摘要：利用湿地生态系统处理废水是近几年兴起的一个新概念，也是国内外许多学者重点研究的污水处理技术之一。所谓利用湿地生态系统处理废水，是指将废水排入湿地，充分发挥湿地生态系统的自然力，借助细菌的新陈代谢和物理的沉降作用处理废水中的重金属。利用湿地生态系统来处理废水，比氧化塘的处理效果好，而且比建设污水处理厂节省更多的资金。为此，本文将重点来分析湿地生态系统处理废水中重金属的相关内容，主要从湿地生态系统处理废水理论概述、湿地生态系统处理废水中重金属的作用分析、利用湿地生态系统处理废水中重金属时应该注意的几个问题、人工湿地生态系统在处理废水中重金属的应用概述四个方面来展开论述，以期能够改善污水处理现状，提升污水处理的效果，充分发挥湿地生态系统工程的自然净化功能。

　　关键词：湿地生态系统 处理废水 重金属 研究

　　重金属本身是一种危害极为广泛且不易被降解的物质，对生态环境和人体健康都存在着危害。重金属废水来源比较广泛，废水量非常大。以往的处理过程往往是糅合物理处理法与化学处理法，大多采用中和沉淀法、氧化还原法、吸附法、电镀法、电渗析法、反渗透法等等来处理污水中的重金属，但是，在重金属含量不是很高的废水中，这些处理方法所需成本高、技术不易掌控、一次性可处理的污水量少，该方法不适合大规模的处理重金属污水。近几年对湿地生态系统净化重金属废水的研究逐渐增多，众多研究表明天然和人工的湿地均具有良好的自然净化能力，而且还具有成本低、操作简单、一次性处理的量多、操作和维护简单等优点。下面本文将具体论述湿地生态系统处理和净化重金属废水的去除机理等相关内容，以期提升重金属污水的去除效率，保证工业和经济的稳定发展。

　　一、湿地生态系统处理废水理论概述

　　（一）湿地生态系统简介及组成要素

　　湿地生态系统是一种特殊的景观生态系统，它是地球生态系统的重要组成部分，有“陆地天然蓄水池”的美称。湿地生态系统由水陆相互作用而形成，既是陆地上的天然蓄水池，又是许多生物物种资源的栖息地和繁殖地，此外还有很多功能，例如调蓄洪水、调节气候、控制土壤侵蚀、净化水质、消除污染等多种功能。湿地生态系统分为人工湿地和自然湿地。湿地生态系统具体来说应该是土壤-植物-微生物湿地生态系统，它的构成要素主要有两大类，一是生物要素，具体包括湿地中生长的植物、动物、微生物等，另一类是阳光、水分、土壤等非生物要素。湿地生态系统以其强大的自然净化能力，如今已经变成了处理和净化重金属污水的一项先进的技术，湿地生态系统借助生存于其中的微生物实现了对污染废水的有效修复，改善了污水水质，促进了水的循环利用，为工农业的发展提供了足够的水源。

　　（二）湿地生态系统处理和净化重金属废水的机理论述

　　湿地生态系统在处理和净化重金属废水时，主要是通过生态系统中的动物、植物、微生物三者的共同作用，从而达到净化污水的目的。下面简单介绍一下重金属污水的处理机理。首先，是湿地生态系统中的植物的净化，主要是通过植物的根系吸收废水中的重金属而达到净化目的，使废水中的重金属富集到植物的叶、茎、或者果实等部位，使得废水中的重金属含量得到有效控制；除了植物根系的吸收之外，还有植物中的某些细胞的活性原理以及重金属与其发生中和作用，将有毒的重金属离子转化为五毒或者较低毒性的重金属化合物，植物通过自身的器官将重金属离子吸收到自己体内，因此，可以将富集重金属的植物叶茎割去，这样可以借助植物来降低土壤中的重金属含量，从而有效修复受污水体，达到修复和保护环境的目的。

