1.溶解氧
人工湿地中的溶解氧主要来源于大气复氧、水体更新复氧和植物输氧作用。溶解氧浓度增加会加快硝化细菌的生长，提升硝化反应速率，但会阻抑硝酸盐还原酶的形成，或者仅仅充当电子受体从而竞争性地阻碍硝酸盐的还原，抑制反硝化过程。而溶解氧过低时，在降低硝化反应速率和总氮去除率的同时，会造成亚硝酸盐的累积。通常认为，硝化反应的最佳溶解氧应高于2 mg/L，而0.2mg/L被认为是硝化反应发生的最低溶解氧；反硝化反应的溶解氧应保持在0.5mg/L以下，高于该值时，反硝化作用将受到严重抑制。
为了提高人工湿地脱氮除磷效果，有些研究给湿地系统提供人工曝气，以增加湿地中溶解氧含量。钟非等研究了进水端增加曝气对水平潜流人工湿地脱氮除磷效果的影响，发现曝气对可溶性无机氮、无机磷、氨氮和CODCr去除率均有显著影响。比较采用曝气处理的湿地和未曝气的湿地间隙水氧化还原电位插值图（图5-18）可以发现，曝气湿地间隙水氧化还原电位呈现多样化分布，既存在好氧氧化状态区域，又存在厌氧还原状态区域，而未曝气湿地整体以厌氧还原状态为主。从空间尺度分析，曝气处理湿地的间隙水中氧化还原电位在前半部区域较高，中部区域较低，后部区域又逐渐升高。曝气湿地沿程，从前往后，在大部分月份依次出现高、低、高的浓度分布。未曝气湿地前、中、后区域差别不大，主要以厌氧还原状态为主。曝气和未曝气湿地的无机磷低浓度区域均位于湿地的后下部，不过，采用曝气处理的湿地中后半部无机磷低浓度区域要明显大于未曝气湿地。从空间尺度看，两湿地进水腔内无机磷浓度均最高，湿地主体间隙水中无机磷浓度从前往后呈现逐级降低的趋势。
图5-18 曝气和未曝气水平潜流人工湿地间隙水氧化还原电位和磷酸盐浓度的沿程变化情况
比较采用曝气处理的湿地和未曝气的湿地间隙水氨氮插值图（图5-19）可以发现，曝气湿地前半部氨氮浓度大多低于未曝气湿地，这主要是由进水腔曝气后局部氧化还原电位较高，硝化作用较强造成的。3月至9月曝气湿地间隙水氨氮浓度均明显低于未曝气湿地。
图5-19 曝气和未曝气水平潜流人工湿地间隙水氨氮浓度的沿程变化情况
从空间尺度分析（图5-20），湿地间隙水中氮氧化物的高浓度区主要集中在前半部区域，在该区域，曝气湿地间隙水中氮氧化物浓度高于未曝气湿地。湿地中部区域为氮氧化物低浓度区，7月份开始曝气湿地和未曝气湿地中部均出现氮氧化物空白区。在湿地后部区域又重新出现不同浓度的氮氧化物分布。在曝气湿地沿程，从前往后，在大部分月份依次出现高低高的浓度分布，这说明在进水腔中曝气措施能较好地促进硝化反应的发生，促使氨氮向亚硝态氮和硝态氮转化；在湿地主腔体中部，较强反硝化作用将前段硝化反应产生的氮氧化物逐渐去除；在湿地主腔体后部，再次发生硝化反应，使水体中未被硝化的氨氮继续向硝态氮转化。在未曝气湿地沿程，虽然7月份以后湿地主腔体中部区域也出现了氮氧化物空白区，但与曝气湿地相比，湿地沿程氮氧化物浓度较低，说明未曝气水平潜流人工湿地内部主导的厌氧环境阻碍了硝化反应的发生。
图5-20 曝气和未曝气水平潜流人工湿地间隙水亚硝态氮和硝态氮总浓度的沿程变化情况(www.xing528.com)
2.pH
微生物的生命活动只在一定的pH条件下才会发生，pH通过影响微生物的活性进而影响系统脱氮效率。一般而言，氨化作用的最佳pH是6.5～8.5，硝化作用的最佳pH是7.0～8.2，而反硝化细菌生长的最佳pH是6.5～7.5，该条件下反硝化速率最大，pH过高或过低都会影响反硝化过程的最终产物。对人工湿地来说，系统的pH取决于湿地基质和进水的性质，一般在7.5～8.0，比较利于硝化反应的进行。但是基质材料的不同也会使系统的pH较大地偏离这个范围。
3.温度
温度对微生物活性有显著的影响，进而影响到脱氮效果。微生物硝化作用的最佳温度在30～35℃；反硝化作用的最佳温度是20～40℃，在此范围内，反硝化速率与温度呈正相关关系，温度低于15℃时会对反硝化反应产生抑制作用。由于反硝化细菌比硝化细菌更容易受到温度的影响，所以当温度骤然下降时，反硝化细菌对温度更加敏感。当出现季节性降温时，反硝化过程将先于硝化过程受到抑制，此时投加碳源，有助于改善脱氮效果，提高脱氮效率。
唐孟瑄等（2016）构建的阶梯流人工湿地系统处理生活污水的研究发现，季节对人工湿地的脱氮效率影响较大。系统在夏季时出水TN浓度显著低于其他季节（图5-21）。春、夏、秋、冬的去除率分别为31.7%±9.4%，70.8%±5.7%，49.7%±6.9%，37.7%±10.3%；夏季系统对TN的去除率显著高于其他季节，春季和冬季时系统对TN的去除率显著低于其他季节，表明系统对TN的去除受季节的影响，这可能与当季的气温和植物的生长状态有关。夏季和秋季时系统对TP的去除率显著高于春季和冬季（P＜0.05），夏季、秋季TP的去除率分别为53.4%±14.4%，45.0%±8.0%，这说明在植物长势旺盛的季节，系统对TP的去除效果达到最佳（图5-22）。
图5-21 阶梯流人工湿地对TN去除率的季节差异
图5-22 阶梯流人工湿地对TP去除率的季节差异
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