1、人工濕地系統水質凈化技術作為一種新型生態污水 凈化處理方法 , 其基本原理是在人工濕地填料上種植特定的濕地植物，從而建立起一個人工濕地生態系統。當污水通過濕地系統時，其中的污染物質和營養物質被系統吸收或分解，而使水質得到凈化。人工濕地系統水質凈化的關鍵在于工藝的選擇和對植物的選擇及應用配置。如何選擇和搭配適宜的濕地植物， 并且將其應用于不同類型的濕地系統中成了我們在營建人工濕地前必須思考的問題。1人工濕地污水處理系統植物的選用原則（1）（ 2）1.1植物在具有良好的生態適應能力和生態營建功能；管理簡單、方便是人工濕地生態污水處理工程的主要特點之一。若能篩選出凈化能力強、抗逆性相仿 , 而生長量

2、較小的植物 , 將會減少管理上尤其是對植物體后處理上的許多麻煩。 一般應選用當地或本地區天然濕地中存在的植物。1.2植物具有很強的生命力和旺盛的生長勢； 抗凍、抗熱能力由于污水處理系統是全年連續運行的 , 故要求水生植物即使在惡劣的環境下也能基本正常生長 , 而那些對自然條件適應性較差或不能適應的植物都將直接影響凈化效果。 抗病蟲害能力污水生態處理系統中的植物易滋生病蟲害 , 抗病蟲害能力直接關系到植物自身的生長與生存 , 也直接影響其在處理系統中的凈化效果。 對周圍環境的適應能力由于人工濕地中的植物根系要長期浸泡在水中和接觸濃度較高且變化較大的污染物, 因此所選用的水生植物除了耐污能力要強外

3、, 對當地的氣候條件、土壤條件和周圍的動植物環境都要有很好的適應能力。1.3所引種的植物必須具有較強的耐污染能力；水生植物對污水中的BOD5、COD、TN、TP 主要是靠附著生長在根區表面及附近的微生物去除的 , 因此應選擇根系比較發達，對污水承受能力強的水生植物。1.4植物的年生長期長，最好是冬季半枯萎或常綠植物；人工濕地處理系統中常會出現因冬季植物枯萎死亡或生長休眠而導致功能下降的現象，因此，應著重選用常綠冬季生長旺盛的水生植物類型。1.5所選擇的植物將不對當地的生態環境構成隱患或威脅，具有生態安全性；1.6具有一定的經濟效益、文化價值、景觀 效益和綜合利用價值。若所處理的污水不含有毒、有

4、害成分, 其綜合利用可從以下幾個方面考慮: 作飼料, 一般選擇粗蛋白的含量>20%(干重 ) 的水生植物； 作肥料, 應考慮植物體含肥料有效成分較高,易分解；生產沼氣, 應考慮發酵、產氣植物的碳氮比, 一般選用植物體的碳氮比為25 30.5/1 ；工業或手工業原料，如蘆葦可以用來造紙，水蔥、燈心草、香蒲、莞草等都是編制草席的原料。由于城鎮污水的處理系統一般都靠近城郊, 同時面積較大, 故美化景觀也是必須考慮的。然而在實際工作中， 很多人工濕地的工藝設計者和建設者考慮得最多的是植物的獨有性和觀賞價值等表在因素，沒有考慮到栽種該植物后的植株生長效果、濕地的運行效果、生長表現以及對生態的安全性

5、等，導致人工濕地在運行一段時間后功能驟降或運行費用劇增，最后導致系統癱費或閑置。2人工濕地植物特性的研究及植物配置分析2 1根據植物類型分析2 11漂浮植物漂浮植物中常用作人工濕地系統處理的有水葫蘆、豆瓣菜等。大薸、水芹菜、 氏禾、浮萍、 水蕹菜、根據對這些植物的植物學特性進行分析，發現它們具有以下幾個特點：生命力強， 對環境適應性好，根系發達；生物量大，生長迅速；具有季節性休眠現象，如冬季休眠或死亡的水葫蘆、大薸、水蕹菜，夏季休眠的水芹菜、豆瓣菜等。生長的旺盛季節主要集中在每年的 3-10 月或 9 月 - 次年 5 月；生育周期短， 主要以營養生長為主，對 N的需求量最高。由于漂浮植物具有

