依托江苏省省级污染防治专项《淮河入海水道南泓污染生态处理工程项目》，研究了以复合垂直流、表面流和潜流为基本单元的串联组合人工湿地系统对污染河水的处理效率及主要脱氮微生物氨化菌、亚硝化菌、反硝化菌的时空分布特征，通过统计学分析手段，探讨了组合人工湿地微生物作用下的脱氮机制，以期为人工湿地工艺优化及脱氮效率提高提供依据。主要研究成果如下： 1.组合人工湿地的脱氮效率高，在系统进水总氮、氨氮、亚硝氮平均浓度分别为23.85mg/L、16.57mg/L、6.35mg/L时，系统出水总氮、氨氮、亚硝氮浓度分别为5.21mg/L、3.04mg/L、1.45mg/L。构建的复合垂直流-表面流-潜流多级串联组合人工湿地系统，尤其是系统中部表面流单元提升了水流溶氧条件，提高了系统脱氮效率。 2.组合人工湿地系统脱氮微生物空间分布特征：复合流下行池及表面流系统分布的脱氮微生物优势种为氨化菌和亚硝化菌，上行池和潜流系统分布的优势种为反硝化菌；系统的脱氮微生物垂直分布规律为氨化菌和亚硝化菌上层(0-10cm)大于中下层(10-30cm)，反硝化菌数量中下层大于上层。 3.季节变化下的微生物分布特征：系统内各实验研究对应点，氨化菌数量的年内变化规律为春季高于夏季和冬季，五月份达到年内最高；亚硝化菌的数量秋季高于夏冬两季，十一月份达到年内最高；反硝化菌的数量为夏季大于冬季，八月份为年内最高。 4.水力负荷影响下的微生物分布特征：实验室小试试验系统，当水力负荷由0.3 m<3>/m<2>·d、0.6 m<3>/m<2>·d、0.9 m<3>/m<2>·d增加到1.5m<3>/m<2>·d时，系统氨化细菌和亚硝化细菌数量达到最高，当水力负荷增加到2.0m<3>/m<2>·d，氨化细菌和亚硝化细菌数量下降；反硝化细菌数量在水力负荷为0.9m<3>/m<2>·d时最高。中试无植物湿地床系统冬季运行条件下，水力负荷0.9m<3>/m<2>·d时，微生物数量明显高于水力负荷1.5m<3>/m<2>·d。 5.植物影响下的微生物分布特征：植物对垂直流下行池及表面流系统中的亚硝化菌、反硝化菌分布数量影响显著，而对垂直流上行池和潜流系统中的氨化菌、亚硝化菌分布数量影响显著；组合人工湿地系统中，泌氧能力强的黄菖蒲、芦苇、水生鸢尾等根际氨化菌、亚硝化菌数量大于麦冬草、水生燕尾、千屈菜及葱兰；表面流系统芦苇根际脱氮微生物数量为串联系统中最高。 6.组合人工湿地系统沿程脱氮微生物分布与脱氮效率的相关性：对于复合垂直流系统，总氮去除率与氨化菌及亚硝化菌之间呈现显著正相关，与反硝化菌呈现显著负相关；系统较高的总氮去除率及其微生物结构特征，说明可能有其它的脱氮机理存在。对于表面流和潜流系统，TN去除率与反硝化菌相关性显著，说明该类湿地系统中脱氮的主要途径是通过微生物的硝化一反硝化作用来进行。