1.1.3 净化有机污染物
人工湿地中有机污染物的净化是植物和微生物共同作用完成的,其降解机制主要有3方面:转化、结合和分离。在潜流人工湿地系统中,与未种植植物的系统相比,植物生长越茂盛的系统对COD的去除率越高,且旺盛的植物还消除了由于水深引起的COD去除率变化 (Villasenor et al, 2011) 。研究表明, 水葱 (Schoenoplectus lacustris) 可使食品厂废水的COD降低70%~80%,使BOD降低60%~90%, 而茭白 (Zizania latifolia) 和慈姑 (Sagitarria sagittifolia) 对城市污水的BOD去除率可达80%以上,芦苇 (Phragmites australis) 、香蒲 (Typha latifolia) 、眼子菜 (Photamogeton distinctus) 和凤眼莲 (Eichhornia crassipes) 等对石油废水的有机物去除率可达95%以上;藨草 (Scirpus triqueter) 也能有效处理采油废水,吸附多种难降解的有机污染物 。
1.1.4 去除重金属
植物可通过根部直接吸收水溶性重金属,还能通过改变根际环境来改变污染物的化学形态,达到降低或消除重金属污染物化学毒性和生物毒性的作用。Cheng等 (2001) 通过垂直流人工湿地处理低浓度重金属污水的试验证明,风车草能吸收富集水体中大约1/3的铜和锰,对锌、镉和铅的富集也在5%~15%;陈明利等 (2008) 研究发现,种植凤眼莲和水蕹 (Ipomoea aquatica) 的湿地与对照组相比,对Cd2+去除率可以提高65.3%,Zn2+去除率可提高43.7%,明显提高2种重金属的去除效率。
1.2 维持湿地环境
人工湿地系统中的植物在维持湿地环境方面也发挥着重要作用,它降低了水流速度, 为悬浮物沉淀创造了良好条件,减少基质侵蚀和污染物再悬浮的风险,增加了水流和植物表面的接触时间 。植物能防止湿地被淤塞,由于植物根和根系对介质的穿透作用,增强了介质的疏松度,使得介质的水力传输得到加强和维持 。根在根区死亡腐烂后, 留下的管形孔或沟,在一定程度上增加和稳定了土壤的水力传导性。植物在表面流人工湿地冬季运行时起支撑冰面的作用 , 当枯死的植物残体被雪覆盖后,植物则对基质起到很好的保护作用,避免湿地基质结霜、冻结, 使湿地系统在冬季仍具有一定的净化能力 ,但另一方面,在春季它也使土壤温度相对较低 。另外,湿地中植物覆盖使光线比较稀疏,阻碍了植物覆盖下水中藻类的生产,这种特性在浮萍系统中较为常见 。植物的生长能调节湿地周围的小气候,美化生态环境,为鸟类和爬行类动物等提供栖息地 。同时,它还能够阻滞沙尘、清新空气、降低噪声,为人们提供更舒适的生活环境 。