综述：拉丁美洲人工湿地的应用：对墨西哥、智利和阿根廷的现状、机遇与挑战的评估

《Journal of Environmental Management》：Use of constructed wetlands in Latin America: Assessment of current status, opportunities and challenges in Mexico, Chile and Argentina

人工湿地在墨西哥、智利、阿根廷的废水处理中应用广泛，但普及率低。研究显示三国因气候、经济和政策差异形成不同技术路径：墨西哥侧重低成本水平流湿地，智利发展多样化结构应对缺水，阿根廷专注工业废水处理。湿地高效去除有机物、营养物及新兴污染物，但土地需求大限制其推广。主要障碍包括技术认知不足、缺乏区域协作及本土化设计指南。需加强宣传、制定区域标准并推动政产学研合作。

　　本研究全面分析了人工湿地（Constructed Wetlands, CWs）在拉美和加勒比地区（Latin America and the Caribbean, LAC）用于废水处理（Wastewater Treatment, WWT）的发展、实施及面临的挑战，特别关注了墨西哥、智利和阿根廷这三个国家。通过文献综述（2000年至2024年）以及对实际工程应用的分析，揭示了不同国家在这一技术应用上的独特路径，这些路径受到气候、社会经济和监管环境等因素的深刻影响。尽管CWs在不同国家的实施方式存在差异，但它们在去除有机物、营养物质、粪大肠菌群、重金属以及新兴污染物如药物、农药和微塑料方面均表现出较高的效率。

在墨西哥，目前已有超过230个实际运行的人工湿地，主要采用水平潜流（Horizontal Subsurface Flow, HSSF）系统，使用砾石和特佐内特（tezontle）作为滤料。这些系统常与观赏植物结合，不仅有助于提高污染物去除效率，还能带来一定的经济效益。墨西哥的人工湿地系统通常用于城市和乡村地区的污水处理，尤其在水资源相对匮乏的地区，这种技术的广泛应用成为可能。然而，由于对CWs技术的认知不足，以及缺乏统一的设计标准和监管框架，其推广仍然面临诸多障碍。

智利则由于水资源短缺以及灰色水再利用法规的推动，人工湿地的配置更加多样化，包括垂直流（Vertical Flow, VF）、循环流、结合蚯蚓滤池（vermifilters）以及浮岛湿地（floating wetlands）等多种形式。尽管如此，智利在家庭污水再利用方面仍缺乏明确的法规支持，这限制了人工湿地在这一领域的应用潜力。智利的人工湿地系统主要针对城市污水和工业废水处理，其在去除氮、磷等污染物方面表现出色，但在实际应用中，仍需克服技术适应性、运营成本和公众接受度等多重挑战。

阿根廷的人工湿地主要用于处理工业废水，其系统多采用自由水面（Free Water Surface, FWS）和混合系统，这两种系统在去除重金属和营养物质方面具有较高的效率。阿根廷的人工湿地技术主要集中在工业领域，因此其应用范围相对较窄。然而，这种技术在应对高污染负荷的工业废水方面具有显著优势，尤其是在处理含有高浓度有机物和重金属的废水时。尽管如此，阿根廷在人工湿地的推广方面仍面临技术普及不足、资金短缺以及缺乏系统性研究等挑战。

在所有三个国家中，人工湿地均展现出对有机物、营养物质、粪大肠菌群、重金属和新兴污染物的高效去除能力。然而，它们在整个废水处理体系中的占比仍然较低，尤其是在大型城市和工业区。这种现象表明，尽管人工湿地在技术上具有显著优势，但其在实际应用中的推广仍然受到多种因素的制约。

人工湿地作为一种自然基技术（nature-based technology），利用自然过程来解决环境和社会问题，具有独特的生态和经济价值。其系统通常由植被、滤料、微生物和水体组成，通过复杂的物理、化学和生物过程去除多种污染物。CWs的分类主要基于其水文特性，包括水位、水流方向、饱和介质和进水类型，以及植被的固着性和生长形态。根据Addo-Bankas等人（2024）的研究，CWs主要分为自由水面（FWS）和潜流（Subsurface Flow）两大类，其中潜流系统又可根据水流方向进一步分为水平潜流（HSSF）和垂直流（VF）。潜流系统主要用于二级和三级废水处理，相较于自由水面系统，它们能够有效避免污染物暴露的风险。自由水面系统通常作为其他处理单元的后续步骤，用于三级或精细处理。

