石油开采过程中从钻井工程施工到采油、工艺处理、输油、储油等各个环节，都不同程度地引起石油泄漏，泄露的石油污染物进入地下环境后会发生一系列物理、化学和生物反应，严重污染地下水。鉴于石油污染的严重性，石油污染地下水一直受到全世界的高度重视。为确保地下水资源的可持续利用，开展石油污染地下水修复工作迫在眉睫。监测自然衰减技术（MNA）是很多发达国家修复地下水污染的重要技术手段，它具有将有机污染物转化成无害的副产物（如CO2、水等）、不破坏污染场地周围的环境、处理费用相对低、修复过程中不需要安装设备等优势。所以本论文选择某油田污染场地浅层地下水为对象，采用野外样品采集、室内分析、水质评价方法和模型相结合的方法，研究了污染场地水质状况，分析石油污染特征和自然衰减过程，建立了石油污染物地下水迁移转化模型，并且预测了自然衰减修复效果。获得研究结果如下：在一年监测期内，污染场地地下水污染严重，属于国家地下水水质Ⅳ类和Ⅴ类标准。这主要是由于石油污染引起的。地下水水质随季节变化，冬季地下水污染最严重，夏季水质有明显改善。地下水中Cl-、总铁、总硬度、石油总烃（TPH）、TDS、NO-2、NH+4污染较重，其中TDS、Cl-、NO2、总硬度对地下水影响较稳定，是控制地下水质的主要因素。然而硫酸盐和TPH对地下水水质的影响均随着时间的变化而变化，这可能说明这两种物质与地下水水质之间存在着内在的联系。污染场地内TPH污染晕纵向上顺水流方向呈梯度递减，垂直于水流方向上污染晕中心污染物浓度向两侧逐渐降低。场地内污染晕面积和TPH浓度随时间逐渐降低，这说明污染场地石油污染物存在自然衰减过程。其中对流和弥散作用使场地污染物发生迁移，但是并不会去除污染物，而挥发作用在场地内非常弱，也不是自然衰减的主要原因。吸附作用和生物降解作用是影响场地污染物自然衰减的较为重要的原因。在生物降解过程中，硫酸盐还原反应是引起污染场地内地下水石油烃生物降解的优势反应，该反应的特征菌种硫酸盐还原菌受到总氮、总磷、全盐量和碱度的控制。为了预测自然衰减修复效果，根据前面的结果运用MODFLOW模型建立了包含对流、弥散、吸附、生物降解的数值模型，模拟结果表明污染场地中污染晕随时间不断前移，并且在自然衰减各种过程作用下，场地的污染物浓度逐渐降低，但是由于对流作用较强，污染场地内污染物在迁移出研究区域之前不能完全被去除。因此为了更好地保护下游区域的水环境，应对场地进行人工强化修复来加强修复效果。