Los jardines de lluvia , también llamados instalaciones de biorretención , son una de las diversas prácticas diseñadas para aumentar la reabsorción de la escorrentía de lluvia por el suelo. También se pueden utilizar para tratar la escorrentía de aguas pluviales contaminadas . Los jardines de lluvia son sitios paisajísticos diseñados que reducen el caudal, la cantidad total y la carga contaminante de la escorrentía de áreas urbanas impermeables como techos, caminos de acceso, pasarelas, estacionamientos y áreas de césped compactado. [1] Los jardines de lluvia dependen de plantas y un medio de suelo natural o diseñado para retener el agua de lluvia y aumentar el tiempo de retraso de la infiltración , al tiempo que remedian y filtran los contaminantes transportados por la escorrentía urbana. Los jardines de lluvia proporcionan un método para reutilizar y optimizar la lluvia que cae, reduciendo o evitando la necesidad de riego adicional . Un beneficio de plantar jardines de lluvia es la consiguiente disminución de la temperatura del aire y del agua ambiente, una mitigación que es especialmente eficaz en áreas urbanas que contienen una gran cantidad de superficies impermeables que absorben el calor en un fenómeno conocido como el efecto de isla de calor . [2]
Las plantaciones de jardines de lluvia comúnmente incluyen vegetación de borde de humedal , como flores silvestres , juncos , helechos , arbustos y árboles pequeños . Estas plantas absorben nutrientes y agua que fluyen hacia el jardín de lluvia y liberan vapor de agua a la atmósfera a través del proceso de transpiración . [3] Las raíces profundas de las plantas también crean canales adicionales para que el agua de lluvia se filtre al suelo. Los sistemas de raíces mejoran la infiltración , mantienen o incluso aumentan la permeabilidad del suelo, brindan redistribución de la humedad y sustentan diversas poblaciones microbianas involucradas en la biofiltración . [4] Los microbios ayudan a descomponer los compuestos orgánicos (incluidos algunos contaminantes) y eliminar el nitrógeno.
Los jardines de lluvia son beneficiosos por muchas razones: mejoran la calidad del agua al filtrar la escorrentía, proporcionan un control localizado de las inundaciones , crean sitios de paisajismo estético y brindan diversas oportunidades de plantación. También fomentan la vida silvestre y la biodiversidad , unen los edificios y sus entornos circundantes de formas integradas y ambientalmente ventajosas. Los jardines de lluvia pueden mejorar la calidad del agua en los cuerpos de agua cercanos y recargar el suministro de agua subterránea agotado . Los jardines de lluvia también reducen la cantidad de escorrentía contaminada que ingresa al sistema de alcantarillado pluvial , que se descarga directamente a las aguas superficiales y causa erosión , contaminación del agua e inundaciones . [5] Los jardines de lluvia también reducen el consumo de energía al disminuir la carga en la infraestructura convencional de aguas pluviales.
