A critical literature review of bioretention research for stormwater management in cold climate and future research recommendations

Highlights

Bioretention in cold climate pushes the boundary of current applications.

Coarser media is required in cold climates to maintain hydraulic performance.

More research is needed on water quality performance of cold climate bioretention.

Abstract

Bioretention is a popular best management practice of low impact development that effectively restores urban hydrologic characteristics to those of predevelopment and improves water quality prior to conveyance to surface waters. This is achieved by utilizing an engineered system containing a surface layer of mulch, a thick soil media often amended with a variety of materials to improve water quality, a variety of vegetation, and underdrains, depending on the surrounding soil characteristics. Bioretention systems have been studied quite extensively for warm climate applications, but data strongly supporting their long-term efficacy and application in cold climates is sparse. Although it is apparent that bioretention is an effective stormwater management system, its design in cold climate needs further research. Existing cold climate research has shown that coarser media is required to prevent concrete frost from forming. For spring, summer and fall seasons, if sufficient permeability exists to drain the system prior to freezing, peak flow and volume reduction can be maintained. Additionally, contaminants that are removed via filtration are also not impacted by cold climates. In contrary, dissolved contaminants, nutrients, and organics are significantly more variable in their ability to be removed or degraded via bioretention in colder temperatures. Winter road maintenance salts have been shown to negatively impact the removal of some contaminants and positively impact others, while their effects on properly selected vegetation or bacteria health are also not very well understood. Research in these water quality aspects has been inconsistent and therefore requires further study.

Graphical abstract

Keywords

Bioretention / Cold climate / Low impact development / Stormwater

References

[1] Davis A P, Hunt  W F, Traver  R G, Clar  M. Bioretention technology: overview of current practice and future needs. Journal of Environmental Engineering, 2009, 135(3): 109–117

[2] Department of Environmental Resources. Bioretention Manual. Prince George’s County, Maryland, United States: Department of Environmental Resources, 2007,148

[3] Hoban A T, Kennedy  K. Community perceptions of raingardens in residential streets at Bellvista estate. In: Proceedings of Water Sensitive Urban Design 2012. Melbourne, Australia: Engineers Australia, 2012, 362–369

[4] Jia H F, Yao  H R, Yu  S L. Advances in LID BMPs research and practice for urban runoff control in China. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 2013, 7(5): 709–720

[5] Kottek M, Grieser  J, Beck C ,  Rudolf B ,  Rubel F . World map of the Köppen-Geiger climate classification updated. Meteorologische Zeitschrift, 2006, 15(3): 259–263

[6] Peel M C, Finlayson  B L, McMahon  T A. Updated world map of the Köppen-Geiger climate classification. Hydrology and Earth System Sciences, 2007, 11(5): 1633–1644

[7] NRCC (National Research Council of Canada). 2014 Alberta Building Code- Volume 2, Ninth Ed. Ottawa, Canada: NRCC, 2014

[8] Géhéniau N ,  Fuamba M ,  Mahaut V ,  Gendron M R ,  Dugué M . Monitoring of a rain garden in cold climate: case study of a parking lot near Montreal. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2015, 141(6): 04014073

[9] Oberts G L. Cold climate BMPs: solving the management puzzle. Water Science & Technology, 2003, 48(9): 21–32

[10] Westerlund C, Viklander  M. Particles and associated metals in road runoff during snowmelt and rainfall. Science of the Total Environment, 2006, 362(1–3): 143–156

[11] Viklander M, Malmqvist  P A. Melt water from snow deposits. In: Proceedings of International Conference on Urban Storm Drainage 1993. Niagra Falls, Canada: IAHR and IAWQ, 1993, 429–434

[12] Khan U T, Valeo  C, Chu A ,  van Duin B . Bioretention cell efficacy in cold climates: part 2-water quality performance. Canadian Journal of Civil Engineering, 2012, 39(11): 1222–1233

[13] Davis A P. Field performance of bioretention: hydrology impacts. Journal of Hydrologic Engineering, 2008, 13(2): 90–95

[14] Ping L, Tao  Y. Low impact development design for urban stormwater management- a case study in USA. In: Proceedings of the International Symposium on Water Resource and Environmental Protection 2011. Xi’an, China: IEEE, 2011, 2741–2744

[15] Roseen R M, Ballestero  T P, Houle  J J, Avellaneda  P, Briggs J ,  Fowler G ,  Wildey R . Seasonal performance variations for storm-water management systems in cold climate conditions. Journal of Environmental Engineering, 2009, 135(3): 128–137

