进水C/N偏低是影响人工湿地脱氮的主要问题^[5]。在污水进行脱氮时，为提高脱氮效率，需要向湿地水体中投加碳源^[6]。目前，应用于人工湿地的外加碳源主要包括：简单小分子碳源（糖类物质、醇类物质等小分子有机物）^[7]、天然植物碳源（稻壳、芦苇，玉米芯、花生壳等）^[8-9]和可生物降解的高分子聚合物碳源（PHB、PCL、PHAs等）^[10-11]。小分子碳源可以快速提高污水中的C/N，达到很好的脱氮效果。但是，消耗速度快、用量大，投加不易控制，并且部分物质存在致病性。ABU‐GHARARAH et al^[12]研究添加甲醇和乙醇作为外加碳源来处理高浓度硝氮废水时发现，在原水中硝氮浓度较高的条件下，投加小分子碳源后水中硝氮含量明显降低。在实际应用中，小分子碳源更多地作为应急处理使用^[13]。高分子缓释碳源机械强度高，对水体无害，不会造成二次污染，并且释碳速率稳定，能够起到很好的脱氮促进效果，是固体缓释碳源的理想材料。XIONG et al^[14]利用聚己内酯和聚乙烯醇等合成新碳源，研究发现：所合成的新型碳源释放性能稳定，可以达到较高的脱氮效率和较低的残留有机物浓度。但是，高分子材料的化学成分普遍比较单一，制备流程复杂，造价昂贵，这也限制了此类材料的大规模使用。天然植物碳源来源广泛，价格实惠，其主要成分纤维素，在水解时，产物多为糖类物质，可以作为外加碳源使用，并且，有效减少因为植物材料焚烧或腐烂所造成的环境污染问题^[15]。近几年，利用植物中富含纤维素的材料作为外加碳源，因其不可溶性和可生物降解的特点，变得极具吸引力，同时兼有成本低、可再生和在周边环境可以广泛获取等诸多优点。20世纪90年代，BOUSSAID et al^[16]就通过利用稻草来修复硝酸盐含量高的地下水。张羽等^[17]通过碱热预处理方式，研究得到玉米秸秆碳元素平均释放量为10.31 mg/（g·d），可以很好地作为人工湿地的外加碳源。因此，选择具有持续碳源供应量的天然植物作为外加碳源具有重大意义，这样既有效地回收了植物材料，实现资源的循环利用，又为人工湿地脱氮提供了必要条件。

天然植物材料作为人工湿地的外加碳源，主要利用植物材料中的纤维素以及半纤维素等^[18]。纤维素和半纤维素等物质在水解后可以产生各种单糖和多糖类物质，容易被水中的微生物吸收利用。而木质素是由苯环类结构组成的复杂化合物，在水中难以被微生物分解。所以，植物中的木质素含量的高低影响其释放性能^[19]。添加植物碳源用于人工湿地脱氮主要考虑如下几个方面因素：①植物碳源中的色素含量；②不同种类植物碳源的释碳总量和成分；③植物碳源释碳的不稳定性和持久性；④植物碳源释放过程中，同步释放的氮、磷和重金属等有毒有害物质是否会对水体产生影响；⑤人工湿地中，植物碳源的表面是否附着有微生物群体。

根据天然植物材料预处理方式不同，植物材料的释放效率也会有所差异。传统的预处理主要包括了机械粉碎、碱泡处理、酸泡处理、碱热处理、高温处理和紫外辐射处理等各种方式^[20]。预处理的目的是为了破坏植物体表面结构，减少植物内灰分的含量，并进一步增大比表面积和孔隙率，为微生物提供适宜的生存环境^[21]；同时，降低植物体内木质素比重，改变纤维素等高分子有机物的结晶度，从而更容易释放碳元素，并提高植物材料的可生化性和微生物对植物体的利用率^[22]。

天然植物材料中含有大量的色素成分，为了降低色素对水体的影响，许多研究采用植物枯叶进行释碳^[23]。但是，枯叶中含有的纤维素和半纤维素等物质在自然条件下风干分解，碳素流失，所以其植物体中碳的总量普遍偏低，并且在后期释碳效果不佳。采用新鲜的绿色植物作为外加碳源，也存在着诸多的不利条件。首先，新鲜植物材料中的色素含量高，在投加入水体后，大量色素会溶出，导致湿地水体的色度发生明显变化，对出水水质造成影响；并且，色素中含有大量的氮元素，会增大人工湿地的脱氮负荷^[24]。因此在投加植物碳源时，需要降低植物体中色素的含量，减少对水体造成的不利影响。另一方面，植物碳源静态释放过程中普遍存在初期释放速率快，释放量大；后期释放量低，不稳定的特点。所以，利用人工湿地进行脱氮时，需要合理控制植物材料的投加量，确保湿地中有适量的碳源来维持水体的C/N进行脱氮。