Los primeros jardines de lluvia se crearon para imitar las áreas naturales de retención de agua que se desarrollaron antes de que se produjera la urbanización. Los jardines de lluvia para uso residencial se desarrollaron en 1990 en el condado de Prince George, Maryland , cuando Dick Brinker, un desarrollador que estaba construyendo una nueva subdivisión de viviendas, tuvo la idea de reemplazar el estanque tradicional de mejores prácticas de gestión (BMP) con un área de biorretención . Se acercó a Larry Coffman, un ingeniero ambiental y director asociado de Programas y Planificación del Departamento de Recursos Ambientales del condado, con la idea. [6] El resultado fue el uso extensivo de jardines de lluvia en Somerset, una subdivisión residencial que tiene un jardín de lluvia de 300 a 400 pies cuadrados (28 a 37 m 2 ) en la propiedad de cada casa. [7] Este sistema resultó ser muy rentable. En lugar de un sistema de bordillos , aceras y cunetas , que habría costado casi $ 400,000, la instalación de los canales de drenaje plantados costó $ 100,000. [6] Esto también resultó mucho más rentable que construir estanques BMP que pudieran soportar tormentas de 2, 10 y 100 años. [6] El monitoreo del flujo realizado en años posteriores mostró que los jardines de lluvia han resultado en una reducción del 75 al 80 % en la escorrentía de aguas pluviales durante un evento de lluvia regular. [7]
Algunos jardines de lluvia de facto son anteriores a su reconocimiento por parte de los profesionales como una herramienta importante de desarrollo de bajo impacto (LID , por sus siglas en inglés). Cualquier depresión de jardín poco profunda implementada para capturar y filtrar el agua de lluvia dentro del jardín a fin de evitar que el agua se drene fuera del sitio es, en su concepción, un jardín de lluvia, en particular si se planta vegetación y se mantiene reconociendo su papel en esta función. Los canales de drenaje con vegetación a los costados de las carreteras , ahora promocionados como " biocanales ", siguen siendo el sistema convencional de drenaje de escorrentía en muchas partes del mundo desde mucho antes de que las extensas redes de alcantarillas de hormigón se convirtieran en la práctica de ingeniería convencional en el mundo industrializado. Lo que es nuevo en esta tecnología es el rigor emergente de una comprensión cada vez más cuantitativa de cómo estas herramientas pueden hacer posible el desarrollo sostenible . Esto es tan cierto para las comunidades desarrolladas que modernizan la biorretención en la infraestructura de gestión de aguas pluviales existente como para las comunidades en desarrollo que buscan un camino de desarrollo más rápido y sostenible. [ cita requerida ]
En las áreas urbanas desarrolladas, las depresiones naturales donde se acumulan las aguas pluviales suelen estar cubiertas por superficies impermeables, como asfalto , pavimento u hormigón, y se nivelan para el uso de los automóviles. Las aguas pluviales se dirigen hacia los desagües pluviales , lo que puede provocar desbordamientos de los sistemas de alcantarillado combinados o contaminación, erosión o inundación de los cursos de agua que reciben la escorrentía de las aguas pluviales. [8] [9] [10] Las aguas pluviales redirigidas suelen ser más cálidas que las aguas subterráneas que normalmente alimentan un arroyo, y se han relacionado con alteraciones en algunos ecosistemas acuáticos principalmente a través de la reducción del oxígeno disuelto (OD). La escorrentía de aguas pluviales también es una fuente de una amplia variedad de contaminantes arrastrados por superficies duras o compactadas durante los episodios de lluvia. Estos contaminantes pueden incluir compuestos orgánicos volátiles , pesticidas , herbicidas , hidrocarburos y metales traza . [11]
