人工湿地的基本组成包括基质、植物和微生物.湿地净化污水是通过湿地中基质、植物和微生物之间的物理、化学、生物化学等过程协同作用来完成的。基质是人工湿地的重要组成部分，关系着湿地的净化能力和使用寿命。基质又称填料，传统的人工湿地基质主要包括土壤、砂、砾石等，近年来包括沸石、石灰石、页岩、塑料、陶瓷等具有优秀性能的材料也被作为人工湿地基质进行研究和应用。
一、基质对氨的去除
在人工湿地系统中，对氮的去除起主要作用的是微生物的硝化和反硝化作用，基质的选择起着不可忽视的作用.选择比表面积较大的填料有利于生物膜的生长，更利于氮的去除.通常认为基质对氨氮的吸附是快速可逆的，但合理的选择搭配基质可以促进氮的去除效果.张曦等利用沸石的氨氮能力强的特点对暴雨径流、农田排灌水的人工湿地处理系统进行研究，结果表明沸石能快速吸附氮，而且条件适宜时可通过生物作用和自然充氧等作用促进沸石吸附能力的再生.李旭东等研究发现，沸石芦苇床在水力负荷06md的情况下，系统对各种形态的氮都有较好的去除能力，沸石对氨氮的吸附、离子交换作用是除氮的主要途径;在同样的进水水质和水力负荷下，沸石床在除氮方面明显优于砾石床.权新军等利用改性天然沸石处理富营养化水体的试验结果表明，天然沸石对氨氮的去除最大可达82%.刘超翔等研究发现，潜流式人工湿地底部铺设炉渣层填料时，其硝化能力明显高于土壤层，炉渣层在氨氮转化中起主要作用。
二、基质对磷的去除
基质对磷的去除作用包括填料的吸收和过滤等物理化学作用.当污水流经人工湿地时，填料通过一些物理和化学的途径(如吸收、吸附、过滤、离子交换、络和反应等)去除污水中的氮、磷等营养物质.人工湿地中基质对磷的去除包括物理去除和化学沉淀去除两大过程，物理去除指吸附在悬浮颗粒物上的固体磷经湿地表层基质的过滤拦截而沉积的过程，化学去除主要发生在基质中，并被认为是湿地除磷的主要机理.化学作用对无机磷的去除与湿地基质类型密切相关.基质的pH、氧化还原电位、可溶性铁、铝和锰及其氧化物、有效性钙和钙的化合物及有机质是影响湿地除磷的重要因素，其中又主要取决于基质的pH.在pH值中等的情况下，土壤中引起磷吸附和沉淀的主要元素是铁和铝，pH值较高时引起磷吸附沉淀的主要元素是钙.在处理特征污染物为磷的污水时，应着重选择钙、铁等矿质元素含量高且吸附表面积较大的填料.
三、基质的粒径选择
湿地基质粒径的分布对湿地中的空隙体积和水流模式有决定性作用，分层铺设的基质每层应力求均匀，如果大小颗粒掺杂会减小填料孔隙率，影响水流分布，改变水力学状态，影响基质的渗透性能，进而影响去除效果.粒径较大的基质可以有效防止堵塞的发生，但粒径过大会缩短水力停留时间，影响净化效果，所以需要在保证净化效果和防止堵塞二者之间选择一个最佳平衡点，多层填料的垂直流人工湿地还应考虑不同粒径填料的配比问题。
已有基质材料的低孔隙度和易饱和的特点影响了人工湿地寿命，限制了湿地的推广应用，因此，新型高效、成本较低的基质材料研发是今后基质研究的重点.合理利用易得的天然材料，充分开发工业副产品，或是人工合成新型材料，研制出吸附容量大、截留效果好、性能长效持久的新型湿地基质材料，应用到人工湿地工程中，提高人工湿地的去污净化能力。
