jié)論相一致[20-21],原因可能是:不同植物對(duì)根系分泌的有機(jī)碳以及硝酸還原酶對(duì)氮素的互補(bǔ)利用造成．

然而,Rodríguez-Aragón等人的研究結(jié)果與以上結(jié)論相反,認(rèn)為:氣體通量與生物量直接的相關(guān)性并不顯著(表2)[22]．因此,植物生物量對(duì)N2O釋放通量的響應(yīng)關(guān)系目前還存在較大爭(zhēng)議．

表2 濕地N2O通量與生物量的相關(guān)關(guān)系

2.3 基質(zhì)性質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì)是微生物呼吸的主要碳源,基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量、pH、溶解氧含量波動(dòng)等條件對(duì)N2O的釋放有重要的影響．從生物學(xué)角度分析,基質(zhì)孔隙率高,溶解氧含量越高,反硝化作用受阻,不利于N2O的排放[23];由于植物和微生物呼吸作用耗氧使的土壤溶解氧含量降低,制約了硝化作用,從而影響N2O的產(chǎn)生通量;當(dāng)溶解氧的濃度超過(guò)0.2 mg/L時(shí),反硝化作用將難以發(fā)生[24],N2O的釋放也會(huì)受阻．

文獻(xiàn)[25]采用乙炔抑制原狀土柱培養(yǎng)法,對(duì)比研究了有機(jī)質(zhì)含量對(duì)濕地系統(tǒng)N2O釋放速率的影響．該研究以草甸沼澤土和腐殖質(zhì)沼澤土為基質(zhì),結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種濕地系統(tǒng)N2O排放速率的變化趨勢(shì)基本一致,但草甸沼澤土的N2O排放速率明顯高于腐殖質(zhì)沼澤土,是腐殖質(zhì)沼澤土的(1.79 ± 1.07)倍;兩者的反硝化速率的變化趨勢(shì)并不一致,草甸沼澤土的反硝化速率一般為腐殖質(zhì)沼澤土的(1.67 ± 1.56)倍;草甸沼澤土在監(jiān)測(cè)期內(nèi)的N2O排放量明顯高于反硝化損失量, 表明硝化作用在N2O排放和氮素?fù)p失過(guò)程中發(fā)揮了重要作用;而腐殖質(zhì)沼澤土的反硝化損失量明顯高于N2O排放量,說(shuō)明:反硝化作用是導(dǎo)致N2O排放和氮素?fù)p失的重要過(guò)程．

土壤孔隙水飽和度一直被作為N2O重要的主要因素,因?yàn)槠溆绊懹袡C(jī)質(zhì)的降解過(guò)程、氨化速率、反硝化速率和氧化亞氮的排放路徑,比單純的分析含水量更能反映沉積物濕度狀況[26]．有研究指出[27-28],當(dāng)土壤孔隙水飽和度在30%～60%時(shí),N2O排放主要來(lái)自于硝化作用,而當(dāng)飽和度介于60～90%時(shí),主要來(lái)自于反硝化作用,因而過(guò)高或過(guò)低的土壤孔隙水飽和度均不利于N2O排放．文獻(xiàn)[9]研究結(jié)果驗(yàn)證了這一觀點(diǎn),像表面流濕地那樣表層有水層或含水率過(guò)高不利于N2O排放．文獻(xiàn)[29]用同位素示蹤法研究了黑土中不同含水率下氮素的轉(zhuǎn)化,研究發(fā)現(xiàn),硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)是同時(shí)發(fā)生的,但反應(yīng)的重要性取決于土壤中的含水率,即當(dāng)土壤中水分不飽和時(shí),以NH4+-N被氧化為NO3--N的硝化反應(yīng)為主,但NO3-含量也會(huì)有所減少,NO的產(chǎn)生量明顯高于N2O的產(chǎn)生量;當(dāng)土壤水分飽和時(shí),在土壤氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程中反硝化反應(yīng)起主導(dǎo)作用,但硝化作用也不能被忽視,N2O產(chǎn)生量高于土壤中水分不飽和狀態(tài)下的產(chǎn)生量．