La gestión de las aguas pluviales se produce a escala de cuenca hidrográfica para evitar impactos aguas abajo en la calidad del agua urbana. [12] Una cuenca hidrográfica se mantiene a través de la acumulación, el almacenamiento y el flujo cíclicos de agua subterránea . [2] Las cuencas hidrográficas naturales se dañan cuando están selladas por una superficie impermeable, que desvía la escorrentía de aguas pluviales que transporta contaminantes hacia los arroyos. Las cuencas hidrográficas urbanas se ven afectadas por mayores cantidades de contaminantes debido a las consecuencias de las actividades antropogénicas dentro de los entornos urbanos. [13] La lluvia en superficies impermeables acumula escorrentía superficial que contiene aceite, bacterias y sedimentos que eventualmente se abren camino hacia los arroyos y las aguas subterráneas. [2] Las estrategias de control de aguas pluviales, como los jardines de infiltración, tratan la escorrentía superficial contaminada y devuelven el agua procesada al suelo subyacente, lo que ayuda a restaurar el sistema de cuencas hidrográficas. La eficacia de los sistemas de control de aguas pluviales se mide por la reducción de la cantidad de lluvia que se convierte en escorrentía ( retención ) y el tiempo de retraso (tasa de agotamiento) de la escorrentía. [14] Incluso los jardines de lluvia con pequeñas capacidades de infiltración diaria pueden crear un impacto acumulativo positivo en la mitigación de la escorrentía urbana. Aumentar la cantidad de superficies permeables mediante el diseño de jardines de lluvia reduce la cantidad de aguas pluviales contaminadas que llegan a los cuerpos de agua naturales y recarga las aguas subterráneas a un ritmo mayor. [15] Además, agregar un jardín de lluvia a un sitio que experimenta una escorrentía excesiva de aguas pluviales mitiga la carga de cantidad de agua en los sistemas públicos de aguas pluviales. [ cita requerida ]
El enfoque de biorretención para el tratamiento del agua, y específicamente los jardines de lluvia en este contexto, es doble: utilizar los procesos naturales dentro de los paisajes y los suelos para transportar, almacenar y filtrar el agua de lluvia antes de que se convierta en escorrentía, y reducir la cantidad total de superficie impermeable que cubre el suelo que permite la escorrentía urbana contaminada. [16] Los jardines de lluvia funcionan de manera más eficaz cuando interactúan con el sistema más grande de control de aguas pluviales. Este enfoque integrado para el tratamiento del agua se llama la "cadena de aguas pluviales", que consiste en todas las técnicas asociadas para prevenir la escorrentía superficial, retener la escorrentía para la infiltración o evaporación, detener la escorrentía y liberarla a una tasa predeterminada, y transportar la lluvia desde donde cae a las instalaciones de detención o retención. [16] Los jardines de lluvia tienen muchos efectos reverberantes en el sistema hidrológico más grande . En un sistema de biorretención como un jardín de lluvia, el agua se filtra a través de capas de suelo y medios de vegetación, que tratan el agua antes de que ingrese al sistema de agua subterránea o un drenaje subterráneo. El agua de escorrentía restante de un jardín pluvial tendrá una temperatura más baja que la de una superficie impermeable, lo que reduce el choque térmico en los cuerpos de agua receptores. Además, aumentar la cantidad de superficies permeables mediante el diseño de jardines pluviales urbanos reduce la cantidad de aguas pluviales contaminadas que llegan a los cuerpos de agua naturales y recarga las aguas subterráneas a un ritmo mayor. [17]
El concepto de LID (diseño de bajo impacto) para la gestión de aguas pluviales se basa en la biorretención : una práctica de diseño de paisajes y agua que utiliza las propiedades químicas, biológicas y físicas de los suelos, microorganismos y plantas para controlar la calidad y cantidad del flujo de agua dentro de un sitio. [16] Las instalaciones de biorretención están diseñadas principalmente para la gestión del agua y pueden tratar la escorrentía urbana, las aguas pluviales, las aguas subterráneas y, en casos especiales, las aguas residuales . Los humedales construidos cuidadosamente diseñados son necesarios para la biorretención de aguas residuales o aguas grises , que tienen mayores efectos en la salud humana que las implicaciones del tratamiento de la escorrentía urbana y la lluvia. Los beneficios ambientales de los sitios de biorretención incluyen una mayor diversidad de vida silvestre y producción de hábitat y un uso mínimo de energía y contaminación. Priorizar la gestión del agua a través de sitios de biorretención naturales elimina la posibilidad de cubrir la tierra con superficies impermeables. [18]
