馮萃敏，蔡志文，米　楠，張雅君，錢(qián)宏亮

(1.北京建筑大學(xué)城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京　100044；2.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京　100080；3.北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京　100082)

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生物滯留系統(tǒng)中徑流雨水磷的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律

馮萃敏1，蔡志文1，米楠2，張雅君1，錢(qián)宏亮3

(1.北京建筑大學(xué)城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100044；2.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京100080；3.北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京100082)

摘要：基于生物滯留系統(tǒng)對(duì)雨水的處理效果，對(duì)其進(jìn)行模擬徑流雨水進(jìn)水試驗(yàn)，通過(guò)連續(xù)提取法檢測(cè)生物滯留系統(tǒng)土壤滲濾介質(zhì)不同深度(0、5、15、35 cm)處交換態(tài)無(wú)機(jī)磷(Ex-P)、鋁磷(Al-P)、鐵磷(Fe-P)含量，并監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出水TP。結(jié)果表明，土壤滲濾介質(zhì)對(duì)Ex-P、Al-P、Fe-P的吸附是從上至下逐層進(jìn)行、逐層減弱的，Ex-P轉(zhuǎn)化為Al-P、Fe-P，同時(shí)Al-P轉(zhuǎn)化為Fe-P，因此Ex-P含量逐層減少，而Al-P、Fe-P逐層累積。系統(tǒng)對(duì)徑流雨水中TP的去除率在90%以上，其中未被植物利用的TP體現(xiàn)為水-土壤-根系-生物系統(tǒng)內(nèi)磷的動(dòng)態(tài)平衡。

關(guān)鍵詞：生物滯留；土壤滲濾介質(zhì)；徑流雨水；磷；遷移；轉(zhuǎn)化

隨著城市化快速發(fā)展和人口增多,很多地區(qū)淡水資源供不應(yīng)求,雨水成為水資源補(bǔ)給的重點(diǎn)對(duì)象[1]。雨水是一種直接、經(jīng)濟(jì)的水資源,對(duì)調(diào)節(jié)、補(bǔ)給當(dāng)?shù)厮Y源極為關(guān)鍵[2]。但是隨著城市擴(kuò)張,不透水面積增加,農(nóng)業(yè)化肥過(guò)量使用以及城市雨洪現(xiàn)象加劇,大量的油類(lèi)物質(zhì)、氮、磷、有機(jī)物及重金屬或溶解或懸浮于徑流雨水中并排入水體,導(dǎo)致雨水徑流量增大,水體污染負(fù)荷增多[3-5]。徑流雨水中ρ(TP)為0.5～2.89 mg·L-1,如果直接排入河道,會(huì)對(duì)水體造成污染[6-7]。

生物滯留系統(tǒng)作為低影響開(kāi)發(fā)(low impact development,LID)體系中的一項(xiàng)重要技術(shù)[8],可有效控制雨水徑流量、徑流污染,是最具社會(huì)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)及經(jīng)濟(jì)效益的雨水徑流管理方法[9],尤其在停車(chē)場(chǎng)及道路旁,該系統(tǒng)可減少硬化路面洪峰流量,降低面源污染[10-11]。在生物滯留系統(tǒng)對(duì)徑流雨水中污染物去除效果方面已有大量研究[12-16],結(jié)果表明,系統(tǒng)對(duì)TP去除率高達(dá)90%,NH4+-N去除率在70%以上,油脂類(lèi)的去除率大于90%,總固體懸浮物(TSS)和重金屬去除率大于90%。但如果污染負(fù)荷超過(guò)系統(tǒng)填料吸收極限值,系統(tǒng)就開(kāi)始釋放磷,系統(tǒng)對(duì)磷的去除效果會(huì)不斷下降。

城市徑流雨水中磷的存在形態(tài)分為2種:顆粒態(tài)磷和溶解態(tài)磷[17]。土壤中存在磷吸附和沉淀的可逆反應(yīng),不同形態(tài)磷之間可自然遷移轉(zhuǎn)化[18-21]。同時(shí),磷可降低土壤中重金屬的活性[22]。目前對(duì)生物滯留系統(tǒng)去除徑流雨水中污染物的作用機(jī)理研究不多,導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在不足,回用水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。筆者根據(jù)磷在土壤中吸附和沉淀的可逆反應(yīng),研究含磷徑流雨水在生物滯留系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,以便更好地了解土壤滲濾介質(zhì)中磷的存在形態(tài),從而為生物滯留系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供可行依據(jù)。

