近年來，國內外開始廣泛關注由工業、農業、市政等污廢水排放所造成的城市地表水富營養化問題。雖然多種污水處理技術可以用來修復污染河流，但作為一種環境友好、資源節約的生態技術，人工濕地以其低投入、易管理及易對河流進行原位修復等優點成為改善河流污染問題的優先選擇。

人工濕地處理污水主要依賴于濕地中植物、基質和微生物的相互作用。其中植物不僅本身能吸收污水中的營養物，還能提高濕地系統中微生物的數量;基質在為植物和微生物提供生長介質的同時，也能夠通過過濾和吸附等作用直接去除污染物;而濕地微生物更多的是通過植物根際、基質對污水性質的適應和濕地內部溶解氧等環境的構建來實現其活性和數量的合理化。所以在構建人工濕地時，植物和基質是重要考慮因素。

目前對濕地植物和基質的研究多集中于植物和基質種類的選擇，關于濕地中植物、基質級配的共同作用對水平流人工濕地處理污染河水營養物的影響研究相對空白，而且大量研究結果表明構建人工濕地時采用當地物材是較好的選擇。由于單一濕地無法同時提供好氧-厭氧的利于脫氮的環境，因此越來越多的研究采用復合濕地來實現對污水的有效處理，而且人工濕地對有機物的去除差異性較小。因此，筆者構建了種植有蘆葦（Phragmites australis）和空白無植物的水平潛流人工濕地，研究作為表流-水平流復合濕地中二級潛流的水平潛流人工濕地植物和大孔隙率、多級配基質對處理河流營養物的影響作用，并分析了植物在人工濕地中的直接和間接作用。

一、材料與方法

1、實驗裝置

于西安建筑科技大學校內構建2組結構相同的由有機玻璃構成的水平潛流人工濕地（尺寸均為0.75 m×0.4 m×0.8 m）。為了獲得較好的水力性能和處理效果，實驗采用了不同粒徑的填料組成，其礫石粒徑配比從下到上為15 cm大粒徑（d：15～30 mm）、25 cm小粒徑（d：5～15 mm）、15 cm大粒徑（d：15～30 mm），基質孔隙率為百分之五十。1號濕地為種植蘆葦的水平潛流濕地，種植密度為13株/㎡，2號濕地為未種植植物的空白水平潛流濕地。礫石、蘆葦均取自西安皂河附近。

2、實驗水質

西安市皂河污染嚴重，水中有機物、懸浮物等濃度較大〔7〕。為提高處理效果采用表流濕地作為復合濕地的濕地，實驗用水為經過表流濕地處理后的皂河河水，實驗期間其水質為：TN（24.4±1.5） mg/L、NH3-N（17.5±1.2） mg/L、TP（2.0±0.1） mg/L、PO43--P （1.5±0.1） mg/L、BOD5（11.4±0.9） mg/L、COD（69.9±4.8） mg/L、DO（2.9±0.3） mg/L、SS（25.3±5.1） mg/L。表流濕地處理能有效去除河水中的懸浮物、有機物并提高出水溶解氧，與水平潛流濕地共同營造出利于脫氮除磷的好氧-厭氧環境，有利于有效凈化高污染河水。實驗采用連續進水方式，水力負荷為0.1m³/（㎡·d），水力停留時間為2.5 d，運行水位位于基質表面下5 cm。反應器構造見圖 1。

圖 1 實驗裝置示意

3、實驗方法

實驗從2012年5月18日至2013年5月18日為期1 a。為了研究植物和基質級配對營養物去除效果的影響，在距離濕地進水口水平方向的1/4、2/4和3/4處分別采集深度為7.5、25、45 cm（各種級配基質的中間層）的水樣。濕地進出水水樣每周取一次，DO采用HQ30d便攜式溶解氧測定儀（美國哈希公司）測定，TN、NH3-N、NO3--N、NO2--N、TP、PO43--P、COD、BOD5和SS按照《水和廢水監測分析方法》〔8〕測定。濕地植物于2012年5月26日基本長出，于2012年10月5日收割，生長期為132 d。收割時保留植物根部及基質以上10 cm的莖稈。植物樣品的氮磷含量采用H2SO4-H2O2消解法測定〔9〕。

數據統計采用Excel2010和SPSS20.0軟件，當p<0.05時認為差異性顯著。