20世紀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為是處理農藥面源污染的“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)，進行了人工濕地去除農藥面源污染的相關研究，探討了農藥在人工濕地內部的分布與歸趨、人工濕地對農藥的去除效率以及不同濕地要素組成對農藥的去除效果；以上研究結果都表明，在下游受納水體前方構建人工濕地，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藥的效果顯著，具有運營成本低廉，維護管理簡便，耐負荷沖擊等優(yōu)點，因此值得應用與推廣。

非持久性農藥是指能夠在環(huán)境中快速降解的農藥，主要包括有機磷類、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和禁用有機氯和有機汞類等高毒性、高殘留性農藥，非持久性農藥因半衰期短、降解迅速和殘毒低等特點受到廣泛使用。然而，非持久性農藥的大量使用也會導致其在土壤環(huán)境中聚積，當其在環(huán)境中的殘留劑量高于生物毒性閾值時，其將對原位非靶標生物產生高毒性風險，長期暴露于非持久性農藥的人群容易出現激素分泌紊亂、免疫和神經系統(tǒng)失調等癥狀，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)現人工濕地去除非持久性農藥的機制是多方面的：

（1）農藥從土壤、植物和大氣中轉移至人工濕地后，首先發(fā)生的是化學水解。發(fā)生水解反應時，親核基團(H2O或OH-)攻擊農藥分子的親電基團(氮、磷和硫等的原子)，并且取代離去基團(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節(jié)劑更易水解，水解反應的速率受農藥分子結構和濕地內部環(huán)境因素影響。

（2）農藥在人工濕地內部會發(fā)生蒸發(fā)和光降解作用。農藥的揮發(fā)性受蒸汽壓、濃度、擴散系數和水溶性以及基質吸附作用、氣候條件等因素影響。研究表明，可揮發(fā)性農藥(25 ℃時蒸汽壓大于?2.7hPa)的濃度越高，揮發(fā)性越強。光降解作用是農藥分子中的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，與溶劑和其他反應物發(fā)生連鎖反應。表面流人工濕地水相中的農藥能夠與大氣直接接觸，而潛流人工濕地的基質阻隔了水和大氣之間的交換作用，因此，農藥蒸發(fā)和光降解作用多發(fā)生于表面流人工濕地中。

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

（4）基質對農藥的吸附作用表現為農藥分子和基質表面發(fā)生物理、化學結合，或溶解態(tài)的農藥分子從水相轉移至基質后，與有機質結合。用于表征基質對農藥吸附能力的有機化學物質的吸收常數(Koc)可應用經驗公式(即Kow計算式)粗略求得。同一種農藥的Koc可能因為基質中有機質的吸附性能差異而有所不同，因此基質的吸附容量取決于農藥的疏水性、基質中有機質含量和化學結構。

基質是人工濕地的重要組成部分，能夠為水生植物的生長提供營養(yǎng)物質，并為生物膜提供附著生長表面。基質、水生植物和微生物所構成的系統(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、磷和有機污染物。人工濕地系統(tǒng)中的基質性能關系著濕地的凈化能力和使用壽命。潛流人工濕地的運行初期，基質填料的吸附性能較高?；|吸附和解吸附達到平衡之前，濕地系統(tǒng)是農藥的貯存庫，吸附和解吸附達到平衡之后，農藥分子將更多地暴露于基質生物膜上，其中的降解菌對農藥分子進行生物降解。農藥與顆粒有機物結合，沉降、滯留于表面流人工濕地的基質上，滯留于基質中的農藥在完全降解之前往往會因基質受到擾動，而重新釋放到水體，造成出水的農藥負荷升高。因此，基質中的農藥發(fā)生生物和非生物降解的程度關系著表面流人工濕地對農藥的去除效率。

基質填料與土壤具有類似的理化性質，農藥在濕地基質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。已經對農藥在土壤中的降解途徑進行了廣泛研究，這些結果為探討基質去除農藥的機制奠定了理論依據。土壤有機質含量是決定其吸附能力的主要因素，有機質含量越高，土壤的吸附飽和容量越大，越有利于農藥被表層土壤吸附，阻止農藥向深層土壤滲透和遷移。