1材料與方法

1.1生物滯留試驗(yàn)裝置

如圖1所示,裝置長(zhǎng)×寬×高分別為80 cm×80 cm×105 cm。以底座平臺(tái)為基準(zhǔn)平面,裝置內(nèi)由上向下依次為20 cm進(jìn)水空間、60 cm土壤滲濾介質(zhì)、5 cm砂墊層、土工布、多孔PVC板、20 cm礫石層和由土工布包裹的滲排管。

圖1　生物滯留裝置示意

生物滯留試驗(yàn)裝置中土壤滲濾介質(zhì)由紅壤、中砂、細(xì)礫石按照質(zhì)量比為5∶4∶1均勻混合而成。紅壤采自浙江省嘉興市,屬于Al-Fe體系的酸性黏性土壤,顆粒組成以黏粒為主,占比達(dá)50%～70%,pH值較低,礦質(zhì)養(yǎng)分和有機(jī)碳含量低,滲透性極差,但鐵、鋁含量高,無(wú)定形態(tài)的鐵鋁氧化物和水氧化物與徑流雨水中的磷結(jié)合生成鋁磷(Al-P)、鐵磷(Fe-P),可增強(qiáng)對(duì)磷的吸附能力[23-25]。紅壤的孔隙度為37.46%,pH值為5.3,w(有機(jī)質(zhì))為11.2 mg·kg-1,w(Al)為78.9 g·kg-1,w(Fe)為39.9 g·kg-1。中砂粒徑為0.25～0.5 mm,細(xì)礫石粒徑為1～10 mm。系統(tǒng)總計(jì)裝填土壤滲濾介質(zhì)614.4 kg。

植物選取麥冬(Ophiopogonjaponicus),種植密度為10株·m-2。麥冬是一種根系粗壯發(fā)達(dá)、深入土層較深、需水量和需磷量大的多年生常綠草本植物,多種植于路旁、溪旁及陰濕處。

1.2試驗(yàn)用水

根據(jù)城市當(dāng)?shù)芈访鎻搅饔晁乃|(zhì)[26]配制試驗(yàn)用水,水質(zhì)指標(biāo)如下:ρ(TP)為5.0 mg·L-1,ρ(NH4+-N)為3.2 mg·L-1,ρ(NO3--N)為3.5 mg·L-1,COD為1 176 mg·L-1,ρ(SS)為629 mg·L-1。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)及檢測(cè)方法

土壤中的磷按化合態(tài)可分為無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷。無(wú)機(jī)磷主要包括交換態(tài)無(wú)機(jī)磷(Ex-P)、磷酸鋁鹽(Al-P)、磷酸鐵鹽(Fe-P)、閉蓄態(tài)磷(Oc-P)和磷酸鈣鹽(Ca-P);有機(jī)磷主要包括活性有機(jī)磷(LOP)、中等活性有機(jī)磷(MLOP)、中等穩(wěn)定態(tài)有機(jī)磷(MROP)和高穩(wěn)定態(tài)有機(jī)磷(HROP)[27-28]。

Ca-P主要以難溶于水的磷酸鈣Ca3(PO4)2存在,不易被溶解吸附;Oc-P表面有氫氧化鐵Fe(OH)3和氫氧化鋁Al(OH)3形成的帶有膠體粒子的膜,既難溶于酸，也難溶于堿,不易被釋放和被植物利用[29]。土壤中有機(jī)態(tài)磷約占全磷量的20%～50%,在正常條件下很難被溶解和被生物利用[15]。所以該研究以Ex-P、Al-P和Fe-P這3種無(wú)機(jī)磷為研究重點(diǎn)。

