人工濕地水質(zhì)凈化機(jī)理與生態(tài)工程研究進(jìn)展

蔣廷杰，齊增湘，羅軍，甘德欣*

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)a.科學(xué)技術(shù)處；b.園藝園林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.湖南省森林植物園，湖南 長(zhǎng)沙 410116）

國(guó)際濕地公約（Ramsar公約） 將濕地定義為：“濕地是指不問(wèn)其為天然或人工、長(zhǎng)久或暫時(shí)性的沼澤地、泥炭地、水域地帶，靜止或流動(dòng)的淡水、半咸水、咸水，包括低潮時(shí)水深不超過(guò)6 m的海水水域”[1]．濕地是一類既不同于水體，又不同于陸地的特殊過(guò)渡類型生態(tài)系統(tǒng)，是水生、陸生生態(tài)系統(tǒng)界面相互延伸擴(kuò)展的重疊空間區(qū)域．該系統(tǒng)與周圍相鄰的系統(tǒng)有密切關(guān)系，與它們發(fā)生物質(zhì)和能量交換[2]．濕地具有重要的生態(tài)服務(wù)功能：涵養(yǎng)水源、孕育生境、調(diào)節(jié)氣候、濕潤(rùn)空氣、凈化環(huán)境、維持生物多樣性，以及提供教育、科研、旅游及文化服務(wù)場(chǎng)所等．另外還有在城市水循環(huán)中的排毒功能（滯留與降解污染物、吸納多余的營(yíng)養(yǎng)物）和洪水調(diào)蓄功能，被譽(yù)為“地球之腎”[3]．

人工濕地（constructed wetland）是人們仿照自然濕地設(shè)計(jì)、建造，且可控制和工程化的水生生態(tài)系統(tǒng)[4]，一般由人工基質(zhì)（如土壤、碎石、卵石等）、特定的水生植物（如蘆葦、菖蒲、水蔥等）、特定的水生動(dòng)物（如魚(yú)、蛙、水生軟體動(dòng)物等）等組成，是一種獨(dú)特的“土壤—植物—?jiǎng)游铩⑸铩w”生態(tài)系統(tǒng)[5]，具備水質(zhì)凈化與環(huán)境美化雙重功能．研究表明，人工濕地能夠利用復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)物理、化學(xué)和生物三重協(xié)調(diào)作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化．筆者綜述了有關(guān)人工濕地土壤（基質(zhì)）、濕地植物、微生物和水生動(dòng)物對(duì)于污水凈化的機(jī)理研究進(jìn)展，對(duì)人工濕地生態(tài)工程技術(shù)的最新進(jìn)展和應(yīng)用進(jìn)行了展望．

1 人工濕地水質(zhì)凈化機(jī)理

人工濕地對(duì)污水的作用機(jī)理十分復(fù)雜．一般認(rèn)為，人工濕地生態(tài)系統(tǒng)是通過(guò)物理、化學(xué)及生物三重協(xié)同作用凈化污水．物理作用主要是過(guò)濾、截留污水中的懸浮物，并沉積在基質(zhì)中；化學(xué)反應(yīng)包括化學(xué)沉淀、吸附、離子交換、拮抗和氧化還原反應(yīng)等；生物作用則是指微生物和水生動(dòng)物在好氧、兼氧及厭氧狀態(tài)下，通過(guò)生物酶將復(fù)雜大分子分解成簡(jiǎn)單分子、小分子等，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的降解和去除．

1.1 基質(zhì)凈化機(jī)理

人工濕地中的基質(zhì)由土壤、細(xì)砂、粗砂、礫石、碎瓦片、粉煤灰、泥炭、頁(yè)巖、鋁礬土、膨潤(rùn)土、沸石等介質(zhì)中的一種或幾種所構(gòu)成，是濕地植物的直接支撐者，為植物和微生物提供營(yíng)養(yǎng)，具有巨大的比表面積，易形成生物膜，污水流經(jīng)顆粒表面時(shí)，污染物通過(guò)沉淀、過(guò)濾、吸附作用被截留[6]，不同的基質(zhì)有不同的處理能力[7-8]．濕地基質(zhì)的類型、結(jié)構(gòu)和肥力狀況直接決定濕地植物的類型、數(shù)量和質(zhì)量，并通過(guò)食物鏈影響濕地動(dòng)物的類群、生長(zhǎng)和發(fā)育，最終影響濕地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)生產(chǎn)．基質(zhì)也是濕地微生物、水生動(dòng)物的生活場(chǎng)所，在基質(zhì)顆粒的周圍形成生物膜，通過(guò)提供能源和適宜的厭氧條件加強(qiáng)氮的轉(zhuǎn)化．研究表明,在不考慮植物因素的條件下,經(jīng)過(guò)濕地處理的模擬生活污水的COD、BOD5、TSS、總氮、總磷等污染物濃度下降，水質(zhì)得到改善[9]．研究還表明，選擇合適的人工濕地基質(zhì)材料和厚度，對(duì)提高人工濕地凈化能力至關(guān)重要[9-11]．