[16] Khan U T. Bioretention cell efficacy in cold climates. Dissertation for the Master Degree (MR75226). Calgary: University of Calgary, 2011

[17] Muthanna T M, Viklander  M, Thorolfsson S T . Seasonal climatic effects on the hydrology of a rain garden. Hydrological Processes, 2008, 22(11): 1640–1649

[18] He Z X, Davis  A P. Process modeling of storm-water flow in a bioretention cell. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2011, 137(3): 121–131

[19] Nyle C B, Ray  R W. The Nature and Properties of Soils. 14th ed. Columbus, United States: Pearson Prentice Hall, 2008

[20] Brown R A, Hunt  W F. Improving bioretention/biofiltration performance with restorative maintenance. Water Science & Technology, 2012, 65(2): 361–367

[21] Malek E. Night-time evapotranspiration vs. daytime and 24 h evapotranspiration. Journal of Hydrology, 1992, 138(1–2): 119–129

[22] Lucas J S, William  F, HuntW F III . Hydrologic and water quality performance of four bioretention cells in central North Carolina. In: Proceedings of Managing Watersheds for Human and Natural Impacts Conference 2005. Williamsburg, United States: ASCE, 2005, 1–12

[23] Palhegyi G E. Modeling and sizing bioretention using flow duration control. Journal of Hydrologic Engineering, 2010, 15(6): 417–425

[24] Trowsdale S A ,  Simcock R . Urban stormwater treatment using bioretention. Journal of Hydrology (Amsterdam), 2011, 397(3–4): 167–174

[25] Khan U T, Valeo  C, Chu A ,  van Duin B . Bioretention cell efficacy in cold climates: part 1-hydrologic performance. Canadian Journal of Civil Engineering, 2012, 39(11): 1210–1221

[26] Muthanna T M. Bioretention as a sustainable stormwater management option in cold climates. Dissertation for the Doctoral Degree. Trondheim: Norwegian University of Science and Technology, 2007

[27] Paus K H, Morgan  J, Gulliver J S ,  Leiknes T ,  Hozalski R M . Assessment of the hydraulic and toxic metal removal capacities of bioretention cells after 2 to 8 years of service. Water, Air, and Soil Pollution, 2014, 225(1): 1803

[28] Hunt W F, Jarrett  A R, Smith  J T, Sharkey  L J. Evaluating bioretention hydrology and nutrient removal at three field sites in North Carolina. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2006, 132(6): 600–608

[29] Muthanna T M, Viklander  M, Gjesdahl N ,  Thorolfsson S T . Heavy metal removal in cold climate bioretention. Water, Air, and Soil Pollution, 2007, 183(1–4): 391–402

[30] Muthanna T M, Viklander  M, Thorolfsson S T . An evaluation of applying existing bioretention sizing methods to cold climates with snow storage conditions. Water Science & Technology, 2007, 56(10): 73–81

[31] LeFevre N J, Davidson  J D, Oberts  G L. Bioretention of simulated snowmelt: cold climate performance and design criteria. In: Proceedings of the 14th Conference on Cold Regions Engineering 2009. Duluth, United States: ASCE, 2009, 145–154

[32] Stoeckeler J H ,  Weitzman S . Infiltration rates in frozen soils in northern Minnesota. Soil Science Society of America Journal, 1960, 24(2): 137–139

[33] Denich C, Bradford  A, Drake J . Bioretention: assessing effects of winter salt and aggregate application on plant health, media clogging and effluent quality. Water Quality Research Journal of Canada, 2013, 48(4): 387–399

[34] Dietz M E. Low impact development practices: a review of current research and recommendations for future directions. Water, Air, and Soil Pollution, 2007, 186(1–4): 351–363

[35] Muthanna T M, Viklander  M, Blecken G ,  Thorolfsson S T . Snowmelt pollutant removal in bioretention areas. Water Research, 2007, 41(18): 4061–4072

[36] Blecken G T, Marsalek  J, Viklander M . Laboratory study of stormwater biofiltration in low temperatures: total and dissolved metal removals and fates. Water, Air, and Soil Pollution, 2011, 219(1–4): 303–317

[37] Søberg L C ,  Viklander M ,  Blecken G T . Do salt and low temperature impair metal treatment in stormwater bioretention cells with or without a submerged zone? Science of the Total Environment, 2017, 579: 1588–1599