模擬降雨徑流場(chǎng)次共5場(chǎng),標(biāo)記為降雨1(第1～7天)、降雨2(第8～14天)、降雨3(第22～28天)、降雨4(第36～42天)、降雨5(第50～56天),每場(chǎng)降雨歷時(shí)120 min,進(jìn)水總量為15 L。不降雨的間隔期稱(chēng)為落干期,除降雨1外,其余降雨之后均有7 d落干期,對(duì)應(yīng)降雨期分別稱(chēng)為落干2(第15～21天)、落干3(第29～35天)、落干4(第43～49天)和落干5(第57～62天)。

在裝置側(cè)壁的4個(gè)土壤深度(0、5、15、35 cm)處設(shè)有取樣口,每次進(jìn)水后,參考HJ/T 166—2004《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中的野外取樣法,用螺旋取土鉆從裝置側(cè)壁的取樣口取樣。土壤中Ex-P、Al-P、Fe-P含量采用化學(xué)連續(xù)提取法[30]提取,鉬銻抗比色法測(cè)定。經(jīng)檢測(cè),生物滯留系統(tǒng)土壤中w(Ex-P)、w(Al-P)和w(Fe-P)的本底值分別為11.5、90.5和88.5 mg·kg-1。

2結(jié)果與討論

2.1Ex-P的遷移轉(zhuǎn)化

降雨期、落干期不同深度處Ex-P含量如圖2所示,在0、5、15 cm深處,降雨1、降雨2和降雨3為系統(tǒng)適應(yīng)期,降雨4和降雨5時(shí)Ex-P含量趨于穩(wěn)定。落干2和落干3時(shí)Ex-P含量變化較大,落干4和落干5時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,Ex-P含量變化較小,Ex-P達(dá)土壤滲濾介質(zhì)最大吸附飽和量。由于Ex-P被上層土壤大量吸附并達(dá)最大吸附飽和量,所以在35 cm深處Ex-P含量降低。由于植物根系分泌物在缺磷時(shí)仍能釋磷,富磷時(shí)仍能控磷[31],因而在35 cm深處始終存在不同形態(tài)磷之間的轉(zhuǎn)化,Ex-P含量波動(dòng)較明顯。到落干5結(jié)束時(shí),0、5、15和35 cm土壤深度處Ex-P含量與本底值相比分別變化4.6、3.6、0.9和-2.2 mg·kg-1。

圖2　生物滯留系統(tǒng)不同土壤深度處介質(zhì)的Ex-P含量變化

同一階段不同土壤深度處Ex-P含量變化率(E1)用以下公式表示:E1=(降雨期土壤中Ex-P含量-落干期土壤中Ex-P含量)/降雨期土壤中Ex-P含量。由于降雨1無(wú)對(duì)應(yīng)的落干期,只有降雨2-落干2、降雨3-落干3、降雨4-落干4和降雨5-落干5可以計(jì)算出Ex-P含量變化率(表1)。從降雨1到落干3,僅在落干3結(jié)束后35 cm處Ex-P含量變化波動(dòng)較大,且降雨3-落干3為負(fù)值,說(shuō)明土壤深處為低Ex-P脅迫狀態(tài),根系的分泌物活化了土壤中難溶性磷[31],其他形態(tài)磷轉(zhuǎn)化成Ex-P,提高了土壤中磷的有效性[17],使生物滯留系統(tǒng)達(dá)到有效“控磷”和“釋磷”的目的。

總之,在模擬降雨后7或14 d內(nèi),不同土壤深度處Ex-P含量隨深度增加呈遞減趨勢(shì),表明土壤滲濾介質(zhì)吸附磷生成Ex-P的機(jī)制是從上至下逐層進(jìn)行,且Ex-P在土壤中不易累積,易轉(zhuǎn)化成其他形態(tài)的磷。這是因?yàn)楫?dāng)土壤富磷時(shí),Ex-P與土壤中金屬離子生成難溶態(tài)磷酸鹽吸附在土壤顆粒表面;當(dāng)深層土壤缺磷時(shí),表層土壤中的Ex-P在垂直方向由上而下遷移轉(zhuǎn)化,改善局部土壤缺磷狀況[29]。

表1同一階段不同土壤深處Ex-P含量變化率(E1)

Table 1Change rate of Ex-P concentration relative to depth in the profile and time period

