生物滯留池研究綜述

城市地表徑流凈化研究綜述眾所周知，水是人類生產、生活不可或缺的資源，在城市化進程中，由不透水地表所引起的降雨徑流量增加，同時高密度的人口和產業(yè)對水環(huán)境的需求逐漸增加，對水環(huán)境的影響和改變也越來越強，使得水系不斷萎縮，河流湖泊的富營養(yǎng)化逐漸加重，城市水環(huán)境質量日益惡化。而中國又是一個缺水的國家，這就需要我們充分的利用雨水，個別地方由雨水排放不當所造成的環(huán)境污染已相當嚴重。因此城市水環(huán)境質量的改善就成為了當今社會亟需解決的重要問題。1研究背景與意義在我國，隨著點源污染得到有效的解決，面源污染成為了水體惡化的重要貢獻者。同時，隨著城市化進程的加速，城市的面積迅速擴展，大量天然綠地被不透水下墊面取代，可滲透地表面積越來越少，城市面源將成為重要污染源，將嚴重威脅城市水體、海岸線、河口等水體環(huán)境［1］。城市降雨徑流不經預處理，直接排進受納水體，極易造成水體富營養(yǎng)化，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)。而磷是水質評價的重要指標，磷酸鹽被認為是水生植物大量繁殖的重要因素之一，能引起水體富營養(yǎng)化。所以由暴雨徑流產生的面源污染已成為城市水環(huán)境惡化的重要原因［2］。不透水面積的增加使得很小的雨量就會形成地表徑流，地表徑流沖涮瀝青路面上的工業(yè)廢水、汽車尾氣、生活垃圾和建筑材料等造成含有懸浮物、耗氧物質、營養(yǎng)物質、有毒物質、油脂類物質等多種污染物的城市地表徑流污染，不經過凈化處理的城市地表徑流極易引起富營養(yǎng)化、水華等環(huán)境問題，對生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞［2,3］。城市地表徑流污染已成為僅次于農業(yè)面源污染的第二大面源污染，其中氮、磷被認為是水體富營養(yǎng)化的最主要原因［4，5］。據(jù)統(tǒng)計,我國主要湖泊處于因氮、磷污染而導致富營養(yǎng)化的占統(tǒng)計湖泊的56%，水體富營養(yǎng)化會造成水中藻類等水生生物大量地生長繁殖，水體中有機物積蓄，破壞水生生態(tài)平衡，造成水體感官性能變差、自凈能力減弱、水質下降、供水成本提高和湖泊沼澤化，影響食物鏈，使人類、動物、家畜等中毒死亡等等［6］。隨著我國西部地區(qū)，特別是長江中上游的經濟快速發(fā)展，重慶的經濟地位更加突出，經濟的發(fā)展對水環(huán)境的壓力持續(xù)增加。兩江新區(qū)快速發(fā)展，土地覆蓋/土地利用類型發(fā)生變更，大片農田、林地成為城市建設用地，不透水地表顯著增加，排水管網快速形成，改變河道水文條件，雨水快排快泄，必然帶來地表徑流水量和污染物量急劇增加，對水體的瞬間沖擊力加強，也帶來長久的水體污染隱患。因此開展生物滯留池對城市面源污染控制技術的研究，對解決快速城市化下山地城市水環(huán)境問題具有重要的科學意義。2研究現(xiàn)狀城市地表徑流污染來源城市地表徑流污染是指地表沉積物與大氣沉降物等在降雨的淋溶和沖刷作用下，以廣域分散的形式進入河湖而引發(fā)的水體污染［7］，它主要有不透水屋頂表面、不透水地面和部分暴露的表面三個來源［8］。不透水的屋頂表面可以作為將大氣中污染物傳播到水體的傳播途徑，即屋頂在干氣候條件下，作為污染物的匯，累積大氣沉降的污染物，在降水過程中又有效地將污染物傳遞到城市徑流中，有機質等污染多來自大氣沉降；另外，構建屋頂需要用到金屬材料如銅、鋅等也是重金屬污染物的來源之一。不透水地面的徑流污染主要來源是道路交通和大氣沉降：來自道路交通的污染主要包括汽車尾氣、輪胎、剎車墊、道路表面磨損、機車油劑泄露以及腐蝕產物等；大氣沉降包括以降塵為代表的大氣干沉降和以降雨、降雪、降霧為代表的大氣濕沉降。部分暴露的表面包括長滿植物的庭院、城市綠化場地和多孔的砂石地面。