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人工溼地是水體、基質、生物（包括植物、動物和微生物） 的複合體，各要素相互之間通過一系列物理化學以及生物的途徑相互作用，從而完成對汙染物的高效去除。
作為人為構建的溼地生態系統，人工溼地具有淨化汙染物效果好、運行費用低、維護管理方便等特點，已被廣泛應用於各類汙水的處理。
植物作為主體生物，在天然溼地和人工溼地的水質淨化過程中均起到了重要作用。 其作用可分為直接淨化作用和間接淨化作用兩種。
前者是指植物自身能夠對水體中的氮、磷和重金屬等汙染物直接進行吸收和富集；後者是指植物通過提高根區氧氣含量、維持通氣狀況和加強水力傳導等途徑為微生物介導的汙染物降解及其他汙染物消減過程提供有利條件，從而間接促進汙染物的降解。這一過程同時伴隨著微生物的多度、多樣性和群落組成等參數的改變。
溼地植物對N、P的去除
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去除多少？
研究證明，在人工溼地中，植物直接吸收作用去除的氮僅佔20％~30％ ，大部分（60~70%） 則是通過反硝化作用被微生物去除。
但是，這並不是說植物不重要。實際上，在汙染物去除過程中，植物的作用不可替代，因為微生物的硝化和反硝化作用所需要的好氧和厭氧環境依賴於植物，只有在植物根系周圍（包括近根系和遠根系）才能提供這樣非常有利的交替環境。
02
怎麼去除？
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達程度密切相關。研究發現，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。
植物的根和根際區域是主要的氮磷去除部位，60%的汙染物去除量都發生在這裡。特別對於磷元素，植物吸收是最主要的去除途徑，其次是沉積物和基質的吸附和沉降。
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影響因素
影響植物根系進行淨化的一個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於泌氧能力，而其能夠傳輸的氧氣主要來源於地上部的光合作用，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度密切相關。
根系泌氧還可顯著提高BOD的去除效率。除此之外，水力停留時間也對植物去除氮磷的效果有顯著影響，適當增加水力停留時間可更為有效地去除過量的氮磷。當然，微生物尤其是硝化細菌、反硝化細菌的數量和活性也是關鍵的影響因素。
溼地植物對有機物的去除
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如何去除？
有機化合物可通過植物細胞膜進入植物體內，一些小分子量的化合物可通過植物揮發作用從植物葉片釋放；部分不可揮發的有機化合物可通過酶分解或者螯合作用降解。
儘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汙染物，但是植物是自養生物並不能利用有機汙染物作為能源和碳源 。有機汙染物卻抑制植物的生長並影響其修復的效果。
植物—微生物聯合修復模式克服了單一植物修復的弊端，植物為微生物的生長提供良好的生活環境和營養物質，反過來微生物則可以提高植物對脅迫的耐受性，並通過降解汙染物來為植物「解毒」。
植物—微生物聯合修復的早期研究中，微生物主要是指根際細菌，其主要位於根系的周圍，一方面根際微生物可通過酶降解有機汙染物並利用降解產物形成脂肪酸或者其他細胞組成成分維持自身生長，另一方面通過降低植物的應激激素水平保護植物，還可作為植物所需營養物質傳遞的螯合劑等。
隨著研究的深入，發現植物內部的內生菌不會對宿主植物產生致病性，且和植物有更為密切的聯繫，對植物生長有更為顯著的作用。
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影響因素？
植物細胞間隙含有大量的營養物質、糖分和胺基酸，對內生菌的存活和增殖提供了強大的支撐。從不同的溼地植物中分離提取的內生細菌可把不同的有機汙染物（比如碳氫化合物和農藥） 作為唯一的碳源來利用，這些內生細菌主要集中於 α變形菌、γ變形菌、放線菌、芽孢桿菌和黃桿菌。
內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生菌的定植、豐度和根際及寄生植物中汙染降解基因的表達。不同的土壤類型（ 如砂土、砂壤土和壤土）也能夠影響內生菌的定植和烷烴降解基因的表達。除環境因素外，寄主植物對內生細菌的汙染物降解活性影響也很大。
結論
植物因其高效率、低成本等優點在溼地淨化過程中發揮了重要作用。採用植物—微生物聯合修復的模式才能達到更好的汙染物去除效果。
未來可考慮採用基因工程的手段使微生物攜帶特定的汙染物降解基因，並通過與植物相互作用達到更好的汙染物去除效果，同時需要評估其所帶來的去除效果。
附：人工溼地設計步驟：從參數到結構，這個PPT講全了
文章來源：村鎮水環境
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