土壤深度/cmE1/%降雨2-落干2降雨3-落干3降雨4-落干4降雨5-落干5045.4342.4849.4050.61533.1946.4650.9949.831517.2210.9440.7640.38351.05-39.3321.093.12

E1=(降雨期土壤中Ex-P含量-落干期土壤中Ex-P含量)/降雨期土壤中Ex-P含量。

2.2Al-P的遷移轉(zhuǎn)化

降雨期、落干期不同深度處Al-P含量如圖3所示。與Ex-P相似,模擬降雨后不同土壤深度處Al-P含量亦隨土壤深度增加呈遞減趨勢(shì),表明土壤介質(zhì)吸附徑流雨水中磷生成Al-P的機(jī)制也是從上至下逐層進(jìn)行、逐層減弱的。到落干5結(jié)束時(shí),0、5、15和35 cm深度處Al-P含量和本底值相比,分別變化45.9、40.2、30.1和-2.3 mg·kg-1。降雨4之前不同土層深處Al-P含量波動(dòng)較大,降雨4之后Al-P含量基本穩(wěn)定,變化率比Ex-P小很多,說(shuō)明Al-P在系統(tǒng)內(nèi)會(huì)達(dá)到填料最大吸附飽和量,Al-P向其他形式磷轉(zhuǎn)化較少[29],因此其累積能力強(qiáng)于Ex-P。

圖3　生物滯留系統(tǒng)不同土壤深度處介質(zhì)的Al-P含量變化

同一階段不同土壤深度處Al-P含量變化率(E2)用以下公式表示:E2=(降雨期土壤中Al-P含量-落干期土壤中Al-P含量)/降雨期土壤中Al-P含量。由表2可知，與Ex-P不同,在降雨4之前5和15 cm處以及降雨3之前35 cm處Al-P為累積狀態(tài),且其含量變化出現(xiàn)負(fù)值,表明裝置運(yùn)行前期其他形態(tài)磷在向Al-P轉(zhuǎn)化。

表2不同土壤深度處Al-P含量變化率(E2)

Table 2Change rate of Al-P concentration relative to soil layer in depth

土壤深度/cmE2/%降雨2-落干2降雨3-落干3降雨4-落干4降雨5-落干501.382.913.273.265-2.76-1.574.534.5315-1.23-13.987.9314.4335-15.858.8915.0511.45

E2=(降雨期土壤中Al-P含量-落干期土壤中Al-P含量)/降雨期土壤中Al-P含量。

2.3Fe-P的遷移轉(zhuǎn)化

降雨期、落干期不同深度處Fe-P含量如圖4所示,模擬降雨后土壤不同深度(0、5、15和35 cm)處Fe-P含量隨深度增加基本呈遞減趨勢(shì),表明土壤吸附徑流雨水中磷生成Fe-P的機(jī)制同樣也是從上至下逐層進(jìn)行、逐層減弱的。到落干5結(jié)束時(shí),0、5、15和35 cm深度處Fe-P含量與本底值相比分別變化82.6、77.2、68.1和41.3 mg·kg-1。同一階段不同土壤深度處Fe-P含量變化率(E3)用以下公式表示:E3=(降雨期土壤中Fe-P含量-落干期土壤中Fe-P含量)/降雨期土壤中Fe-P含量。Fe-P含量變化率如表3所示,隨系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加不同土壤深度處Fe-P均出現(xiàn)較大幅度累積。紅壤屬于酸性土壤,酸性土壤中無(wú)定形鐵氧化物和水氧化物是磷的主要吸附基質(zhì),增強(qiáng)了紅壤對(duì)磷的吸附[23-25],說(shuō)明土壤滲濾介質(zhì)中一直有其他形態(tài)的磷向Fe-P轉(zhuǎn)化,才會(huì)形成Fe-P的持續(xù)累積現(xiàn)象。

