生物滯留池是隨著近年來(lái)城市洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生而衍生出的比較有效的LID措施之一。隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市中下墊面的不透水系數(shù)增加，城市中管道的排洪防澇能力不足。因此，人們期望利用城市中的綠化區(qū)域設(shè)置生物滯留設(shè)施來(lái)調(diào)節(jié)雨水對(duì)管網(wǎng)的壓力。通過(guò)生物滯留設(shè)施底部填料對(duì)雨水的吸收、過(guò)濾功能以達(dá)到凈化雨水水質(zhì)的目的。近幾年對(duì)生物滯留設(shè)施的研究主要包括三個(gè)方面:填料、結(jié)構(gòu)以及植被，其中填料是對(duì)水質(zhì)影響較大的因素。隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，導(dǎo)致城市的下墊面不透水性迅速上升。與此同時(shí)，由于城市下墊面透水性下降使得洪澇災(zāi)害、水資源緊缺以及城市湖泊河流的面源污染等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題凸現(xiàn)[1]。為了緩解這些城市化進(jìn)程帶來(lái)的負(fù)面影響，城市中的生物滯留設(shè)施應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)對(duì)不同材質(zhì)填料的選擇、組合，生物滯留設(shè)施對(duì)雨水中各種污染物的去除效果也不相同。近年來(lái)，通過(guò)不斷地篩選填料、優(yōu)化填料配比，生物滯留設(shè)施凈化水質(zhì)的功能也在不斷強(qiáng)化。

　　1生物滯留池的組成及功能

　　生物滯留設(shè)施(也稱生物滯留池)是LID措施(低影響發(fā)展的雨洪調(diào)控措施)其中的一種。其主要是為了充分發(fā)揮城市綠地、道路、水系等對(duì)雨水的吸納、蓄滲、緩釋作用，在城市綠化區(qū)域種植特定植被的一種生物設(shè)施。由于其在延緩降雨徑流、降低污染物負(fù)荷方面的良好效果，且造價(jià)低、相對(duì)較易實(shí)施，因此，近年來(lái)不斷探索和發(fā)展，生物滯留設(shè)施已經(jīng)成為了建設(shè)海綿城市的重要保障。生物滯留設(shè)施一般包括緩沖帶、蓄水層、有機(jī)覆蓋層、植物生長(zhǎng)層、植被、排泄層和砂礫卵石層[1]。生物滯留設(shè)施最主要的功能就是從水量和水質(zhì)兩個(gè)方面對(duì)雨水進(jìn)行調(diào)節(jié)。它相當(dāng)于一個(gè)能夠截留一定量雨水的收集器，能夠減少一部分暴雨洪澇期的地面徑流量，同時(shí)，生物滯留池內(nèi)的各組成部分相當(dāng)于一個(gè)過(guò)濾器，能夠在雨水下滲的過(guò)程中通過(guò)過(guò)濾、吸附等作用去除一些氮、磷等污染物，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。并且，生物滯留池內(nèi)生長(zhǎng)的有一定量的植物，在植物生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)吸收一些水中的有機(jī)物、氮磷等作為養(yǎng)分以滿足自身生長(zhǎng)需求，這也是對(duì)水質(zhì)的一種凈化。

　　2生物滯留池去除雨水中污染物的原理

　　2.1生物滯留池對(duì)污染物的去除原理

　　生物滯留池主要通過(guò)滲透、過(guò)濾吸附、離子交換、植物吸收以及微生物攝取等協(xié)同作用進(jìn)行脫氮除磷。同時(shí)，植物生長(zhǎng)需要分解吸收土壤中的有機(jī)質(zhì)，如果在填料中增加處理過(guò)后的有機(jī)質(zhì)可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)以促進(jìn)植物對(duì)污染物質(zhì)吸收。

　　2.2生物滯留設(shè)施脫氮除磷的機(jī)理

　　一般雨水中的磷都以顆粒態(tài)磷(PP)和溶解態(tài)磷(DP)這兩種形式存在，雨水中的氮主要以氨氮和有機(jī)氮兩種形式存在。兩種形態(tài)的磷經(jīng)礦化作用轉(zhuǎn)成沉積物，然后經(jīng)填料的過(guò)濾、吸附和沉淀作用去除。雨水中的有機(jī)氮經(jīng)過(guò)氨化作用轉(zhuǎn)化成氨氮，氨氮經(jīng)過(guò)好氧硝化作用轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，也可被土壤顆粒和有機(jī)質(zhì)吸附，最終通過(guò)反硝化作用以N2O或N2的形式被去除。當(dāng)然，生物滯留設(shè)施對(duì)水質(zhì)的凈化不僅限于氮和磷，有機(jī)污染和重金屬污染也是非常重要的指標(biāo)。

　　3結(jié)果與討論

　　3.1生物滯留設(shè)施填料現(xiàn)存的問(wèn)題

　　海綿城市建設(shè)中，存在最大的問(wèn)題就是填料，一方面是填料的吸附效果是否能達(dá)到預(yù)期，一方面是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后填料層的更換問(wèn)題。填料層的吸附效果我們可以通過(guò)不同填料的結(jié)合、配比，或是研制新型高性能材料等方法解決。