1.2 植物凈化機(jī)制

植物是濕地中最重要的去污成分之一，在人工濕地凈化污水的過(guò)程中起著重要作用．根據(jù)植物對(duì)污水凈化機(jī)理的差別，可分為直接凈化作用和間接凈化作用．直接凈化作用是指植物通過(guò)吸收、吸附和富集等作用直接去除污水中污染物[12]．間接凈化作用是指植物根、莖輸送氧氣，增強(qiáng)和維持基質(zhì)的水力傳輸，影響水力停留時(shí)間，通過(guò)根系巨大的表面積創(chuàng)造利于各種微生物生長(zhǎng)的微環(huán)境[8,13-14]．

1.2.1 直接凈化作用

植物在生長(zhǎng)過(guò)程中能吸收污水中的無(wú)機(jī)氮、磷等，供其生長(zhǎng)發(fā)育．濕地植物對(duì)氮的去除作用主要是：氨的揮發(fā)作用、NH4+的陽(yáng)離子交換作用、吸收、硝化和反硝化作用等．科學(xué)家研究認(rèn)為，通過(guò)植物根部根毛周圍充滿氧氣的液體薄膜中的好氧微生物的硝化作用，可將NH4+轉(zhuǎn)化成氣體，釋放到大氣中．除此之外，植物本身也可以吸收一部分NH4+，NH4+進(jìn)入植物后通過(guò)氨化反應(yīng)將其去除，合成蛋白質(zhì)、氨基酸、酶等有機(jī)氮，消除其對(duì)植物的毒害作用，然后通過(guò)收割植物去除．污水中無(wú)機(jī)磷在植物吸收及同化作用下可轉(zhuǎn)化為植物的 ATP、DNA等有機(jī)成分，通過(guò)植物的收割而從系統(tǒng)中去除[15]．

有研究表明，香蒲每年每公頃可吸收2 630 kg氮、403 kg磷和4 570 kg鉀[16]．對(duì)不同水生植物如鳳眼蓮、香蒲和糜稷[17]、香蒲、菖蒲[18]、蘆葦、水蔥、香蒲、千屈菜[19]、蘆葦[20]的研究表明，水生植物對(duì)硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、銨等有很好的去除效果．除營(yíng)養(yǎng)元素外，大型水生植物還可吸收鉛、鎘、砷、汞和鉻等重金屬，以金屬螯合物的形式蓄積于植物體內(nèi)的某些部位，通過(guò)植物的產(chǎn)氧作用使根區(qū)含氧量增加，促進(jìn)污水重金屬的氧化和沉降，還可通過(guò)植物揮發(fā)、甲基化等作用達(dá)到對(duì)污水和受污染土壤的生物修復(fù)．重金屬在一般植物中的積累量為0.1～100 μg/g[21]，研究發(fā)現(xiàn)，鳳眼蓮可以富集銅、鉛、鎘、鉻、汞、鋅和銀[17，22]．香蒲對(duì)鉛、鋅、銅、鎘吸收的絕對(duì)量分別為128、1 375、28、120 mg/kg[23]．風(fēng)車草能吸收富集水體中30%的銅和錳，對(duì)鋅、鎘、鉛的富集也在5%～15%[24]．蘆葦凈化Pb、Mn、Cr的能力分別是80.18%、94.54%和100%，槐葉、細(xì)綠萍、澤瀉、狹葉慈菇、荇菜、美人蕉、紅蛋等對(duì)Cd、As、Hg、Zn等重金屬均有一定的吸收凈化作用[25-26]．有機(jī)污染物的去除是濕地植物通過(guò)吸收積累非毒性代謝物，強(qiáng)化根際的礦化作用，以及氧化-還原反應(yīng)、水解反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)毒[27]和達(dá)到提高病原體去除率的效果[28-29]．