植物碳源材料最开始应用于人工湿地，主要是作为人工湿地的基质层进行铺设，通过植物材料本体的腐烂分解和水中微生物的分解来释放有机碳元素^[25]。根据植物的释碳特性，传统的铺设方法存在诸多弊端：①植物材料在释放周期结束后，其残渣是无法继续分解利用的，如果长期存于湿地中，在缺氧条件下，植物体腐烂变质对出水水质造成影响。同时，腐烂的植物残渣还会导致湿地的进出水管道堵塞，严重影响人工湿地的处理效率，增大运营维护成本^[26]；②湿地系统主要是应用于污水处理厂的深度处理，进水普遍存在水质水量不稳定的特点。当进水量大、含氮量偏高时，植物碳源因为其释碳速率缓慢，特别是在植物碳源释碳后期，往往因为无法提供足够的碳源而影响脱氮效率。所以，湿地的抗冲击负荷的能力较低。针对以上问题，越来越多的学者进行了研究，如利用机械设备将天然植物材料压实成生物质炭^[27]，或者是配合其他材料将天然植物进行重新加工，如利用无机材料石英砂、沸石粉等合成新型缓释碳源来作为人工湿地的填料进行使用^[28]，方便碳源的投加并提高植物碳源的使用周期。

人工湿地中投加植物碳源进行脱氮的主要影响因素有植物材料投加位置、植物种类和污水碳氮比等。

植物材料应用于人工湿地，主要是将其铺设在湿地的基质区域，与填料相混合^[29]，或者是通过单独构建植物碳源投加区来进行^[23]。利用植物材料向水体中释放的碳元素，为人工湿地脱氮提供外加碳源。通常情况下，植物碳源材料多设置在湿地基质的中下层，此处的硝化和反硝化作用最高，脱氮效率完全^[30]；同时，在投加植物材料的情况下，植物体本身释放的有机物会消耗其所在区域的溶解氧，为反硝化创造了缺氧的环境，并进一步提高了人工湿地的反硝化速率^[31]。当植物碳源释放周期结束后，植物残体本身不易腐烂分解的部分会一直残留在湿地系统中，造成人工湿地填料层以及进出水口的堵塞。针对上述问题，很多学者通过研究植物浸出液来作为人工湿地外加碳源，不仅可以解决湿地的堵塞问题，还可以解决植物碳源释放量无法控制的缺点。ZHANG et al^[32]研究测定了香蒲和其植物发酵液对硝酸盐去除的影响。结果表明，添加了植物发酵液的人工湿地对硝酸盐的去除率大大提高，并解决了植物材料所造成的堵塞基质问题。钟胜强等^[33]研究选取风车草等5种植物材料的浸出液作为反硝化碳源，结果表明，植物浸出液可以明显的促进微生物的反硝化作用，脱氮效率可以达到71%以上。丁怡等^[34]利用稻壳浸出液，使人工湿地的总氮去除率达到了95%。

植物材料中可以作为人工湿地外加碳源的种类很多，如各种农林废弃物：稻草、玉米芯、玉米秸秆、花生壳、树皮、芦苇、菖蒲、梧桐树叶、柳树叶和木屑等^[35-36]，不同种类植物的释碳量和释放周期各不相同。合适的碳源应具有高的可生物降解性和低的氮源释放量，并能够有效促进反硝化的效率^[37]。SAEED et al^[38]研究了甘蔗渣作为人工湿地的外加碳源，发现甘蔗渣浸出的有机碳可使人工湿地获得较高的氮去除率。植物材料在湿地中作为外加碳源，主要通过提高污水的C/N来强化脱氮。ZHAO et al^[39]通过对不同类型的人工湿地研究发现：湿地系统中的C/N在5以上时，氮的去除率明显提高。FOGLAR et al^[40]研究证实，完全反硝化作用所需C/N最佳范围为2.5～3.5。通过研究对比发现，设计人工湿地的C/N比在5～10之间脱氮效率最高。因此，以天然植物材料作为人工湿地外加碳源时，控制合适的C/N，保证微生物生长的最佳生理条件，可以有效提高人工湿地的脱氮效率。

1）植物材料作为外加碳源可以有效提高人工湿地的脱氮能力，但也存在出水色度高和N、P含量高的问题，并且有堵塞系统的风险，如何有效利用植物碳源，减少对湿地系统的不利影响，将是今后研究的重点。

2）利用人工湿地处理低C/N的污水，需要考虑水体中氮的存在形态。当水体中的氮以氨氮为主时，仅靠投加植物碳源并不能达到很好的处理效果，还需要强化硝化作用来实现脱氮。

3）为强化人工湿地的脱氮能力，可以考虑植物碳源和特定菌种相结合的方式来提高湿地系统的处理效果，通过添加菌种使系统中的微生物群落快速富集，缩短人工湿地的调试周期。