20世紀(jì)90年代后，人工濕地在水處理方面取得的顯著成效使其逐漸被公認(rèn)為是處理農(nóng)藥面源污染的“最佳管理措施(BMPs)”之一。以美國加州Central Valley、加拿大曼尼托巴省Grand Marais和南非Lourens河流域等地為研究區(qū)，進(jìn)行了人工濕地去除農(nóng)藥面源污染的相關(guān)研究，探討了農(nóng)藥在人工濕地內(nèi)部的分布與歸趨、人工濕地對(duì)農(nóng)藥的去除效率以及不同濕地要素組成對(duì)農(nóng)藥的去除效果；以上研究結(jié)果都表明，在下游受納水體前方構(gòu)建人工濕地，不僅能顯著減少甚至可以完全去除污染水體中的農(nóng)藥，人工濕地作為生態(tài)景觀還能起到美化環(huán)境的作用。 從整體來看，人工濕地去除非持久性農(nóng)藥的效果顯著，具有運(yùn)營成本低廉，維護(hù)管理簡便，耐負(fù)荷沖擊等優(yōu)點(diǎn)，因此值得應(yīng)用與推廣。

非持久性農(nóng)藥是指能夠在環(huán)境中快速降解的農(nóng)藥，主要包括有機(jī)磷類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類和真菌劑等。1962年，世界各國相繼宣布停產(chǎn)和禁用有機(jī)氯和有機(jī)汞類等高毒性、高殘留性農(nóng)藥，非持久性農(nóng)藥因半衰期短、降解迅速和殘毒低等特點(diǎn)受到廣泛使用。然而，非持久性農(nóng)藥的大量使用也會(huì)導(dǎo)致其在土壤環(huán)境中聚積，當(dāng)其在環(huán)境中的殘留劑量高于生物毒性閾值時(shí)，其將對(duì)原位非靶標(biāo)生物產(chǎn)生高毒性風(fēng)險(xiǎn)，長期暴露于非持久性農(nóng)藥的人群容易出現(xiàn)激素分泌紊亂、免疫和神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)等癥狀，甚至可能引發(fā)帕金森癥和阿爾茨海默癥。

通過研究，可以發(fā)現(xiàn)人工濕地去除非持久性農(nóng)藥的機(jī)制是多方面的：

（1）農(nóng)藥從土壤、植物和大氣中轉(zhuǎn)移至人工濕地后，首先發(fā)生的是化學(xué)水解。發(fā)生水解反應(yīng)時(shí)，親核基團(tuán)(H2O或OH-)攻擊農(nóng)藥分子的親電基團(tuán)(氮、磷和硫等的原子)，并且取代離去基團(tuán)(Cl-、苯酚鹽等)。一般情況下，殺蟲劑比殺菌劑、除草劑和植物生長調(diào)節(jié)劑更易水解，水解反應(yīng)的速率受農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)和濕地內(nèi)部環(huán)境因素影響。

（2）農(nóng)藥在人工濕地內(nèi)部會(huì)發(fā)生蒸發(fā)和光降解作用。農(nóng)藥的揮發(fā)性受蒸汽壓、濃度、擴(kuò)散系數(shù)和水溶性以及基質(zhì)吸附作用、氣候條件等因素影響。研究表明，可揮發(fā)性農(nóng)藥(25 ℃時(shí)蒸汽壓大于?2.7hPa)的濃度越高，揮發(fā)性越強(qiáng)。光降解作用是農(nóng)藥分子中的C—C、C—H、C—O、C—N等鍵，在吸收光子后變成激發(fā)態(tài)的分子，分裂成不穩(wěn)定的游離基，與溶劑和其他反應(yīng)物發(fā)生連鎖反應(yīng)。表面流人工濕地水相中的農(nóng)藥能夠與大氣直接接觸，而潛流人工濕地的基質(zhì)阻隔了水和大氣之間的交換作用，因此，農(nóng)藥蒸發(fā)和光降解作用多發(fā)生于表面流人工濕地中。