除了传统的CWs模型，近年来也出现了多种专门化的人工湿地形式，如法国湿地、零排放湿地、浮岛湿地、绿墙和绿屋顶等。这些新型湿地系统在应对当前废水处理面临的挑战方面表现出色，例如提高氮和磷的去除效率、消除新兴污染物（如微塑料、全氟烷基物质和抗生素）以及减少占地面积的需求。人工湿地的强化处理主要体现在两个方面：一是通过增加能量输入来提升其好氧处理能力；二是通过在湿地床中引入特定的滤料材料，以提高污染物去除效率。这些技术创新为人工湿地在不同环境条件下的应用提供了更多可能性。

在人工湿地中，植被的存在对污染物去除起着关键作用。植物不仅通过物理作用（如拦截、沉降）帮助去除污染物，还能通过吸收营养物质、向根区释放氧气以及为微生物提供栖息地等生物过程来增强处理效果。因此，使用适应当地气候和土壤条件的本地植物是提高人工湿地处理效率的重要策略。此外，与传统处理技术相比，人工湿地在运行和维护成本方面具有明显优势，同时还能提供生态效益，如野生动物栖息地和景观美化等，这些效益主要源于植被的使用。

在全球范围内，人工湿地已被证明能够有效处理多种类型的废水，包括雨水径流、合流制污水溢流、城市污水（Municipal Wastewater, MWW）、家庭污水（Domestic Wastewater, DWW）、灰水以及农业和工业废水。这种技术在不同气候条件下均展现出良好的适应性，从寒冷地区到干旱地区，人工湿地都能发挥作用。然而，它们在热带和亚热带地区的应用更为广泛，因为低温是影响人工湿地性能的主要不利因素，尤其是在自由水面系统中。因此，对于拉美和加勒比地区（LAC）这样的热带和亚热带区域，人工湿地具有显著的应用潜力。

尽管人工湿地在技术上具有诸多优势，但其在LAC地区的实施率仍然较低。这主要是由于资金短缺、技术认知不足以及缺乏统一的设计和监管标准等因素造成的。在许多LAC国家，由于基础设施建设成本高昂，传统的污水处理技术往往难以普及，尤其是在农村和城郊地区。这些地区缺乏完善的污水处理设施，导致污水直接排放到环境中，造成严重的水污染问题。因此，人工湿地作为一种低成本、低维护的污水处理技术，有望成为这些地区的重要解决方案。

本研究的主要目标是分析人工湿地在LAC地区的应用现状，探讨其实施水平以及影响其推广的关键因素。通过综合分析墨西哥、智利和阿根廷这三个国家的案例，研究发现，尽管这些国家在规模、类型和应用场景上存在差异，但它们在人工湿地技术的有效性和适应性方面表现出共同点。这种技术能够适应不同的气候、社会经济和监管条件，因此在LAC地区具有广泛的适用性。然而，为了提高人工湿地的使用率，需要在多个方面进行改进，包括加强技术推广、推动区域合作、制定西班牙语的设计指南以及加强学术界、生产部门和政府之间的协调。

此外，研究还指出，人工湿地在LAC地区的应用仍面临诸多挑战。例如，许多利益相关者对这一技术缺乏了解，认为其效果不如传统处理技术，从而影响其推广。同时，由于人工湿地需要较大的土地面积，这在某些地区可能成为限制其应用的障碍。然而，这一技术更适合用于分散式污水处理，尤其是在基础设施薄弱的农村和城郊地区。因此，人工湿地的推广应重点考虑这些地区的污水处理需求，并通过合理的规划和设计，使其成为可行的解决方案。

为了实现人工湿地在LAC地区的广泛应用，需要采取一系列措施。首先，应加强技术宣传和教育，提高公众和决策者对人工湿地的认识，使其被视为一种可靠且经济的污水处理技术。其次，应推动区域合作，共享成功经验和技术资源，以促进人工湿地在不同国家之间的推广。第三，制定统一的设计指南和操作规范，特别是在西班牙语国家中，这将有助于技术的标准化和普及。最后，应加强学术界、生产部门和政府之间的协作，推动技术研究、政策制定和实际应用的结合，以确保人工湿地能够发挥其应有的作用。

综上所述，人工湿地作为一种自然基技术，在LAC地区的污水处理中具有重要的应用潜力。尽管其实施率仍然较低，但通过加强技术推广、推动区域合作、制定设计指南和促进多方协作，可以有效提高其使用率，从而改善该地区的水环境质量，促进可持续发展。未来的研究应进一步探索人工湿地在不同应用场景下的优化设计，以及如何克服其在实际应用中面临的挑战，以实现更广泛的应用和更高的处理效率。