基質(zhì)pH對(duì)N2O凈排放的影響十分復(fù)雜[30]．反硝化微生物保持高活性的最適pH為中性至微堿性,因?yàn)樵谒嵝原h(huán)境中,反硝化微生物可利用的有機(jī)碳和無(wú)機(jī)氮比中性或微堿性環(huán)境中的低．在最適pH范圍,反硝化速率隨pH的增加而增加,N2O通量與pH呈顯著正相關(guān)．鹽度也是影響N2O通量的因素之一,鹽度與N2O產(chǎn)生量呈顯著相關(guān)(P<0.01)．因?yàn)辂}度的改變影響硫酸鹽還原作用,而該作用產(chǎn)生的H2S會(huì)抑制氧化亞氮還原酶的作用[31]．

有學(xué)者認(rèn)為[32],潮汐作用對(duì)濕地系統(tǒng)N2O通量的影響主要通過(guò)改變土壤含水量與氧化還原電位(Eh)．漲潮深度淹水導(dǎo)致含水量增加,潮水退去,含水量相應(yīng)降低．文獻(xiàn)[10]發(fā)現(xiàn)地下滲濾系統(tǒng)Eh與N2O釋放呈顯著正相關(guān)關(guān)系,在通風(fēng)條件下,當(dāng)系統(tǒng)氧化還原電位保持在+200mV以上時(shí),N2O產(chǎn)量是不通風(fēng)條件下產(chǎn)量的50%．為確保系統(tǒng)的處理效率,地下滲濾系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)持續(xù)營(yíng)造由好氧到厭氧的環(huán)境(不同的Eh條件),硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)可以同時(shí)進(jìn)行．在反硝化過(guò)程中,氧的存在能夠抑制N2O被還原為N2,使得N2O作為反硝化的最終代謝產(chǎn)物;較高的Eh能夠增加N2O的釋放,較低的Eh減少N2O的釋放．表3描述了基質(zhì)主要理化性質(zhì)與N2O通量的相關(guān)性[32]．

表3 基質(zhì)性質(zhì)對(duì)N2O排放通量的相關(guān)系數(shù)

注:**表示在P<0.01水平上的顯著；*表示在P<0.05水平上的顯著

2.4 溫度

微生物活動(dòng)強(qiáng)度隨溫度的改變而改變,在低溫下容易失活．因此,微生物生化過(guò)程速率在低溫條件下可以忽略．在一定溫度以上,生化反應(yīng)速率遵循阿累尼烏斯關(guān)系而快速上升[33]．硝化反應(yīng)的最適宜溫度25～35℃,40℃以上和5℃以下其活性受到限制．反硝化微生物生存的最適溫度范圍較,為10～25℃．目前,關(guān)于溫度對(duì)N2O產(chǎn)生通量的響應(yīng)關(guān)系仍存有較大爭(zhēng)議．

文獻(xiàn)[9]研究潛流和表面流人工濕地系統(tǒng)中N2O的釋放規(guī)律,發(fā)現(xiàn)潛流和表面流人工濕地N2O通量均有較大的月份差異,最大值均出現(xiàn)在7月份;潛流人工濕地N2O的最低釋放量在11月,表現(xiàn)為微弱的釋放,而表面流人工濕地N2O的最低通量在3月份,表現(xiàn)為吸收．對(duì)溫度與N2O通量進(jìn)行相關(guān)性分析表明,表面流人工濕地N2O通量與水溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05),7月水溫最高,其N2O的排放通量均高于其他月份．相似的規(guī)律在人工濕地N2O通量日變化過(guò)程中也有體現(xiàn),兩種類型人工濕地N2O通量的極大值和極小值分別出現(xiàn)在中午和凌晨．文獻(xiàn)[33]認(rèn)為太陽(yáng)輻射能加快植物組份對(duì)氣體的交換和傳輸,一方面在相對(duì)較高的溫度條件下分子擴(kuò)散較快,有利于N2O的擴(kuò)散,另一方面,隨著溫度的升高,土壤中微生物活性增強(qiáng),加快了其參與的氮素地球化學(xué)循環(huán)反應(yīng),從而有利于N2O的產(chǎn)生．

