针对人工湿地处理地表水体污染物的国内外研究进展,本文以成都市凤凰河二沟污水处理系统中的人工湿地为研究对象,从水质监测分析评价、河流健康风险评价、污水处理水平量化评估、室内实验模拟及动力学分析等方面开展了人工湿地污染物去除规律、机理及动力学分析研究。首先,对凤凰河二沟调查取样并进行水质监测,采用环境影响评价中推荐的公式,对其现有水质进行评价;其次,根据取样检测出的基因型有毒物质、致癌物质、非致癌物质的含量,建立不同的风险评估模型,进行河流健康风险评价,从而定量确定凤凰河污染程度;再者,探讨凤凰河二沟人工湿地污水处理系统对COD、TN、TP及SS的去除效率、原理,在对污水处理水平进行量化评估的基础上建立相似的实验室人工湿地系统对污水处理进行室内模拟,由此完善系统机理,从而为实际工程设计提供理论基础;最后,通过去除动力学模型的建立以预测在某个水力停留时间、某个进水浓度等条件下,该人工湿地系统出水口的排放浓度以体现其处理效果。研究工作得到如下结论:1.凤凰河二沟的污水处理系统利用人工快渗系统预先处理上游来水,再经由人工湿地系统进行处理,《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)》的一级标准得以实现,同时可以使原本严重超标的上游来水到达下游断面之时,各项主要指标均能满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准限值。2.通过开展凤凰河二沟水环境健康风险评价,可以确认致癌物质镉(Cd)和铬(Cr)在河流水环境中对于个人所产生的年风险水平可控。具体而言,一方面此类致癌物质与国际辐射防护委员会(ICRP)所建议的可接受最大含量及美国环保署在饮用水源中所倡导的可伤害个人的各类重金属污染物的年风险限值进行对比,均未达到限制;另一方面对于暴露人群而言,此类致癌物质并不会对其健康风险带来明显的威胁。与此同时,本文的模型和论证结果表明,凤凰河二沟在安全地表水源地保障系统建立及河流水风险管理上均有不错的效果。3.通过对该人工湿地系统的进出水污染物浓度监测,一方面TP的去除率达到53%,SS的去除率达到74%,COD去除率达到35%,TN的去除率超过52%,表明该人工湿地系统具有不错的处理水平;另一方面在人工湿地处理过程中由微生物衍生的溶解性有机质(DOM)相对较高,其腐殖化程度高。FRI法(荧光区一体化)表明,DOM与腐殖物及类富里酸物质相比,其所包含的类酪氨酸物质(PI,n)更易进行生物分解。研究同时表明,COD、TN、DOC与多种类酪氨酸物质(PI,n)值呈正相关,与腐殖化程度呈负相关,从而会导致COD、TN、DOC随DOM的分解和腐殖化程度的升高而降低。4.通过实验室模拟人工湿地系统,借助构建的模型进行一系列生活污水的处理实验,深入探讨COD、TN、TP等组分在系统中的迁移、转化与降解规律。在人工湿地系统中污染物(特别是含氮污染物)降解机制的分析基础上,分析了现有人工湿地TN、TP去除率不理想的原因,据此改善池体结构、改良快速渗滤池滤料成分并优化运营模式,据此提升该类污染物的去除效率。5.基于人工湿地系统中有机物降解理论,在利用数学物理方法建立人工湿地系统中有机物含量的确定性模型基础上,考虑到有机物在人工湿地系统中降解过程的不确定性特点,引入维纳过程W(x)优化,得到可有效量化人工湿地系统有机物浓度的随机模型。与此同时,为研究人工湿地系统中氮元素的迁移转化和模拟氮元素生态过程,引入STELLA软件建立相应的生态动力学模型。研究结果显示,在一定时间内,该人工湿地系统中氮元素的变化和植物与微生物的增长情况均可以通过该生态动力学模型进行预测并得到不错的效果。