1.2.2 間接凈化作用

污染物中有機(jī)物和氮的降解需要微生物和氧的參與，生長(zhǎng)在濕地中的挺水植物進(jìn)行光合作用產(chǎn)生的氧向地下部運(yùn)輸，釋放氧到根區(qū)，使水體中的溶解氧增加，在植物根區(qū)周圍的微環(huán)境中依次形成好氧區(qū)、兼氧區(qū)和厭氧區(qū)，在缺氧的基質(zhì)中創(chuàng)造氧化條件，能促進(jìn)有機(jī)物的氧化分解和硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，有利于硝化、反硝化反應(yīng)和微生物對(duì)磷的過(guò)量積累作用，達(dá)到除氮、磷的效果；另一方面在厭氧條件下通過(guò)厭氧微生物對(duì)有機(jī)物的降解、或開(kāi)環(huán)、或斷鍵形成簡(jiǎn)單分子、小分子，提高對(duì)難降解有機(jī)物的去除效果[8]．

人工濕地運(yùn)行過(guò)程中，內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)堵塞的問(wèn)題．在潛流型人工濕地中，基床中的水流一般是沿活的或死的根和根區(qū)形成的溝道及土壤的孔隙流通的．當(dāng)根和根區(qū)生長(zhǎng)時(shí)，它們干擾和疏松土壤，根和根區(qū)死亡腐爛后，留下一些管形的孔或溝（大孔），由于植物的根和根系對(duì)基質(zhì)的穿透作用，減小了基質(zhì)的封閉性，增強(qiáng)了基質(zhì)的疏松度，能非常有效地使水通過(guò)基質(zhì)，使基質(zhì)的水力傳輸?shù)玫郊訌?qiáng)和維持，提高基質(zhì)的滲透率．濕地植物根孔具有土壤大孔隙的一般功能，如產(chǎn)生優(yōu)先水流，從而提高土壤的滲透性；為氧氣輸入和甲烷排放提供優(yōu)先路徑等[30-31]．即使較板結(jié)的土壤，在2～5年內(nèi)，經(jīng)過(guò)植物根系的穿透作用，其水力傳輸能力可與礫石、碎石相當(dāng)[32]．濕地的植被降低了水流速度，延長(zhǎng)了污水在濕地內(nèi)部的停留時(shí)間，為懸浮物的沉淀創(chuàng)造了良好的條件，同時(shí)，在大氣和濕地基質(zhì)或水表面之間起到生物膜的作用，使風(fēng)速在近基質(zhì)或水表面降低，減少了沉淀物的再次懸浮，提高了去除污染物的能力[9]．

人工濕地中的水生植物除自身具有較強(qiáng)的對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸附、富集功能外，還與其周圍環(huán)境的原生動(dòng)物、微生物形成各種小環(huán)境．淹沒(méi)在水中的植物的莖和葉提供了一個(gè)巨大面積的生物膜，大量光合藻類以及細(xì)菌和原生動(dòng)物都集聚在植物組織上．同樣，根和根區(qū)埋在濕地土壤中，根系及其根際分泌物，能為微生物的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)及場(chǎng)所．因此，植物的地上和地下部組織都可以形成生物膜，具有典型的活性生物膜功能，為微生物的吸附和代謝提供了良好的生化環(huán)境．特殊的根際微生態(tài)環(huán)境，提高了多種污染物富集和吸收分解的能力[33]．這些生物膜以及濕地中上所有其他固體表面的生物膜，包括死的植物組織，對(duì)于濕地中發(fā)生的所有微生物進(jìn)程都具有重要作用[34]．濕地植物還具有過(guò)濾和抑藻等效應(yīng)[35]．

1.3 微生物凈化機(jī)制

濕地微生物主要有菌類、藻類、原生動(dòng)物和病毒．微生物在濕地養(yǎng)分的生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程中往往起核心作用，濕地中的微生物是其生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，在凈化污染物方面發(fā)揮著重要的作用．污水中有機(jī)物的降解和轉(zhuǎn)化主要是由濕地微生物活動(dòng)來(lái)完成的．濕地微生物還具有吸附作用，在微生物生長(zhǎng)過(guò)程中，需要吸收一些營(yíng)養(yǎng)元素和重金屬元素以保證生長(zhǎng)和代謝，它們分泌的高分子聚合物，對(duì)重金屬有較強(qiáng)的絡(luò)合力．硫酸還原菌還原污水中的硫酸根產(chǎn)生的硫化氫與廢水中的重金屬反應(yīng)生成金屬硫化物沉淀，使廢水中金屬離子得到有效凈化[25]．相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，濕地植物根區(qū)的細(xì)菌總數(shù)與BOD5去除率之間存在顯著相關(guān)性；氨氮的去除率與根際硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌數(shù)量的相關(guān)性極顯著[9]．曲霉屬生物體可有效地吸附Au，枯草桿菌可有效地吸附Au、Ag和Se等[25]．