6、上述的植物學特性，因此，在進行人工濕地植物配置的時候我們必須充分考慮它們各自的優點：由于這類植物的環境適應能力強，因此在進行植物配置時應當作地方優勢品種予以優先考慮；人工濕地系統中，水體中養分的去除主要依靠植物的吸收利用，因此，生物量大、 根系發達、 年生育周期多和吸收能力好的植物成為我們選擇的目標；利用植物季節性休眠特性，我們可以給予正確的植物搭配，如冬季低溫時配置水芹菜而夏季高溫時則配置水葫蘆、大薸等適宜高溫生長的植物，以避免因植物品種選擇搭配單一而出現季節性的功能失調現象；由于這類植物以營養生長為主，對 N 的吸收利用率要高， 因此，在進行植物配置時應重視其對N的吸收利用效果，可作為 N

7、 去除的優勢植物而加以利用，從而提高系統對N 的去除效果。2 1 2 根莖、球莖及種子植物這類植物主要包括 睡蓮、荷花、馬蹄蓮、慈姑、荸薺、芋、澤瀉、菱角、薏米、芡實它們或具有發達的地下根莖或塊根，或能產生大量的種子果實，多為季節性休眠植物類型，一般是冬季枯萎春季萌發，生長季節主要集中在 4-9 月。等。根莖、 球莖、種子類植物具有以下特點：耐淤能力較好，適宜生長在淤土層深厚肥沃的地方，生 長離不開土壤；適宜生長環境的水深一般為40-100CM 左右；具有發達的地下塊根或塊莖， 其根莖的形成對P 元素的需求較多，因此，對P 的吸收量較大；種子果實類植物，其種子和果實的形成需要大量的P 和 K元

8、素。（ 3）由于這類植物具有以下特點， 因此在進行人工濕地植物應用配置時應予以充分考慮： 基于這些植物的特性， 其應用一般為 表面流人工濕地系統和濕地的穩定系統 ；利用這些植物的生長（主要是塊根、球莖和果實的生長）需要大量的 P、K 元素的特性，將其作為 P去除的優勢植物應用，以提高系統對 P 的去除效果。2 13 挺水草本植物類型這類植物包括蘆葦、茭草、香蒲、旱傘竹、皇竹草、藨草、水蔥、水莎草、紙莎草等，為人工濕地系統主要的植物選配品種。這些植物的共同特性在于：適應能力強， 或為本土優勢品種；根系發達，生長量大，營養生長與生殖生長并存，對 N和 P、 K 的吸收都比較豐富；能于無土環境生長。

9、根據這類植物的生長特性， 它們可以搭配種植于潛流式人工濕地， 也可以種植于表流式人工濕地系統中。根據植物的根系分布深淺及分布圍， 可以將這類植物分成四種生長類型， 即深根叢生型、深根散生型、淺根叢生型和淺根散生型。（ 1）深根叢生型的植物，其 根系的分布深度一般在 30CM以上，分布較深而分布面積不廣。植株的地上部分叢生，如 皇竹草、蘆竹、旱傘竹、野茭草、薏米、紙莎草 等。由于這類植物的根系入土深度較大， 根系接觸面廣， 配置栽種于 潛流式人工濕地中 更能顯示出它們的處理凈化性能。（ 2）深根散生型植物根系一般分布于20-30CM之間，植株分散，這類植物有香蒲（ 對環境要求不嚴， 適應性較強，

10、 有一定耐寒能力。 為喜光植物， 不耐蔭，要求土壤松軟肥沃。 ）、菖蒲、水蔥、藨草、水莎草、野山 等，這類植物的根系入土深度也較深，因此適宜配置栽種于潛流式人工濕地。風車草 全年保持生長，即使在冬天仍能維持一定的生長速率.種植風車草的潛流型人工濕地對TN、 TP、 COD和 BOD的去除率分別為64%、 47%、 74%和74，（ 3）淺根散生型的一些植物如 美人蕉、蘆葦、荸薺、慈姑、蓮藕 等，其根系分布一般都在 5-20CM 之間。 由于這些植物的根系分布淺，而且一般原生于土壤環境，因此適宜配置于表流式人工濕地 中。（ 4）淺根叢生型的植物如 燈心草、芋頭 等叢生型植物，由于根系分布淺，且一

