随着氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）大规模的生产和应用,其在自然环境中的生态效应也越来越受到重视。大量研究表明GO暴露在自然环境中会对生态系统的植物、动物和微生物产生不利影响。目前,已在污水处理厂进水和活性污泥固体中检测到了石墨烯基纳米材料的存在,而GO暴露对复合生态系统的影响目前仍鲜有报道。课题组在前期研究中发现,垂直流人工湿地对进水中GO可实现有效去除,而高浓度GO暴露对湿地脱氮造成一定程度的冲击。脱氮性能是衡量人工湿地除污性能的一个重要指标,因此有必要进一步深入探讨GO暴露对人工湿地氮素循环的影响,为人工湿地去除GO这一新兴污染物奠定理论基础。本文以黄菖蒲垂直流人工湿地为研究对象,设定GO暴露浓度为5mg/L,考察120天暴露周期内湿地水质氮指标、基质氮转化酶活性和基质微生物氮转化功能基因的变化,并对湿地氮转化路径进行分析,旨在评估GO暴露对湿地脱氮性能的胁迫作用,并进一步揭示GO暴露下植物存在和水位变化对人工湿地脱氮性能的影响,取得的主要结论如下:研究考察了GO暴露对人工湿地脱氮性能的影响。结果表明,GO暴露初期,湿地的NH4+-N、TN去除效果均受到显著抑制,且随着暴露时间的延长,抑制作用一直持续到试验结束。GO暴露对氮转化中间产物NO3--N转化未产生明显影响,但对NO2--N转化影响明显。GO暴露对不同氮转化酶具有不同程度的影响:有机氮转化过程中,脲酶（URE）活性被显著激活;硝化过程中,氨单加氧酶（AMO）活性受到明显抑制,而亚硝酸盐氧化还原酶（NXR）活性未发生明显变化;反硝化过程中,硝酸盐还原酶（NAR）和亚硝酸盐还原酶（NIR）活性也均未受到明显影响。基质微生物氮转化功能基因测定结果显示:厌氧氨氧化功能基因anammox相对丰度显著高于其他功能基因,且在GO暴露下受到显著抑制;GO暴露对氨氧化功能基因（amoA和amoB）表现为促进作用,但对亚硝酸盐氧化功能基因nxrA未表现出显著影响;反硝化功能基因napA、nirS、qnorB和nosZ基因丰度在GO暴露下均显著提高,而narG和nirK相对基因丰度较高,且均未表现出明显差异。研究对比了GO暴露下无植物人工湿地和黄菖蒲人工湿地的脱氮效果。结果表明,植物的存在对湿地的硝化和反硝化过程的影响不同。与无植物组湿地相比,黄菖蒲人工湿地对NH4+-N的去除效果提升了 38.29%,而出水NO3--N积累明显,出水TN中NO3--N占比高达63.07%。黄菖蒲人工湿地的TN去除效果在试验末期（第90-120d）比无植物组湿地降低了 5.24%。基质氮转化酶测定结果显示:湿地植物能明显提升基质URE活性;黄菖蒲人工湿地的硝化作用酶AMO和NXR活性随时间的上升幅度均显著高于无植物组湿地;而黄菖蒲人工湿地的反硝化作用酶NAR和NIR活性则低于无植物人工湿地。基质微生物氮转化功能基因测定结果显示:黄菖蒲人工湿地的硝化功能基因amoA、amoB和nxrA丰度在第120天均高于无植物组湿地;黄菖蒲人工湿地基质中主要的反硝化功能基因narG、nirK、nirS和qnorB丰度在第30天均显著低于无植物组湿地,而在第120天差异明显减小;两组湿地中的厌氧氨氧化功能基因anammox相对丰度高达12.268-43.989%,明显高于其他脱氮功能基因,且黄菖蒲人工湿地的anammox基因拷贝数始终低于无植物组湿地。研究对比了GO暴露下饱和水位运行湿地和非饱和水位运行湿地的脱氮效果。结果表明,非饱和水位运行对硝化过程表现为促进作用,但对反硝化过程有所抑制。与饱和水位运行湿地相比,非饱和水位运行湿地的出水NH4+-N去除率显著提高了 13.22%,但出水NO2--N和NO3--N积累严重,从而限制了脱氮效果,可见反硝化过程受限是非饱和水位运行湿地脱氮效果较差的重要原因。基质氮转化酶测定结果显示:饱和水位运行湿地的URE活性显著高于非饱和水位运行湿地;而饱和水位运行湿地基质中的硝化作用酶AMO和NXR活性均低于非饱和水位运行湿地;两组湿地的反硝化作用酶NAR和NIR活性均不存在显著性差异,但饱和水位运行湿地的NIR活性高于非饱和水位运行湿地。基质微生物氮转化功能基因测定结果显示:第30天,饱和水位运行湿地的硝化功能基因amoA、amoB和nxrA丰度均显著低于非饱和水位运行湿地;第120天,饱和水位运行湿地的反硝化功能基因napA、nirS、qnorB和nosZ丰度均显著高于非饱和水位运行湿地;试验末期,饱和水位运行湿地的anammox基因拷贝数显著高于非饱和水位运行湿地,这与厌氧氨氧化过程更易在低氧环境中发生有关。综上,5mg/L GO暴露对湿地脱氮效果具有一定胁迫作用。而GO暴露下,植物的存在和不同水位运行均对湿地氮转化过程具有显著影响。从湿地整体价值来看,黄菖蒲饱和水位运行人工湿地具有脱氮效果佳、景观价值高、处理水量大的优点,对处理含GO废水具有可观的应用潜力。