（3）農(nóng)藥在遷移過程中會(huì)與水體中的顆粒有機(jī)物結(jié)合進(jìn)行物理沉降，這種沉降作用在富含顆粒有機(jī)物的污染水體中尤為重要，是該類水體中農(nóng)藥最有效的去除途徑。農(nóng)藥的固液分離系數(shù)Kd越高，越利于與顆粒有機(jī)物結(jié)合，Kd值與農(nóng)藥的疏水性緊密相關(guān)。擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的Kd值較高，其中，以芐氯菊酯的Kd值最高，達(dá)2.32×105。延長農(nóng)藥在濕地內(nèi)部的停留時(shí)間將有利于農(nóng)藥與顆粒有機(jī)物的充分結(jié)合。另外，濕地基質(zhì)中不同粒徑的顆粒物所攜帶的農(nóng)藥量顯示，粒徑小于2 μm的顆粒物最易吸附農(nóng)藥。

（4）基質(zhì)對(duì)農(nóng)藥的吸附作用表現(xiàn)為農(nóng)藥分子和基質(zhì)表面發(fā)生物理、化學(xué)結(jié)合，或溶解態(tài)的農(nóng)藥分子從水相轉(zhuǎn)移至基質(zhì)后，與有機(jī)質(zhì)結(jié)合。用于表征基質(zhì)對(duì)農(nóng)藥吸附能力的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的吸收常數(shù)(Koc)可應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式(即Kow計(jì)算式)粗略求得。同一種農(nóng)藥的Koc可能因?yàn)榛|(zhì)中有機(jī)質(zhì)的吸附性能差異而有所不同，因此基質(zhì)的吸附容量取決于農(nóng)藥的疏水性、基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量和化學(xué)結(jié)構(gòu)。

基質(zhì)是人工濕地的重要組成部分，能夠?yàn)樗参锏纳L提供營養(yǎng)物質(zhì)，并為生物膜提供附著生長表面。基質(zhì)、水生植物和微生物所構(gòu)成的系統(tǒng)具有過濾、沉淀、吸附和絮凝等作用，能夠截留污染水體中的懸浮物、氮、磷和有機(jī)污染物。人工濕地系統(tǒng)中的基質(zhì)性能關(guān)系著濕地的凈化能力和使用壽命。潛流人工濕地的運(yùn)行初期，基質(zhì)填料的吸附性能較高?；|(zhì)吸附和解吸附達(dá)到平衡之前，濕地系統(tǒng)是農(nóng)藥的貯存庫，吸附和解吸附達(dá)到平衡之后，農(nóng)藥分子將更多地暴露于基質(zhì)生物膜上，其中的降解菌對(duì)農(nóng)藥分子進(jìn)行生物降解。農(nóng)藥與顆粒有機(jī)物結(jié)合，沉降、滯留于表面流人工濕地的基質(zhì)上，滯留于基質(zhì)中的農(nóng)藥在完全降解之前往往會(huì)因基質(zhì)受到擾動(dòng)，而重新釋放到水體，造成出水的農(nóng)藥負(fù)荷升高。因此，基質(zhì)中的農(nóng)藥發(fā)生生物和非生物降解的程度關(guān)系著表面流人工濕地對(duì)農(nóng)藥的去除效率。

基質(zhì)填料與土壤具有類似的理化性質(zhì)，農(nóng)藥在濕地基質(zhì)和土壤中的降解途徑及影響其降解效率的因素存在共同點(diǎn)。已經(jīng)對(duì)農(nóng)藥在土壤中的降解途徑進(jìn)行了廣泛研究，這些結(jié)果為探討基質(zhì)去除農(nóng)藥的機(jī)制奠定了理論依據(jù)。土壤有機(jī)質(zhì)含量是決定其吸附能力的主要因素，有機(jī)質(zhì)含量越高，土壤的吸附飽和容量越大，越有利于農(nóng)藥被表層土壤吸附，阻止農(nóng)藥向深層土壤滲透和遷移。