11、般原生于土壤環境，因此僅適宜配置于 表面流人工濕地 系統中。2 14 沉水植物類型沉水植物一般原生于水質清潔的環境，其生長對水質要求比較高，因此， 沉水植物只能用作人工濕地系統中最后的強化穩定植物加以應用，以提高出水水質。2 15 其它類型的植物一些如水生 景觀 植物之類的， 由于長時間的人工選擇， 使其對污染環境的適應能力比較弱，因此也只能作為最后的強化穩定植物或濕地系統的景觀植物而應用。2 2 根據植物原生環境分析根據植物的原生環境分析，原生于實土環境的一些植物如美人蕉、蘆葦、燈心草、 旱傘竹、皇竹草、蘆竹、薏米等，其根系生長有一定的向土性，配置于表面流濕地系統中，生長會更旺盛。 但由于它

12、們的根系大都垂直向下生長，因此， 凈化處理的效果不及應用于潛流式濕地中；對于一些原生于沼澤、腐殖層、草炭濕地、湖泊水面的植物如水蔥、野茭、山、藨草、香蒲、菖蒲等，由于其生長已經適應了無土環境，因此更適宜配置于潛流式人工濕地；而對于一些塊根塊莖類的水生植物如荷花、睡蓮、慈姑、芋頭等則只能配置于表面流濕地中。2 3 根據植物對養分的需求類型分析根據植物對養分的需求情況分析，由于潛流式人工濕地濕地系統填料之間的空隙大，植物根系與水體養分接觸的面積要較表流式人工濕地濕地廣，因此對于營養生長旺盛、植株生長迅速、植株生物量大、一年有數個萌發高峰的植物如香蒲、水蔥、苔草、水莎草等植物適宜栽種于潛流濕地；而對

13、于營養生長與生殖生長并存，生長相對緩慢， 一年只有一個萌發高峰期的一些植物如蘆葦、茭草、薏米等則配置于表面流濕地系統。2 4 根據植物對 污水 的適應能力分析不同植物對污水的適應能力不同。一般高濃度污水主要集中在濕地工藝的前端部分。因此，在人工濕地建設時，前端工藝部分如強氧化塘、潛流濕地等工藝一般選擇耐污染能力強的植物品種。末端工藝如穩定塘、景觀塘等處理段中，由于污水濃度降低，因此可以更多考慮植物的景觀效果。3小結一個人工濕地系統的建立，植物的選擇和配置是很重要的考慮因素。在系統建立和植物栽種配置時要將系統的主要功能與植物的植物學特性充分結合起來考慮。只有這樣， 才能充分發揮不同植物各自的優勢

14、，達到更好的處理凈化效果。濕地植物的栽種配置要根據具體的應用環境和系統工藝來確定， 對于一些應用工藝圍較廣的植物類型， 要充分考慮其在該工藝中的優勢， 能使其充分發揮自己的長處而居于主導地位。為達到全面的處理和利用效果，應進行有機的搭配，如深根系植物與淺根系植物搭配，叢生型植物與散生型植物搭配，吸收 N 多的植物與吸收P 多的植物搭配， 以及常綠植物與季節性植物的季相搭配等。在進行綜合處理的一些工藝或工藝段中，切忌配置單一品種，以避免出現季節性的功能下降或功能單一。作為濕地公園規劃建設的人工濕地還要考慮景觀 搭配。主要參考資料：（ 1）長太等人工濕地植物的選擇原則中國給水排水2003Vol.1

