去年冬天，我花了很长一段时间完成了一篇关于生物保留介质的文献综述，以修订《明尼苏达雨水手册》。因此，当我参加本月初在明尼苏达州圣保罗举行的低影响开发(LID)会议时，我非常感兴趣地了解到最近来自新西兰的一份规范:一份129页的技术报告，雨水生物滞留装置的介质规范(Fassman et al 2013)。就在第二天，我看到了它:多么大的一座金矿啊!我在做文献综述的时候这东西在哪里!

由一位工程师和一位生态学家/土壤科学家共同撰写，并得到了广泛的文献搜索、实验室测试、与许多其他学科和土壤供应商的个人交流的支持，这是迄今为止我在生物关注媒体上看到的最全面、最全面的出版物。

今天，我将简要介绍这份报告的范围，并强调一些我最喜欢的地方。我将不概述本报告所进行的研究的结果;报告的结论部分已对这些结果作了很好的总结。

报告范围概述

本报告的调查包括三个部分，文献综述和两个阶段的调查。

一)文献综述

文献综述包括:

• 来自北美、澳大利亚和新西兰的推荐生物滞留介质指南的样本，包括骨料和有机成分、介质深度、蓄水池深度、水力导流性、粒度分布、压实和污染物去除介质指南。
• 生物保留介质的发展趋势综述;例如，自20世纪90年代第一批生物保留应用以来，生物保留介质指南是如何演变的以及为什么。
• 综述了迄今为止生物保持介质和添加了添加剂的生物保持介质性能的实验室试验。
• 迄今为止生物保留介质性能的现场试验综述。

B)第一阶段调查

根据该报告的作者，“第一阶段研究的目的是评估候选生物保留过滤材料对不同混合和压实处理的反应，以及它们的性能与文献综述中建立的标准相比如何”(Fassman et al.， 2013)。

作者根据以下设计标准寻找一种介质:

• “要有足够高的水力传导率，使雨水能在指定时间内从最大积水深度下降，以防止积水扩大(即最低水力传导率)。”
• 具有足够低的水力传导率，以允许雨水在介质中保留足够的接触时间，以允许污染物去除机制运行(即最大水力传导率)。
• 具有去除污染物的化学成分。
• 为植物提供所需的营养和水，使其能够长期持续生长。
• 保持结构稳定，并在介质中保持均匀流动(避免优先流动)”(Fassman et al 2013)。

除满足上述设计标准外，媒体还需满足以下评估标准:

• “可以从新西兰(最好是奥克兰地区)轻易获得。”
• 能够持续提供足够的质量控制”(Fassman et al 2013)。

第一阶段调查包括:

• 拜访供应商
• 测试可用集料的粒径分布
• 所选生物保留介质的压实试验
• 测试介质的水力传导能力
• 测试所选骨料和堆肥的化学成分，包括pH值、有机碳(C) %、总氮(N)%、C:N比、奥尔森磷(P)、总磷(P)、阴离子保留率、C:P比、阳离子交换容量(CEC)、碱性CEC饱和度
• 测试所选生物保留介质的相同参数的化学成分，用水浸出和脱除。

C)第二阶段调查

第二阶段是对第一阶段选择的最佳媒体进行性能测试。具体而言，"第二阶段的目标是将第一阶段的最佳候选介质进行推广，并进行水质测试。水质测试的目的是估计介质去除污染物的能力，并了解污染物是如何被去除的。几种水质性能测试的混合物还在荫蔽的温室中进行了植物生长试验”(Fassman等人，2013年)。

第二阶段包括以下对污染物去除效率的调查:

• 介质接触时间对污染物去除效率的影响
• 累积污染物质量负荷与突破
• 基于事件的污染物去除效率
• 介质老化对污染物去除效率的影响
• 风暴事件之间干燥期的影响
• pH值

