随着城市化的快速发展，城市不透水面积日益增加，一方面阻断了雨水下渗通道，原有的水文循环遭到破坏，雨水径流总量和峰值流量急剧增加。另一方面，不透水地表由于人类活动、大气沉降等因素，累积了大量污染物，这些污染物在雨水径流的冲刷作用下排入城市雨水管道，最终进入城市水体，由雨水径流引起的非点源污染逐渐成为城市水体污染物的重要来源。与有机污染物不同，重金属在环境中难以降解，容易在生物体内富集，具有污染持久、区域广泛、治理困难等特点，通过食物链等途径进入人体，并在人体内积累，当其达到一定浓度后将对人体产生毒害作用，已成为国内外研究的热点之一。国内外众多研究表明，生物滞留措施可有效去除雨水径流中的重金属，去除率高达90%。本文通过国内外生物滞留措施对城市雨水径流中重金属去除效果的分析，在实验室进行了生物滞留技术基于重金属净化去除的改良实验，以期为国内生物滞留技术的推广应用提供技术支撑。研究了不同类型生物滞留介质对重金属（Cu、Pb、Zn、Cd）的净化效果，以及重金属在生物滞留介质内部的赋存形态、累积及迁移特征，为生物滞留技术在实际工程应用中存在的潜在风险提供依据，并对其回用于不同途径进行了风险评估，为生物滞留措施的运行管理提供依据。主要研究内容和结论如下：（1）以细沙、沸石、砂土和石英砂与木质素以一定比例混合作为生物滞留介质，采用人工模拟雨水，研究了不同生物滞留介质对雨水径流中COD、氮、磷和重金属的净化效果及其影响因素，以及进水pH值对生物滞留介质内部累积重金属稳定性的影响。实验结果表明：四种介质对磷的去除效果均较好，对COD和氮有一定的去除效果，但稳定性较差；四种介质对重金属的去除效果也均较好，平均去除率超过90%，介质类型对重金属去除具有一定选择性。生物滞留出水重金属浓度随介质深度的增加而减小，随进水浓度的增大而增大，随降雨间隔的增大而减小，然而，平均去除率均高达90%，重金属总浓度和降雨间隔对重金属去除效果的影响较小；雨水径流中COD对Zn和Cd的去除有显著抑制作用，对Pb的去除有促进作用，不同介质对Cu的抑制作用不明显。进水酸性条件下，四种滞留介质均存在明显的重金属溶出过程，pH值越低，重金属溶出量越多，同种介质中不同重金属元素的溶出浓度变化过程相似。（2）通过对四个生物滞留柱进行连续监测，研究了重金属在不同介质内部的赋存形态、累积和迁移特征。研究结果表明：四种重金属在介质内部主要以残渣态存在，Zn和Cd的可交换态含量较高，其次是碳酸盐结合态，Cu的碳酸盐结合态和有机结合态含量较高，Pb的碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态含量较高，说明四种重金属在介质内部较稳定；四种重金属均具有很强的表层积累特性，种植土层Zn和Cd累积量已达重度累积，Cu和Pb为中度累积，随着介质深度的增加，Cu含量逐渐降低，Zn含量不存在明显的分层规律，Pb和Cd含量呈波浪形变化，重金属累积污染等级降低；大部分重金属在0-20cm种植土层即被去除，重金属浓度随着介质深度的增加逐渐减小，随着装置的连续运行，在-40cm和-60cm深度处出水重金属浓度有增大趋势；重金属离子在介质中的迁移距离随时间的增加而增大，不同重金属离子在同一介质中的迁移及浓度分布范围不同。（3）以砖混建筑垃圾为研究对象，采用人工模拟雨水，通过静态和动态吸附实验研究了不同粒径级配建筑垃圾对雨水径流中重金属的吸附效果。实验结果表明：准二级动力学模型能更好地描述建筑垃圾对重金属的吸附过程；Freundlich等温模型能较好地拟合其等温吸附过程；不同粒径级配建筑垃圾均对雨水径流中的重金属具有较好的净化效果，去除率均超过90%；建筑垃圾的粒径级配对重金属的吸附平衡时间、吸附速率和吸附量具有重要影响。（4）对生物滞留设施出水回用于不同途径进行了风险评估，结果表明：当回用于补充地表水时，出水重金属浓度满足地表水环境质量标准Ⅲ类水质要求；回用于补给地下水时，COD风险等级为高级，Cd为中级，其余污染物为低级；回用于景观水体、城市杂用和工业用途时，风险等级为低级。