湿地功能的应用-自然淨水系统

同天然过滤器般，减缓水的流速，使得毒物和污染物质沉淀，并且利用湿地中的一些动植物根据1971年的Ramsar Convention，湿地的定义为「无论天然或人为、永久或暂时、静止或流水、淡水或咸水、或二者混合者，由沼泽、泥沼、泥煤地或水域所构成的区域，包括水深在低潮时不超过六公尺之沿海区域。」[1] 因此，我们广义的界定有经常性水存在的地方即为湿地。湿地除了拥有丰富的生态外，因为它如来吸收分解这些物质，故又称为「地球之肾」。相关研究已利用这样的特殊性质进行持续的探讨及开发，以因应人们渴望在污水进入污水厂前建立一个没有水泥牆、不需要耗费太多电力及人力、可以与自然相容，甚至是可以为当地提升生态丰富度的小型「污水处理厂」，并藉以节省后续污水厂的处理成本或降低污染物对环境的衝击。迄今，已经有人工湿地即为了达成此目的而建造，例如：大树旧铁桥人工湿地、新海人工湿地、湾裡人工湿地等，一般学者称之为「自然淨水系统」。
自然淨水系统可依其主要的水生植物之生长型态、湿地的水文或水流方向（垂直／水平）加以分类，最常见的两种分别为表面自由水层流动式(Free Water Surface, FWS)及表层下流动式(Subsurface Flow, SSF)。FWS的系统中有50%的面积为高密度的水生植物，可用来过滤悬浮固体物或储存营养盐，利用水中的微生物及藻类可有效地去除有机物和氮；SSF则是透过多孔性介质，让流经的水藉由生物降解及各种物理化学的过程将污染物去除，以达到水质淨化的效果。依照水流动的方式又可细分为垂直流动型和水平流动型两种。


无论是哪一种型态的湿地，经由湿地的生物食物链与水生植物不同物种间的优势竞争演替，使流入的有机质与营养源被利用、吸收、储存、转化，而有低浓度的输出，其去除污染物质的机制不外乎微生物降解及物理化学作用。
虽然我们模拟了自然湿地的功能来处理废水，但值得注意的是模拟的湿地无法像自然湿地能够有完整的代谢及演替，为了维持淨水系统的运作，避免造成卫生困扰或荒地閒置，必须进行建造后的定期调查、维护及其他后续管理。而一个好的自然淨化系统，除了可以淨化水质之外，还可增添绿意、提供教育场所及提升当地的生物多样性，更可做为休閒的好去处；即在不具有永久破坏性的前提之下，有效利用大自然的功能来提升生活品质，此亦为环境工程师推动永续环境保护的方向。