　　3.2常見(jiàn)填料類型和幾種新型填料

　　6江西化工2020年第6期DOI:10.14127/j.cnki.jiangxihuagong.2020.06.003一般來(lái)說(shuō)，生物滯留設(shè)施的填料有以下幾種:活性炭、沸石、海綿鐵、珍珠巖、陶粒等。除了這幾種常規(guī)材料之外，也有一些新型材料已經(jīng)應(yīng)用到海綿城市的建設(shè)之中。比如，江西省萍鄉(xiāng)市海綿城市建設(shè)中采用了透水混凝土作為新型濾層材料。透水混凝土是一種新型多孔透氣性材料，經(jīng)特定級(jí)配的骨料碎石、膠結(jié)料、添加劑、水泥、水和摻合料等，按一定比例以特定工藝制成。采用特殊工藝制成的新型混凝土相較于傳統(tǒng)填料具有滲透性強(qiáng)、透氣性好等優(yōu)點(diǎn)[2]。同濟(jì)大學(xué)萬(wàn)哲希，劉雨童，李田的研究表明采用發(fā)酵木屑作為植物的有機(jī)填料可以顯著降低出水中的有機(jī)物含量[3]。該課題組通過(guò)兩年的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)上海市內(nèi)環(huán)高架某路段下方的生物滯留設(shè)施進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示基質(zhì)中木屑降解淋出量在下降，出水中的氮磷均能夠得到有效控制。發(fā)酵木屑是指在木屑里加入植物性或動(dòng)物性蛋白，發(fā)酵以后變成小分子，更適宜植物吸收的木屑。在種植花草時(shí)加入一定量的發(fā)酵木屑作為有機(jī)肥料可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)。通過(guò)以上兩個(gè)例子中使用的新型填料和傳統(tǒng)填料的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)在生物滯留設(shè)施中主要還是利用多孔性填料的吸附特性去截留水中的污染物。同時(shí)，填料的改進(jìn)可以考慮添加一些有機(jī)物以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，以提高生物對(duì)氮磷的吸收。

　　3.3填料研究方向

　　如果想使用吸附效果較好的填料，比如多孔活性炭，那么相應(yīng)的成本會(huì)迅速上升。何珊，王慧峰，張永祥等的研究中表明:活性炭和蛭石可以作為反應(yīng)介質(zhì)，對(duì)于復(fù)合污染地下水中硝酸鹽和重金屬有較好的去除作用[5]。目前，海綿城市建設(shè)中填料的發(fā)展，一方面在研究更加疏松多孔、吸附性強(qiáng)的方向前進(jìn)，另一方面各類研究在不斷嘗試各種新型配比，添加一些相對(duì)價(jià)廉質(zhì)優(yōu)常見(jiàn)的物質(zhì)以提高材料的綜合性能。在施工中根據(jù)工程材料選用原則，要考慮材料的使用性能、工藝性能和經(jīng)濟(jì)性能。填料的選擇在填料效果相同或是效果差別不大的情況下需要優(yōu)先考慮價(jià)格低廉更加常見(jiàn)的的材質(zhì)。為更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展考慮，填料層的更換和優(yōu)化問(wèn)題更加迫切。生物滯留設(shè)施建成后的五到十年之間填料會(huì)達(dá)到一個(gè)吸附飽和的狀態(tài)，此時(shí)生物滯留設(shè)施可能會(huì)從一個(gè)凈化水質(zhì)的手段變成城市內(nèi)水質(zhì)劣化的污染源。生物滯留池中填料層的更換是一個(gè)難題，吸附飽和的填料必須經(jīng)過(guò)統(tǒng)一處理，也必須有一套完整的處理流程以應(yīng)對(duì)生物滯留設(shè)施有可能面臨的一系列問(wèn)題。如果由于吸附飽和問(wèn)題使生物滯留設(shè)施失去了對(duì)水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)能力，那么之前投入的基建費(fèi)用最終也都付之東流，生物滯留設(shè)施也失去了最初的建設(shè)意義。

　　4結(jié)論

　　綜上所述，生物滯留設(shè)施作為一種調(diào)控措施，對(duì)于城市內(nèi)水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)有著很重要的作用，但它的發(fā)展過(guò)程中仍然存在各種問(wèn)題需要我們不斷完善。同時(shí)，生物滯留池現(xiàn)存的研究結(jié)果也僅有實(shí)驗(yàn)室研究和室外研究?jī)煞N，尚不足以作為大面積推廣生物滯留設(shè)施的依據(jù)。想要真正完善這項(xiàng)調(diào)控技術(shù)，仍需要我們繼續(xù)努力。總之，生物滯留設(shè)施的研究可以主要從以下幾個(gè)方向來(lái)考慮:各種新型填料和不同配比之間的影響，高效低成本的填料研發(fā)，新的生物滯留設(shè)施工藝的研發(fā)，從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模研究逐漸發(fā)展到實(shí)際綠化工程的運(yùn)行，理論與實(shí)踐相結(jié)合，解決徑流雨水在生物滯留設(shè)施中凈化的問(wèn)題，擴(kuò)大相關(guān)研究的實(shí)踐意義。

　　《試述不同填料對(duì)生物滯留設(shè)施效果的影響》來(lái)源：《江西化工》，作者：陳會(huì)杰