　　二、湿地生态系统处理废水中重金属的作用分析

　　（一）湿地生态系统中土壤对重金属污染的修复作用。湿地生态系统中土壤含重金属的含量是比较高的，测定结果表明，重金属在土壤中的存在形态有五种，分别是交换态、碳酸盐结合态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残留态，交换态重金属的活性和毒性最大，其他形态重金属的活性和毒性依次减少，残留态中重金属的活性和毒性最小。借助生态土壤对重金属污水进行处理和净化的目的是土壤重金属尽可能向残留态的重金属转化。重金属存留在湿地土壤中主要是由于污水中的重金属在土壤的固液界面上发生多重反应，进行吸附与解收、络合与解络、沉淀与溶解的平衡反应，通过这一系列的反应，会形成溶解性很小的碳酸盐、磷酸盐、硫化物或者氢氧化物而被固定，或者以离子形态被吸附固定在土壤颗粒表面。通过湿地生态系统来处理重金属污染废水的去除机制是借助土壤的吸附性能和氧化还原性能去除系统中颗粒物质对重金属的吸附作用。

　　（二）湿地微生物对重金属污染物的修复作用。微生物在物质的分解、转化与循环过程中扮演着重要的角色，在湿地生态系统中存在着多种微生物，既有自养生物又有异养生物，主要以硝化细菌、链霉菌、真菌、固氮菌、甲烷菌等等，这些微生物群落是处理和净化污水中重金属的主要物质。那么微生物群落进行污水处理的原理机制是什么呢？下面简单介绍一下。重金属元素对于微生物的生长和代谢具有重要的作用，很多重金属元素是微生物新陈代谢必不可少的微量元素，例如Zn是RNA和DNA聚合酶的重要组成部分，Co能参与维生素B12的代谢，并且可以帮助微生物进行生物固氮。此外，重金属元素还会通过络合与螯合作用促进微生物分泌高分子聚合物，例如多糖、糖蛋白等富含活　　三、利用湿地生态系统处理废水中重金属时应该注意的几个问题

　　（一）经过湿地生态系统处理后的废水的测定标准仍需得到重视。重金属废水经过湿地生态系统的修复和净化之后，处理后的废水的测定仍然是一个重要问题，湿地生态系统对水的修复效果确实是非常明显有效的，但是还应以实际的检测效果来测定处理后的污水，只有当处理后的污水符合排放标准了才能准许排放。另外，随着湿地生态系统作用时间的增长，整个系统对重金属的容纳力会逐渐达到饱和，因此，应该注意在对重金属污水进行修复的过程中实时监测水质，防止水质的过度饱和。

　　（二）在进行湿地生态系统设计时，应该综合考虑各去除要素，优化设计以达到最佳去除的效果。湿地生态系统工程建设的最重要环节是进行湿地生态系统工程的设计，为此，应该将各个去除要素全部考虑在内，优化湿地土壤层次之间、湿地土壤与湿地植物之间、湿地土壤、植物与微生物之间的最佳优化组合，使得各个要素的去除效果能够发挥最佳，提升整个湿地生态系统的净化能力。

　　（三）限定净化对象，避免二次污染。湿地生态系统虽然具有良好的净化能力，但是它的净化能力毕竟是有限的，它的净化对象中不能含有过高的重金属，否则会引起二次污染，永久性破坏湿地生态系统。重金属含量比较高的工业废水应该尽量控制不用湿地生态系统来进行除污，否则重金属的污染负荷会超过湿地生态系统的污染负荷能力，避免造成二次污染。

　　（四）应充分考虑湿地生态系统的主导功能，对于用作鸟类栖息地的天然湿地应该避免用于污水处理。湿地生态系统本身的功能不能被忽略，应该充分考虑到湿地生态系统的主导功能，保护鸟类的天然栖息地，避免用于污水处理。

　　四、人工湿地生态系统在处理废水中重金属的应用概述

　　（一）人工湿地净化重金属废水的作用机理

　　人工湿地的组成一共包括五部分，分别是基质、水体、水生植物、好养或厌氧微生物种群，水生动物等五部分组成，五部分在重金属的处理中分别发挥不同的作用，总体来说通过共沉淀、化学吸附和植物吸收来实现对重金属物质的处理。如今为了满足多样化的处理需求，人工湿地生态系统已经由原来模仿单一的天然湿地演变出了多重形式，湿地生态系统根据不同的去除机理而有不同的设计。人工湿地的类型总体上有两种，表面流型和潜流型，潜流型的人工湿地优可依细分为水平潜流型和垂直潜流型。表面型人工湿地是开发最早的人工湿地，去污机理与天然湿地非常相似，属好养型人工湿地，发挥去除效应的主要是湿地的表面浅水层，依靠浅水层中的微生物以及植物完成对污染物的去除。潜流型人工湿地属厌氧型人工湿地， 主要是通过床层下的基质，通过基质内各个反应过程中的交互作用达到去除污染物的目的。

