近日，北京师范大学流域环境生态工程研发中心崔保山教授团队在国际环境工程Top期刊Chemical Engineering Journal（IF = 13.3）在线发表了题为“Ecological threshold effect mediates the long-term synergistic management of mega-city runoff nutrients in large-scale hybrid constructed wetlands”的研究论文。揭示了中国特大城市人工湿地生态系统在人为高排放作用下的生态阈值特征，阐明了人为高排放作用下管理人工湿地控制污染物性能的“安全操作空间”。

论文发表封面截图

人工湿地是一种模拟自然湿地特性而设计的人工环境系统，主要用于水质净化、污水处理、生物多样性保护以及景观美化。人工湿地利用特定的植物、土壤和微生物，通过吸收、分解和沉淀污染物及营养盐来净化水质。已有研究表明湿地生态系统结构和功能由于人为高排放发生系统性突变。人工湿地作为人为高排放废水的受体生态系统，其生态系统属性预计由于人为高排放而发生系统性突变。研究团队前期已经揭示全球人工湿地控制污染物的可持续性（Nature旗下期刊npj Clean Water, https://doi.org/10.1038/s41545-024-00336-3），而人工湿地生态系统的可持续性在高排放压力条件下的生态阈值特征尚未有科学定论。

人工湿地控制总氮 (TN)、总磷 (TP)及其协同关系的时间阈值效应

文章通过2017至2020年对已经平稳运行6年的北京汉石桥人工湿地总氮和总磷的控制性能的长期监测，揭示了该人工湿地控制营养物的良好性能（81.0% 和 55.8%）；阈值分析结果显示，人工湿地的养分控制性能及其协同性具有明显的时间变异性和阈值效应，即监测时间的1年至3年，人工湿地的养分去除性能及其协同性开始发生变化。预示着这个时间点施加适当的管理措施，比如曝气和疏浚等，将可以有效提高人工湿地的可持续性。此外，研究还揭示了水力水文条件、环境条件和设计参数的阈值特征，为管理人工湿地以提高湿地的可持续性提供“安全操作空间”。

大型混合人工湿地营养物去除的生态阈值效应概念图

北京师范大学为第一单位，崔保山教授为第一作者，合作者包括山东大学吴海明教授，重庆大学袁兴中教授，中国科学院城市环境研究所莫媛媛博士，厦门大学谷宣博士，北京林业大学宁中华博士，北京师范大学谢湉、翟羽佳、王青、陈聪副教授、博士后陈国贵等。该研究主要由国家自然科学基金重点项目(42330705, U2243208)、科技基础资源调查计划项目(2022FY100304)、国家林草局挂榜挂帅项目（202302）、国家重点研发计划项目(2022YFF1301001-04)等资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.154329