1.4 水生動(dòng)物凈化機(jī)制

人工濕地中的水生動(dòng)物有提高土壤通氣透水性能和促進(jìn)有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化的生態(tài)功能．底棲動(dòng)物螺螄、螃蟹、小型軟體動(dòng)物、搖蚊幼蟲(chóng)、水蚯蚓、貝殼等和淡水魚(yú)蝦形成濕地生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的消費(fèi)者．水中的浮游生物是魚(yú)類的餌料，通過(guò)改變魚(yú)類的數(shù)量結(jié)構(gòu)來(lái)操縱植食性浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)，促進(jìn)濾食效率高的植食性浮游動(dòng)物生長(zhǎng)，進(jìn)而降低藻類生物量，改善水質(zhì)．蚌類的增多可使水質(zhì)變清，從而為輪藻類植物的大量生長(zhǎng)提供有利條件，為草食性水禽提供食物，擴(kuò)大水禽的數(shù)量及停留時(shí)間[36]．

2 人工濕地生態(tài)工程研究進(jìn)展

水污染實(shí)質(zhì)上是污水中的各種對(duì)環(huán)境有害的有機(jī)污染物和植物營(yíng)養(yǎng)元素超過(guò)水體生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的退化．人工濕地生態(tài)工程技術(shù)可有效改善和恢復(fù)水域生態(tài)環(huán)境，并具有投資、維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低廉，管理簡(jiǎn)便，處理效果好，回收資源和能源以及收獲經(jīng)濟(jì)植物等優(yōu)點(diǎn)，是一種有效的污水處理新途徑．目前研究和應(yīng)用的濕地生態(tài)工程主要包括人工濕地、蚯蚓生態(tài)濾池、生物柵與生物浮島技術(shù)、生態(tài)礫石床和人工水草凈化技術(shù)等生態(tài)工程污水處理技術(shù)，并取得了顯著成效．

2.1 構(gòu)建復(fù)合人工濕地系統(tǒng)

人工濕地凈化污水是基質(zhì)、植物、微生物共同作用的結(jié)果[14-26]．目前，人工濕地污水處理生態(tài)工程技術(shù)，按水流形式可分為表面流和潛流人工濕地，其中在潛流基礎(chǔ)上又改造成了垂直流、波形潛流人工濕地系統(tǒng)等[37]．表面流人工濕地，依靠植物根莖的攔截作用以及根莖上形成的生物膜的降解作用去除污染物，去除BOD5，COD效果較好[38]，但不能充分利用基質(zhì)及植物根系作用，容易產(chǎn)生異味、孳生蚊蠅等不良效果[39]．潛流人工濕地系統(tǒng)，可以充分利用濕地中基質(zhì)，相對(duì)表面流人工濕地衛(wèi)生條件及保溫效果好，受氣候影響小，被歐洲、澳大利亞和南非等國(guó)廣泛接受[40]，并應(yīng)用于許多工程．垂直流人工濕地是結(jié)合表面流與潛流人工濕地的特點(diǎn)而成[41]，但易孳生蚊蠅，操作、管理不便．波形流人工濕地增加水流的曲折性，使污水以波形的流態(tài)多次經(jīng)過(guò)濕地內(nèi)部基質(zhì)，在傳統(tǒng)潛流濕地內(nèi)部增設(shè)導(dǎo)流板，將布水方式設(shè)計(jì)成波形流動(dòng)[42]．相對(duì)于傳統(tǒng)濕地，波形流濕地在垂直方向上的處理更加優(yōu)越[37]．有研究指出，復(fù)合人工濕地能取得較好的處理效果[43]．

2.2 蚯蚓生態(tài)濾池

在土壤中引入一定量的適合的蚯蚓種類而形成“蚯蚓床”，再引入污水進(jìn)行處理，由于蚯蚓具有增加過(guò)濾層通透性和清除未完全分解堵塞的有機(jī)物沉淀功能[44]，使得污水的物理性過(guò)濾處理過(guò)程和有機(jī)物的分解處理過(guò)程得以分開(kāi)進(jìn)行，大大降低了蚯蚓生態(tài)濾池所需要的體積和處理的時(shí)間，極大地提高了濾池的處理效率，降低了成本．在處理過(guò)程中，污水養(yǎng)殖了蚯蚓，蚯蚓改良了土壤，通過(guò)蚯蚓的生命活動(dòng)，把原本對(duì)環(huán)境有害的有機(jī)污染物和植物營(yíng)養(yǎng)元素重新轉(zhuǎn)化為土壤中的肥力和蚯蚓機(jī)體的組成部分，既處理了污水，又改良了土壤，而蚯蚓本身則可成為一種高蛋白飼料的來(lái)源，實(shí)現(xiàn)了資源的良性循環(huán)和再生[45]．上海的中試結(jié)果[46-47]表明，蚯蚓生態(tài)濾池COD去除率達(dá)83%～88%，BOD5去除率達(dá)91%～96%，SS去除率達(dá)85%～92%，氨氮去除率達(dá)55%～65%，總磷去除率35%～65%，污泥總產(chǎn)率為0～2 mg/L．

