石油烃种类繁多,约有600余种,主要包括烷烃、环烷烃以及芳香烃等。石油生产、加工、运输过程中的“跑、冒、滴、漏”以及废弃物的随意排放导致大量的石油烃进入环境中,严重污染了大气、土壤、地表水以及地下水,进而也会对人类健康和动植物生命造成严重的危害。某市西部建有一炼油厂,是一个每年加工生产10万t原油的石油化工企业,厂区附近灰岩裸露,第四系零星分布,地下水防污性能较差,炼油厂部分厂房和输送管道直接建设在灰岩之上,而且没有做防渗措施,生产过程中产生的污水会通过裂隙、岩溶等直接渗入地下水系统,导致岩溶裂隙水石油烃污染严重,地下水石油烃污染治理迫在眉睫。通过总结国内外地下水石油烃自然衰减技术的相关研究,对研究区地下水石油烃自然衰减规律以及地下水石油烃自然衰减过程中生物地球化学作用进行定量研究,这对于中国北方岩溶裂隙水石油烃污染修复、控制以及地下水资源保护具有重要的科学意义。本文主要通过室内静态实验来定量研究岩溶裂隙水石油烃的自然衰减规律,明确石油烃自然衰减的主要机制;通过模拟柱实验和静态实验定量研究岩溶裂隙水石油烃自然衰减过程中的生物地球化学作用。本文主要研究内容如下:（1）岩溶裂隙水系统和含水介质特征研究。查明岩溶裂隙水系统地下水的补给、径流、排泄条件,研究分析岩溶裂隙水系统含水介质基本特性。（2）岩溶裂隙水系统石油烃时空分布特征研究。结合研究区水文地质条件,补充开展了野外环境水文地质调查,对污染源和污染途径进行调查,并进行了地下水取样分析。结合研究区岩溶裂隙水石油烃的历史监测数据,分析岩溶裂隙水石油烃的时空分布特征,结果表明,研究区岩溶裂隙水石油烃污染出现了衰减现象:岩溶裂隙水石油烃污染面积从1991年的3.5km²衰减到2015年的0.85km²,石油烃最大浓度从1991年的1.77mg/L减小到2015年的0.18mg/L。（3）岩溶裂隙水系统石油烃自然衰减规律研究。利用静态实验研究岩溶裂隙水石油烃自然衰减规律,并设置无菌对照组,利用SPSS软件对实验出水中石油烃含量的数据进行了拟合,结果表明,岩溶裂隙水石油烃自然衰减符合一级衰减动力学方程,衰减速率为0.013d-1,实验期间内,生物作用对石油烃自然衰减的贡献明显高于非生物作用。（4）岩溶裂隙水系统石油烃自然衰减的生物地球化学作用机理研究。通过室内模拟柱实验和静态实验对岩溶裂隙水系统含水介质石油烃衰减的生物地球化学作用进行了定量研究,对模拟柱和静态实验出水中石油烃、微生物活性、氧化还原电位、电子受体(O₂、NO₃^-、SO4^2-等)、反应产物(HCO₃^-、NO₂^-、S^2-等)等含量进行分析检测。结果表明,在静态实验出水中微生物活性值先增大后减小,氧化还原电位不断减小,O₂、NO₃^-、SO₄^2-等电子受体均表现出不断减小的趋势,反应产物NO_<sup>2-则表现出先增大后减小的规律,反应产物HCO₃-在实验期间不断增大;在模拟柱实验出水中,模拟柱底部出水中微生物活性值高于模拟柱顶部,底部出水中氧化还原电位值低于模拟柱顶部,并且在模拟柱中出现了氧还原带、硝酸盐还原带以及硫酸盐还原带三个顺序氧化还原带。