人工湿地系统由植物、微生物、 基质及动物组成, 各组成成分分别起着不同的作用, 并且相互协同, 使得整个湿地生态系统平衡运转, 发挥良好的净化功能。其中, 湿地系统中的水生植物是人工湿地系统区别于稳定塘系统的一大特色, 其在污水净化过程中起着至关重要的作用。首先, 其发达的根系与基质交错成网为微生物附着提供了巨大的表面积, 易于形成生物膜, 促进了污染物被微生物降解利用; 其次, 植物自身的光合作用, 借助于光能这一清洁能源为推动力, 能将部分可溶性污染物及被微生物分解的污染物同化吸收。同时, 光合过程中生成的 O2 可通过茎根输向水体与基质, 使根区周围依次形成多个好氧、 缺氧与厌氧小区, 为好氧、 兼性厌氧及厌氧微生物生存提供良好生境, 利于硝化与反硝化作用促进了污染物的多渠道降解。湿地中的水生植物包括挺水、 浮水和沉水植物。目前人工湿地多为挺水植物系统, 挺水植物在人工湿地中起到固定床体表面、 提供良好过滤条件、 防止淤泥堵塞、 冬季运行支撑冰面等作用。常用的挺水植物 有 芦 苇、 菖 蒲 ( A cor u s cal am us L
) 、 灯 心 草( Ju n cus e f f u s es L
) 等; 浮水植物有凤眼莲、 水浮莲( Ca lla p alu s t r is ) 和浮 萍( L em na mi nor ) 等。人工湿地中的植物栽种日益倾向于选择具有地区特色及对污染物有吸收、 代谢及积累作用的品种。例如陈桂珠等[ 5]白骨壤( A v icen n ia ma r i na ) 模拟人工湿地处理污水, 发现对重金属有良好的净化效果; 戴全裕等用多花黑麦草( L oli u m mu l tilor u m ) 处理黄金废水, 指出 其具有 净化 与回 收双 重功效; U r
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Ber c ic研究了芦苇湿地不同部位的活性, 揭示了持续淹水区域芦苇的传氧能力明显下降。与许多污水处理系统 ( 如活性污 泥法、 氧化塘法、 生物膜法) 相同, 微生物是人工湿地污水处理系统中净化污水的核心。不同的是, 人工湿地为好氧、兼性厌氧及厌 氧微生物的同时生存提 供了有利生境。例如, 芦苇的根茎上, 好氧微生物占优势, 芦苇根系区好氧与兼性微生物均有活动, 而远离根系区则为厌氧微生物的主要活动场所。各种微生物利用不同有机污染物为营养源进行生长繁殖, 从而实现对污染物的降解去除。人工湿地系统在处理污水前微生物数量与种类与自然湿地基本相同, 但随着污水不断流入微生物的数量将不断增加并趋于稳定。人工 湿 地中 的 优 势菌 种 有 假 单 胞 杆菌 属 ( Ps eu
d o mona s ) 、 产 碱 杆 菌 属 ( A lcalig ens ) 和 黄 杆 菌 属( Fl av o bacter iu m ), 均为生长快速的微生物, 体内含有降解质粒, 是 分解有机物的主 体微生物种群。此外, 有些难降解的有机物和有毒物需运用微生物诱导变异特性, 培育驯化适宜吸收和消化这些物质的优势种, 进行降解。