人工濕地是水體、基質(zhì)、生物（包括植物、動物和微生物） 的復(fù)合體，各要素相互之間通過一系列物理化學(xué)以及生物的途徑相互作用，從而完成對污染物的高效去除。

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程提供有利條件，從而間接促進(jìn)污染物的降解。這一過程同時(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。

濕地植物對N、P的去除

問題1：去除多少？

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%） 則是通過反硝化作用被微生物去除。
但是，這并不是說植物不重要。實(shí)際上，在污染物去除過程中，植物的作用不可替代，因?yàn)槲⑸�物的硝化和反硝化作用所需要的好氧和厭氧環(huán)境依賴于植物，只有在植物根系周圍（包括近根系和遠(yuǎn)根系）才能提供這樣非常有利的交替環(huán)境。

問題2：怎么去除？

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。

問題3：影響因素？

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)难鯕庵饕獊碓从诘厣喜康墓夂献饔�，因此根際周圍的氧氣濃度與植物的光合作用、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。

濕地植物對有機(jī)物的去除

問題4：如何去除？

有機(jī)化合物可通過植物細(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)化合物可通過酶分解或者螯合作用降解。
盡管植物通過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提供良好的生活環(huán)境和營養(yǎng)物質(zhì)，反過來微生物則可以提高植物對脅迫的耐受性，并通過降解污染物來為植物“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圍，一方面根際微生物可通過酶降解有機(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，另一方面通過降低植物的應(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)生菌不會對宿主植物產(chǎn)生致病性，且和植物有更為密切的聯(lián)系，對植物生長有更為顯著的作用。

問題5：影響因素？

 植物細(xì)胞間隙含有大量的營養(yǎng)物質(zhì)、糖分和氨基酸，對內(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�合物和農(nóng)藥） 作為唯一的碳源來利用，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，寄主植物對內(nèi)生細(xì)菌的污染物降解活性影響也很大。

結(jié)  論

  植物因其高效率、低成本等優(yōu)點(diǎn)在濕地凈化過程中發(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)需要評估基因工程的手段所帶來的負(fù)面影響的大小。