15、9（ 2）今業生態建設集團耐污染水體凈化水生植物篩選及培育技術研究總結報告（ 3）有為中國水生蔬菜中國林業1999.12（ 4）家榮等水生觀賞植物化學工業2003.7蘆葦 根系主要分布在淺層土壤中，7 月以前生長緩慢, 以后生長加速, 冬季也保持較快的生長。具有生長快，根系發達，耐污能力強，又有經濟價值等特點。風車草、香根草和水鬼蕉根系及地上部分的生長節律相似,9 月或 10 月前生長較快, 以后生長減慢甚至停止香根草的根系垂直向下生長, 分布較深風車草風車草全年保持生長，即使在冬天仍能維持一定的生長速率. 風車草在生活污水中培養 10 d 后，污水中TN、TP、COD和 BOD的去除率分別達

16、到91%、 92%、70%和 73%，其中風車草對 N、P 的吸收量分別占凈化量的55%和 53%.種植風車草的潛流型人工濕地對TN、 TP、COD和 BOD的去除率分別為 64%、 47%、 74%和 74，與不種植物的人工濕地相比， TN、 TP、COD和 BOD的去除率分別提高了 28%、 19%、 14%和 13%.香蒲對環境要求不嚴，適應性較強，有一定耐寒能力。為喜光植物，不耐蔭，要求土壤松軟肥沃。 對重金屬污染的去除效果很明顯。 對土壤要求不嚴， 以含豐富有機質的塘泥最好，較耐寒。水蔥 水蔥生長較為粗放 , 沒有什么病蟲，較耐寒，在北方大部分地區地下根狀莖在水下可自然越冬。燈心草一

17、種耐寒類經濟植物，去污能力較強美人蕉生長迅速， 不擇土壤， 管理粗放，有很好的景觀效果，對水質凈化有著良好的作用香根草具有極強的生態適應性和抗逆（旱、濕、寒、熱、酸、堿等）能力，生長迅速，根系發達，易種易活，科屬香蒲科禾本科莎草科常用人工濕地植物名錄植物中名類型應用工藝香蒲挺水表流濕地、潛流濕地蘆葦挺水表流濕地、潛流濕地皇竹草濕生、挺水潛流濕地茭草挺水表流濕地、潛流濕地蘆竹濕生、挺水潛流濕地薏苡濕生、挺水表流濕地、潛流濕地花葉蘆竹濕生、挺水潛流濕地虉草濕生、挺水表流濕地、潛流濕地氏禾浮水氧化塘水蔥挺水表流濕地、潛流濕地風車草挺水潛流濕地紙莎草挺水潛流濕地藨草挺水表流濕地、潛流濕地針藺挺水、浮水

18、表流濕地、氧化塘茳芏挺水表流濕地、潛流濕地芡實浮葉景觀塘荇菜浮葉景觀塘睡蓮科萍蓬草浮葉景觀塘、 氧化塘菖蒲挺水表流濕地、潛流濕地馬蹄蓮濕生、挺水表流濕地、潛流濕地天南星科大薸浮水氧化塘澤瀉挺水表流濕地雨久花科鳳眼蓮浮水末端強化塘竹芋科再力花挺水潛流濕地蓼科水蓼挺水、濕生表流濕地千屈菜科千屈菜挺水、濕生表流濕地美人蕉科美人蕉挺水、濕生潛流濕地、表流濕地鳶尾科黃菖蒲挺水、濕生潛流濕地、表流濕地燈心草科燈心草挺水、濕生潛流濕地近年來，隨著水生植物應用的不斷增加， 水生植物種植設計及施工中暴露的問題也越來越多，造成了許多不良的影響。 筆者曾在 中國花卉報 上發表了水生植物應用中的問題和建議一文，下面還

19、想專門談談水生植物的種植密度。園林植物的種植密度主要是由植物種類和景觀要求決定， 對于水生植物來說， 前者顯得更為重要， 水生植物種植主要為片植、塊植與叢植，片植或塊植一般都需要滿種， 即竣工驗收時要求全部覆蓋地面（水面） 。筆者正是基于這個特點來討論水生植物的種植密度。密度過大密度偏大主要出現在植物個體較大的水生植物，如斑茅（Sac-charumarundinaceum ）、芡實（ Eu-ryaleferox）、再力花（ Thaliadeal-bata）、海壽花（ Pontederiacolocasi-a）、紅蓼（ Polygonumorientale）、千屈菜（ Lythrumsalica

