人工湿地对城市污染河水的净化效果及机理

吴泽林

深圳市碧园环保技术有限公司

摘要：人类生存和发展离不开水，没有水就不会有人类的存在。人类的文明发源大都是从河流附近开始的。以史为证，世界上绝大多数文明都围绕着河流流域聚集，如尼罗河流域、密西西比河流域、黄河流域等，我国的母亲河便是黄河。从古至今，河水源源不断的为人类提供着赖以生存的水源，并且持续的满足着人类对水资源的各种需求。此外河水从发源地经过流动最终涌入大海的过程，也完成了地球水循环的重要一环。同时，河水中还生存着许多生物，对保障地球物种多样性和生态环境良好有重要贡献。然而，随着人类社会的发展，尤其城市的出现与发展，越来越多的污染物被倾倒进河水之中，导致很多的河水遭受到污染，水质变得十分差。为了有效的治理城市中被污染的河水，使城市河水的生态功能复原如初，本文秉持生态、低耗和因地制宜的理念，对人工湿地净化污染河水的效果和机理进行了分析探讨，以期对城市污染河水的净化治理体提供帮助。

关键词：人工湿地净化城市污染河水机理效果

一、城市污染河水净化方式简述

据有关数据统计,中国有接近百分之三十的主要河流被严重污染，不能继续当作人们生活的水源。而一些城市的河水污染更为严重。由此，对河水进行有效的治理和恢复水质便成为了许多城市当下急需解决的问题。当前人们为了改善被污染河水水质和其生态功能已经进行过很多种尝试。根据这些尝试的原理可归纳成化学、物理、生物及生态等几种方法。在多年的实践中，由于化学、物理和生物方法虽然能够一定程度上改善河流水质，但却存在能耗大且不可持续的问题，更甚至还可能会对河流造成二次污染。因此，人们慢慢选用了最接近自然本身的生态方法来展开对污染河水的治理和恢复工作。该生态方法主要是通过在河流堤岸、河流周围以及河道上种植合适的植物，铺设跟河道相匹配的基质材料，增加河水的净化能力，从而使被污染河水的生态功能能够渐渐恢复。一旦河水的生态功能得到恢复又可以反过来增强自身净化水质的能力，实现净化河水的一个循环协同过程。

目前可用于改善污染河流水质的生态方法主要有生态浮床法、生态护坡法、稳定塘法和人工湿地技术法等。这些技术都具有一个共同的特性，就是依靠人类来提高被污染河水及其周围环境的生态修复能力，利用生物（主要为植物和微生物）和基质材料的净化能力，在不给环境造成二次伤害和可持续应用的前提下，完成对污染河水的净化。其中，由于人工湿地更接近河水的生态系统，由此取得的效果也更佳。所以最近几年人工湿地处理系统越来越受到人们的青睐，对人工湿地技术的分析和研究也变得逐渐增多。

二、人工湿地对城市污染河水净化及效果概述

湿地是地表大部分时间处在过湿或有水积存状态，并生长着湿地生物的地区。是地球上最独特和最重要的生态系统，被誉为地球之肾。因为其拥有比较强大的生态净化功能：调节径流，改善水质，调节小气候，保护生物多样性等。究其原因是湿地是受长时间的地表浸水形成的，这个过程可以淘汰不能在这种环境下存活的生物。而且通过这种长时间浸泡能引起生物变化，并使土壤的性质发生变化。大部分生物都需要依靠充足的水源实现生长与繁殖，因此湿地中生物的生长速度是最快的。正是依靠这种较高的生物活性，湿地可以将水中常见的污染物质大部分转变成生物生长必需的营养物或对环境友好的物质形式。