La biorretención controla la cantidad de aguas pluviales a través de la intercepción, la infiltración, la evaporación y la transpiración. [16] En primer lugar, la lluvia es capturada por el tejido vegetal (hojas y tallos) y en los microporos del suelo . Luego, el agua realiza la infiltración (el movimiento descendente del agua a través del suelo) y se almacena en el suelo hasta que el sustrato alcanza su capacidad de humedad, cuando comienza a acumularse en la parte superior de la característica de biorretención. El agua acumulada y el agua de las superficies de las plantas y el suelo se evaporan a la atmósfera. El diseño óptimo de los sitios de biorretención apunta a que el agua acumulada poco profunda alcance una mayor tasa de evaporación. El agua también se evapora a través de las hojas de las plantas en la característica y regresa a la atmósfera, que es un proceso conocido como evapotranspiración . [19]
La calidad de las aguas pluviales se puede controlar mediante biorretención a través de la sedimentación, filtración, asimilación, adsorción , degradación y descomposición. [16] Cuando el agua se acumula sobre una característica de biorretención, los sólidos suspendidos y las partículas grandes se sedimentan. Las partículas de polvo, partículas de tierra y otros desechos pequeños se filtran del agua a medida que se mueve hacia abajo a través del suelo y las raíces de las plantas intercaladas. Las plantas absorben algunos de los nutrientes para usarlos en sus procesos de crecimiento o para el almacenamiento de minerales. Las sustancias químicas disueltas del agua también se unen a las superficies de las raíces de las plantas, partículas de tierra y otra materia orgánica en el sustrato y se vuelven ineficaces. Los microorganismos del suelo descomponen los químicos restantes y la materia orgánica pequeña y descomponen eficazmente los contaminantes en una materia de suelo saturada. [20]
Aunque la purificación natural del agua se basa en el diseño de áreas plantadas, los componentes clave de la biorremediación son la calidad del suelo y la actividad de los microorganismos . Estas características son apoyadas por las plantas, que crean un espacio poroso secundario para aumentar la permeabilidad del suelo, evitar la compactación del suelo mediante el crecimiento de una estructura radicular compleja, proporcionar hábitats para los microorganismos en las superficies de sus raíces y transportar oxígeno al suelo. [20]
El diseño de jardines de aguas pluviales abarca una amplia gama de características basadas en los principios de biorretención. Estas instalaciones se organizan luego en una secuencia y se incorporan al paisaje en el orden en que la lluvia se desplaza desde los edificios y las superficies permeables a los jardines y, finalmente, a los cuerpos de agua. Un jardín de lluvia requiere un área donde el agua pueda recolectarse e infiltrarse , y las plantas puedan mantener las tasas de infiltración, las comunidades de microorganismos diversas y la capacidad de almacenamiento de agua. Debido a que los sistemas de infiltración manejan la cantidad de agua de lluvia al reducir los volúmenes de escorrentía de agua de lluvia y los caudales máximos, el diseño de jardines de lluvia debe comenzar con un análisis del sitio y una evaluación de las cargas de lluvia en el sistema de biorretención propuesto. [13] Esto conducirá a un conocimiento diferente sobre cada sitio, lo que afectará la elección de las plantaciones y los sistemas de sustrato. Como mínimo, los jardines de lluvia deben diseñarse para la tasa de escorrentía máxima durante la tormenta más severa esperada. La carga aplicada al sistema determinará entonces el caudal de diseño óptimo. [15]
Los jardines existentes se pueden adaptar para que funcionen como jardines de lluvia ajustando el paisaje de modo que los bajantes y las superficies pavimentadas drenen hacia las áreas de plantación existentes. Aunque los jardines existentes tienen suelo suelto y plantas bien establecidas, es posible que sea necesario aumentar su tamaño y/o colocar plantaciones adicionales y diversas para soportar una mayor capacidad de infiltración. Además, muchas plantas no toleran raíces saturadas durante mucho tiempo y no podrán soportar el aumento del flujo de agua. Las especies de plantas del jardín de lluvia deben seleccionarse para que coincidan con las condiciones del sitio después de determinar la ubicación requerida y la capacidad de almacenamiento del área de biorretención. Además de mitigar la escorrentía urbana, el jardín de lluvia puede contribuir a los hábitats urbanos para mariposas nativas , aves e insectos beneficiosos . [21]