大氣沉降所帶來的污染仍存在于該種表面上，如污染物可以附集在植物葉片上，在降雨過程中進入到地表徑流中；另外，與農業(yè)面源污染相似，農藥化肥的施用會帶來新的污染，同時還存在土壤中的病菌被轉移到城市水體中的風險。城市地表徑流污染及其特征城市降雨徑流污染是指在降雨過程中雨水及其徑流流經城市地表（如商業(yè)區(qū)，居民區(qū)，停車場等），聚集一系列的污染物（如氮、磷、重金屬、有機物等，）最后直接排入水體從而造成的水體非點源污染［9,10］。隨著城市化進程的快速發(fā)展，不透水地面越來越多，使得由降雨形成的地表徑流流量增加，峰值加大，洪峰出現(xiàn)的時間提前，進一步推動了城市地表徑流污染的發(fā)生。城市化過程中，人口密集度增加，人類各種頻繁的活動使得城市地表累積了較多的不同污染物質，這為城市地表徑流污染進一步提供了物質基礎。因此，在城市不透水地表積累的各種污染物，在降雨及其所形成的徑流的沖刷、溶解和運移作用下就形成了城市地表徑流污染。城市地表徑流是隨著城市化進程產生的，是人類過度活動對環(huán)境產生了負面影響的表現(xiàn)。城市降雨徑流，尤其是降雨初期徑流［11,12］，不經過初期凈化處理，就直接排進受納水體，會對水體產生污染，極易造成水體的富營養(yǎng)化和水華等問題，威脅著水生生態(tài)系統(tǒng)的健康和生活用水的安全。影響城市地表徑流污染的因素有很多，其主要因素包括：降雨特征、城市土地利用類型、大氣污染狀況、城市地表的衛(wèi)生管理狀況、排水系統(tǒng)的狀況等［13］，他們一起影響著地表污染物的產生、運移、累計和轉變等方面，且許多因素是隨機因素，所以地表徑流的污染也具有隨機性。趙子成等也認為城市降雨徑流污染具有隨機影響因素多、污染物的含量高、成分復雜、徑流的偶然性較大、發(fā)生時機具有潛伏性和滯后性等特點［14］。降雨徑流污染除了空氣質量的影響外，最重要的影響因素是屋面材料、道路類型及路面污染狀況、氣溫、降雨強度、降雨量和降雨間隔時間等。城市降雨徑流對地表水的污染是一種非點源污染［15］，這類研究始于20世紀70年代初期的美國，后來在西方國家受到普遍重視，然而在中國，關于城市地表徑流污染方面的研究開展得相對較少［16］。城市地表徑流是影響城市水環(huán)境質量的第二大污染源，也是僅次于農業(yè)面源污染的第二大非點源污染源，隨著城市工業(yè)廢水和生活污水等點源得到了有效控制，城市地表徑流污染問題將越來越突出［15］。城市降雨徑流污染作為水體惡化的一大主要原因［17］，如果不進一步控制城市降雨徑流污染，就很難從根本上改善城市水環(huán)境質量。1990年美國進行的有關水體污染的調查表明，地表水體中約30%的污染物超標是由面污染源所造成的［18］。國外的歷史經驗告訴我們，即使在點源污染達到零排放的情況下，仍然不能保證城市的水環(huán)境質量達到滿意，其原因主要是城市地表徑流在水環(huán)境質量的惡化中占了很大的比重［19］。從國外一些城市的發(fā)展歷程來看,隨著城市化進程，城市面積擴展迅速,城市面源將成為重要污染源,對城市水體、海岸線、河口等水體環(huán)境構成嚴重威脅［20］。在國內，李立青等對武漢市漢陽城區(qū)降雨徑流污染進行了連續(xù)3年的監(jiān)測研究，發(fā)現(xiàn)在降雨期由降雨徑流向受納水體輸入的污染負荷占有很大的比例，是引起城市水環(huán)境質量惡化的主要原因之一。在城市集水區(qū)尺度上，由城市降雨徑流輸出的TP占集水區(qū)總污染負荷的10.1%［2i］。車伍等對1999年和2000年雨季數(shù)十場降雨的天然雨水、屋面雨水和路面雨水水質進行了分析和研究,結果表明天然降雨中污染指標濃度較低，水質基本良好，而城市雨水徑流的水質很差，初期徑流的污染程度甚至超過城市污水［22］。由次可見，由降雨徑流引起的面源污染是水體惡化的一個重要貢獻者,通過降雨徑流，將不透水地面上的營養(yǎng)物質運輸?shù)绞芗{水體，從而使水體產生富營養(yǎng)化［23］，由于氮、磷等營養(yǎng)元素是水體富營養(yǎng)化的重要的影響因素［24］，以及降雨徑流的徑流量很大，所以每年通過降雨徑流進入受納水體中的營養(yǎng)物質的污染負荷就不容忽視。