[38] Moghadas S, Gustafsson  A M, Viklander  P, Marsalek J ,  Viklander M . Laboratory study of infiltration into two frozen engineered (sandy) soils recommended for bioretention. Hydrological Processes, 2016, 30(8): 1251–1264

[39] Søberg L C ,  Viklander M ,  Blecken G T . The influence of temperature and salt on metal and sediment removal in stormwater biofilters. Water Science & Technology, 2014, 69(11): 2295–2304

[40] Le Coustumer S ,  Fletcher T D ,  Deletic A ,  Barraud S ,  Poelsma P . The influence of design parameters on clogging of stormwater biofilters: a large-scale column study. Water Research, 2012, 46(20): 6743–6752

[41] Stephens D B, Miller  M, Moore S J ,  Umstot T ,  Salvato D J . Decentralized groundwater recharge systems using roofwater and stormwater runoff. Journal of the American Water Resources Association, 2012, 48(1): 134–144

[42] Le Coustumer S ,  Fletcher T D ,  Deletic A ,  Barraud S . Hydraulic performance of biofilters for stormwater management: first lessons from both laboratory and field studies. Water Science & Technology, 2007, 56(10): 93–100

[43] Hatt B E, Fletcher  T D, Deletic  A. Hydraulic and pollutant removal performance of fine media stormwater filtration systems. Environmental Science & Technology, 2008, 42(7): 2535–2541

[44] Li H, Davis  A P. Heavy metal capture and accumulation in bioretention media. Environmental Science & Technology, 2008, 42(14): 5247–5253

[45] Paus K H, Muthanna  T M, Braskerud  B C. The hydrological performance of bioretention cells in regions with cold climates: seasonal variation and implications for design. Hydrology Research, 2016, 47(2): 291–304

[46] Bratieres K, Fletcher  T D, Deletic  A, Zinger Y . Nutrient and sediment removal by stormwater biofilters: a large-scale design optimisation study. Water Research, 2008, 42(14): 3930–3940

[47] Fletcher T, Zinger  Y, Deletic A ,  Bratières K . Treatment efficiency of biofilters; results of a large-scale column study. In: Proceedings of the Rainwater and Urban Design 2007. Sydney, Australia: Engineers Australia, 2007, 266–273

[48] Fassam E. Stormwater BMP treatment performance variability for sediment and heavy metals. Separation and Purification Technology, 2012, 84: 95–103

[49] Brown R A, Hunt  W F III. Impacts of media depth on effluent water quality and hydrologic performance of undersized bioretention cells. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2011, 137(3): 132–143

[50] Water M. Water Sensitive Urban Design (WSUD) Engineering Procedures- Stormwater. Collingwood, Australia: CSIRO Publishing, 2005

[51] Blecken G T, Zinger  Y, Deletic A ,  Fletcher T D ,  Hedstrom A ,  Viklander M . Laboratory study on stormwater biofiltration: nutrient and sediment removal in cold temperatures. Journal of Hydrology, 2010, 394(3–4): 507–514

[52] Blecken G T, Zinger  Y, Muthanna T M ,  Deletic A ,  Fletcher T D ,  Viklander M . The influence of temperature on nutrient treatment efficiency in stormwater biofilter systems. Water Science & Technology, 2007, 56(10): 83–91

[53] Szota C, Farrell  C, Livesley S J ,  Fletcher T D . Salt tolerant plants increase nitrogen removal from biofiltration systems affected by saline stormwater. Water Research, 2015, 83: 195–204

[54] House W A, Jickells  T D, Edwards  A C, Praska  K E, Denison  F H. Reactions of phosphorus with sediments in fresh and marine waters. Soil Use and Management, 1998, 14(s4): 139–146

[55] Davis A P, Shokouhian  M, Ni S . Loading estimates of lead, copper, cadmium, and zinc in urban runoff from specific sources. Chemosphere, 2001, 44(5): 997–1009

[56] Lim H S, Lim  W, Hu J Y ,  Ziegler A ,  Ong S L . Comparison of filter media materials for heavy metal removal from urban stormwater runoff using biofiltration systems. Journal of Environmental Management, 2015, 147: 24–33

[57] Dean C M, Sansalone  J J, Cartledge  F K, Pardue  J H. Influence of hydrology on rainfall-runoff metal element speciation. Journal of Environmental Engineering, 2005, 131(4): 632–642

[58] Rieuwerts J S ,  Thornton I ,  Farago M E ,  Ashmore M R . Factors influencing metal bioavailability in soils: preliminary investigations for the development of a critical loads approach for metals. Chemical Speciation and Bioavailability, 1998, 10(2): 61–75