Los jardines de lluvia a veces se confunden con los bioswales . Los bioswales se inclinan hacia un destino, mientras que los jardines de lluvia son nivelados; sin embargo, un bioswales puede terminar con un jardín de lluvia como parte de un sistema de gestión de aguas pluviales más grande. Las zanjas de drenaje pueden manejarse como bioswales e incluso incluir jardines de lluvia en serie, ahorrando tiempo y dinero en mantenimiento. La parte de un jardín que casi siempre tiene agua estancada es un jardín acuático , humedal o estanque, y no un jardín de lluvia. Los jardines de lluvia también se diferencian de las cuencas de retención , donde el agua se infiltrará en el suelo a un ritmo mucho más lento, en un día o dos. [22]
El agua recolectada se filtra a través de los estratos de suelo o suelo de cultivo de ingeniería, llamado sustrato. Una vez que el suelo alcanza su límite de saturación, el exceso de agua se acumula en la superficie del suelo y finalmente se infiltra en el suelo natural que se encuentra debajo. La mezcla de suelo de biorretención generalmente debe contener un 60 % de arena , un 20 % de abono y un 20 % de tierra vegetal . Los suelos con mayores concentraciones de abono han demostrado tener mejores efectos en la filtración de agua subterránea y agua de lluvia. [23] El suelo no permeable debe eliminarse y reemplazarse periódicamente para generar el máximo rendimiento y eficiencia si se usa en el sistema de biorretención. El suelo arenoso (mezcla de biorretención) no se puede combinar con un suelo circundante que tenga un menor contenido de arena porque las partículas de arcilla se asentarán entre las partículas de arena y formarán una sustancia similar al hormigón que no es propicia para la infiltración, según un estudio de 1983. [24] El suelo compacto para césped no puede albergar agua subterránea tan bien como los suelos arenosos, porque los microporos dentro del suelo no son suficientes para retener niveles sustanciales de escorrentía. [16]
Cuando los suelos de una zona no son lo suficientemente permeables para permitir que el agua se drene y se filtre a un ritmo adecuado, se debe reemplazar el suelo e instalar un drenaje subterráneo. A veces, un pozo seco con una serie de capas de grava cerca del punto más bajo del jardín de lluvia ayudará a facilitar la percolación y evitará la obstrucción en la cuenca de sedimentación. [13] Sin embargo, un pozo seco colocado en el punto más bajo puede obstruirse con limo prematuramente, convirtiendo el jardín en una cuenca de infiltración y frustrando su propósito como sistema de biorretención. Cuanto más contaminada esté el agua de escorrentía, más tiempo debe retenerse en el suelo para su purificación. La capacidad para un período de purificación más largo a menudo se logra instalando varias cuencas de jardín de lluvia más pequeñas con suelo más profundo que el nivel freático alto estacional . En algunos casos, se utilizan celdas de biorretención revestidas con drenaje subterráneo para retener cantidades más pequeñas de agua y filtrar cantidades más grandes sin dejar que el agua se filtre tan rápidamente. Un estudio de cinco años realizado por el Servicio Geológico de Estados Unidos indica que los jardines de lluvia en suelos arcillosos urbanos pueden ser eficaces sin el uso de drenajes subterráneos o la sustitución de los suelos nativos por la mezcla de biorretención. Sin embargo, también indica que las tasas de infiltración previas a la instalación deben ser de al menos 0,25 pulgadas por hora. Los suelos de tipo D requerirán un drenaje subterráneo combinado con la mezcla de suelo arenoso para drenar correctamente. [25]
Los jardines de lluvia suelen estar ubicados cerca de los conductos de desagüe del techo de un edificio (con o sin tanques de agua de lluvia ). La mayoría de los jardines de lluvia están diseñados para ser un punto final del sistema de drenaje de un edificio o sitio urbano con capacidad para filtrar toda el agua entrante a través de una serie de capas de tierra o grava debajo de las plantas de la superficie. Se puede utilizar un drenaje francés para dirigir una parte del agua de lluvia a un lugar de desbordamiento para eventos de lluvia más fuertes. Si el sitio de biorretención tiene escorrentía adicional dirigida desde bajantes que conducen desde el techo de un edificio, o si el suelo existente tiene una tasa de filtración más rápida de 5 pulgadas por hora, el sustrato del jardín de lluvia debe incluir una capa de grava o arena debajo de la capa superior del suelo para satisfacer