重要的外卖

贯穿本报告，将文献回顾与实验室测试和多学科交流相结合来研究低影响开发(LID)是多么重要。这里有几个例子。

压实试验以量化压实对土壤基和沙子基生物保留介质的影响

生物保留结构的一大挑战是，相同的介质可能具有不同的水力传导率，这取决于压实水平。虽然大家都知道压实对水力传导有显著影响，但迄今为止，很少有生物滞留指南明确规定如何或是否对生物滞留介质进行压实。本研究实际上解决了这一问题，并详细研究了含水量对各种介质的压实性和水力传导性的影响，以及轻夯实与干湿法对各种介质的压实效果。

作者总结道:

“压实测试表明，在安装过滤介质时，含水量是一个重要的考虑因素，因为在相同的压实力下，不同的含水量会产生明显不同的介质密度。含有高比例堆肥的介质的压实密度可随着含水率的改变而改变26%，渗透率降低了四倍。没有有机含量的东海岸沙和伍德希尔黑沙在含水量变化时，压实效果没有变化，这表明有机比例对沙子的压实最重要:堆肥混合物。大多数生物保留过滤介质都含有有机物，因此，制定一个综合的压实策略是很重要的，该策略要考虑到水分含量……测试还表明，在轻度夯实压实和湿润沉降压实之间，砂基混合料的水力传导率没有显著差异。”(Fassman et al, 2013, p. 102)

这些测试使作者能够编写一份规范，提供所需的压实水平，并对水力传导能力产生可预测的影响。

彻底的方法来评估可用的聚合

与大多数生物滞留介质报告不同，本报告实际上描述了所研究的集料的矿物学组成，以及影响污染物减少的化学性质。事实证明，与供应商的对话有助于确定质量控制、可用性、供应的一致性和成本。例如，当作者发现最符合他们标准的材料之一，火山渣，不太可能长期可用时，就强调了与供应商交谈的重要性:“不幸的是，尽管火山渣被确定为理想的集料，与供应商的会面显示，奥克兰地区未来的火山渣生产是不确定的，一旦Three Kings采石场耗尽，就没有大量的新资源可用。(Fassman et al 2013，第66页)。知道了这一点，作者就可以从进一步的研究中放弃这种聚合，并利用他们的时间和资源更有成效地研究其他具有更确定的长期供应的材料。

多学科交流的重要性

在“基于事件的污染物去除效率”一节中，我很感兴趣地读到，当暴露于高浓度磷和低浓度磷时，介质吸附会有不同的反应。作者发现，当暴露在高浓度磷环境中时，五分之四的介质会降低磷含量;然而，当暴露在低磷浓度下时，它们反而会浸出磷。作者解释说:“高浓度的磷可能会导致其他离子从介质阴离子位置被取代，使阴离子位置可供磷离子使用。对于高浓度的磷，通常从阴离子位置迁移的离子是OH-离子，其次是Cl-， NO3-和SO42- (Parfitt 2011)。如果是低浓度的磷剂量，则可能没有移位的离子被移位”(Fassman et al 2013, pp. 80-81)。

我读过很多研究论文，但从未见过Parfitt(2011)的参考文献，所以我在参考文献部分查了一下，发现这是与一位生物地球化学家的个人交流。令我印象深刻的是，作者不仅做了文献检索和实验室研究，而且还与生物地球化学家交谈。也许这对一些人来说是显而易见的，但是有多少人真的这么做呢?

正如作者自己承认的那样，这项研究不包括实地研究，而且越来越多的研究表明，由于土壤、植被、微生物和污染物等因素的相互作用，实地研究的结果往往与实验室研究有很大不同。为此，需要进行实地研究，以证实研究结果和本技术报告的调查结果。然而，像本报告中所描述的那样的初步试验对于指导实地研究尽可能地提供信息和有效是非常宝贵的。

这份报告是一个很好的资源，对于那些想要了解全球生物滞留介质“科学状态”的雨水专业人员以及研究生物滞留介质的研究人员来说。对于生物保留介质供应商来说，准确地了解市场在寻找什么也是非常宝贵的。

参考:

法斯曼，EA，西姆科克，R，王，S，(2013)。雨水生物滞留装置的介质规范，由奥克兰UniServices为奥克兰委员会编写。奥克兰议会技术报告，TR2013/011．2013年8月下载。

Nathalie Shanstrom是Kestrel设计集团的一名景观设计师。