與吳娟和Grunfeld的研究結(jié)論相反,文獻(xiàn)[11]通過(guò)靜態(tài)箱-氣相色譜法對(duì)崇明東灘蘆葦群落在生長(zhǎng)周期內(nèi)的N2O排放、吸收特征進(jìn)行了研究．結(jié)果表明:N2O排放量和氣溫并無(wú)顯著的相關(guān)關(guān)系．N2O年均排放通量為2.22μg/(m2·h),冬季排放通量最大．隨著氣溫升高,N2O的排放通量減少,在秋季變成對(duì)N2O的吸收;而冬季溫度最低時(shí),N2O的排放通量卻最高．分析表明:在春季(3-5月),土壤中水分充足,易保持更為缺氧的環(huán)境,有利于反硝化進(jìn)行和N2O產(chǎn)生．秋季(9-10月),蘆葦?shù)纳L(zhǎng)吸收加劇了沉積物中硝酸鹽的匱乏,同時(shí)其光合作用對(duì)根際微生物活性的影響使得在秋季出現(xiàn)對(duì)大氣N2O吸收的現(xiàn)象．冬季(12月)蘆葦死亡,有機(jī)質(zhì)逐漸分解,雖然此時(shí)低溫使得微生物總體活性降低,但有機(jī)質(zhì)分解提供了反硝化所需氮源,同時(shí)在低溫下反硝化過(guò)程有較高比例的N2O產(chǎn)生,因此沉積物N2O排放速率較高．沉積物氮素不足和限制,是促使蘆葦群落表現(xiàn)出N2O吸收的原因．蘆葦植株發(fā)達(dá)的通氣組織是N2O由大氣向沉積物擴(kuò)散的通道,同時(shí),分子擴(kuò)散過(guò)程也是沉積物產(chǎn)生N2O擴(kuò)散到大氣中的途徑和方式．也有研究表明[34]:中潮灘的N2O通量與氣溫、地表溫度和不同深度地溫(5,10,20 cm)呈顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)關(guān)系．

文獻(xiàn)[10]以實(shí)驗(yàn)室地下滲濾系統(tǒng)模擬裝置為研究對(duì)象,采用靜態(tài)箱-氣相色譜法對(duì)地下滲濾系統(tǒng)N2O的釋放進(jìn)行了研究．研究發(fā)現(xiàn),在中國(guó)和日本兩個(gè)國(guó)家均發(fā)現(xiàn)了相似的N2O釋放規(guī)律,即夏天N2O釋放量升高,而冬天下降,分析認(rèn)為,這是因?yàn)橥寥乐形⑸锘钚噪S土壤溫度季節(jié)性變化而波動(dòng),溫度越低微生物活性越低．N2O是氮素轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物,在穩(wěn)定的環(huán)境條件下,土壤氮素形態(tài)相對(duì)穩(wěn)定,環(huán)境條件變化引起氮素形態(tài)變化．因此,N2O的排放量不僅取決于環(huán)境條件,更取決于環(huán)境條件變化的強(qiáng)度和頻度．因此,文獻(xiàn)[34]分析了土壤凍融交替條件下,N2O的排放特征．結(jié)果表明,凍融作用影響土壤的氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程和強(qiáng)度,導(dǎo)致土壤N2O排放增多．凍融作用一方面使土壤水相改變,土壤團(tuán)聚體破碎,釋放包裹的N2O和營(yíng)養(yǎng)成分;另一方面,微生物殘?bào)w分解釋放大量的活性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),經(jīng)硝化-反硝化作用產(chǎn)生N2O．

2.5 外源氮素輸入

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中施加的氮磷肥料隨著地表徑流匯入收納濕地,影響濕地與大氣的溫室氣體交換和氮的循環(huán)過(guò)程．目前,有關(guān)施肥帶來(lái)的氮輸入對(duì)人工濕地系統(tǒng)等生態(tài)系統(tǒng)N2O通量的影響還沒(méi)有定論．

