人工湿地作为一种新型生态污水处理技术，历经近百年的研究和发展，在全世界范围内得到越来越广泛的应用。国内外学者已在人工湿地污水处理技术的理论研究及推广应用方面开展了大量工作，主要集中于人工湿地的去污过程与机制、环境功能与效应研究等方面。

人工湿地是一个复杂的生态系统，其对污染物的去除是人工湿地各组成部分共同作用的结果，并受各种因素的影响。目前，人工湿地污水处理技术的污染物去除过程研究主要集中在人工湿地关键组成因子的作用、人工湿地影响因素及人工湿地效果强化技术研究等方面。

1人工湿地关键组成因子的作用

（1）湿地植物

湿地植物是一类广泛分布在江河湖泊等水域中的高等植物。湿地植物作为人工湿地的主要组成部分，在人工湿地水质净化过程中发挥着重要作用。

①污染物吸收与富集作用

在各种生态系统中，湿地系统具有最高的初级生产力，其生产力甚至超过最集约的农业系统，例如在自然湿地中香蒲的年产量可达70t/hm²。由于污水中含有丰富的营养元素，使得人工湿地中的生物量远远超过自然湿地系统。

湿地植物作为人工湿地污水处理系统的主要初级生产者，可吸收利用污水中的氮、憐等营养物质，供其生长繁殖。植物可从污水中直接吸收无机氮、无机憐，将其合成植物自身蛋白质等有机氮和ATP、DNA、RNA等物质转化成生物量，污水中的有机物在通过植物根区时被吸收，也可转化或保存在生物量中，最后通过植物的收割而除去。研究发现，种植湿地植物的人工湿地系统中基质氮、磷含量分别比无植物系统基质含量低18%~28%和20%~31%，可见植物吸收利用了污水中部分的氮、磷物质。不同季节植物的生长代谢活动不同，因而植物吸收和利用氮、憐等物质的能力存在着显著差异。有研究者构建表面流人工湿地研究了一个生长周期内湿地植物氮、磷吸收能力，结果表明，植物同化吸收氮、碟的能力分别为8.46~30.98g/m²和0.46~2.13g/m²，且在不同生长期内，各植物的氮、憐富集能力不同。植物体不同的部位其吸收能力亦不相同。研究表明，氮元素在植物体各部分中的含量变化为叶>凋落物>地上茎>地下茎>根，磷元素为叶>凋落物>根>地上茎>地下茎；即氮、磷主要积累在植物的地上部，所以通过对植物地上部分的收割就可有效地从污水中去除氮、磷物质。蒋跃平等研究发现，人工湿地处理轻度富营养化水时，植物吸收对氮、磷去除的贡献率分别为46.8%和51%，同时，Wu等在应用人工湿地处理污染河水的试验中，发现植物吸收分别占进水氮、磷负荷的8.40~34.33%~和4.81~22.33%；而其他研究试验表明，通过植物收割去除的氮、磷占人工湿地总去除量不超过20%。可见，植物在人工湿地去除污染物中的贡献随着植物生长期、水力负荷及进水污染物种类和浓度等条件的不同而有所差异。

此外，人工湿地在处理工业、采矿废水时，植物还能吸附、富集一些有毒有害物质，如某些重金属（Pb、Cd、Hg、As等），其吸收积累能力为：沉水植物>漂浮植物>挺水植物，不同部位富集作用也不同，一般为：根>茎>叶。

②泌氧与输氧作用

氧是人工湿地中污染物质生物地球化学循环过程的关键因子之一，尤其在人工湿地去除有机物NH₄⁺-N、NO₃-N、NO₂-N等方面直接或间接地发挥重要作用。湿地系统中的氧气主要来于大气复氧和植物输氧与泌氧。一方面，湿地植物可通过自身发达的通气组织将大气中的氧气输送到湿地系统，另外，湿地植物还能将光合作用生成的氧气输送至植物根系，继而向植物根区泌氧。有研究表明，湿地植物的泌氧、输氧速率远大于大气复氧速率，但其泌氧、输氧功能对人工湿地中污染物降解过程的贡献仍存在争议。

国内外学者已对湿地植物的氧气输导代谢作了较多的研究，包括对植物泌氧、传输机制、规律及影响因素等做了不同程度的探讨，同时，从形态学、解剖学、植物生理生态等微观水平上，对湿地植物泌氧能力及其与污染物去除的关系开展了相关研究。

③根系分泌物

湿地植物是人工湿地的核心部分，其根系可分泌各种对根际微生物有益的酶、氨基酸、植物生长调节剂等物质，为根际微生物提供营养和能源，促进其聚集和繁殖，进而对人工湿地系统污染物去除过程产生影响。

植物根系分泌物是在一定的生长条件下，活的且未被扰动的根释放到根际环境中的有机物的总称。根分泌物种类繁多，数量各异，不仅有低分子有机化合物、高分子粘胶物质、细胞或组织脱落物溶解产物等有机物质，还有质子、无机离子及一些不知名的代谢物。

④为微生物提供适宜生境

人工湿地中微生物的种类和数量极其丰富，是人工湿地中另一重要组成部分。人工湿地植物发达的根系通常形成一个网络状的结构，扩大了可供微生物吸附着生的表面积，此外，湿地植物泌氧作用及其根系分泌物为人工湿地系统微生物提供了适宜的环境，促进与污染物去除相关的微生物的生长和繁殖。

⑤保温作用

人工湿地的水质净化作用主要是通过微生物来完成的，而温度对微生物的生长繁殖以及活性都有显著影响。在冬季寒冷季节，气温较低，湿地植物枯黄，但致密的植物覆盖在湿地系统表层，可以起到保温作用，减缓系统去污效率的下降。有研究表明在冬季采用该保温方法可有效提高系统去污效果。