磷是評價水質的重要指標，磷酸鹽被認為是水生植物過量生長的關鍵因素之一，能引起水體富營養(yǎng)化。城市降雨徑流中的磷主要來源于生活、洗滌劑和莊家施的肥料、腐爛的動植物遺體，盡管磷是植物生長過程的必須營養(yǎng)，但過量進入水體，會引起水體的富營養(yǎng)化和藻類的大量繁殖，導致水質惡化，生物多樣性減少。經專業(yè)人士研究認為，城市地表徑流污染的特征包括三個方面［8］：第一，具有面源和點源的雙重性，城市地表徑流污染屬于面源污染的范疇，但是從嚴格意義上來說，城市地表徑流兼具面源和點源的雙重特征，主要表現(xiàn)為污染物在晴天時在城市地表累積，在降雨時隨地表徑流而排放，具有面源間歇式排放特征，同時污染物自城市地表經由排水系統(tǒng)進人受納水體，具有點源排放形式，即集中排放的特征；第二，具有很大的隨機性和偶然性，影響城市地表徑流污染的因素很多，且許多為隨機性因素，在地表污染物的累積和沖刷兩個主要環(huán)節(jié)中都有隨機性因素起作用，如兩場降雨之間的間隔時間、降雨歷時、降雨強度、城市土地利用類型、大氣污染狀況、地表清掃狀況等；第三，具有污染負荷時空變化幅度大的特點，由于隨機性的存在，城市地表徑流的污染負荷并不是穩(wěn)定不變的，不同的城市功能區(qū)，其人類活動的方式與強弱不同，相應的地表沉積物的數(shù)量和性質也不同，產生的徑流污染負荷差異較大，污染負荷在時間上也存在一個明顯的初期效應，即在一場降雨過程中，占總徑流20%或25%的初期徑流，沖刷排放了徑流排污量的50%污染物。城市地表徑流污染的控制措施美國和歐洲一些國家就雨水徑流造成的城市面源污染問題開展了較全面的研究，近年來美國提出低影響開發(fā)(LowImpactDevelopment,LID)設施，對雨水進行分散控制，強調在雨水徑流產生的地方盡可能地就近蓄存和處理雨水，從而通過降低管道中雨水流量峰值來減少合流制管道溢流(CombinedSewerOverflow，CSO),并在一定程度上緩解城市管道排水能力不足導致的積水或內澇問題，同時降低城市地表徑流中的污染物濃度［25］。LID作為新興的雨洪資源調控措施，從根本上改變了傳統(tǒng)雨洪資源調控的理念，通過一系列分布在整個區(qū)域上的措施從源頭上對雨洪進行調控，可以使徑流在大小及頻率方面恢復到該區(qū)域開發(fā)前自然狀態(tài)下的水平［26］。LID的主要措施包括生物滯留池、綠色屋頂、透水性路面和草皮溝［27］，均是通過減少不透水面積、增加雨水滲濾實現(xiàn)可持續(xù)雨洪管理。我國落后的雨洪管理體系導致了一系列嚴重的生態(tài)問題，隨著城市的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的雨水、污水處理方法已經不能滿足生態(tài)環(huán)境保護的需求［4］，考慮到我國城市土地資源緊缺，占地面積很大的面源污染控制設施難以應用，因而水力負荷較高的生物滯留設施在我國的低影響開發(fā)建設中具有重要發(fā)展?jié)摿Γ?8］。國內對該技術的研究起步較晚，目前在其研究現(xiàn)狀、作用機理、影響因素、設計方法、應用效果等方面的綜述性報道較多，近年來也開始出現(xiàn)一些小試試驗及模型模擬的研究，甚至是實際的工程實例，但總體上研究未形成系統(tǒng)，對某些設計參數(shù)、系統(tǒng)運行效果等諸多方面仍需長期、大量的研究。城市降雨徑流污染嚴重，國際上從20世紀60年代就開始進行了研究，尤其是較發(fā)達的歐美國家，環(huán)保意識較高，在點源污染得到有效控制后，對城市降雨徑流污染控制的研究做得比較全面［29,30］。尹澄清等研究指出，生態(tài)工程技術是解決面源污染的根本途徑之一［31］，但由于面源污染的隨機性，以及污染物來源和組成的復雜性，使得污染的控制比較困難，目前城市降雨徑流污染控制措施還不夠完善，還處于不斷地研究和更新中，控制措施的機理研究、經濟效益還在深入和廣泛的進行。