人工湿地顾名思义是人类根据湿地的特性，来人为构建具有湿地性质的地域。由上文可知湿地对污染的治理是依靠其自身和周围自然环境如土壤、动植物、微生物、太阳光等来实现的。所以人工湿地对河水污染的治理净化比较于其他污染治理方式来说，运行和维护成本都很低，但处理效果却很高效。目前人工湿地已被广泛的应用于污染河水处理领域。并在相关治理的过程中，表现出了处理效果稳定、运行管理方便、造价低廉等优点。人工湿地工程也有不同的分类，目前常用的方式是根据湿地中水流的不同形态进行划分，有表面流、垂直潜流和水平潜流三种。最近几年，由于城市河流污水的水质比较复杂，为了提高治理效率，实际应用中复合型人工湿地得到了越来越多的重视与研究。

三、人工湿地对城市污染河水净化机理

由上文知人工湿地同自然湿地一样拥有较高的生物活性，所以也同样拥有强大的降解污染物的能力。湿地系统中的植物能吸收一些污染物作为自身营养物质，同时还能分泌促进微生物生长的物质，微生物的繁衍能进一步帮助对污染物质的处理。人工湿地中的基质不仅能给生物的生长提供位置，还能依靠过滤、吸附和拦截等方式直接除掉部分污染物。由此可见，人工湿地系统通过自身各种系统成分的合力实现对河水污染物的高效去除。

（一）人工湿地对悬浮污染物的去除机理浅析

城市污染河水中的许多污染物都是悬浮物或与之有关，因此人工湿地对污染水质进行净化治理的方式之一便是去除其中的悬浮物质。人工湿地主要依靠拦截和沉淀作用实现对水中悬浮物的去除。其机理是湿地中的水流速度比较缓慢，还存在大量的植物腐殖态，再加上基质填料的作用，使得悬浮物很容易被捕获并在重力作用下沉淀，最终达到被去除的效果。

（二）人工湿地对含碳污染物的去除机理浅析

经过人工湿地的含碳污染物分为无机物和有机物。污染河水中可溶性的无机碳一般是碳酸根离子和碳酸氢根离子等，它们之间会相互转化，并且能与水中的很多阳离子在一定条件作用下结合生成沉淀物质，例如生成碳酸钙、碳酸镁等，从而被去除。污染水中的有机碳污染物，会在人工湿地中微生物的作用下降解并被吸收。在这个过程中产生的气体、固体与可溶有机物质则通过挥发、沉淀和重复吸收后被去除。因此人工湿地生态系统能十分有效的去除污染河水中的碳。

（三）人工湿地对含氮化合物的去除机理浅析

含氮化合物在城市污染河水是普遍存在的，它能使水体富营养化，并能降低水中氧气的溶解量，以致不利于水中生物的生存。所以，对污染水中含氮化合物的去除治理十分的重要。在人工湿地生态系统中，主要是依靠微生物进行降解除氮、依靠植物进行吸收除氮。含氮化合物能为湿地中的植物提供生长必需的氮元素，从而促进其生长繁殖，此又进一步加强了湿地的生物化学循环。

（四）人工湿地对磷的去除机理浅析

污染水质中的磷分为有机磷和无机磷酸盐两种形态。其中正磷酸盐是湿地中植物的营养来源之一，所以湿地植物对磷的去除过程也是两种磷形态的转化过程。另外湿地对磷的去除还有土壤富集、吸附、沉淀溶解等方法。土壤富集法只适应于表流湿地中。吸附法需要有吸附能力高的基质，所以这种方法在潜流湿地中对磷有较强去除效果。

结语：当前我国城市河水的污染程度比较严重，多种多样的生活和工业污染源通过不同的方式进入到城市河水之中，使得河水的水质不断恶化，这不仅破坏了生态环境，也威胁到了人们的生命健康。采取人工湿地进行河水净化处理，符合高效低耗的原则，同时又具有良好生态效益。因此人工湿地对城市河水的净化具有重大的作用，必须重视和灵活应用人工湿地技术工程。

参考文献：

[1]赵建.人工湿地对污染河水的净化效果及机理研究[D].河海大学,2006.

[2]郑于聪.污染河水的人工湿地净化特性及植物作用原理研究[D].西安建筑科技大学,2016.

[3]赵建,朱伟,赵联芳.人工湿地对城市污染河水的净化效果及机理[J].湖泊科学,2007(01):32-38.