[59] Bradl H B. Adsorption of heavy metal ions on soils and soils constituents. Journal of Colloid and Interface Science, 2004, 277(1): 1–18

[60] Hatt B E, Steinel  A, Deletic A ,  Fletcher T D . Retention of heavy metals by stormwater filtration systems: breakthrough analysis. Water Science & Technology, 2011, 64(9): 1913–1919

[61] Clark S, Pitt  R. Filtered metals control in stormwater using engineered media. In: Proceedings of World Environmental and Water Resources Congress 2011. Palm Spings, United States: ASCE, 2011, 415–427

[62] Blecken G T, Zinger  Y, Deletic A ,  Fletcher T D ,  Viklander M . Impact of a submerged zone and a carbon source on heavy metal removal in stormwater biofilters. Ecological Engineering, 2009, 35(5): 769–778

[63] Ponizovsky A A ,  Thakali S ,  Allen H E ,  Di Toro D M ,  Ackerman A J . Effect of soil properties on copper release in soil solutions at low moisture content. Environmental Toxicology and Chemistry, 2006, 25(3): 671–682

[64] Yin Y, Impellitteri  C A, You  S J, Allen  H E. The importance of organic matter distribution and extract soil:solution ratio on the desorption of heavy metals from soils. Science of the Total Environment, 2002, 287(1–2): 107–119

[65] Temminghoff E J M ,  Van der Zee S E A T M ,  de Haan F A M . Copper mobility in a copper-contaminated sandy soil as affected by pH and solid and dissolved organic matter. Environmental Science & Technology, 1997, 31(4): 1109–1115

[66] Warren L A, Haack  E A. Biogeochemical controls on metal behaviors in freshwater environments. Earth-Science Reviews, 2001, 54(4): 261–320 

[67] Blecken G T, Zinger  Y, Deletić A ,  Fletcher T D ,  Viklander M . Influence of intermittent wetting and drying conditions on heavy metal removal by stormwater biofilters. Water Research, 2009, 43(18): 4590–4598

[68] Zhang Z, Rengel  Z, Liaghati T ,  Torre A ,  Meney K . Influence of plant species and submerged zone with carbon addition on the removal of metals by stormwater biofilters. Desalination and Water Treatment, 2014, 52(22–24): 4282–4291

[69] Paus K H, Morgan  J, Gulliver J S ,  Leiknes T ,  Hozalski R M . Effects of temperature and NaCl on toxic metal retention in bioretention media. Journal of Environmental Engineering, 2014, 140(10): 04014034

[70] Paus K H, Morgan  J, Gulliver J S ,  Hozalski R M . Effects of bioretention media compost volume fraction on toxic metals removal, hydraulic conductivity, and phosphorous release. Journal of Environmental Engineering, 2014, 140(10): 04014033

[71] Bäckström M ,  Viklander M . Integrated stormwater management in cold climates. Journal of Environmental Science and Health, Part A, 2000, 35(8): 1237–1249

[72] Yao K M, Habibian  M T, O’Melia  C R. Water and waste water filtration. Concepts and applications. Environmental Science & Technology, 1971, 5(11): 1105–1112 

[73] Sun X. Dynamic study of heavy metal fates in bioretention systems. Dissertation for the Master Degree (1421420). College Park: University of Maryland, 2004

[74] Antoniadis V, Alloway  B J. Availability of Cd, Ni and Zn to ryegrass in sewage sludge-treated soils at different temperatures. Water, Air, and Soil Pollution, 2001, 132(3–4): 201–214 

[75] Hooda P S, Alloway  B J. Effects of time and temperature on the bioavailability of Cd and Pb from sludge-amended soils. Journal of Soil Science, 1993, 44(1): 97–110

[76] Ledin M. Accumulation of metals by microorganisms — processes and importance for soil systems. Earth-Science Reviews, 2000, 51(1–4): 1–31 

[77] Bremer P J, Geesey  G G. Interactions of Bacteria with Metals in the Aquatic Environment. Boca Raton: Lewis Publishers, 1993, 41–63

[78] Goodison B E, Louie  P Y T, Metcalfe  J R. Snowmelt acidic shock study in South Central Ontario. Water, Air, and Soil Pollution, 1986, 31(1–2): 131–138 

