1.国内外研究现状及发展趋势
改革开放以来，我国以经济建设为中心，经济长期保持高速增长，经济总量和综合实力快速增强，稳居世界第二大经济体的位置。在这个过程中，我国强调可持续发展，重视加强节能减排和环境保护，强调资源节约型和环境友好型社会建设。但有一些地方、一些领域不重视环境保护，盲目追求GDP，无节制地消耗资源和破坏环境，导致水污染等各类环境污染。
至今广泛采用的污水的处理技术仍然是好氧生物处理和厌氧生物处理两种方法。然而，好氧生物处理需要消耗大量的能量，运行费用高；厌氧工艺虽然运行费较低，且可以获得额外的生物能。微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物将化学能直接转变为电能的装置，产电微生物在厌氧条件下氧化底物释放电子和质子，电子通过导线传递给阴极，传递到阳极再由外电路传递到阴极，同时产生的质子扩散至阴极区域[1]。人工湿地(CW)由于建造和运行及维护成本较低，且有良好的污水处理能力，因此正得到广泛应用，其基质中的微生物在降解污水中的有机物同时能够产生电子，使之具备产电潜力[2]。
人工湿地和微生物燃料电池都可以通过产电微生物分解污水中的有机物，且两个系统所需的氧化环境相似，因此可以将这两个系统耦合起来，建成产电型人工湿地，使得新系统同时具备污水处理能力与产电能力。本文综述了影响产电型人工湿地净化能力的因素，并对产其研究进行了展望。
氮是植物所需的营养元素之一，但其在废水中以多种形态存在，可引起水体的富营养化，降低水质和影响水体功能。氮的形态包括氨氮、亚硝态氮、硝态氮及有机氮，这也使得去除氮的机理与反应过程都十分的复杂。因此，长期以来除氮一直是污水处理中一项重要的任务。同时，学术界也将除氮效率视为判定系统性能的一项重要指标。
在众多的除氮方法中，生物处理法是最有效的，它通过一系列的好氧或厌氧作用，氮的化合物转变为氮气，从而达到去除氮的目的[3]。 目前学术界普遍承认，氨化作用和复合的硝化与反硝化作用是有效的反应机理[4]。在这三个有效反应中，反硝化作用是最有效的途径，即进入系统的氧化氮越少，总氮的去除率就越高[5]。其次是硝化作用，此过程只有在1. 0mg /L的氨氮且系统中溶解氧大于 4.6mg /L时才能顺利进行[6]，但也有研究说明废固体物的沉积作用是氮的主要去除方式，去除率是进水氮量的57.6%，其次才是反硝化作用约占40.9%[7]。 除此以外，植物摄取、基质吸附及挥发作用也是氮去除的过程中不可或缺的部分，但这些作用对氮的去除量都十分有限[8]。 从系统的整个去污过程来看，人工湿地是由水体、湿地基质、植物、微生物四个要素组成，通过物理、化学及生物的共同作用达到净化的目的[9]。同理可知，人工湿地的除氮过程也是这四个要素的协同作用，但其除氮效果还受到其他因素的影响，以及各因素之间的相互作用的直接或间接影响。
磷是植物的三大营养元素之一，即植物可吸收废水中的部分磷元素，参与体内的光合作用等过程。人工湿地除磷主要是依赖基质的净化功能，其主要功能有：微生物的降解、转化和生物固定；植物根系的吸收、转化、降解和生物合成；无机胶体及其复合体的吸收、络合和沉淀；机械阻留；离子交换；气体扩散[10]。 此外，污水进入人工湿地需经过基质层及植物的茎叶根，达到过滤及截留悬浮物的效果。在此过程中，湿地植物也能够通过吸收污水中的磷元素来满足自身生长的需求。
牛晓君等[11]设计的室内实验，探究了太湖沉积物—水界面磷化氢的释放动力学，发现湖沉积物每年释放49.62g的磷化氢，甚至更多，证明了底泥中的磷可转化为磷化氢去除。即系统中的磷元素除了被植物吸收以外，部分还可转化为磷化氢进入覆水中。袁东海等[12]设计的基质磷饱和吸附实验表明，矿渣和粉煤灰净化能力最强，其次为蛭石、黄褐土和下蜀黄土，砂子和沸石净化含磷的物质能力最差。严立等[13]设计的潜流式人工湿地验证了，在三级（砾石、沸石和粉煤灰填料组成）人工湿地系统中，有机物基本上是在砾石段去除的，后续的沸石段通过对NH4 -N的吸附实现了对TN的去除，而最后的粉煤灰段则对磷具有良好的去除效果。综上，通过对基质的优化，微生物反应环境的维护，可提高湿地对磷的去除效率。
挥发性有机硫化物对全球变暖 、酸雨沉降和硫循环等过程有着重要的影响，尤其是二甲基硫(DMS)及二甲基二硫 (DMDS)的影响更为严重[14]。 城市生活污水和工业废水中的恶臭的主要来源是DMS及DMDS等烷基硫化物。无机硫化物的生物甲基化、含硫氨基酸的生物降解可能是生活污水中有机硫化合物的主要来源[15]。
冯琳等[16]设计的潜流人工湿地，研究了湿地的设计及运行参数对挥发性烷基硫化物去除的影响，发现在人工湿地中DMS的处于产生和降解的循环。一方面，在厌氧的环境下含硫氨基酸的降解以及硫化物的甲基化会产生 DMS，另一方面，在厌氧的环境下产甲烷及硫酸盐还原等过程又会导致 DMS的厌氧降解。因此，湿地出水中的DMS的浓度取决于DMS产生和降解之间的平衡状况。也有研究表明DMS及 DMDS等挥发性烷基硫化物的去除主要是通过硫酸盐还原及产甲烷化作用进行[17]。同时，在人工湿地中，硫循环常与碳、氮的转化有着直接或间接的关系，因此进一步的了解硫循环过程有利于改善人工湿地的处理性能。