　　（二）人工湿地系统的构建

　　湿地生态系统的主要填料是基质，它是人工湿地的重要组成部分，是湿地植物、微生物的寄生载体。它的主要作用是提高植物的生长基料，提供微生物挂膜生长的界面。测量发现，污水中的重金属绝大部分存留在基质中，因此，基质在重金属污水中起着非常重要的作用。基质填料有许多种，主要是粘土、地表土、沙壤、粗沙、细沙卵石、碎石、石灰石、花岗石等。对于填料也有具体的要求，大体如下：首先，所选填料应该质轻、松散容量小，有足够的机械强度；其次，比表面积应该足够大；再次，基质中不应该含有害人体健康和妨碍工业生产的有害物质，需要具有良好的化学稳定性；此外，基质应该具有良好的吸附能力；最后，要有良好的水质，工作周期长。

　　结束语：

　　湿地生态系统作为天然的陆地蓄水池，在净化重金属污水时所发挥的作用也是非常关键的。湿地生态系统本身具有净化污水的功能，与传统的污水处理厂相比具有高效低耗的优点。通过上述本文的探究，笔者主要论述了湿地生态系统处理废水理论概述、湿地生态系统处理废水中重金属的作用分析、利用湿地生态系统处理废水中重金属时应该注意的几个问题、人工湿地生态系统在处理废水中重金属的应用概述四个方面的问题，以期能够改善重金属污水处理现状，提升湿地生态系统除污的效率，强化自然与人工湿地系统的净化效能。

　　参考文献：

　　[1] 王家强 . 生物吸附法去除重金属的研究[D]. 湖南大学环境学院， 2 0 1 0.

　　[2] 陈鹤文， 张晓嘉，谢海英等.化学沉淀法对金属铍的去除性能试验研究[J]. 供水技术， 2011 ， 6 （ 5 ）： 16 -18 .

　　[3] 茹振修，柴路修，刘艳宾.氧化还原法处理冶金综合电镀废水[J].中国有色金属，2011 ， 4 0 （ 6 ）： 60- 6 2 .

　　[4]迟延智，陈风伦.人工湿地处理污水的实践[J].中国给水排水，2003，19（4）：82-83

　　[5]杨勇. 湿地系统处理重金属废水的应用研究[D].上海同济大学，2007.收件 性基团的物质，这些分泌物对重金属具有重要的络合和螯合作用。而且，在微生物的成长过程中会产生一些有利于重金属沉淀的产物，这些产物可以帮助将重金属以磷酸盐沉淀的形式产生沉淀。

　　（三）湿地植物对重金属污染的修复作用。湿地生态系统对重金属污染的修复主要是通过植物对重金属的吸收和存储、植物的挥发作用、植物的还原解毒作用、植物根系的固定作用等等而具体实现的。下面具体来谈一下这几种作用。首先，植物对重金属的吸收和存储主要是指湿地植物通过土壤中的根系来吸收大量的重金属污染物并累积在植物组织当中，不同的重金属元素被根系吸收的程度是不同的，在植物当中存在着许多超累积植物，这些植物是其他植物吸收的重金属含量的100多倍。其次，是植物的挥发作用，重金属物质通过植物的某些作用产生毒性较小的挥发态物质，这些挥发态物质会将污染物的毒性降低然后排放到大气中，这是挥发作用去除重金属污染物的一个重要原因。再次，是植物的还原解毒作用，重金属污染物会与植物中的某些物质发生还原作用，植物中的某些物质可能在还原作用中充当了还原剂，从而催化了还原作用的发生，起到了降低重金属毒性的作用。最后，是植物根系的吸附固定作用，植物根系对重金属污染物具有一定的过滤、吸附、固定作用，可以将重金属污染物固定在土壤颗粒表层和植物根系表面，从而降低了重金属污染物的毒性。