esa mayor carga de infiltración. [2] Si no se diseñó originalmente para incluir un jardín de lluvia en el sitio, los bajantes del techo se pueden desconectar y desviar a un jardín de lluvia para modernizar la gestión de las aguas pluviales. Esto reduce la cantidad de carga de agua en el sistema de drenaje convencional y, en cambio, dirige el agua para la infiltración y el tratamiento a través de características de biorretención. Al reducir la descarga máxima de aguas pluviales, los jardines de lluvia extienden el tiempo de retardo hidráulico y, en cierta medida, imitan el ciclo natural del agua desplazado por el desarrollo urbano y permiten la recarga de las aguas subterráneas . Si bien los jardines de lluvia siempre permiten restablecer la recarga de las aguas subterráneas y reducir los volúmenes de aguas pluviales, es posible que no mejoren la contaminación a menos que se incluyan materiales de remediación en el diseño de las capas de filtración. [26]
Las plantas típicas de los jardines de lluvia son las herbáceas perennes y los pastos, que se eligen por su estructura de raíces porosas y su alta tasa de crecimiento. [16] También se pueden plantar árboles y arbustos para cubrir áreas más grandes en el sitio de biorretención. Aunque se seleccionan y diseñan plantas específicas para los respectivos suelos y climas, [27] las plantas que pueden tolerar tanto el suelo saturado como el seco se utilizan típicamente para el jardín de lluvia. Deben mantenerse para lograr la máxima eficiencia y ser compatibles con los usos de la tierra adyacente. Las plantas nativas y adaptadas se seleccionan comúnmente para los jardines de lluvia porque son más tolerantes al clima local, el suelo y las condiciones del agua; tienen sistemas de raíces profundos y variables para una mejor infiltración de agua y tolerancia a la sequía; aumentan el valor del hábitat, la diversidad para las comunidades ecológicas locales y la sostenibilidad general una vez establecidas. La vegetación con una profundidad de estructura de raíces densa y uniforme ayuda a mantener una infiltración constante en todo el sistema de biorretención. [28] Puede haber compensaciones asociadas con el uso de plantas nativas, incluida la falta de disponibilidad para algunas especies, la emergencia tardía en la primavera, la temporada de floración corta y el establecimiento relativamente lento.
Es importante plantar una amplia variedad de especies para que el jardín de lluvia sea funcional durante todas las condiciones climáticas. Es probable que el jardín experimente un gradiente de niveles de humedad a lo largo de su vida útil funcional, por lo que es deseable tener algunas plantaciones tolerantes a la sequía. Hay cuatro categorías de tolerancia a la humedad de una especie vegetativa que se pueden considerar al elegir plantas para un jardín de lluvia. El suelo húmedo está constantemente lleno de agua con largos períodos de acumulación de agua superficial; esta categoría incluye sitios pantanosos y pantanosos. El suelo húmedo siempre está ligeramente húmedo y las plantas que prosperan en esta categoría pueden tolerar períodos más largos de inundación. El suelo mesic no es ni muy húmedo ni muy seco; las plantas que prefieren esta categoría pueden tolerar breves períodos de inundación. [16] El suelo seco es ideal para plantas que pueden soportar largos períodos secos. Las plantaciones elegidas para jardines de lluvia deben poder prosperar durante períodos de extrema humedad y sequía, ya que los jardines de lluvia oscilan periódicamente entre estos dos estados. Un jardín de lluvia en climas templados no se secará completamente, pero los jardines en climas secos necesitarán mantener niveles bajos de humedad del suelo durante períodos de sequía. Por otro lado, es poco probable que los jardines de lluvia sufran un encharcamiento intenso, ya que la función de un jardín de lluvia es drenar el exceso de agua del sitio. Las plantas que se encuentran típicamente en jardines de lluvia pueden absorber grandes cantidades de lluvia durante el año como una estrategia intermedia durante la estación seca. [16] La transpiración de las plantas en crecimiento acelera el secado del suelo entre tormentas. Los jardines de lluvia funcionan mejor con plantas que crecen en suelos regularmente húmedos, porque estas plantas generalmente pueden sobrevivir en suelos más secos que son relativamente fértiles (contienen muchos nutrientes).
