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道路径流雨水中含有较高浓度的营养物，若直接排放到城市水体中，会给城市水体造成严重的污染。生物滞留设施作为一种新兴的LID(LowImpactDevelop)原位径流雨水控制措施，对水质净化效果非常突出。但是，也有研究表明，该技术对营养物的去除效果较差，去除率波动范围较大，运行效果不稳定，应用于实际工程时效果更差。这些缺点限制了其推广和应用。本研究针对这些缺点，全面解读了国内外研究现状，分析了系统中氮磷的最终去路，而后对普通生物滞留设施的结构进行了改造，设计了双层填料结构的生物滞留设施，并对填料进行了优选，筛选出了对氮磷有较好去除效果的填料。将这些填料应用在双层填料生物滞留设施内，并进行了小试研究，考察了新型生物滞留设施对各种形态的氮、磷的去除效果。主要研究内容和结果如下：介绍了生物滞留设施的基本结构及影响设施去除氮磷的诸多因素，得出了生物滞留设施去除氮的关键是要满足一个苛刻的厌氧环境和充足的碳源，而去除磷的关键是填料的含磷本底值较低、吸附能力较强。以含氮磷本底值低、吸附能力强、解吸率低、价格适中、原材料易得为标准，通过动力学吸附实验和填料解吸实验，得出在河沙、粘土、炉渣、粉煤灰、细石英砂(1mm)、粗石英砂（2mm)中，粉煤灰对磷的去除率最高，解吸速率最慢，石英砂和粘土较好，河沙一般，炉渣最差。粉煤灰和粘土不适宜单独做填料，混合填料（90%河沙+5%粉煤灰+5%有机物、90%河沙+5%粘土+5%有机物）的除磷效果较好，且解吸率较低。将筛选的填料应用于新型生物滞留设施，运行了四个周期，没有发生堵塞现象，设施能够有效去除磷，1柱和2柱的平均去除率分别为94.0%和88.5%；对各种形态的氮也有很好的去除效果：1柱和2柱对总氮的平均去除率分别为87.5%和84.1%，对NH4+-N的平均去除率分别为95.1%和86.2%，对NO3--N的平均去除率分别为95.0%和92.4%。1柱的下层填料（90%河沙+5%粉煤灰+5%有机物）除磷效果较2柱（90%河沙+5%粘土+5%有机物）稍好。在实际工程中，若径流污染浓度较低或对出水水质要求较低时，选择这两种改良填料都是可行的，主要考虑在当地原料的来源和价格即可。为在满足污染物处理效果的同时降低设施的基建成本，上层填料最佳厚度为300mm，下层填料最佳厚度为200mm。系统对氨氮的去除有填料的吸附作用（可逆）、植物的吸收作用和硝化作用等。布水期主要是填料的快速吸附截留起作用，落干期的主要作用是微生物的硝化作用。氨氮在石英砂层（250mm-550mm）得以有效去除，其主要机理是填料的吸附作用。在下层混合填料区（750mm-950mm)，硝酸盐氮得到了大幅度地去除，该区对整个系统去除NO3--N的贡献率在95%以上，说明该区域具备了微生物反硝化必备的条件，使得反硝化反应得到了强化。最后，针对道路绿地的不同特点及其所接纳的道路径路污染状况，介绍了如何将道路绿地改造成蓄水量大、除污效果好的生物滞留设施，这对城市环境的可持续发展和道路绿化做出了一定的贡献。