在城市面源污染控制的措施中，還是美國的暴雨最佳管理措施(BMPs-Bestmanagementpractices)最為全面和系統(tǒng)，在國內外都有廣泛的應用，其中，低影響發(fā)展技術是城市地表徑流污染控制中的新一代最佳管理措施，對城市地表徑流的污染源區(qū)水質和水量有嚴格的控制［32］。BMPs是針對降雨徑流水質水量的管理，是一種方法、技術和工程性的控制措施。美國環(huán)境保護局把BMPs定義為：“為預防和減少水體污染而采取的預防措施、維護方法及操作程序”［33］。BMPs主要包括非工程性措施和工程性措施兩大類。非工程性措施是指通過加強管理來控制污染，具體方法包括法律規(guī)章制度的制定、環(huán)境保護宣傳教育、無害化農藥的使用、路面清掃等［34］。非工程性措施是強調源頭控制［33］，因而常被稱為源控制措施。工程性措施是通過建造各種工程型措施或工程手段，來減少降雨徑流的排放量，進而減少和控制污染負荷排放的一種措施。經常用于徑流的流動過程中，因而也被稱為徑流控制措施。目前，在城市面源污染控制中比較廣泛應用的工程性措施是生態(tài)工程，具體有過濾系統(tǒng)、滲透設施、植被過濾帶、人工濕地、生物滯留池等技術［35］。這些工程性措施在應用過程中各自都有突出的特點，也有很多不足之處。過濾系統(tǒng)過濾系統(tǒng)是指用碎石、砂粒、卵石或者其混合物作為過濾介質來控制污染物的一種措施。由于介質的多種多樣，這種過濾系統(tǒng)可以依據(jù)場地的實際情況、材料費用、出水水質的要求等條件，來調整系統(tǒng)的介質組成。過濾系統(tǒng)有的是多室的，前面的室主要用于對沉降大顆粒物和短期存儲徑流，后面的室主要用于進一步處理細小顆粒物和其他污染物。有研究表明，用土壤作為過濾系統(tǒng)的介質來處理降雨，其對有機物、病菌有較好的去除效果［36］。過濾系統(tǒng)的主要作用是控制徑流的水質，去除徑流中的大顆粒物，若過濾系統(tǒng)與控制水量的措施結合使用，會達到更好的處理效果。通常在過濾系統(tǒng)前加設對徑流有控制作用的措施，如人工濕地、滯留塘等，以減少基質堵塞。滲透設施滲透設施是指在下凹的溝渠內填砂石或者卵石而形成的。滲透設施主要由覆蓋層、細砂過濾層、碎石過濾層、多孔管等組成，其設計深度一般為0.9?3.6m，長寬根據(jù)場地條件和地表徑流量而定［37］。滲濾系統(tǒng)是通過將地表徑流暫時存儲起來，在暴雨過后再使其慢慢滲透到地下的一種暴雨徑流控制措施。滲透系統(tǒng)通常包括透水路面、滲井、滲渠等，主要用于可溶性污染物的去除，其去除機理主要是過濾、吸附和離子交換等，大部分污染物在流經過濾層時被過濾，減少了徑流量，同時也削減了徑流峰值，因此，滲透系統(tǒng)既可控制地表徑流的水質，也可控制徑流的水量，還可減少徑流中的污染物負荷，減弱下游的洪峰流量，補給地下水和附近的河流。滲透設施在使用時需要進行定期的清理，以防堵塞滲透渠，降低雨水的滲透率。土壤的滲透率直接影響著滲透設施的滲透效率，因此滲透設施不適合建在黏土地區(qū)。另外，滲透設施的凈水能力有限，也不適合建在徑流污染較嚴重和地下水位較高的地區(qū)。由于滲透設施的尺寸可以根據(jù)場地條件而進行調整，因此適用于小面積排水和用地較局限的地區(qū)，如商業(yè)區(qū)、停車場、廣場等地方。植被過濾帶植被過濾帶是指設置在污染源與受納水體之間由密集植物覆蓋的帶狀區(qū)域，利用地表植物對污染物進行截流，使進入受納水體的徑流水質得到改善，從而能夠保護受納水體［37,38］。植被過濾帶對片流處理效果好，對徑流較集中的處理作用不大，因而常與導流裝置配合使用。蘇天楊等研究表明，由于植被過濾帶主要由植物構成，為了保證污染物的處理效果，要求其寬度不應小于7.5m［39］。長度不應小于4.5m，縱向坡度應不大于5%［40］。植被過濾帶是一種天然的凈化措施，對懸浮固體顆粒和有機污染物有較好的去除效果，對土壤的滲透性要求不是很高，基建費用較低，并能降低徑流的流速、過濾懸浮固體、減輕徑流對土壤的侵蝕、減少水土流失，起保護土壤的作用。植被過濾帶的沉積、過濾、入滲和顆粒吸附等作用，也可使一部分的污染物得到去除。