湿地植物对人工湿地生态修复作用研究

何 蕾

（广东省岭南院勘察设计有限公司，广州 510000）

人工湿地（Constructed Wetlands）从生态学原理出发，模仿自然生态系统通过人为创建的生态工程将微生物、植被和基质组合，对污水、污泥进行处理的一个独特的综合生态体系。类比于自然湿地中的物质循环，人工湿地是将污染物质在表层进行有效的控制，在其流动的时候利用土壤、植物及基质的氧化、沉淀、分解和过滤等作用对污水和污泥进行拦截、净化，并且充分发挥植物资源的再生潜力，实现生态价值与经济价值的联动。人工湿地技术于1972年正式面世，2021年生态环境部发布了《人工湿地水质净化技术指南》指导人工湿地水质净化工程建设维护相关工作。如今，人工湿地技术被普遍认为是一种光明的新兴污水处理技术，与之对人工湿地植物的研究蓬勃发展。

人工湿地基于径流方向将其分为表流湿地、水平潜流湿地和垂直潜流湿地3种类型，其各自优缺点及适用范围见表1。

表1 主要人工湿地类型及其优缺点

1 湿地植物净化效果研究

植物是人工湿地的核心。湿地植物修复作用是通过植物本身的新陈代谢功能与土壤、微生物等的协同作用来降低水资源中有机和无机污染物的含量，加强湿地水环境的水力传输，实现人工湿地系统良性的自我净化、自我修复及自我循环。污染水体的植物修复技术，主要包括植物萃取，主要是针对可吸收和富集重金属元素的部分植物；植物促进，植物根系分泌促进微生物活性的物质，连续发生硝化反应和反硝化反应。植物固定，通过根际微生物固定土壤中的污染物；植物降解，降解水体中有机污染物。

湿地植物能依靠本身新陈代谢有效吸收一定量的营养物质，经过一系列的同化和异化作用转换为植物自身生长所需的营养物质，但是植物的修复作用也是有一定限度的，某些湿地植物对一些特定的污染物产生明显的去除效果（表2）。目前，将芦苇、香蒲、凤眼莲、菹草、金鱼藻和美人蕉等实际具有净化能力的湿地植物运用到人工湿地以处理各类污染水体效果受到广泛认可，相关植物净化实验研究如火如荼。Calheiros等利用美人蕉、香蒲、芦苇和黄菖蒲构建水平潜流人工湿地处理某皮革厂排出的废水，研究结果表明芦苇和宽叶香蒲能够在高浓度废水中生长较好，并具有一定的去污能力。翟旭等利用种植了芦苇和水葱、香蒲和千屈菜的人工湿地实验装置，通过对污水处理前后指标的测定得出植物去污能力由强到弱分别为：香蒲、芦苇、水葱和千屈菜。郭杏妹等模拟潜流人工湿地选用花叶芦竹、翠芦莉和水葱3种挺水植物净化生活废水，结果表明同等实验条件控制下，水葱对于TP的去除能力好，翠芦莉对COD去除效果最佳。此外，美人蕉具有较大的根系生物量，对生活污水的处理效果强于芦苇，对重金属模拟废水综合耐性也强于水葫芦。

表2 常见湿地植物净化效能

近年来，部分学者也逐渐将研究目光转向木本植物，与草本植物相比，木本植物生长缓慢，但其根系更深，生物量更大，输氧能力和新陈代谢速度更快，在人工湿地中净化水体中可发挥出更大优势。郝君在24种木本植物通过适应性筛选出夹竹桃、木槿、栀子和女贞4种木本进行潜流型人工湿地木本植物适应性研究，发现在这4种木本植物都对TP具有去除效果，平均去除率达到80.8%。秦登等选用紫薇、花叶杞柳、夹竹桃、大叶黄杨和小叶栀子采用污水系统模拟栽植试验的方法进行实验，表明5种木本均对对污染水体有良好的净化效果，对水体中氮磷、氨氮的去除率达到69%以上。