20、ria）、蒲葦（ Cortaderiaselloana）、大慈姑（ Sagittariasagittfolia）、薏苡（ Coixlacrysinensis）等。如在某施工圖苗木表中標注的種植密度：芡實25 株 / 平方米，芡實一葉子的直徑可達1.5 2.0 米，每株的營養面積在4 平方米以上，如果按照上述設計，密度大了一百倍。密度太大，不僅浪費苗木，而且由于植株的營養面積過小，種植后恢復時間延長，長勢不良，同時形成通風條件差，光照也不好的環境，而導致病蟲害發生，嚴重影響景觀。密度偏稀密度偏稀主要出現在植物個體較小的水生植物。尤其是莎草科 （Cyperaceae ）、燈芯草科（ Jun-cac

21、eae ）等葉子較小或退化成膜質、主要營養體和觀賞部位都為直立莖（或稱桿）的水生植物，如燈芯草（Juncussffusus） 、旱傘草（Cyperusalternifoliusssp.flabel-liformis）等。密度偏稀，植物群體的種間競爭處于不利地位， 易使雜草繁衍， 給養護管理帶來很大困難， 影響保存率。 如不及時采取其他措施，最后往往成為一片荒蕪之地。建議種植密度水生植物從分蘗特性大致可以分成三類：一類是不分蘗， 如慈姑； 第二類是一年只分蘗一次如玉蟬花、黃菖蒲等鳶尾科植物；第三類是生長期不斷分蘗，如再力花、水蔥等。 針對這些不同的差別，種植密度可有小圍的調整。不分蘗的和一年只分

22、蘗一次但種植時已過分蘗期的則應種密，對第三類來說， 可略為稀一些， 但是竣工驗收時必須要達到設計密度要求。下面就常見的水生植物的種植密度建議如下：1. 沉 水 植 物 苦 草 （ Valliseriamatans） 40 60株 / 平 方 米 ， 竹 葉 眼 子 菜（Pota-mogetonmalaianus）34 芽 / 叢、20 30 叢 / 平方米， 黑藻（Hydrillaverticillata）10 15 芽 / 叢、 25 36 叢/ 平方米，穗狀狐尾藻（Myrio-phyllumspicatum）5 6 芽 / 叢、 2030 叢 / 平方米等。2. 浮葉植物睡蓮（Nympha

23、eatetragona ） 1 2 頭 / 平方米，萍蓬草（Nupharsinensis）12頭/ 平方米，荇菜2030 株/ 平方米，芡實1株/4 6 平方米，水皮蓮（Nymphoidescristata）20 25 株 / 平方米，莼菜（ Braseniaschreberi）1016 株 / 平方米，菱（ Trapabispinosa） 3 5 株/ 平方米等。3. 浮水植物水鱉（Hydrocharisdubia）60 80 株 / 平方米，大漂（Pistiastra-tiotes）30 40 株 / 平 方 米 ， 鳳 眼 蓮 （ Eichhorniacrassipes） 30 40 株

24、 / 平 方 米 ， 槐 葉 萍（ Salvinianatans ）100 150 株 / 平方米等。4. 挺水植物再力花10 芽/ 叢、 12 叢 / 平方米，海壽花3 4 芽/ 叢、 912 叢 / 平方米，花 葉 蘆 竹 （ Arundodonxavar.versicolor ） 4 5 芽 / 叢 、 12 16 叢 / 平 方 米 ， 香 蒲（Typhasorientalis ） 20 25 株 / 平方米，蘆竹（ Arundodomax） 5 7 芽/ 叢、 6 9 叢/ 平方米，慈姑 10 16 株 / 平方米，黃菖蒲 23 芽 / 叢、 20 25 叢 / 平方米，水蔥 15