其主要適用于小面積的平坦區(qū)域，不適用于坡度較大的區(qū)域，可建于居民區(qū)、公園等不透水場地、道路周邊。2.3.4人工濕地近十幾年來，濕地污水處理技術被廣泛用于暴雨徑流的處理，其被認為是一種低成本、實用有效的面源污染控制技術。濕地是由土壤-植物-微生物組成的系統(tǒng)，當降雨徑流進入濕地時，徑流中的有機質以及氮、磷等營養(yǎng)成分就會發(fā)生復雜的物理、化學、生物轉化作用，從而達到降低徑流中營養(yǎng)物質污染負荷的目的。在城市地表徑流的處理中，濕地技術可以和其他技術進行靈活的組合使用，在徑流流入濕地前，可通過修建過濾塘來攔截顆粒物，徑流流經濕地后，可通過滲透措施來強化處理。人工濕地的影響因素有很多，如植被、濕地的長寬比、濕地面積等都影響著污染物的去除，其去除機理主要包括顆粒物的過濾、沉淀、分解、吸附、離子交換、微生物代謝以及植物的攝取等［41］。與日常污水相比，暴雨徑流具有明顯的突發(fā)性，其水質水量變化很劇烈，因而用人工濕地技術對暴雨徑流進行處理時，必須根據(jù)暴雨徑流的實際特點來進行適當?shù)恼{整、設計［42-44］。由于暴雨徑流中總懸浮顆粒物的濃度比較高，因此，徑流在進入人工濕地前應該進行一定的處理，以去除大顆粒物，防止其堵塞濕地的基質。在雨季，濕地的最高水位應進行合理的控制，避免植物被長時間的淹沒。在旱季，濕地應保有足夠的水量，以確保植物的生存。人工濕地所選的植物應是耐旱或耐淹的。2.3.5生物滯留池生物滯留池又被稱為雨水花園，或者生物入滲池，是指種有植物（通常是耐水淹的植物）的下凹洼地，其結構一般包括植物層，種植土層，過濾層和排水管等4個組成部分，為保證較高的滲透率，一般在排水管和種植土層之間鋪設粗、細兩種粒徑大小的碎石過濾層各一層。生物滯留池一般建于流域上游，主要通過植物、微生物以及土壤的物理、化學、生物作用來進行污染物的去除的，從而達到水質水量的控制［45］。生物滯留池有較強的水文功能，能夠減小雨水徑流量，降低雨水的溫度，還能通過植物、土壤的吸附作用過濾污染物。從而達到凈化水質的目的。生物滯留池是發(fā)達國家應用最廣泛的一種措施［32］，在美國，大部分園林設計都采用生物滯留池來解決降雨徑流問題，因為滯留池造價相對較低，施工較簡單。實際上，滯留池所起到的功能就是暫時儲存雨水，再以一定的流量排出，這樣一來，既保證了雨水下泄量不超過一定的數(shù)值，又起到了雨水過濾的作用［46］。居民可以在自家庭院中設置小型的生物滯留池，來調控自家及鄰居屋頂雨水的水質水量，最后通過排水系統(tǒng)排走。生物滯留池是一種實時實地對徑流進行調控的措施，旨在打斷城市不透水地表徑流的連續(xù)性，從而降低徑流的集中性，延長徑流時間，增加了地下水的入滲。生物滯留池可根據(jù)地表徑流的調控目標而設計，通過模擬區(qū)域在天然條件下的水文徑流情況，來將其作為生物滯留池的調控依據(jù)，從而使該區(qū)域通過生物滯留池的調控，最終會恢復或者接近天然狀態(tài)下的水文條件。生物滯留池的基建費和維護費用都較低，但所占面積較大，可與城市的景觀規(guī)劃相結合，在植物選擇和配置上進行精心的設計，還要防止蚊蟲的滋生，這樣便起到了美化和綠化環(huán)境的作用。生物滯留池的徑流控制效果與面積呈一定的正相關關系［37］，因此其適用于公園、低密度的居住區(qū)等用地空間較大的地方，生物滯留池還可與道路、停車場等景觀相結合。尹澄清等研究表明，生態(tài)工程技術是解決面源污染的根本途徑之一［35］，而選擇合適的基質是提高生態(tài)工程處理效果的關鍵。生物滯留池旨在從源頭上控制城市降雨徑流污染，它在歐美等發(fā)達國家已成為了最有效、最廣泛應用的城市暴雨最佳管理措施(BMPs)之一，國外通過實驗室模擬和野外試驗的研究，結果表明生物滯留池能有效去除降雨徑流中的氮、磷以及TSS、重金屬等污染物［47-49］,生物滯留池不僅在改善城市雨水水質方面取得了較好的效果，而且還可以有效地減少城市地表的洪峰和徑流，達到水質水量雙重控制的目的，生物滯留池是控制由降雨徑流引起的城市面源污染較好的工程性措施，它的設計靈活多變，易與市政規(guī)劃相結合，后期的運行維護費用低，是城市降雨徑流治理與綠化的首選措施，因此用生物滯留池來改善城市暴雨徑流水質已成為該領域的研究熱點。