目前，在我国实际运行的人工湿地中，杭州西溪湿地以修复湿地景观和改善湿地水质为立足点，在保留场地原有人工种植的经济树种基础上，进行景观区划，引入不同类型湿地植被群落，营建以多植被类型为核心的生态景观，成为中国生态湿地景观修复的成功典范。随着人类活动的干扰和自然变化，水体富营养化程度不断加剧，湿地生态系统的结构和功能必将持续发生变化，今后湿地植物生态修复研究应更多地聚焦植物修复的机理及其效应研究，不仅为人工湿地技术的发展提供更强有力的理论支持，与之并行开展植物资源化研究，可推动植物修复走向规模化和产业化。

2 植物在人工湿地生态修复中的运用特点

2.1 季节性显著

人工湿地受环境因素影响较大，植物的季节性明显。一般情况下，湿地植物的生态修复效果在气温相对较高的夏季表现更好，而在气温相对较低的冬季表现欠佳，因此在选择湿地植物时，应充分考虑不同季节在温度、光照和降水等环境因子方面的差异，结合不同植物的独特性，确保景观冬夏交互性，打造出持久景观，使得被破坏的人工湿地水生态得以缓慢修复。

2.2 注重所处环境，确保生态修复效果

人工湿地是作为因湿地退化而提出的一种补偿手段，在生态修复过程中要明确湿地所处环境的生物多样性。建造人工湿地工程前，应做好本底调查，对修复场地的生物多样性进行现场调研统计，根据实际情况制定保护方案与调节措施，因地制宜，调节生态系统运行，合理配比各工程要素保证湿地生态系统运行的平衡性。

植物作为人工湿地水生态修复的载体，应根据水生态环境的破坏程度，确定修复参数，结合不同种类植物的不同生态特性，兼顾美学与植物学，优化各植被组合，加强植物之间的衔接与协调。部分植物相互竞争生存空间，难以在同一水生态环境下共存共生，因此应综合考虑，优化搭配，营造植物生态系统。

2.3 强化日常管理与养护，防止二次污染

湿地植物多数能大面积自主繁衍，若不控制其生长，极易出现疯长、蔓延等现象，占据其他生物生长空间。如若此种情况长期存在，将严重威胁湿地水生态稳定性，也会提高后期管理维护运行成本，协同效益不足。因此，应对强化植物的日常管理与养护，对其进行科学收割与处理，尤其是在寒冷的冬季，植物生长缓慢，可视水生态实际情况进行剪除，以免产生黑臭水体，保持水体生态环境的可持续发展。从长远考虑，湿地的后期运营维护才是修复水体的重点所在。此外，湿地中也要考虑植物的回收利用，收割砍伐后，实现植物资源的后续加工出处理销售以形成多理念可持续发展，多经营方式的生态工程管理模式。

3 结束语

在经济质量显著提高的当今社会，人工湿地相比于传统的污水处理工艺，具有传统处理工艺不可比拟的优势：投资少，造价和运营成本低廉；处理污水具有高效性；有独特点绿化环境功能；应用范围广，但人工湿地环境水生态恢复也面临着更为复杂的发展局势，这对湿地植物的应用提出了更全面的要求。在此形势下，我们需用宏观视角探索湿地植物对人工湿地生态的多方面潜在影响，综合施策，切实提升湿地植物对人工湿地生态恢复的实际运用成效，并且不断探索湿地植物资源生态价值最大化转换为经济价值。因此，在人工湿地水生态环境的修复中，遵循自然规律，不断创新人工湿地环境水生态恢复方式方法，强化管理维护，实现湿地水生生态环境得修复。加快人工湿地数据库的建立，用数据模拟为实践工程抛砖引玉，提供可供研究、设计、经营使用的系统数据和经验，博采众长，加快丰富数据库内不同人工湿地系统设计运行等数据，完成大数据整合，推动生态文明数字发展，生态系统虚拟优先建设。