红树林是生长于热带和亚热带海岸和河口潮间带的木本植物群落，由于红树林湿地系统处于淡水和海水的交互地带，污染物和有毒物质存留在泥滩中，红树林湿地系统可通过物理作用、化学作用及生物作用对各种污染物进行处理，起到净化作用。一部分学者从红树林湿地系统的污染生理生态入手，研究污染物对红树林湿地系统中红树植物的生理生态特性的影响，其中对重金属污染、石油污染及其它污水的研究比较广泛。一部分学者则重点研究红树林湿地系统的去污效果，包括天然红树林湿地和人工红树林湿地对各种污染物的去除效果。但是，目前不论是自然红树林湿地系统，还是人工红树林湿地系统的研究大多是在咸水并有潮汐变化的条件下进行的，而在淡水条件下的研究比较少。本文研究了淡水且没有潮汐变化的人工湿地生活污水处理系统中3种红树植物海桑、桐花树和木榄的生理生态特性和对污染物的净化效果，一方面进一步拓展红树植物在淡水条件下的人工湿地的应用，另一方面为人工湿地污水处理系统提供更多的植物选择。本实验于2004年1月至2005年12月在华南师范大学校园内进行，三种红树植物均为1年生幼苗，从深圳福田红树林自然保护区育苗基地购回。人工湿地建在华南师范大学校园，试验池由水泥构筑，每个池的尺寸为2m×2m×0.6m。系统采用潜流湿地，每个湿地池高0.6m，填料分别为(由下至上)：粗砾石(粒径为20mm)、细砾石(粒径为10mm)，每种填料的厚度均为30cm。生活污水来自华南师范大学行政学院学生宿舍，污水CODcr：90～270mg/L、BOD5：40～80mh/L、总氮：20～45mg/L、总磷：1.5～5.5mg/L、NH3-N：15～36mg/L。另外在深圳福田自然保护区育苗基地选取与人工湿地三种红树植物苗龄相同的植物各60株作为对照，比较人工湿地污水处理系统和潮间带自然湿地三种红树植物的生长状况及生理生态特性。 主要研究结果如下: 1、一年后，海桑、桐花树和木榄株高增长量分别为134、32和21cm，基径增长量分别为18.2、14.3和12.9mm，生物量增长量分别为747、113和55g/株，表明海桑生长最快，桐花树次之，木榄最慢。人工湿地三种红树植物凋落物量比较，海桑＞木榄＞桐花树。人工湿地污水处理系统和深圳福田自然保护区三种红树植物的生长状况表现出一定的差异，前一生境海桑和桐花树的株高、基径和生物量稍低于后一生境，而前一生境木榄的生长状况则远远低于后一生境。人工湿地污水处理系统海桑、桐花树和木榄的生物量分别只有深圳福田自然保护区的76％、83％和43％。 2、从2004年1月至12月，海桑、桐花树和木榄各项光合生理指标的平均值分别为：叶片总叶绿素含量1.91、1.26、0.91mgg-1FW；叶绿素a含量1.44、0.93、0.64mgg-1FW；叶绿素b含量0.5、0.34、0.17mgg-1FW；净光合速率9.67、6.39、3.57μmolCO2m-2s-1；蒸腾速率5.4、3.8、2.4mmolH2Om-2s-1；气孔导度285、222、110mmolH2Om-2s-1。结果表明光合作用和水分代谢海桑＞桐花树＞木榄。海桑的光合作用日变化呈现单峰型曲线，桐花树和木榄为双峰型曲线。三种红树植物全年的生理生态特征的变化规律基本相似，4～10月生长较快，大部分生理指标维持高水平，1～3月和11～12月由于温度较低，生长比较慢，大部分生理指标处于较低水平。综合比较一年来人工湿地中三种红树植物的生长状况和光合生理指标，结果显示海桑好于桐花树，桐花树好于木榄。 3、一年来，人工湿地污水处理系统三种红树植物超氧物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性不断升高并维持在较高水平，脯氨酸含量在7～9月达到最高水平，质膜透性没有明显的变化规律。从2004年1月至12月，人工湿地海桑、桐花树和木榄各项抗性生理指标的平均值分别为：电解质渗出率10.2％、12.9％、13.5％；SOD活性447、396、386Ug-1FW；CAT活性370、188、417Ug-1FW；POD活性310、284、384Ug-1FW；MDA含量42.92、65.36、52.22nmol/gFW和游离脯氨酸含量58.82、80.92、59.87μgg-1FW。人工湿地与深圳福田自然保护区3种红树植物抗性生理指标比较，SOD、POD和CAT活性前者明显低于后者，脯氨酸含量前者明显高于后者，而丙二醛(MDA)含量和质膜透性两者没有差别。 4、从2005年1月至12月，3种红树植物人工湿地对BOD5和COFcr的平均去除率分别达到83％和71％以上，且各处理周期之间波动较小，说明人工湿地系统对有机物的处理效果好并且比较稳定。各人工湿地对TP、TN、NH3-N和NO2-N的平均去除率分别达到41％、55％、50％和84％以上，各处理周期之间波动较大。此外，人工湿地的出水NO3-N浓度明显高于进水浓度。 海桑和桐花树人工湿地对BOD5、CODcr、TP、TN和NH3-N去除率明显高于木榄人工湿地。除TP去除率存在显著差异外，海桑和桐花树人工湿地的BOD5、CODcr、TN和NH3-N去除率没有显著差异。另外，3种红树植物人工湿地的NO2-N的去除率没有差别。总体上来说，人工湿地对污染物的去除率呈现海桑湿地≈桐花树湿地＞木榄湿地。 红树林人工湿地单一处理周期内，去除率随停留时间的延长而增加。BOD5、CODCr、TN和NH4-N在第一天和第二天的去除率分别为第三天去除率的54-65％和73-84％，NO2-N在第一天和第二天的去除率分别达到了第三天的70-81％和85-94％，而TP在第一天和第二天的去除率分别只有第三天的39-50％和65-74％。红树植物与风车草混种试验结果表明，人工湿地的净化效果呈现风车草湿地＞风车草+红树植物混种湿地＞红树植物湿地。 5、人工湿地基质中，细菌含量最高，占绝对优势，其次是放线菌，真菌最少；在细菌中，反硝化细菌＞硝化细菌＞亚硝化细菌。风车草人工湿地细菌总数、硝化细菌和反硝化细菌数量明显高于3种红树植物人工湿地，而3种红树植物人工湿地细菌总数、硝化细菌和反硝化细菌数量呈现海桑＞桐花树＞木榄。