3生物滯留技術對氮、磷的控制生物滯留作為LID體系中的一項重要技術，又稱“雨水花園”，于20世紀90年代發(fā)源于美國馬里蘭州［50］，其在徑流量削減、徑流污染控制、地下水回補及景觀方面具有顯著的生態(tài)效應［51］。生物滯留設施主要通過腐殖質、土壤、微生物、植物、填料等物理、化學和生物的綜合作用凈化雨水，包括過濾沉淀、物理吸附、離子交換化學吸附、微生物吸收轉化與降解、植物同化吸收、揮發(fā)、蒸發(fā)等［52］，具有基建費用低、運行維護簡單、應用靈活、不受場地限制、生物多樣性豐富、易由城市綠化帶改造而成等優(yōu)點，可應用于城市道路、停車場、庭院、各類建筑小區(qū)等諸多場合［53］。生物滯留技術誕生20年來，在美國、加拿大、澳大利亞、新西蘭、韓國、挪威、瑞典等世界各地國家得到廣泛應用，有關其水文效應及水質改善效果的研究非常豐富，已成為在美國和其他一些地方最為常用且應用形式最多樣化的雨水最佳管理實踐(BMP)措施。3.1生物滯留技術對氮的控制生物滯留設施對氮的去除主要通過同化作用、吸附作用、硝化作用與反硝化作用三個途徑［54］:氮的同化作用是將無機氮(氨氮、硝氮、亞硝氮)通過微生物和植物的吸收固定作用轉化為有機氮，其中氨氮最易被微生物同化；氮的吸附作用是污染物中的氮被填料捕獲，顆粒態(tài)氮主要通過吸附作用去除，無機氮中氨氮也能被帶負電荷的土壤移除；氮被植物或微生物同化或者被填料吸附都只是臨時地去除了氮，微生物的反硝化作用可將no3-轉化為n2釋放到空氣中永久去除。截留在生物滯留設施中的氨在干期有氧條件下可發(fā)生硝化反應轉化為no3-，反硝化反應將no3-作為終端電子受體，發(fā)生no3-^no2-^no^n20^n2一系列作用去除硝態(tài)氮。生物滯留系統(tǒng)對氮的去除主要是通過硝化作用與反硝化作用。硝化作用是在有氧的條件下，經亞硝化細菌和硝化細菌，將氨氮轉化成硝氮的過程，亞硝化細菌和硝化細菌都是化能自養(yǎng)型細菌，硝化反應需高度好氧條件和中性至微堿性的pH值；反硝化作用是在缺氧的條件下，經反硝化細菌，將硝氮轉化成氮氣的過程，反硝化細菌有自養(yǎng)型也有異養(yǎng)型，反硝化反應需足夠的碳源和厭氧的苛刻條件以及足夠的厭氧作用時間，反硝化反應最適宜pH值為7?8。相對于溶解性磷，溶解性氮遷移性更強，控制難度更大，生物滯留設施對氮尤其是硝氮的去除效果很不穩(wěn)定。有研究發(fā)現(xiàn)生物滯留設施對總氮去除效率為－312％?58.4％，對硝氮的去除效率為－650％?84.6％［52］。針對生物滯留設施對氮去除效果不顯著這一情況，有研究發(fā)現(xiàn)，通過在設施底部設置淹沒厭氧區(qū)和投加碳源，可使生物滯留系統(tǒng)對硝態(tài)氮的去除率提高至75%，無這種設置時對硝態(tài)氮的去除率僅為13%[55]。3.2生物滯留技術對磷的控制生物滯留設施主要通過反應介質的滲透、過濾、吸附、離子交換、植物吸收以及微生物攝取等聯(lián)合作用去除雨水徑流中的磷，可概括為以下兩方面[4]:反應介質的作用。物理化學反應吸附磷的過程分為快反應和慢反應?？旆磻l(fā)生在介質表面，以可逆吸附反應為特征，或被填料捕獲，或由于沉降、吸附等作用被去除。除此之外，反應介質中的鋁、鈣和鐵會與PO43-反應而沉淀，形成自由能、可逆性和溶解性均很小的鈣、鐵、鋁磷酸鹽，即慢反應。微生物和植物的吸收固定作用。微生物能夠對徑流中的懸浮物、膠體和溶解性污染物進行降解。根據(jù)微生物種類和形成生物膜的不同，分為好氧過程和厭氧過程：在土壤表層氧含量較豐富易形成好氧膜，聚磷菌附著在其表面吸附大量的磷，從而達到去除效果；在遠離植物的根部或土壤深層，氧含量較少形成厭氧環(huán)境，厭氧微生物將難降解的有機物分解成易降解無機物。植物在生長過程中會吸收利用反應介質中的磷，剩余的磷殘留在植物中，通過植物的收割得到去除。