人工湿地的水陆过渡性使其耦合、交汇作用复杂化，故对环境的反馈作用是多方面的。与自然湿地生态系统类似，人工湿地同样具有一定的功能与效应。总体上，人工湿地的功能与效应可分为两个方面，即自然功能效应和社会功能效应。

表1 人工湿地的功能与效应

1人工湿地的去污机制

人工湿地是植物、基质和微生物等各要素相互作用的共生系统，其去污机制较为复杂。人工湿地水质净化系统主要是通过基质、植物、微生物间等物理、化学及生物作用协同完成污染物质的去除。

物理作用主要有过滤和沉积作用，基质层和植物体组成一个天然的过滤器，可对污水中的悬浮污染物进行过滤和截留，使其沉积在基质中。此外，基质填料通过表面吸附作用能吸附各种溶解性污染物。化学反应主要指发生在植物、基质及微生物间的化学沉淀、吸附、离子交换、氧化还原反应等，其中，基质种类和性质对化学反应起决定性作用。生物反应包括植物代谢和吸收及在好养、兼性厌氧和厌氧环境下系统微生物的各种代谢活动。基质中生长着大量的细菌、真菌、霉菌及原生、后生动物等，植物通过泌氧作用，使根区周围依次呈现好氧、缺氧及厌氧微环境，促进微生物生长和繁殖，强化了污染物的迁移转化能力。在各种作用机理中，生化作用是实现人工湿地去污的最重要途径。

（1）人工湿地的有机物去除机理

人工湿地中的有机物污染物大致可分为不溶性和可溶性有机物两类。不溶性有机物主要是通过沉降、植物栏截、基质过滤等作用截留在湿地中，然后被微生物降解或利用去除；可溶性有机物则是通过基质及植物根系表面附着的生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解除去。污水中大部分有机污染物最终可被微生物转化为微生物有机体及气体释放到环境中，其微生物降解过程可分为好氧降解和厌氧降解。好氧异养微生物通过好氧降解过程将有机污染物降解为CO₂和H₂O；兼性厌氧微生物和专性厌氧微生物将有机污染物分步分解为脂肪酸类有机物、醇类、CO₂和H₂O；其他专性细菌（如硫酸盐还原菌和产甲焼菌等）通过厌氧降解过程将有机污染物进一步分解为CH₄、CO₂、H₂S等。

湿地植物对有机污染物的直接摄取、降解作用可以忽略不计，但植物根际大量聚集的微生物和根际分泌物质在可溶性有机物的去除中起着极其重要的作用，根区微生物不仅可以吸收有机物，还可以分泌的许多酶类促进有机污染物质的降解过程。

表面流人工湿地中碳迁移转化

（2）人工湿地的氮去除机理

人工湿地中的含氮污染物的迀移转化过程如图所示。人工湿地去除氮的主要途径有微生物的氨化、硝化和反硝化作用以及植物吸收、挥发、基质吸附和离子交换等作用。人工湿地中的含氮污染物主要包括颗粒有机氮、溶解有机氮、NH₄⁺-N和NO₃^--N等。一般进入人工湿地的有机氮可被截留于基质内部，通过微生物氨化作用转化为NH₄⁺-N而又返回水体之中。污水中NH₄⁺-N—方面通过形式向大气挥发，另一方面，在好氧环境中通过微生物硝化作用转化成硝态氮去除（或在厌氧条件下厌氧氨氧化为氮气去除，此外，被植物吸收利用。NH₃--N主要是被植物和水体中的好氧微生物吸收利用而去除，或被微生物反硝化还原成气态氮（N₂、N₂O）而进入大气。

表面流人工湿地中氮迁移转化

植物吸收的无机氮污染物必须通过收获才能离开湿地系统，微生物的硝化/反硝化过程才是含氮污染物最终得到去除的主要途径。在人工湿地系统中，溶解氧沿基质层自下而上呈现出厌氧、缺氧及好氧三种状态；同时，湿地植物通过泌氧作用将氧释放到根区环境中，使其依次呈现形成厌氧、缺氧及好氧状态，这相当于许多串联或并联的A/A/O处理单元，从而使系统硝化反硝化作用有条不紊地进行。

人工湿地生物脱氮过程

①氨化作用：在好氧条件下，有机氮化合物在氨化菌的作用下转化为NH₄⁺-N的过程。

②硝化作用：在好氧状态下，将NH₄⁺-N转化为NO₃^--N的过程。硝化反应包括两个基本反应步骤：第一阶段是由氨氧化菌将NH₄⁺-N转化为NO₂^--N，称为亚硝化反应。第二阶段则由亚稍酸盐氧化菌将NO₂^--N进一步氧化为NO₃^--N，称为硝化反应。

③反硝化作用：是在缺氧旳条件下，由反硝化细菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原成气态氮（N₂、N₂O）的过程。反硝化过程由同化作用和异化作用完成，同化作用是反硝化菌将NO₂^--N和还原成为NO₃^--N，供细胞代谢使用。异化作用是将NO₂^--N和NO₃^--N还原为NO、N₂O、N₂等气体物质。

④厌氧氣氧化作用：在缺氧环境中，由厌氧氨氧化菌将NH₄⁺-N用NO₂^--N氧化为氮气的过程。