优秀农业调研文章选登
淮安市农委
淮安日报社
主办
■戴慧婷
自然湿地是自然界中具备多种生态功能的完整的生态系统，其定义涵盖沼泽、苔原、水域地等，重要自然意义是调节气候、降解污染物、维持生态平衡、保持生物多样性、涵养水源等。人工湿地是在已定面积和坡度的湿地上，将土壤、砂、砾石等材料按一定比例填充，并种植具有处理效果好、生长期长、美观并有经济价值的植物，培育多种微生物，通过土壤、填料、植物、微生物等的反应作用，形成新的污水净化系统，实现污染水质净化的目的。在湿地日常管理维护中需要保持湿地床中生物填料缝隙畅通并及时打理湿地植物，以保证湿地系统的正常运行。该工艺具有投资低、维护简单、运行费用低及处理效果稳定等优点，较适用于小城镇和农村地区的农业以及生活污水的处理。
人工湿地污水处理系统在国内外研究成果丰硕。在欧美等发达国家，据统计截至2004年，欧洲有超过5000座湿地系统在运行，主要用于农村生活污水的处理。在美国，人工湿地技术是美国环保署用于农村生活污水处理的推荐项目。
基质是人工湿地污水处理系统的的核心，是区别于自然湿地的重要方面，可用于人工湿地的基质有土壤、沙土、沙粒和石块等。基质可以通过以下作用来实现自身功能：（1）离子交换作用/非特定的吸附作用；（2）特定的吸附作用/沉淀作用；（3）结合作用来实现污水有机物质截留净化。
基质为湿生植物、微生物生长提供了生长生存环境，其自身也参与到湿地污水净化的过程中，对湿地功能的有效发挥起到了重要作用。在基质选择中，结构良好的粉砂及泥质土壤可使土壤与水的接触机会增大，砂或砾石与不透水的粘土混合可提高湿地的水力传导性能。为了加大水力疏导功能，很多研究采用砾石来做湿地填料，但是砾石毛细作用较弱，湿地运行中要注意防止植物根系缺水。
植物具较高有观赏价值，提高湿地人工美化效果，而且植物成熟后还可以经收割获得一定的经济效益。植物通过光合作用在水中产生氧气，在处理池中形成溶氧浓度梯度，可以吸收利用水中氮磷等营养物质，富集水中的有毒有害物质。植物根系能够吸收重金属等有毒有害物质，其中沉水植物根系能力更强。植物底部根系交叉密集，为微生物生长繁殖提供了优良的场所。因此，植物不但可以提高水质净化效率，还可以显著延长湿地系统使用年限。
微生物是自然界中c、n、p等元素循环的执行者。在人工湿地中氮循环需要通过细菌硝化和反硝化等主要菌群的协同作用作用来完成。湿地中微生物主要粘附在植物表面和系统基质中，有机物的降解转化主要是由基质微生物代谢来进行，相对分子质量大的有机污染物能被微生物降解成能利用的小分子营养物质，微生物的组群和组成数量直接影响着湿地系统的净化容量和效果。湿地系统正常运行后，由于污水流动能带动各类细菌数量和微生物种群结构增加，更有利于污染物的去除。
在湿地污水中的有机物包括不溶性有机物和溶解有机物。对不溶性有机物的去除机理与等粒径的悬浮物的分离机理相类似。湿地中微生物生命代谢活动、植物根系的拦截、基质的截留过滤能够去除大部分有机污染物。水溶性有机化合物被植物和基质和微生物吸收降解得以去除。植物是营养物质的贮藏库，植物通过根系直接从水中吸收小分子有机物，此过程有好氧、厌氧两种反应途径。异养菌相对于自养菌新陈代谢速率更高，因而在有机物的去除过程中占主导作用。
污水中的氮元素以无机氮和有机氮多种形式存在。无机氮包括氨、亚硝酸盐和硝酸盐。有机氮包括尿素、氨基酸等。高密度水产养殖废水中氮元素的主要存在形态是有机氮和氨氮。人工湿地系统对氮元素的去除作用主要有：1.氨的挥发；2.氨化作用；3.硝化反硝化作用；4.植物吸收；5.基质吸附。氨的去除一般分为两步，第一步是氨氧化成硝酸，即硝化作用，由亚硝化细菌和硝化细菌在好氧环境中完成；第二步在缺氧条件下由反硝化细菌作用使硝酸还原成n2o或无毒的氮气。
磷是引起水体富营养化的限制性因素。磷在人工湿地系统中的去除主要有三个方面：微生物正常的同化或植物的吸收作用；聚磷菌的过量摄磷作用；基质的物理化学作用。其中最主要的是基质对磷的吸附作用及其纳磷容量，而植物吸收对磷的去除效率影响不大。无机磷是植物生长所必须的营养物质。污水中的无机磷一方面在植物的吸收和同化作用下，被合成atp、dna和rna等有机成分，通过植物的收割而将磷从系统中去除；另一方面，通过微生物对磷的正常同化吸收（将磷作为微生物体必需成分，而供微生物生长之需），聚磷菌对磷的过量积累，并通过对湿地床的定期更换而将其从系统中去除。
人工湿地污水处理技术简单可行，综合效益较高，符合国家低碳社会和循环经济的建设要求。湿地出水水质较好，可以在生产和生活中得到循环利用。湿地植物可以收割，入药、食用、生产沼气；建设人工湿地可以利用废弃的荒地，山沟，低洼地，使土地资源得到合理利用，也改善了自然环境，为野生生物提供栖息场所，增加了区域景观价值，也可以作为环境教育宣传的基地，教育人们节约水资源，重复利用可再生资源，树立起尊重自然、保护自然的观念。