有學(xué)者認(rèn)為[34],氮外源性輸入會(huì)促進(jìn)濕地N2O排放,其產(chǎn)生通量隨氮素輸入量增多呈指數(shù)增加．結(jié)果可能是:氮素輸入刺激了地上植物生長(zhǎng),生物量快速積累增加有助于微生物通過(guò)植物根系和酶的作用獲得更多碳源,進(jìn)而促進(jìn)N2O釋放．實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了這一結(jié)論,即:土壤微生物量氮隨氮輸入量的增大呈線性增加,因氮輸入后土壤微生物活性提高,N2O釋放通量也隨之增加．而且,不同形態(tài)氮素對(duì)濕地系統(tǒng)N2O釋放的影響存在差異．輸入硝態(tài)氮后的蘆葦濕地系統(tǒng)、空白濕地系統(tǒng)平均N2O排放量分別是0.581和0.147 mg/(m2·h),加入氨態(tài)氮后的蘆葦濕地系統(tǒng)、空白濕地系統(tǒng)的平均N2O排放量分別是0.054和0.052 mg/(m2·h)．由此可見(jiàn),硝態(tài)氮對(duì)濕地N2O排放通量的影響遠(yuǎn)大于氨態(tài)氮的影響,原因可能是:輸入硝態(tài)氮系統(tǒng)中發(fā)生的是反硝化作用為主,而輸入氨態(tài)氮系統(tǒng)中主要發(fā)生的是硝化作用,而濕地N2O產(chǎn)生和釋放主要發(fā)生在反硝化過(guò)程中．但也有研究學(xué)者認(rèn)為[35],施加氮肥種類、周期、基質(zhì)理化性質(zhì)等均會(huì)造成土壤N2O排放通量的變化．因此,單一性氮肥輸入對(duì)N2O釋放量的影響存在很多不確定性．

3 結(jié)論

污水土壤滲濾技術(shù)是一種生態(tài)工程方法,具有基建及運(yùn)行成本低、管理簡(jiǎn)單、兼具處理及生態(tài)服務(wù)功能等優(yōu)點(diǎn),在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)、排水管網(wǎng)系統(tǒng)不健全的村鎮(zhèn)地區(qū)以及零星分布的旅游景區(qū)等具有廣闊的應(yīng)用前景．

針對(duì)污水土壤滲濾系統(tǒng)除污及N2O產(chǎn)生的機(jī)理,國(guó)內(nèi)外學(xué)者已有深刻的共識(shí),關(guān)于影響N2O釋放通量的因子的研究,較多集中在結(jié)構(gòu)特征、植物類型、溫度變化及外源氮輸入等方面．然而,作為一種以土壤為主要介質(zhì)的污水生態(tài)處理工藝,N2O的釋放特征與主導(dǎo)因子的作用關(guān)系勢(shì)必是復(fù)雜的．例如,輸入性氮除了揮發(fā)、吸收、同化和氣化等途徑轉(zhuǎn)化后,仍有少量N2O在氫鍵或范德華力作用下持留在孔隙通道中,進(jìn)而影響基質(zhì)層微觀物理結(jié)構(gòu)、滲透性、生物種群結(jié)構(gòu)和代謝過(guò)程等因子;諸如溫度等環(huán)境因子的波動(dòng)將引發(fā)微生物代謝速度和種群結(jié)構(gòu)的變化,進(jìn)而影響N2O的釋放和基質(zhì)層微觀結(jié)構(gòu)的變化．遺憾的是,目前關(guān)于這種交叉或交互作用的研究仍鮮有報(bào)道．此外,主導(dǎo)因子對(duì)N2O釋放通量的影響機(jī)制的研究有待進(jìn)一步加強(qiáng)．究竟是硝化過(guò)程還是反硝化反應(yīng)驅(qū)動(dòng)N2O產(chǎn)生和釋放過(guò)程,以及建立基于理論框架指導(dǎo)的N2O釋放調(diào)控方法也將是未來(lái)研究重點(diǎn)．

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