近二十年,新型污染物在环境中的污染特征、毒性效应、迁移转化和去除机理,已成为环境领域的热点研究课题之一。论文在介绍了生物滤池的构建及新型污染物在环境中的污染现状的基础上,重点介绍了生物炭基生物滤池的构建及强化去除新型污染物的研究进展。针对当前生物炭与新型有机污染物、纳米颗粒污染物的相互作用及生物炭对污染物在生物滤池中的共迁移行为影响机理尚不清晰等问题,论文研究了生物炭模拟生物滤池对新型污染物的吸附作用、截留性能和强化去除机理。论文首先以邻苯二甲酸酯(PAEs)、氧化石墨烯(GO)为代表,研究了生物炭、GO对PAEs的吸附-脱附行为,考察了GO和邻苯二甲酸二甲酯(DMP)在添加生物炭饱和介质中的共迁移行为机制。针对当前生物滤池对微量新型有机污染物净化机制及强化去除机理不清楚等问题,本研究结合实验室序批吸附实验、固定床小柱实验和室外微型生物滤池,系统深入地评估了生物炭作为生物滤池填料对内分泌干扰物双酚A(BPA)的强化去除效果;在此基础上,通过构建生物炭基模拟生物滤池,研究了其对多种抗生素药物(PPCPs)的长期去除效果、PPCPs在生物滤池填料和植物中的分布以及微生物群落功能变化。研究结果为生物炭基生物滤池净化新型污染物强化去除等方面提供数据支持和理论依据。主要结论及创新点如下:(1)阐明了PA Es在生物炭和氧化石墨烯上的吸附-脱附行为及其作用机理,探明了添加生物炭对DMP和GO共迁移的影响及截留机理。生物炭和氧化石墨烯材料的结构形态与PAEs分子性质共同决定了其吸附脱附行为。疏水作用、7π-πEDA相互作用和氢键作用是生物炭、氧化石墨烯吸附PA Es的主要机制。PAEs在GO和RGO上吸附-脱附是可逆的,主要与其独特的二维片层结构有关,TEM表征显示脱附前后GO、RGO的形态没有明显变化;PA Es在生物炭上的吸附-脱附是不可逆的,可能原因是吸附导致了孔坍塌堵塞。DMP和GO共迁移时,GO增强DMP在石英砂介质中的迁移主要来源于两方面:与DMP竞争有限的吸附位点以及DMP吸附在(GO上并随GO迁移(载带作用)。生物炭可以提供丰富的吸附截留位点从而减少GO对DM P的竞争吸附,同时由于生物炭强大的吸附能力(饱和吸附量和吸附亲和力均强于GO)及吸附-脱附不可逆性,生物炭小柱可以明显减弱GO对DMP的载带作用。(2)揭示了生物炭基生物滤池对BPA的吸附作用、迁移行为及强化去除机理。通过批序吸附实验和固定床实验证实了生物炭基生物滤池对BPA具有良好的去除性能,发现穿透时间与吸附常数(f2)和吸附容量(Qmax)存在良好的相关性(R2=0.899)。添加不同生物炭(BC300、BC500和BC700)的微生物炭基生物滤池处理含有200 μg/L BPA的雨水,BPA平均去除率比石英砂对照组提高5到140倍。特别地,BC700生物滤池在持续运行3个月后,仍能有效去除BPA,即使在高水力负荷条件下,去除率依然能够超过98.4%,处理后的水质BPA能够满足国家饮用水推荐标准值。添加生物炭对BPA的强化去除机制除了生物炭的强吸附作用,还包括生物炭促进微生物降解BPA。(3)探明了生物炭基生物滤池稳定运行高效去除微量新型污染物的作用机理。生物炭基生物滤池稳定运行150天一直保持对PPCPs的高效去除效果(>96.7%),去除效果不受运行条件改变的影响。生物炭的添加可以显著提高黄菖蒲的株高和生物量同时降低了植物摄取PPCPs,表明生物炭添加可以实现对PPCPs的阻控。质量平衡分析表明,生物炭添加不仅通过提高吸附作用去除PPCPs,还能促进微生物降解作用去除PPCPs。Alpha和Beta多样性分析表明添加生物炭提高了生物滤池中微生物多样性,通过LEfSe分析和PICRUSt功能预测分析,发现生物炭可能通过促进微生物信号交换以及代谢作用,提高微生物降解PPCPs。同时,生物炭基生物滤池对抗性基因有较好的去除效果。