La vegetación elegida debe respetar las limitaciones y restricciones del sitio y, especialmente, no debe impedir la función primaria de biorretención. Los árboles debajo de líneas eléctricas, o que levantan las aceras cuando los suelos se humedecen, o cuyas raíces buscan y obstruyen las baldosas de drenaje pueden causar daños costosos. Los árboles generalmente contribuyen más a los sitios de biorretención cuando están ubicados lo suficientemente cerca como para aprovechar la humedad en la depresión del jardín de lluvia, pero sin sombrear excesivamente el jardín y permitir la evaporación. Dicho esto, sombrear las aguas superficiales abiertas puede reducir el calentamiento excesivo de los hábitats vegetales. Las plantas toleran la inundación por agua caliente durante menos tiempo que el agua fría porque el calor expulsa el oxígeno disuelto , por lo tanto, una planta tolerante a las inundaciones de principios de primavera puede no sobrevivir a las inundaciones de verano. [16]
Los jardines de lluvia están diseñados para capturar el flujo inicial de aguas pluviales y reducir la acumulación de toxinas que fluyen directamente hacia los cursos de agua naturales a través de la filtración del suelo. La remediación natural de las aguas pluviales contaminadas es un proceso de tratamiento eficaz y gratuito. Dirigir el agua para que fluya a través del suelo y la vegetación logra la captura de contaminantes en forma de partículas, mientras que los contaminantes atmosféricos son capturados en las membranas de las plantas y luego atrapados en el suelo, donde la mayoría de ellos comienzan a descomponerse. Estos enfoques ayudan a difundir la escorrentía, lo que permite que los contaminantes se distribuyan por el sitio en lugar de concentrarse. [29] La National Science Foundation , la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos y varias instituciones de investigación están estudiando actualmente el impacto de aumentar los jardines de lluvia con materiales capaces de capturar o reducir químicamente los contaminantes a compuestos benignos.
El principal desafío del diseño de jardines de lluvia es predecir los tipos de contaminantes y las cargas aceptables de contaminantes que el sistema de filtración del jardín de lluvia puede procesar durante tormentas de alto impacto. Los contaminantes pueden incluir material orgánico, como desechos animales y derrames de petróleo, así como material inorgánico, como metales pesados y nutrientes de fertilizantes . Se sabe que estos contaminantes provocan una sobreestimulación dañina del crecimiento de plantas y algas si se filtran en arroyos y ríos. El desafío de predecir las cargas contaminantes es especialmente agudo cuando se produce un evento de lluvia después de un período seco prolongado. El agua de tormenta inicial suele estar altamente contaminada con los contaminantes acumulados de los períodos secos. Los diseñadores de jardines de lluvia se han centrado anteriormente en encontrar plantas nativas robustas y fomentar la biofiltración adecuada, pero recientemente han comenzado a aumentar las capas de filtración con medios específicamente adecuados para reducir químicamente la oxidación-reducción de las corrientes de contaminantes entrantes. Ciertas especies de plantas son muy eficaces para almacenar nutrientes minerales, que solo se liberan una vez que la planta muere y se descompone. Otras especies pueden absorber contaminantes de metales pesados. La poda y eliminación total de estas plantas al final del ciclo de crecimiento elimina por completo estos contaminantes. Este proceso de limpieza de suelos y aguas pluviales contaminados se denomina fitorremediación . [16]
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