[79] Warren L A, Zimmerman  A P. The influence of temperature and NaCl on cadmium, copper and zinc partitioning among suspended particulate and dissolved phases in an urban river. Water Research, 1994, 28(9): 1921–1931 

[80] Marsalek J. Road salts in urban stormwater: an emerging issue in stormwater management in cold climates. Water Science & Technology, 2003, 48(9): 61–70

[81] Calmano W, Ahlf  W, Bening J C . Chemical mobility and bioavailability of sediment-bound heavy metals influenced by salinity. Hydrobiologia, 1992, 235– 236(1): 605–610 

[82] Bäckström M ,  Karlsson S ,  Bäckman L ,  Folkeson L ,  Lind B. Mobilisation of heavy metals by deicing salts in a roadside environment. Water Research, 2004, 38(3): 720–732

[83] Amrhein C, Strong  J E, Mosher  P A. Effect of deicing salts on metal and organic matter mobilization in roadside soils. Environmental Science & Technology, 1992, 26(4): 703–709 

[84] Benjamin M M. Water Chemistry: Water Resources and Environmental Engineering. New York, United States: McGraw-Hill, 2002

[85] Roy-Poirier A, Champagne  P, Filion Y . Bioretention processes for phosphorus pollution control. Environmental Reviews, 2010, 18: 159–173

[86] Zhang Z, Rengel  Z, Liaghati T ,  Antoniette T ,  Meney K . Influence of plant species and submerged zone with carbon addition on nutrient removal in stormwater biofilter. Ecological Engineering, 2011, 37(11): 1833–1841 

[87] Treese D P, Clark  S E, Baker  K H. Nutrient release from disturbance of infiltration system soils during construction. Advances in Civil Engineering, 2012, 2012: Article ID 393164 

[88] O’Neill S W . Use of drinking water treatment residuals as a soil amendment for stormwater nutrient treatment. Dissertation for the Master Degree (1482504). College Park: University of Maryland, 2010

[89] Lucas W C, Greenway  M. Phosphorus retention by bioretention mesocosms using media formulated for phosphorus sorption: response to accelerated loads. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2011, 137(3): 144–153

[90] Oberts G L. Pollutants associated with sand and salt applied to roads in Minnesota. Journal of the American Water Resources Association, 1986, 22(3): 479–483 

[91] Yang H, McCoy  E L, Grewal  P S, Dick  W A. Dissolved nutrients and atrazine removal by column-scale monophasic and biphasic rain garden model systems. Chemosphere, 2010, 80(8): 929–934

[92] Erickson A J, Gulliver  J S, Weiss  P T. Enhanced sand filtration for storm water phosphorus removal. Journal of Environmental Engineering, 2007, 133(5): 485–497

[93] Gardner B R, Jones  J P. Effects of temperature on phosphate sorption isotherms and phosphate desorption. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 1973, 4(2): 83–93 

[94] Barrow N J, Shaw  T C. The slow reactions between soil and anions: 2. Effect of time and temperature on the decrease in phosphate concentration in the soil solution. Soil Science, 1975, 119(2): 167–177 

[95] Lucas W C, Greenway  M. Nutrient retention in vegetated and nonvegetated bioretention mesocosms. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2008, 134(5): 613–623

[96] Barrett M E, Limouzin  M, Lawler D F . Effects of media and plant selection on biofiltration performance. Journal of Environmental Engineering, 2013, 139(4): 462–470

[97] Henderson C, Greenway  M, Phillips I . Removal of dissolved nitrogen, phosphorus and carbon from stormwater by biofiltration mesocosms. Water Science & Technology, 2007, 55(4): 183–191

[98] Payne E G I ,  Fletcher T D ,  Russell D G ,  Grace M R ,  Cavagnaro T R ,  Evrard V ,  Deletic A ,  Hatt B E ,  Cook P L M . Temporary storage or permanent removal? The division of nitrogen between biotic assimilation and denitrification in stormwater biofiltration systems. PLoS One, 2014, 9(3): e90890

[99] Read J, Fletcher  T D, Wevill  T, Deletic A . Plant traits that enhance pollutant removal from stormwater in biofiltration systems. International Journal of Phytoremediation, 2009, 12(1): 34–53

[100] Dietz M E, Clausen  J C. A field evaluation of rain garden flow and pollutant treatment. Water, Air, and Soil Pollution, 2005, 167(1–4): 123–138 

[101] Lucas W C, Greenway  M. Hydraulic response and nitrogen retention in bioretention mesocosms with regulated outlets: part II--nitrogen retention. Water Environment Research, 2011, 83(8): 703–713