參考文獻趙建偉，單保慶，尹澄清.城市旅游區(qū)暴雨徑流污染過程中的不透水面效應[J].環(huán)境污染治理技術與設備.2006(12):50-53.李家科，劉增超，黃寧俊，張佳揚，李懷恩，沈冰，低影響開發(fā)(LID)生物滯留技術研究進展[J]，干旱區(qū)研究，2014，31(3)：431-429。潘國艷，夏軍，張翔，王紅萍，劉恩民，生物滯留池水質效應的模擬試驗[J],陜西師范大學學報(自然科學版)，2012，40(3)：97-101。李海燕，羅艷紅，馬玲，生物滯留設施對地表徑流中磷去除效果的研究述評[J],中國水土保持，2014，(6)：26-31。⑸王書敏，何強，徐強，宋力，生物滯留系統(tǒng)去除地表徑流中的氮素研究評述[J],水科學進展，2015，26(1):140-150。⑹孫華，梁偉，我國水體磷污染及其監(jiān)控管理技術的研究[J]，浙江師范大學學報(自然科學版)，2007，30(2):201-205。陳玉成，李章平，李章成，許紅艷，城市地表徑流污染及其全過程削減城市地表徑流污染及其全過程削減[J]，水土保持學報，2004,18(3):133-136。張蕾，周啟星，城市地表徑流污染來源的分類與特征[J],生態(tài)學雜志，2011,29(11):2272-2279.賀纏生，傅伯杰，陳利頂.非點源污染的管理及控制[J].環(huán)境科學.1998(05):88-92.李立青.漢陽地區(qū)城市降雨徑流污染過程與控制措施研究[D].中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心,2007.劉勇華，高超，王登峰，等.城市降雨徑流污染初始沖刷效應對BMPs選擇的啟示[J].水資源保護.2009,25(6):29-32.蔣海濤，丁丹丹，韓潤平.城市初期雨水徑流治理現(xiàn)狀及對策[J].水資源保護.2009(03):33-36.TsihrintzisVA,HamidR.Modelingandmanagementofurbanstormwaterrunoffquality:areview[J].WaterResourcesManagement.1997,11(2):136-164.趙子成，禹華謙.我國城市降雨徑流污染的相關探討[J].四川建筑.2012(02):259-263.陳玉成，李章平，李章成，等.城市地表徑流污染及其全過程削減[J].水土保持學報.2004(03):133-136.趙劍強，孫奇清.城市道路路面徑流水質特性及排污規(guī)律[J].長安大學學報：自然科學版.2002,22(2):21-23.馬英.城市降雨徑流面源污染輸移規(guī)律模擬及初始沖刷效應研究[D].華南理工大學，2012.WuJS，AllanCJ，SaundersWL，etal.Characterizationandpollutantloadingestimationforhighwayrunoff[J].JournalofEnvironmentalEngineering-ASCE.1998，124(7):584-592.LeeJH，BangKW.Characterizationofurbanstormwaterrunoff[J].WaterResearch.2000，34(6):1773-1780.趙建偉.城市旅游區(qū)面源污染特征及工程控制技術研究一以武漢動物園為例[D].北京：中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心，2006.李立青，尹澄清，何慶慈，等.武漢市城區(qū)降雨徑流污染負荷對受納水體的貢獻[J].中國環(huán)境科學.2007(03):312-316.車伍，歐嵐，汪慧貞，等.北京城區(qū)雨水徑流水質及其主要影響因素[J].