2.3 生物柵與生物浮島

生物柵、生物浮島均是在水中為參與水體污染物凈化的微生物、原生動(dòng)物、小型浮游動(dòng)物等提供附著生長(zhǎng)條件的設(shè)施．生物柵是在固定支架上設(shè)置繩狀生物接觸材料，使大量參與污染物凈化的生物附著生長(zhǎng)，由于其固著生長(zhǎng)，不易被大型水生動(dòng)物和魚(yú)類吞食，使單位體積的水體中生物數(shù)量呈幾何級(jí)數(shù)增加，凈化能力得以強(qiáng)化．生物浮島技術(shù)是將高等水生植物或改良的陸生植物種植到富營(yíng)養(yǎng)化水域水面上，通過(guò)植物根部的吸收、吸附作用和物種競(jìng)爭(zhēng)相克機(jī)理，消除富集在水體中的氮、磷及有害物質(zhì)，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果[48]．在選用有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值的浮床植物作為植物材料，能在凈化水質(zhì)的同時(shí)收獲農(nóng)產(chǎn)品，使原來(lái)有害于水體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)N、P元素變?yōu)榫哂袑?shí)用價(jià)值的經(jīng)濟(jì)作物的養(yǎng)分來(lái)源，還能在一定程度上重建并恢復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)，創(chuàng)造生物（鳥(niǎo)類、魚(yú)類）的生息空間，改善景觀，并且具有一定的消波效果，可對(duì)駁岸進(jìn)行保護(hù)[48-49]. 1979年德國(guó)建造了最早的用于水處理的生物浮島．20世紀(jì)90年代中期，日本創(chuàng)造多樣性生態(tài)系統(tǒng)的人工浮島技術(shù)用于湖泊治理[49]．20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)利用不同材料作為人工浮島載體，種植各種植物，進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化水體的凈化研究[50-52]．

2.4 生態(tài)礫石床技術(shù)

生態(tài)礫石床處理技術(shù)是將污染水體導(dǎo)入由礫石材料制成的生態(tài)濾床進(jìn)行處理的方法．污水中的磷和懸浮性污染物由土壤及礫石的吸附作用去除，微生物在礫石表面形成的生物膜進(jìn)行硝化反硝化作用對(duì)氮進(jìn)行去除．該技術(shù)具有造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低、水力負(fù)荷高的特點(diǎn)，是治理低污染環(huán)境水體的重要方法，在日本的河湖治理中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，凈化效果好，BOD5、氨氮及總磷除去率為50%～60%，懸浮物去除率為75%～85%，實(shí)現(xiàn)了微污染水體（水體深度）凈化的目的[53]．

2.5 人工水草生態(tài)凈化技術(shù)

人工水草是美國(guó)研制成功的一種有著水草形狀的人造聚合物，具有巨大的生物附著表面積，其上能吸附大量微生物、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物，成為魚(yú)、蝦良好的棲息地，營(yíng)造出適宜各種生物的生態(tài)微環(huán)境，將水中無(wú)機(jī)和有機(jī)污染物進(jìn)行高效降解和凈化．據(jù)報(bào)道，中國(guó)廣州、中山等城市利用這種人工水草治理景觀水體，使水體的生態(tài)系統(tǒng)功能很快得以恢復(fù)，浮游藻類消失，水體腥臭味也得到消除，水體變得清澈透明，水中魚(yú)類健康生長(zhǎng)[54]．

3 展 望

綜上所述，人工濕地凈化污水主要依賴濕地土壤（基質(zhì)）、濕地植物、微生物和水生動(dòng)物以及它們之間的相互作用，通過(guò)一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)以及生物途徑實(shí)現(xiàn)的．人工濕地具有能耗、費(fèi)用低，技術(shù)要求和管理簡(jiǎn)單的特點(diǎn)[55]，在發(fā)展中國(guó)家具有很好的應(yīng)用潛力[56]．國(guó)內(nèi)外對(duì)運(yùn)用各種生態(tài)工程技術(shù)治理污染水體的研究較多，并且取得了較好的效果．但在實(shí)際的污水治理工作中采用的生態(tài)工程技術(shù)手段比較單一，因此，利用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，應(yīng)用各種技術(shù)開(kāi)發(fā)多維的生態(tài)工程技術(shù)，積極導(dǎo)入并構(gòu)筑合理的生態(tài)系統(tǒng)，克服各種單項(xiàng)技術(shù)的弊端，充分體現(xiàn)多種生態(tài)工程技術(shù)結(jié)合所帶來(lái)的強(qiáng)大生態(tài)功能，獲得污水處理與資源化的最佳效益．濕地生態(tài)工程技術(shù)在以下方面有待于進(jìn)一步開(kāi)展工作．

（1） 研究以濕地污水處理工程建設(shè)與管理技術(shù)相結(jié)合的環(huán)境治理生態(tài)工程與技術(shù)，開(kāi)發(fā)人工濕地污水處理新技術(shù)與新方法，并在生產(chǎn)實(shí)踐上獲得效益．結(jié)合不同地區(qū)不同污水的特性，篩選出能具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的超積累植物，不僅能把吸收的污染物（特別是重金屬）轉(zhuǎn)移、貯存到莖葉，而且能回收有價(jià)值的成分，起到“植物采礦作用”，選擇合理的植物配置形式有助于提高污染物的處理效率[57]．對(duì)水生動(dòng)物參與污染物凈化方面的作用過(guò)程進(jìn)行研究．營(yíng)建生化一體化水生動(dòng)植物復(fù)合生態(tài)體系，構(gòu)建一個(gè)完整的、良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)[58]．

（2） 運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的理論與方法，加強(qiáng)人工濕地生態(tài)工程模式與配套管理技術(shù)研究，如云南洱海流域的“塘-人工濕地-草濾帶”復(fù)合處理系統(tǒng)[59]，中國(guó)三江平原濕地首創(chuàng)的“稻-葦-魚(yú)”、在珠江三角洲建設(shè)的“?；~(yú)塘”等濕地農(nóng)業(yè)生態(tài)工程，取得顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益[2]．

引入活性污泥數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)水質(zhì)和負(fù)荷進(jìn)行人工濕地生態(tài)工程的設(shè)計(jì)[60]，同時(shí)，生態(tài)工程的發(fā)展要體現(xiàn)“人居-產(chǎn)業(yè)-景觀”的融合．人工濕地生態(tài)工程應(yīng)融入園林設(shè)計(jì)和園林工程技術(shù)，不僅要在凈化污水上發(fā)揮重大作用，而且要為居民提供可觀、可賞、可憩的自然生態(tài)景觀場(chǎng)所，讓人們感受到大自然的和諧與野趣，獲取最大的生態(tài)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益．

[1] 李博．生態(tài)學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2000：280.

[2] 楊永興. 國(guó)際濕地科學(xué)研究的主要特點(diǎn)、進(jìn)展與展望[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2002，21（2）：111-120.

[3] 王如松. 圓明園塑膜防滲風(fēng)波的生態(tài)學(xué)思考[J]. 科技導(dǎo)報(bào)，2005，23（6）：4-6.

[4] Bachand P A M．Denitrification in constructed free-water surface wetlands[J]．Ecological Engineering，2000，16（1）：17-32.

[5] Dunne E J，Culleton N O，Donovan G，et al. An integrated constructed wetland to treat contaminants and nutrients from dairy farmyard dirty water[J]．Ecological Engineering，2005，21（3）：221-234.

[6] 鄭潔敏，牛天新，宋亮.污水生態(tài)處理技術(shù)概述[J]. 杭州農(nóng)業(yè)科技，2008（2）：26-28.

[7] 廖婧琳，蘇躍，徐德福，等. 人工濕地生態(tài)工程中基質(zhì)的篩選及應(yīng)用研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008，31（8）：125-128.

[8] Kaoru Abe，Yasuo Ozaki. Wastewater treatment by using kenaf in paddy soil and effect of dissolved oxygen concentration on efficiency[J]. Ecological Engineering，2007，23（9）：125-132.

[9] 周紅菊，尚忠林，王學(xué)東，等. 濕地凈化污水作用及其機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 南水北調(diào)與水利科技，2007，5（4）：64-66.

[10] Yasar Avsara，Hussein Tarabeah，Shlomo Kimchie，et al. Rehabilitation by constructed wetlands of available wastewater treatment plant in Sakhnin[J]. Ecological Engineering，2007，23（6）：27-32 .