25、20 芽/ 叢、8 12 叢 / 平方米，花葉水蔥 20 30 芽/ 叢、 1012 叢 / 平方米，千屈菜 1625 株 / 平方米，澤瀉（ Alismaorien-tale ） 1625 株 / 平方米，蘆葦（ Phragmitesaustralis ） 1620 株 / 平方米，花藺（ Iimnocbrisflova ） 35 芽/ 叢、 20 25 叢 / 平方米，馬藺（ Irisiactea ） 5 芽 / 叢 、 20 25 叢 / 平 方 米， 野 芋 （ Colocasiaantiquorum ） 16 株 / 平 方米 ， 紫 桿 芋（ Colocasiatonoimo ）

26、3 5 芽/ 叢、 49 叢 / 平方米等。5. 濕生植物斑茅20 30 芽 / 叢、 1 叢 / 平方米，蒲葦20 30 芽 / 叢、 1 叢/ 平方米，磚子苗（ Marisucusumberllatus）3 5 芽 / 叢、 20 25 叢/ 平方米，紅蓼2 4 株/ 平方米，野蕎麥（ Fagopyrumdibotrys） 57 芽 / 叢、 6 10 叢/ 平方米。以上建議僅是根據本人在江、 浙、滬等地工程實踐所得。 另外不同立地條件和不同的植物造景需求對植物種植密度也有一定圍的變化，施工時請合理調配。者曾于 2006 年 9 月 7 日在中國花卉報發表過談談水生植物種植密度一文，時過二

27、年，筆者在實踐中又有了新的體會，認為水生植物的密度可分為設計密度和施工密度兩方面容。所謂設計密度就是設計師在種植設計圖上標注的密度， 是要達到預期景觀效果的密度。施工密度則是根據植物分蘗、分枝特性、種植季節、種植土的肥力狀況，結合竣工驗收時間等各方面因素結合確定的一個種植密度。 施工密度對于節省施工成本有著非常實際的價值作用。1 設計密度設計密度以水生植物恢復到最佳狀態后全部覆蓋地面( 水面 ) 為基點來討論。1.1 挺水植物：千屈菜 (Lythrumsalicaria)12-16株 /m2，澤瀉 (Alismaorientale)16-25株 /m2，窄葉澤瀉 (A.canaliculatu

28、m)25株 /m2 ，野芋（ Colocasiaantiquorum） 16 株 /m2，紫桿芋(C.tonoimo)16株 /m2， 香 蒲 （ Typhaorientalis)36-49株/m2 ， 花 葉 蘆 葦（Phragmitesaustralisvar.iegatus)50株 /m2，蘆葦（ Ph.australis）36株 /m2，蜘蛛蘭(Hymenocallisamericana)9-16株 /m2，水蠟燭（ T.angustifolia）25-36 株/m2。對于叢生的水生植物則因規格不同而異，規格大一些的， 密度可適當小一些， 反之則密度大一些。一些常見水生植物的種植密度建

29、議如下：再力花（Thaliadealbata ）10-20芽/ 叢，2-3叢 /m2 ； 水 蔥 （ Scirpusvalidus）20 芽/叢 ， 6叢 /m2 ； 花 葉 蘆 竹(Arundodonaxvar.versicolor)5-10芽/ 叢， 5-6 叢 /m2；海壽花 (Pontederiacordata)3-5芽/ 叢 ， 12 叢 /m2 ； 水 毛 花 (S.triangulatus)30-40芽 /叢 ， 12-16 叢 /m2 ； 花 藺(Butomusumbellatus)2-3芽/ 叢， 25叢 /m2；溪蓀 (Irissanguinea)、玉蟬花 (I.ensata)5-8芽/ 叢， 12-16 叢 /m2。1.2 濕生植物單 生 的 如 紅 蓼 (Polygonumorientale)9-12株 /m2 ， 復 生 和 叢 生 的 斑（Saccharumarundinaceum ）20-30 芽 / 叢， 1-2 叢 /m2; 野蕎麥（ Fagopyrumdibotrys）5-6/ 叢， 6-9 叢 /m2; 蒲葦（ Cortaderiaselloana） 20-30 芽 / 叢， 2-3 叢/m2。茅芽1.3 浮葉植物睡蓮 (Nymphaeatetragona)1-2頭 /m2，萍蓬草 (Nupharpumilum)