環(huán)境污染治理技術與設備.2002(01):33-37.CarpenterSR，CaracoNF，CorrellDL，etal.Nonpointpollutionofsurfacewaterswithphosphorusandnitrogen[J].EcologicalApplications.1998，8(3):559-568.LazzarottoP，PrasuhnV，ButscherE，etal.PhosphorusexportdynamicsfromtwoSwissgrasslandcatchments[J].JournalofHydrology.2005，304(1):139-150.李平，王晟，生物滯留技術控制城市面源污染的作用與機理[J],環(huán)境工程，2014年，(3)75-79.孫艷偉，魏曉妹，C.A.Pomeroy，低影響發(fā)展的雨洪資源調控措施研究現(xiàn)狀與展望，水科學進展[J],2011，22(2):287-293.趙林波，李龍，陳新，徐濤，城市雨洪管理新模式-低影響開發(fā)(LID)[J]，價值工程，2013，24：147-148.朋四海，黃俊杰，李田，過濾型生物滯留池徑流污染控制效果研究[J]，給水排水，2014年，40(6)：38-42.HouseMA，EllisJB，HerricksEE，etal.Urbandrainage-impactsonreceivingwaterquality[J].WaterScienceandTechnology.1993，27(12):117-158.MarsalekJ.Evaluationofpollutantloadsfromurbannonpointsources[J].WaterScienceandTechnology.1990，22(10-11):23-30.尹澄清，毛戰(zhàn)坡.用生態(tài)工程技術控制農村非點源水污染[J].應用生態(tài)學報.2002(02):229-232.DavisAP，HuntWF，TraverRG，etal.BioretentionTechnology:OverviewofCurrentPracticeandFutureNeeds[J].JournalofEnvironmentalEngineering-ASCE.2009，135(3):109-117.王興欽，梁世軍.城市降雨徑流污染及最佳治理方案探討[J].環(huán)境科學與管理.2007(03):50-53.BrauneMJ，WoodA.Bestmanagementpracticesappliedtourbanrunoffquantityandqualitycontrol[J].WaterScienceandTechnoligy.1999，39(12):117-121.BrauneMJ，WoodA.Bestmanagementpracticesappliedtourbanrunoffquantityandqualitycontrol[J].WaterScienceandTechnology.1999，39(12):117-121.IsenseeAR，SadeghiAM.Quantificationofrunoffinlaboratory-scalechambers[J].CHEMOSPHERE.1999,38(8):1733-1744.嚴立軍.基于LID的雨水徑流管理初探[D].西南大學,2012.李懷恩，鄧娜，楊寅群，等.植被過濾帶對地表徑流中污染物的凈化效果[J].農業(yè)工程學報.2010(07):81-86.蘇天楊，李林英，姚延梼.不同草本緩沖帶對徑流污染物滯留效益及其最佳寬度研究[J].天津農業(yè)科學.2010(03):121-124.唐穎.SUSTAIN支持下的城市降雨徑流最佳管理BMP規(guī)劃研究[D].清華大學,2010.[41]黃德鋒.人工濕地凈化富營養(yǎng)化景觀水的效果及機理研究[D].同濟大學,2007.徐麗花，周琪.暴雨徑流人工濕地處理系統(tǒng)設計的幾個問題[J].給水排水.2001(08):32-34.徐麗花，周琪.人工濕地控制暴雨徑流污染的研究進展[J].上海環(huán)境科學.2001(08):401-402.崔保山，劉興土.濕地生態(tài)系統(tǒng)設