[102] Kim H, Seagren  E A, Davis  A P. Engineered bioretention for removal of nitrate from stormwater runoff. Water Environment Research, 2003, 75(4): 355–367

[103] Malhi S S, McGill  W B. Nitrification in three Alberta soils: effect of temperature, moisture and substrate concentration. Soil Biology & Biochemistry, 1982, 14(4): 393–399 

[104] Russell C A, Fillery  I R P, Bootsma  N, McInnes K J . Effect of temperature and nitrogen source on nitrification in a sandy soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2002, 33(11–12): 1975–1989 

[105] Endreny T, Burke  D J, Burchhardt  K M, Fabian  M W, Kretzer  A M. Bioretention column study of bacteria community response to salt-enriched artificial stormwater. Journal of Environmental Quality, 2012, 41(6): 1951–1959

[106] Reay D S, Nedwell  D B, Priddle  J, Ellis-Evans J C . Temperature dependence of inorganic nitrogen uptake: reduced affinity for nitrate at suboptimal temperatures in both algae and bacteria. Applied and Environmental Microbiology, 1999, 65(6): 2577–2584

[107] Juang T C, Wang  M K, Chen  H J, Tan  C C. Ammonium fixation by surface soils and clays. Soil Science, 2001, 166(5): 345–352 

[108] Tremante V J. The effects of organic soil amendments in bioretention soil mixes on the removal of total petroleum hydrocarbons. Dissertation of the Master Degree. Columbus: The Ohio State University, 2005

[109] Hong E, Seagren  E A, Davis  A P. Sustainable oil and grease removal from synthetic stormwater runoff using bench-scale bioretention studies. Water Environment Research, 2006, 78(2): 141–155

[110] Li H, Davis  A P. Water quality improvement through reductions of pollutant loads using bioretention. Journal of Environmental Engineering, 2009, 135(8): 567–576

[111] Mayer T, Snodgrass  W J, Morin  D. Spatial characterization of the occurrence of road salts and their environmental concentrations as chlorides in Canadian surface waters and benthic sediments. Water Quality Research Journal of Canada, 1999, 34(4): 545–574

[112] Ramakrishna D M ,  Viraraghavan T . Environmental impact of chemical deicers – a review. Water, Air, and Soil Pollution, 2005, 166(1–4): 49–63 

[113] Williams D D, Williams  N E, Cao  Y. Road salt contamination of groundwater in a major metropolitan area and development of a biological index to monitor its impact. Water Research, 2000, 34(1): 127–138 

[114] Environment Canada (EC). Code of Practice for Environmental Management of Road Salts. Ottawa, Canada: Environment Canada, 2004

[115] Norrström A C ,  Bergstedt E . The impact of road de-icing salts (NaCl) on colloid dispersion and base cation pools in roadside soils. Water, Air, and Soil Pollution, 2001, 127(1–4): 281–299 

[116] Suarez D L, Wood  J D, Lesch  S M. Infiltration into cropped soils: effect of rain and sodium adsorption ratio-impacted irrigation water. Journal of Environmental Quality, 2008, 37(5_Supp): S169–S179

[117] Fritioff A, Kautsky  L, Greger M . Influence of temperature and salinity on heavy metal uptake by submersed plants. Environmental Pollution, 2005, 133(2): 265–274

[118] Marschner H. Mineral Nutrition of Higher Plants. 2nd ed. Cambridge: Academic Press, 1995

[119] Yuan B C, Li  Z Z, Liu  H, Gao M ,  Zhang Y Y . Microbial biomass and activity in salt affected soils under arid conditions. Applied Soil Ecology, 2007, 35(2): 319–328

[120] Hsieh C H, Davis  A P, Needelman  B A. Bioretention column studies of phosphorus removal from urban stormwater runoff. Water Environment Research, 2007, 79(2): 177–184

[121] Denich C J. Assessing the performance of bioretention under cold climate conditions. Dissertation of the Master Degree (MR52218). Guelph: University of Guelph, 2009

Acknowledgements

This work is financially supported by a Collaborative Research and Development Grant (NSERC CRDPJ 455096-13 Yu) jointly sponsored by Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) of Canada and the City of Edmonton in Alberta, Canada. It is also partially supported by a Queen Elizabeth II Graduate Scholarship from Government of Alberta and by a China Scholarship Council (CSC) Ph.D Scholarship.

RIGHTS & PERMISSIONS

2017 Higher Education Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg