 人工濕地是水體、基質(zhì),、生物（包括植物,、動(dòng)物和微生物） 的復(fù)合體，各要素相互之間通過(guò)一系列物理化學(xué)以及生物的途徑相互作用,，從而完成對(duì)污染物的高效去除。 作為人為構(gòu)建的濕地生態(tài)系統(tǒng),，人工濕地具有凈化污染物效果好,、運(yùn)行費(fèi)用低,、維護(hù)管理方便等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)污水的處理,。 植物作為主體生物,，在天然濕地和人工濕地的水質(zhì)凈化過(guò)程中均起到了重要作用。 其作用可分為直接凈化作用和間接凈化作用兩種。 前者是指植物自身能夠對(duì)水體中的氮,、磷和重金屬等污染物直接進(jìn)行吸收和富集,；后者是指植物通過(guò)提高根區(qū)氧氣含量,、維持通氣狀況和加強(qiáng)水力傳導(dǎo)等途徑為微生物介導(dǎo)的污染物降解及其他污染物消減過(guò)程提供有利條件,，從而間接促進(jìn)污染物的降解,。這一過(guò)程同時(shí)伴隨著微生物的多度、多樣性和群落組成等參數(shù)的改變,。研究證明,，在人工濕地中,，植物直接吸收作用去除的氮僅占20％~30％ ，大部分（60~70%） 則是通過(guò)反硝化作用被微生物去除,。
但是，這并不是說(shuō)植物不重要,。實(shí)際上，在污染物去除過(guò)程中,，植物的作用不可替代,，因?yàn)槲⑸锏南趸头聪趸饔盟枰暮醚鹾蛥捬醐h(huán)境依賴(lài)于植物，只有在植物根系周?chē)òń岛瓦h(yuǎn)根系）才能提供這樣非常有利的交替環(huán)境,。植物的吸收、吸附和富集作用與植株的地上部生物量和地下部根系的生物量及發(fā)達(dá)程度密切相關(guān),。研究發(fā)現(xiàn),，植物生物量（包括地上和地下部分）越高,，對(duì)氮磷的去處效果越好,。
植物的根和根際區(qū)域是主要的氮磷去除部位,，60%的污染物去除量都發(fā)生在這里。特別對(duì)于磷元素,，植物吸收是最主要的去除途徑,，其次是沉積物和基質(zhì)的吸附和沉降,。影響植物根系進(jìn)行凈化的一個(gè)主要因素是根系的氧氣濃度,。水生植物根系的氧氣濃度又取決于泌氧能力,，而其能夠傳輸?shù)难鯕庵饕獊?lái)源于地上部的光合作用,，因此根際周?chē)难鯕鉂舛扰c植物的光合作用,、呼吸作用以及光照強(qiáng)度密切相關(guān),。根系泌氧還可顯著提高BOD的去除效率,。除此之外，水力停留時(shí)間也對(duì)植物去除氮磷的效果有顯著影響，適當(dāng)增加水力停留時(shí)間可更為有效地去除過(guò)量的氮磷,。當(dāng)然,，微生物尤其是硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌的數(shù)量和活性也是關(guān)鍵的影響因素,。有機(jī)化合物可通過(guò)植物細(xì)胞膜進(jìn)入植物體內(nèi)，一些小分子量的化合物可通過(guò)植物揮發(fā)作用從植物葉片釋放,；部分不可揮發(fā)的有機(jī)化合物可通過(guò)酶分解或者螯合作用降解,。
盡管植物通過(guò)自身的氧化還原酶在一定程度上能夠代謝或者螯合有機(jī)污染物，但是植物是自養(yǎng)生物并不能利用有機(jī)污染物作為能源和碳源 ,。有機(jī)污染物卻抑制植物的生長(zhǎng)并影響其修復(fù)的效果。 植物—微生物聯(lián)合修復(fù)模式克服了單一植物修復(fù)的弊端,，植物為微生物的生長(zhǎng)提供良好的生活環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，反過(guò)來(lái)微生物則可以提高植物對(duì)脅迫的耐受性,，并通過(guò)降解污染物來(lái)為植物“解毒”,。植物—微生物聯(lián)合修復(fù)的早期研究中，微生物主要是指根際細(xì)菌,，其主要位于根系的周?chē)?，一方面根際微生物可通過(guò)酶降解有機(jī)污染物并利用降解產(chǎn)物形成脂肪酸或者其他細(xì)胞組成成分維持自身生長(zhǎng)，另一方面通過(guò)降低植物的應(yīng)激激素水平保護(hù)植物,，還可作為植物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)傳遞的螯合劑等。
隨著研究的深入,，發(fā)現(xiàn)植物內(nèi)部的內(nèi)生菌不會(huì)對(duì)宿主植物產(chǎn)生致病性,，且和植物有更為密切的聯(lián)系，對(duì)植物生長(zhǎng)有更為顯著的作用。植物細(xì)胞間隙含有大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),、糖分和氨基酸，對(duì)內(nèi)生菌的存活和增殖提供了強(qiáng)大的支撐,。從不同的濕地植物中分離提取的內(nèi)生細(xì)菌可把不同的有機(jī)污染物（比如碳?xì)浠衔锖娃r(nóng)藥） 作為唯一的碳源來(lái)利用,，這些內(nèi)生細(xì)菌主要集中于 α變形菌、γ變形菌,、放線(xiàn)菌,、芽孢桿菌和黃桿菌。
內(nèi)生菌的代謝活性受非生物因素和生物因素的雙重影響,。土壤中碳水化合物的濃度能夠顯著影響內(nèi)生菌的定植,、豐度和根際及寄生植物中污染降解基因的表達(dá)。不同的土壤類(lèi)型（ 如砂土,、砂壤土和壤土）也能夠影響內(nèi)生菌的定植和烷烴降解基因的表達(dá),。除環(huán)境因素外，寄主植物對(duì)內(nèi)生細(xì)菌的污染物降解活性影響也很大,。植物因其高效率,、低成本等優(yōu)點(diǎn)在濕地凈化過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。采用植物—微生物聯(lián)合修復(fù)的模式才能達(dá)到更好的污染物去除效果,。 未來(lái)可考慮采用基因工程的手段使微生物攜帶特定的污染物降解基因,，并通過(guò)與植物相互作用達(dá)到更好的污染物去除效果，但是同時(shí)需要評(píng)估基因工程的手段所帶來(lái)的負(fù)面影響的大小,。
附：人工濕地設(shè)計(jì)步驟：從參數(shù)到結(jié)構(gòu),，這個(gè)PPT講全了
|
