构建湿地中硝酸盐废水处理的低N2O排放机制：磁黄铁矿基质层介导硝酸盐依赖性硫氧化的关键作用

本研究揭示了磁黄铁矿（pyrrhotite）在人工湿地（CWs）中的层位调控对硝酸盐去除及N2O减排的机制。通过对比不同埋深（上、中、底层）的磁黄铁矿层，发现底层布局可实现81.37%的硝酸盐转化为N2，N2O排放仅占0.36%，其优势归因于硫/铁氧化耦合的完全反硝化（denitrification）及微生物群落（如Ralstonia、Thiobacillus）的协同作用，为低碳可持续脱氮提供了创新策略。

　　

Highlight

在无外源有机碳条件下，磁黄铁矿（pyrrhotite）埋深显著影响人工湿地（CWs）的硝酸盐还原效率及N₂O排放。底层布局的磁黄铁矿（B-CW）表现最优，81.37%的硝酸盐转化为N₂，N₂O排放比例低至0.36%，较中层（M?CW）和上层（T-CW）降低39.60–53.60%。

关键发现

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  硫/铁氧化驱动：底层磁黄铁矿促进还原态硫（50.51 mg/L）和亚铁（36.83 mg/L）的高效氧化，支撑完全反硝化。

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  微生物协作：反硝化菌Ralstonia（14.69%）与硫循环菌（Thiobacillus）、铁氧化菌（Undibacterium）形成稳定功能集群，66.58%的电子通过硫氧化途径传递。

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  生态意义：该策略为低碳废水处理提供新思路，直接贡献于全球变暖潜能值（GWP）降低。

Conclusion

磁黄铁矿的底层埋深是人工湿地实现高效脱氮与N₂O减排的关键调控因素，其微生物-地球化学耦合机制为可持续水处理技术设计提供了理论依据。