[11] Headley T R，Herity E，Davison L. Treatment at different depths and vertical mixing within a one-metre deep horizontal subsurface-flow wetland[J]．Ecological Engineering，2005，21（5）：567-582.

[12] Cheng S P，Wu Z B，Kuang Q J. Macrophytes in artificial wetland[J]. Journal of Lake Sciences，2002，14（2）：179-184.

[13] Vymazal J. The use of subsurface constructed wetlands for wastewater treatment in the Czech Republic: 10 years experience[J]. Ecological Engineering，2002，18（5）：633-646.

[14] Wood A. Constructed wetlands in water pollution control fundamentals to their understanding[EB/OL]．http:11 www.cnpc.com.cn/CNPC/hjysh/syzs/lsht/2008-02-18.

[15] 張京梅．污水濕地處理中植物的凈化作用[EB/OL]. http://www.cnpc.com.cn/CNPC/hjysh/syzs/lsht/2008-02-18．

[16] Brix H. Functions of macrophytes in constructed wetland[J].Water Science and Technology，1994，29（4）：71-78.

[17] Maine M A，Su?e N，Hadad H，et al. Nutrient and metal removal in a constructed wetland for wastewater treatment from a metallurgic industry[J]. Ecological Engineering，2006，22（6）：341-347.

[18] Noeon Park，Joon Ha Kim，Jaeweon Cho. Organic matter，anion，and metal wastewater treatment in Damyang surface-flow constructed wetlands in Korea[J]. Ecological Engineering，2008，24（2）：68-71.

[19] 翟旭，吳樹(shù)彪，侯保朝，等. 人工濕地植物凈化效果研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2009，37（31）：15368-15370.

[20] 馬永勝，趙冉，孫光，等. 人工濕地對(duì)稻田排水凈化效果的研究[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，40（7）：45-48.

[21] 尹士君，湯金如. 人工濕地中植物凈化作用及其影響因素[J]. 煤炭技術(shù)，2006，25（12）：115-118.

[22] 馬安娜，張洪剛，洪劍明. 濕地植物在污水處理中的作用及機(jī)理[J]. 首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，27（6）：57-63.

[23] 李柳川，陳桂珠. 人工實(shí)驗(yàn)田中的香蒲對(duì)重金屬的吸收效應(yīng)研究[J]. 有色金屬環(huán)保，1991（2）：43-46.

[24] Cheng S，Grosse W，Karrenbrock F，et al. Efficiency of constructed wetlands in decanted monition of water polluted by heavy metals[J]. Ecological Engineering，2001，17（3）：317-325.

[25] 張宗元，趙志懷，陳宇松. 人工濕地處理酸性煤礦廢水的機(jī)理研究及展望[J]. 科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007， 17（5）：158-161.

[26] 張超蘭，陳文慧，韋必帽，等. 幾種濕地植物對(duì)重金屬鎘脅迫的生理生化響應(yīng)[J]. 生態(tài)環(huán)境，2008，17（4）：1458-1461.

[27] Davies L C，Cabrita G，Carias C C，et al.Phragmitesspp. enzymatic role in constructed wetlands towards azo-dye mitigation[J]. Ecological Engineering，2005，21（5）：594-605.

[28] Soto F，Garcy M，de Luys E，et al. Role of scirpus lactustris in bacterial and nutrient removal from wastewater[J]. Wat Sci Tech，1999，40（3）：241-247.

[29] Decamp O，Warren A. Investigation of ecological removal in various designs of subsurface flow wetlands used for wastewater treatment[J]. Ecological Engineering，2000，16（4）：293-299.

[30] 李貴寶，周懷東，尹澄清. 濕地植物及其根孔在非點(diǎn)源污染治理中的展望[J]. 中國(guó)水利，2003（4）：51-52.

[31] 王學(xué)東，李貴寶，王殿武，等. 植物根孔的特性及其生態(tài)功能研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2005，3（11）：74-78.

[32] 李林鋒，年躍剛，蔣高明. 人工濕地植物研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染與防治，2006，28（8）：616-619.

[33] 安樹(shù)青．濕地生態(tài)工程-濕地資源利用與保護(hù)的優(yōu)化模式[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2002：328-383.

[34] 李曉東，孫鐵珩，李海波，等. 人工濕地除磷研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，27（3）：1226-1232.

[35] 吳建強(qiáng)，阮曉紅，王雪. 人工濕地中水生植物的作用和選擇[J]. 水資源保護(hù)，2005，21（1）：1-6.

[36] 陳甜甜，夏宜平. 富營(yíng)養(yǎng)化淺水湖泊的生態(tài)修復(fù)[J].園林工程，2006（3）：32-35.