麥冬對(duì)土壤中各種難溶形態(tài)磷的活化能力有差異,從大到小依次為Ex-P、Al-P和Fe-P,尤其對(duì)Fe-P活化效果不理想，作用不顯著。落干3結(jié)束時(shí)，除土壤深度35 cm處外,其他土壤深度處Ex-P并未出現(xiàn)累積,說(shuō)明土壤中一部分Ex-P在根系分泌物以及土壤微生物作用下轉(zhuǎn)化成其他形態(tài)磷,一部分被植物吸收利用;Al-P在不同深度出現(xiàn)一定程度的累積,說(shuō)明麥冬根系分泌物以及土壤微生物對(duì)Al-P的活化與轉(zhuǎn)化比在不同深度處有差異;而Fe-P則出現(xiàn)大幅度累積,說(shuō)明麥冬根系分泌物以及土壤微生物對(duì)Fe-P的轉(zhuǎn)化能力很弱,大部分其他形態(tài)磷轉(zhuǎn)化成Fe-P,即土壤對(duì)Fe-P的活化量小于向Fe-P的轉(zhuǎn)化量。如果選擇根系分泌物比麥冬多的植物,將能產(chǎn)生大量有機(jī)酸,使難溶態(tài)磷的活化效果更好,從而促進(jìn)土壤滲濾介質(zhì)中不同形態(tài)磷之間的遷移轉(zhuǎn)化,Ex-P、Al-P或Fe-P不出現(xiàn)累積。

圖4　生物滯留系統(tǒng)不同土壤深度處介質(zhì)的Fe-P含量變化

表3不同土壤深度處Fe-P含量變化率(E3)

Table 3Change rate of Fe-P concentration relative to depth of the soil layer

土壤深度/cmE3/%降雨2-落干2降雨3-落干3降雨4-落干4降雨5-落干50-5.36-7.52-4.63-7.075-8.90-16.03-1.26-5.3415-14.43-9.78-8.80-4.3335-2.76-14.65-6.81-4.42

E3=(降雨期土壤中Fe-P含量-落干期土壤中Fe-P含量)/降雨期土壤中Fe-P含量。

2.4系統(tǒng)總磷的遷移轉(zhuǎn)化

隨著模擬降雨場(chǎng)次的增加,出水ρ(TP)由0.47逐漸降低到0.17 mg·L-1,系統(tǒng)對(duì)TP的去除率達(dá)96.6%(表4)。以降雨4為例,系統(tǒng)進(jìn)出水TP量分別為75.0和2.1 mg,TP總計(jì)減少72.9 mg,在土壤深度0 cm處,土壤中Ex-P、Al-P和Fe-P各增加13.7、4和9.7 mg,所以,進(jìn)水中的TP在與土壤瞬時(shí)接觸后至少有27.4 mg遷移至土壤。在土壤表層磷的內(nèi)部轉(zhuǎn)化極少,可以認(rèn)為27.4 mg磷全部來(lái)源于進(jìn)水TP。以此推算,在土壤不同深度處Ex-P、Al-P和Fe-P累計(jì)增加量總計(jì)為110.5 mg。根據(jù)物質(zhì)守恒定律,雨水中TP最多遷移72.9 mg磷至土壤,其他37.6 mg磷來(lái)源于土壤內(nèi)部的遷移和轉(zhuǎn)化。同樣,不同降雨期均有TP遷移至土壤,轉(zhuǎn)化成土壤中不同形態(tài)磷,在根系以及微生物作用下也會(huì)不斷地進(jìn)行轉(zhuǎn)化和被植物吸收利用,形成了水-土壤-根系-生物系統(tǒng)內(nèi)磷的動(dòng)態(tài)平衡。

表4生物滯留系統(tǒng)不同時(shí)期TP的變化

Table 4The change of TP at different stages in the bioretention system

階段出水TP量/mg去除率/%水中TP總減少量/mg土壤中Ex-P、Al-P、Fe-P總增加量/mg土壤中遷移量占無(wú)機(jī)磷增加量的比例/%降雨14.790.770.3103.231.9降雨22.794.772.348.2-50降雨32.395.572.790.319.5降雨42.195.972.9110.534降雨51.796.773.366.1-10.9

