综述：生物滞留池中微量有机污染物的环境行为：一项关键性综述

《Journal of Water Process Engineering》：Environmental behavior of trace organic pollutants in bioretention cell: A critical review

　　微量有机污染物（TOPs）因难降解性和高毒性成为城市径流治理重点。生物滞留系统通过填料吸附、植物吸收和微生物降解实现TOPs去除，其中填料改性（如生物炭、活性炭）可显著提升吸附效率，而耦合微生物燃料电池或电化学系统可有效提高降解率。研究系统综述了TOPs在生物滞留系统中的行为机制，指出填料-植物-微生物协同作用是关键，但需进一步验证耦合系统对不同TOPs的普适性。

　　近年来，随着城市化进程的加快，不透水面的面积不断扩大，城市径流污染问题日益受到关注。城市径流不仅携带大量传统的污染物，如氮、磷、重金属和悬浮颗粒物，还包含一些新型的、难以察觉的有机污染物，即痕量有机污染物（Trace Organic Pollutants, TOPs）。这些污染物主要包括多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs）、农药、药物残留以及烷基酚等。尽管这些污染物在径流中的浓度相对较低，但其具有较强的疏水性、难以降解以及较高的毒性，给环境治理带来了极大的挑战。

城市径流污染的治理成为现代城市可持续发展的重要课题。传统的雨水管理措施主要关注于削减径流体积和减少悬浮固体（SS）的浓度，而对TOPs的去除研究相对较少。然而，随着环境监测技术的进步，越来越多的研究开始关注TOPs在城市径流中的行为及其对生态环境的潜在影响。TOPs不仅在水体中积累，还可能通过食物链传递，对人类健康和生态平衡构成威胁。因此，探索高效的TOPs去除技术，特别是利用生物滞留设施（Bioretention Cells）进行治理，具有重要的现实意义。

生物滞留设施是一种利用植物、填料和微生物协同作用来处理城市径流的生态工程技术。它不仅能够有效削减径流峰值流量，还能显著降低污染物的浓度。植物通过其发达的根系防止填料堵塞，同时吸收部分污染物；填料则凭借其物理和化学特性，如吸附能力、孔隙率和pH值，影响污染物的去除效果；微生物则通过降解作用实现污染物的完全矿化。这些机制共同作用，使生物滞留设施在处理有机污染物方面展现出独特的优势。

然而，TOPs的去除机制与传统污染物有所不同。由于其较强的疏水性，TOPs更倾向于吸附在填料上，而不是直接被植物吸收或微生物降解。因此，填料的吸附性能在TOPs去除过程中起着关键作用。然而，传统填料的吸附能力有限，无法满足对TOPs高效去除的需求。为此，研究者们尝试通过填料改性来提高其吸附能力。常用的填料改性材料包括生物炭、活性炭、二氧化锰、废水处理污泥（WTR）、珍珠岩和沸石等。这些材料能够通过物理吸附、化学反应或表面官能团修饰等方式，增强对TOPs的吸附效果。尽管如此，一些改性材料如WTR、珍珠岩和沸石在去除TOPs方面效果有限，这可能与其较低的吸附能力有关。因此，如何选择和优化填料改性材料，以提高其对TOPs的吸附能力，成为当前研究的重点。

除了填料的吸附作用，植物的吸收和微生物的降解也是TOPs去除的重要途径。植物通过其根系吸收TOPs，并将其运输至叶片、果实等植物组织中。这种吸收机制虽然能够有效去除部分TOPs，但其去除效率受植物种类、生长状况以及TOPs的化学性质等因素的影响。因此，选择具有较强吸收能力的本地植物种类，对于提高生物滞留设施的TOPs去除效果至关重要。与此同时，微生物的降解作用能够实现TOPs的完全矿化，但其降解效率往往受到环境条件的限制，如温度、pH值、氧气供应和污染物浓度等。在传统生物滞留设施中，微生物的降解能力有限，导致TOPs在填料中积累。为了提高TOPs的去除效率，研究者们尝试将微生物燃料电池（Microbial Fuel Cells, MFCs）或电解系统与生物滞留设施耦合，以增强其降解能力。这些耦合系统的引入为提高TOPs去除效率提供了新的思路，但目前相关研究仍处于初步阶段，特别是在去除多环芳烃（PAHs）、抗生素和某些邻苯二甲酸酯（Phthalates）等方面，尚缺乏系统的实验数据和理论支持。

此外，TOPs在生物滞留设施中的累积过程也值得关注。当TOPs随径流进入生物滞留设施后，大部分会被填料吸附并滞留。特别是那些具有较强疏水性的污染物，如中等至高疏水性的PAHs和高度氯化的多氯联苯（PCBs），更容易在填料中积累。随着时间的推移，这些污染物可能会被微生物和植物逐步转化和降解，但这一过程通常较为缓慢，导致TOPs在填料中的长期残留。因此，如何评估TOPs在生物滞留设施中的累积阈值，以及如何通过优化填料材料、植物种类和微生物群落来减少其在填料中的积累，成为当前研究的重要方向。

综上所述，生物滞留设施在处理城市径流中的TOPs方面展现出一定的潜力，但其去除效率仍受到多种因素的限制。未来的研究需要进一步探讨不同填料材料对TOPs吸附性能的影响，优化植物选择和微生物群落构建，以提高生物滞留设施的整体去除效果。同时，还需要对耦合系统的应用效果进行深入研究，评估其在不同环境条件下的可行性。此外，建立一套完整的TOPs累积评估体系，有助于更好地理解和管理生物滞留设施在长期运行中的污染物去除能力。通过这些研究，可以为城市雨水管理提供更加科学和系统的理论依据，推动生物滞留设施在处理TOPs方面的技术进步和实际应用。