[37] 李麗，王全金. 人工濕地在污水處理中的研究進(jìn)展[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，24（1）：57-60.

[38] Greenway M. The role of constructed wetlands in effluent treatment and water reuse in subtropical and arid Australia[J]. Ecological Engineering，2005，21（5）：501-509.

[39] Ives Magloire Kengne，F(xiàn)rancois Brissaud，Amougou Akoa，et al. Mosquito development in a macrophytebased wastewater treatment plant in Cameroon （Central Africa）[J]. Ecological Engineering，2003，19（1）：53-56.

[40] 葛麗英，談玲，何成達(dá)，等. 波形潛流人工濕地污水處理技術(shù)研究[J]. 揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2004，7（4）：75-78.

[41] 吳建強(qiáng)，姚建杰，王敏. 2種人工濕地污水凈化效果及其耐污染負(fù)荷沖擊能力研究[J]. 上海環(huán)境科學(xué)，2009，28（4）：157-161.

[42] Gersberg R M. Nitrogen removal in artificial wetlands[J]. Water Research，1983，17（9）：1009-1014.

[43] Vymazal J. Constructed wetlands with horizontal sub-surface flow and hybrid systems[J]. Ecological Engineering，2005，21（5）：478-481.

[44] 朱繼紅，宋碧玉，王啟中，等. 新型污水生態(tài)工程處理技術(shù)[J] .污染防治技術(shù)，2003，16（4）：107-110.

[45] 楊鍵，楊健，婁山杰. 一種新型環(huán)境友好污水處理工藝—— 蚯蚓生態(tài)濾池[J]. 國(guó)土資源綜合利用，2008，26（1）：16-19.

[46] 王樹(shù)乾. 蚯蚓微生物生態(tài)濾池處理城鎮(zhèn)污水的研究[D]. 上海：同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，2003：98-100.

[47] 楊健，陸雍森，王樹(shù)乾. 綠色生態(tài)濾池處理城鎮(zhèn)污水的中試研究[J]. 江蘇環(huán)境科技，2000，l3（4）：1-3.

[48] 井艷文，胡秀琳，許志蘭，等．利用生物浮島技術(shù)進(jìn)行水體修復(fù)研究與示范[J]．北京水利，2003（6）：20-22．

[49] 丁則平．日本濕地凈化技術(shù)人工浮島介紹[M]．海河水利，2007（2）：63-65．

[50] 吳偉明，宋祥甫，鄒國(guó)燕．自然水域浮島無(wú)土栽培[J]．植物雜志，1997（2）：22-24．

[51] 劉淑媛，任久長(zhǎng)，由文輝．利用人工基質(zhì)無(wú)土栽培經(jīng)濟(jì)植物凈化富營(yíng)養(yǎng)化水體的研究[J]．北京大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，1999，35（4）：518-522．

[52] 由文輝，劉淑媛，錢曉燕．水生經(jīng)濟(jì)植物凈化受污染水體研究[J]．華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2000，23（1）：99-102．

[53] 林武，陳敏，羅建中，等．生態(tài)工程技術(shù)治理污染水體的研究進(jìn)展[J]．廣東化工，2008，35（4）：42-46.

[54] 程偉，程丹，李強(qiáng)．水生植物在水污染治理中的凈化機(jī)理及其應(yīng)用[J]．工業(yè)安全與環(huán)保，2005，31（1）：6-9．

[55] Mauricio E Arias，Mark T Brown. Feasibility of using constructed treatment wetlands for municipal wastewater treatment in the Bogotá Savannah，Colombia[J]. Ecological Engineering，2009，25（5）：1070-1078.

[56] Amelia K Kivaisi. The potential for constructed wetlands for wastewater treatment and reuse in developing countries: A review[J]. Ecological Engineering，2001，17（6）：545-560.

[57] Thullen J，Sartoris J，Nelson S M．Managing vegetation in surface-flow wastewater-treatment wetlands for optimal treatment performance[J]．Ecological Engineering，2005，21（5）：583-593.

[58] 種云霄，胡洪營(yíng)，錢易. 大型水生植物在水污染治理中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003（4）：36-40.

[59] 金丹越，盧少勇，金相燦，等. 洱海流域村落污水塘-人工濕地-草濾帶復(fù)合工藝設(shè)計(jì)[J]. 給水排水，2008 （34）：35-38.

[60] 周琪. 人工濕地技術(shù)在污水處理與水環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用[J]. 給水排水動(dòng)態(tài)，2009（10）：17-18.

英文編輯：胡東平