3結(jié)論

(1)生物滯留系統(tǒng)中Ex-P會(huì)向其他形態(tài)磷轉(zhuǎn)化,其中Ex-P含量減少,不出現(xiàn)累積現(xiàn)象；Al-P、Fe-P含量則增加,出現(xiàn)不同程度累積現(xiàn)象。3種不同無(wú)機(jī)磷活性強(qiáng)度從大到小依次為Ex-P、Al-P和Fe-P,系統(tǒng)中存在Ex-P向Al-P、Fe-P轉(zhuǎn)化,也存在Ex-P、Al-P向Fe-P轉(zhuǎn)化現(xiàn)象,最終體現(xiàn)為向Fe-P的持續(xù)轉(zhuǎn)化。

(2)土壤中的滲濾介質(zhì)對(duì)Ex-P、Al-P和Fe-P的吸附均是從上至下逐層進(jìn)行、逐層減弱的,即在0 cm處Ex-P、Al-P和Fe-P含量最高,35 cm處含量最低?？稍谕寥澜橘|(zhì)中人工添加不同配比的磷活化劑,以提高不同形態(tài)磷之間的轉(zhuǎn)化,保持土壤磷的平衡,從而延長(zhǎng)系統(tǒng)的工作周期。

(3)在各場(chǎng)模擬降雨試驗(yàn)中,生物滯留系統(tǒng)對(duì)TP的去除率均大于90%,試驗(yàn)所用的土壤滲濾介質(zhì)對(duì)徑流雨水中TP的整體去除效果穩(wěn)定。徑流雨水中至少34%的TP未被植物利用,而是轉(zhuǎn)化成土壤中的Ex-P、Al-P和Fe-P,在根系分泌物及微生物作用下,形成了水-土壤-根系-生物系統(tǒng)內(nèi)磷的動(dòng)態(tài)平衡。

(4)生物滯留系統(tǒng)對(duì)雨水徑流磷有較好的去除效果,植物的選擇、土壤滲濾介質(zhì)的選擇與配比以及土壤中活化劑的使用均會(huì)不同程度地影響系統(tǒng)對(duì)磷的去除。因此,選擇根系發(fā)達(dá)、耐澇、需磷量大的多年生植物,選用過(guò)濾效果好、吸附性強(qiáng)且Al和Fe含量低的填料,可獲得較好的除磷效果和較長(zhǎng)的使用周期。

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(責(zé)任編輯： 陳昕)

收稿日期：2016-02-25

基金項(xiàng)目：國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2011ZX07301-004)

中圖分類(lèi)號(hào)：X52

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-4831(2016)04-0639-06

DOI：10.11934/j.issn.1673-4831.2016.04.019

作者簡(jiǎn)介：馮萃敏(1968—),女,河北承德人,教授,碩士,從事水資源再利用理論與技術(shù)方面的研究。E-mail: feng-cuimin@sohu.com

Translocation and Transformation of Phosphorus in Rainwater Runoff in the Bio-Retention System.

FENG Cui-min1， CAI Zhi-wen1， MI Nan2， ZHANG Ya-jun1， QIAN Hong-liang3

(1.Key Laboratory of Urban Stormwater System & Water Environment, Ministry of Education, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044， China;2.China Mobile Group Design Institute Co. Ltd., Beijing 100080， China;3.Beijing General Municipal Engineering Design & Research Institute Co. Ltd., Beijing 100082， China)

Abstract:Based on effects of a bio-retention system on rainwater, a simulation test on rainwater runoff was carried out. With the sequential extraction method, contents of exchangeable inorganic phosphorus(Ex-P), aluminum phosphate(Al-P) and iron phosphorus(Fe-P) in the filtration medium or soil of the bioretention system at different depth (0, 5, 15 and 35 cm) were determined and TP in the effluent of bio-retention system was also monitored. Results show that the adsorption of Ex-P, Al-P and Fe-P by the soil medium decreased with the depth, layer by layer from the top to the bottom. During the process of adsorption, Ex-P gradually transformed into Al-P and Fe-P, while, Al-P did into Fe-P. As a result, Ex-P decreased in concentration while Al-P and Fe-P increased with the depth. About 90% of the TP in the runoff rainwater was intercepted and removed by the system. The phosphorus, not absorbed by plants, remained in the system, being a part of the dynamic TP balance of the water-soil-root-biome system.

Key words:bio-retention; soil filtration medium; runoff rainwater; phosphorus; translocation; transformation