随着城市化与工业化进程加速，氮磷污染已成为全球水体富营养化的主要诱因。中国年污水排放量达数百亿吨，尽管经过处理，氮磷残留量依然较高，导致江河湖海面临严峻的污染挑战。在此背景下，人工湿地（CWs）与自然沉积物湿地（SWs）因其经济高效而成为主流治理手段，但吸附材料在不同污染负荷下的实际效能差异，尤其是自然湿地的响应机制，尚待深入解析。
近期《Scientific Reports》发表了一项关键研究，系统评估了生物炭与活性炭在人工湿地和自然湿地中对氮磷的净化效果。研究团队在山东环境研究院的试验场，构建了不同基质组合的湿地单元，分别施加低负荷（一级B标准）与高负荷（二级标准）污水。实验发现，湿地类型与污染负荷存在显著交互作用（P=0.000），且人工湿地在氨氮、硝酸盐及总磷去除上普遍优于自然湿地。
在低污染负荷下，所有湿地单元的总磷去除率均超过80%，但活性炭的加入反而限制了自然湿地的除磷效果。而在高污染负荷下，自然湿地的总磷去除率从86.56%骤降至75.97%，但加入生物炭后，去除率反而大幅提升至94.57%。相比之下，人工湿地中生物炭和活性炭的加入并未显著提升总磷去除，甚至活性炭表现出一定的抑制作用，这可能与活性炭改变了微生物群落结构有关。
微生物分析显示，添加生物炭或活性炭均降低了细菌的丰富度和多样性，但改变了代谢功能。在人工湿地中，活性炭显著增强了化能异养和硝酸盐还原代谢；而在自然湿地中，生物炭则通过提供独特的微环境，促进了微生物固氮和氨氮去除。特别是在高负荷条件下，生物炭处理的人工湿地（BCW）和活性炭处理的人工湿地（ACW）对硝酸盐的去除稳定性最高，分别达到77.12%和75.94%，远超未添加材料的对照组。
对于中国环保从业者而言，该研究揭示了“因地制宜”的重要性：在自然湿地修复中，生物炭是应对高负荷氮磷污染、维持系统稳定性的关键添加剂，能有效弥补自然生态系统的吸附短板；而在人工湿地中，需警惕活性炭可能带来的微生物多样性下降风险，避免盲目添加。这一发现为优化我国现有湿地工程参数、提升复杂水质下的治理效能提供了重要的理论支撑。
