透水铺装系统作为最典型的海绵设施之一,在我国具有极高的应用前景。但是,透水铺装系统相较于其他海绵设施对径流污染尤其是重金属的控制作用相对较弱。且目前关于重金属在雨水径流中以及雨水设施的迁移和转化行为并没有系统性的认识。本研究通过在实验室搭建人工透水铺装系统,构建模拟径流,探究建筑废砖、煤矸石两种固体废弃物及活性炭、多壁碳纳米管、多层石墨烯三种高性能碳质材料对透水铺装系统的填料改良作用。旨在提高透水铺装系统对典型径流重金属（Mn,Pb,Zn,Cu,Cd,Ni）的控制能力。本研究从材料溶出、水力性能、控制效能、长期运行能力、对不同工况的适应能力等多方面系统考察所选填料的应用价值。并对径流重金属在系统内的形态分布和赋存迁移做分析阐述,同时对透水铺装系统的运行维护提供意见参考。主要结论如下:（1）建筑废砖和煤矸石可以显著提高系统的蓄水能力及渗透能力。六种透水铺装系统重金属溶出浓度较低,溶出重金属以Mn和Zn为主。不同透水铺装系统中重金属的出水变化呈现出基本一致的趋势:前期急剧下降,随后出水浓度不同程度上升。活性炭对透水铺装系统去除重金属的提升效果最好,其次是石墨烯和碳纳米管。透水铺装系统各结构层对Pb、Cu、Cd均具有一定的去除能力,Mn、Zn、Ni更依赖面层及垫层材料。基层结构的中下部容易出现重金属的析出。重金属赋存形态随透水铺装深度增加趋于稳定,迁移作用逐渐变弱。改良填料能够显著地影响重金属的赋存形态,并使Mn和Pb的铁锰氧化物结合态占比上升。三种碳质材料使得多数重金属残渣态含量显著降低。（2）系统出流的样品中的重金属浓度不随降雨强度的增加而出现明显正负变化。当降雨强度低于10a时,随着降雨强度的增加,重金属的去除率呈上升趋势。当降雨强度达到20a时,重金属的去除效果通常变差。降雨强度对去除率较高的污染物（如Pb、Cu和Zn）和去除性能较好的填料（如多壁碳纳米管、多层石墨烯）影响不大,但对去除率较低的污染物（如Mn、Ni、和Cd）和去除性能较差的材料（如建筑废砖、煤矸石）有明显干扰。干燥期延长时,透水铺装系统对重金属的控制效果明显改善。干燥期对透水铺装系统中重金属的去除影响程度的顺序是。建筑废砖＞煤矸石＞传统透水铺装系统＞石墨烯＞多壁碳纳米管＞活性炭。初始浓度的高低对透水铺装系统出水动态变化趋势影响较小。三种碳质材料能够较好的适应初始浓度的变化。在地表颗粒物的作用下,面层对透水铺装系统去除重金属起更重要的作用,尤其是对颗粒物形态占比更多的重金属影响效果更明显（例如Pb和Cu）（3）随使用年限的增加,透水铺装系统对重金属的控制作用逐渐减弱,降雨强度较大时控制效能下降更未明显。建筑废砖、煤矸石、传统透水铺装系统随使用年限的增长性能劣化明显。活性炭、多壁碳纳米管及多层石墨烯三种材料能够提高透水铺装的长期控污性能。经长期运行,透水铺装系统由控制污染物的“汇”变为污染物释放的“源”。随清洗进行,各透水铺装系统出流浓度逐渐降低。5年淋溶实验溶出主要以Mn和Zn为主,10年淋溶过程中,流出重金属的比例更加均匀。透水铺装系统出流的累计浓度顺序为:煤矸石填料＞建筑废砖填料＞传统填料＞活性炭填料＞石墨烯填料＞多壁碳纳米管。经过长期运行,垫层结构污染最为严重,其次为面层。Cd是主要的生态风险隐患来源。次生态风险较为严重的元素为Pb和Cu。面层结构生态风险最大。几种改良填料的污染状况为:多层石墨烯＞多壁碳纳米管＞煤矸石＞活性炭＞建筑废砖。透水铺装系统优势菌门为变形杆菌,在各改良填料的丰度占比为43.62%-70.92%。“属”水平上的群落分布均匀,除活性炭外,其余填料优势菌群的丰度差异较小。活性炭的添加能够促进系统优势菌种的形成,主要的优势菌群为不动杆菌属。本研究为固体废弃物资源化利用和碳质材料的工程化应用提供新的思路和途径,能够拓展透水铺装及其他海绵设施渗滤材料的选择范围,推动我国海绵城市建设发展。