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近年来，随着我国经济社会的快速发展，地表水污染日益突出。其中，低污染水已经成为地表水污染的重要贡献者，低污染水的直接排放易引起水体富营养化，这已成为我国面临的主要环境问题之一。人工湿地作为一种具有污水处理和水环境生态改善双重功能的工程技术，在处理各类低污染水和改善水环境质量方面发挥着重要作用。 本论文基于人工湿地技术，以模拟的低污染水为处理对象，将人工湿地与固定化微生物技术相结合，运用稳定性同位素技术，定量研究了人工湿地各脱氮途径对氮去除的贡献，探讨了氮平衡的动态变化;采用静态箱-气相色谱法收集湿地释放的温室气体，考察了N2O、CH4和CO2的释放规律。论文研究结果，为人工湿地处理低污染水提供了一定的理论依据和实用技术支撑。论文主要结论如下: (1)人工湿地对低污染水具有较好的脱氮效率，在各个月份对总氮、氨氮、硝氮和COD均有较好的去除效果，平均去除率分别为53.3％-88.9％、83.1％-97.2％、65.7％-93.1％和70％-90.7％，大部分月份的出水均优于国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅴ类水标准。脱氮效率呈现一定的季节变化，春、夏季的运行效果优于秋、冬季。固定化氮循环菌的添加，能有效地提高人工湿地处理低污染水的脱氮效率和稳定性。 (2)稳定性氮同位素实验发现，在人工湿地处理低污染水的过程中，不同途径的脱氮贡献百分数所得到的氮平衡呈现动态变化。在实验的第一天，水中脱除的氮有2.28％被沉水植物吸收，2.66％被挺水植物吸收，0.73％以N2O的形式排出湿地系统，23.65％被转化成N2排出，0.094％被停留在上层填料中，剩下的70.57％被占绝大部分的湿地填料沸石所吸附截留。到第19天，水中脱除的15N:6.75％被沉水植物吸收，4.37％被挺水植物吸收，0.98％以N2O的形式排出湿地系统，78.95％被转化成N2排出，0.1％被停留在上层填料中，剩下的8.84％被填料沸石所吸附截留。 (3)在人工湿地处理低污染水的过程中，N2排放对脱氮的贡献量为23.67％-78.65％，占据主导作用;N2O排放对脱氮的贡献量为0.73％-1.1％，可以忽略。在处理过程中，N2和N2O的排放通量均呈现下降趋势，15N2的平均排放通量是15N2O的60倍。 (4)水生植物对氮具有一定的吸收作用且贡献量保持相对稳定，但不占主导作用。挺水植物西伯利亚鸢尾对脱氮的贡献量为2.1％-4.37％，沉水植物伊乐藻对脱氮的贡献量为2.28％-6.75％。沉水植物比挺水植物对氮有更高的同化吸收效率，挺水植物吸收的氮素更容易被储存在其根部。 (5)湿地填料相对来说是一种不稳定的脱氮贡献者，填料对脱氮的贡献量为70.6％-8.8％，在前1-2天，湿地填料在水中氮素去除的主要贡献者。 (6)在人工湿地处理低污染水的过程中，温室气体的排放存在一定的季节差异，总体表现为:夏季＞秋季＞春季＞冬季，排放通量主要受到植物和微生物活动的综合影响。 (7)在人工湿地处理低污染水的过程中，湿地系统表现为大气N2O的排放源，在不同月份的平均通量为10.56μg/m2/h-713.9μg/m2/h;人工湿地系统总体上表现为大气CH4的排放源，仅在2、3月表现为吸收汇，在不同月份的平均通量为-28.7μg/m2/h-420.6μg/m2/h;人工湿地系统总体表现为大气CO2的吸收汇，在冬季表现为弱排放源，在不同月份的平均通量为-1360.7μg/m2/h-110.8μg/m2/h。