Le rôle du type et du volume de matière organique dans la lixiviation des éléments nutritifs et la performance hydraulique des milieux de biorétention du sol
The Role of Organic Matter Type and Volume in Nutrient Leaching and Hydraulic Performance of Bioretention Soil Media
- Auteurs
- Kay Bernard, Jay Dorsey, Ryan Winston
- Résumé court
- La pollution diffuse par les nutriments véhiculée par le ruissellement est une source importante de dégradation de la qualité de l’eau qui menace la santé humaine et aquatique. Les cellules de biorétention (CRB) peuvent être conçues pour améliorer les charges en éléments nutritifs dans les eaux pluviales; ainsi, l’optimisation de la quantité et du type de matière organique (MO) dans les milieux de biorétention du sol (BSM) est d’une grande importance, car une abondance de MO riche en nutriments dans le BSM peut entraîner une lixiviation des nutriments par bioretention, en particulier immédiatement après l’installation. Les manuels sur les eaux pluviales décrivent de grandes quantités acceptables de MO dans les MEB (p. ex., 3 à 5 % en poids, ou environ 8 à 20 % en volume en Ohio; aussi peu que 0 % en poids dans d’autres administrations). Pour déterminer la qualité de l’eau et les effets hydrauliques du type et de la quantité de MO dans BSM, 7 mélanges de milieux de sol ont été construits avec 2 types (déchets ligneux [WW] ou résidus de jardin [YW]) et 4 quantités (0, 0,5, 1 ou 1,5 parties) de compost. Les mélanges ont été installés en triple exemplaire dans 21 colonnes de pseudo-biorétention à l’échelle du laboratoire et évalués pour la lixiviation des nutriments et la performance hydrologique sur 60 tempêtes synthétiques. Les mélanges YW ont lessivé significativement plus de NO23, de TKN et d’ammoniac tout au long de l’expérience. À 0,5 partie OM, la lixiviation OP n’était pas significativement différente entre YW et WW, mais YW lessivait significativement plus à 1,5 partie. Des différences significatives dans les effluents TP et TSS ont été observées entre les volumes de MO faibles et élevés. Les données hydrauliques montrent que la baisse des volumes de compost a entraîné une augmentation des temps de latence (TL [MM:SS]). Le type de compost a également eu un effet profond sur TL, avec des moyennes de 07:15, 09:03 et 14:10 pour les mélanges WW, YW et filtres à sable, respectivement. La conductivité hydraulique diminuait avec l’âge, quels que soient le type de compost et la quantité d’inclusion.
- Summary
- Diffuse nutrient pollution conveyed by runoff is a significant source of degraded water quality that threatens both human and aquatic health. Bioretention cells (BRC) may be designed to ameliorate nutrient loads in stormwater; thus, optimizing the amount and type of organic matter (OM) in bioretention soil media (BSM) is of great importance as an abundance of nutrient-rich OM in BSM can result in bioretention leaching nutrients, particularly immediately following installation. Stormwater manuals describe wide levels of acceptable OM amounts in BSM (e.g., 3-5% by weight, or approx. 8-20% by volume in Ohio; as little as 0% by weight in other jurisdictions). To determine the water quality and hydraulic effects of OM type and amount in BSM, 7 soil media mixes were constructed with 2 types (woody waste [WW] or yard waste [YW]) and 4 amounts (0, 0.5, 1, or 1.5 parts) of compost. The mixes were installed in triplicate in 21 lab-scale pseudo-bioretention columns and assessed for nutrient leaching and hydrologic performance over 60 synthetic storms. YW mixes leached significantly more NO23, TKN, and ammonia throughout the experiment. At 0.5 parts OM, OP leaching was not significantly different between YW and WW but YW leached significantly more at 1.5 parts. Significant differences in effluent TP and TSS were observed between low and high OM volumes. Hydraulic data show that lower compost volumes resulted in increased lag times (TL [MM:SS]). Compost type also had a profound effect on TL, with averages of 07:15, 09:03, and 14:10 for WW, YW, and sand filter mixes, respectively. Hydraulic conductivity declined with age regardless of compost type and inclusion amount.
- Mots-clés
- Biorétention, performance hydraulique, conception du sol, eaux pluviales, qualité de l’eau