石油烃类（Petroleum hydrocarbons,HCs）泄漏至地下环境后,作为低密度非水相液体（Light nonaqueous phase liquids,LNAPLs）在重力的作用下向下迁移至地下水面,沿迁移路径形成残余相,在地下水面形成自由相。LNAPLs自由相随着地下水迁移扩散降低浓度后转换为残余相存在于含水层孔隙内。LNAPLs残余相作为长期污染源,通过吸附、挥发和溶解等方式继续扩散,形成土壤气相污染带以及地下水污染羽,并对土壤和地下水造成长期更大范围的污染。对于HCs污染场地,监控自然衰减方法（Monitored natural attenuation,MNA）和强化微生物修复方法作为修复措施,已成功应用于地下水污染羽的修复与管控工作中。由于污染含水层源区LNAPLs残余相通过溶解等形式持续供给可溶性污染组分,包括以苯为代表的芳香烃类等,MNA措施可以控制污染羽的稳定性,但为了准确预测其衰减速率和存续时间,有必要准确评估污染源区的衰减过程。微生物降解是污染源区衰减的最重要因素。在HCs污染源衰减的研究中,以分解产物例如CO2、CH4以及其它电子受体浓度的变化作为标识物,但由于污染产物以及电子受体等浓度的变化受到地下水的水位波动和自身迁移弥散等作用的影响,具有很大的不确定性,该类方法预测精度难以满足实际工程的需要,进而影响微生物修复方法在实际工程中的应用。微生物种群构造和微生物量在降解污染物过程中的动态变化是微生物降解的重要证据。在相对稳定的场地环境条件下,污染源区存在依存场地环境条件的微生物分解容量。本文拓展了微生物分解容量的概念,提出依存场地的微生物最大分解容量和阈值分解容量,并建立了新型微生物动力学模型,在对模型原位微生物降解理论分析的基础上,采用数值模拟方法,对自然条件下和强化条件下的微生物降解过程和不同场景的应用案例进行了探讨。本文提出的方法可以对石油烃类污染源区整体的降解过程进行定量精确预测,并利用现场监测数据,即分解微生物量和污染物浓度的动态变化进行验证,在实际工程中具有广阔的应用前景。完成的主要研究工作和成果总结如下:1)拓展了微生物分解容量的概念:在综合分析定义石油烃类污染含水层源区环境条件和微生物分布特征的基础上,提出在相对稳定的环境条件下,依存场地的微生物分解最大容量和阈值容量的概念。以场地氧浓度为主要影响因子,定义饱和氧浓度条件对应最大微生物分解容量,定义阀值氧浓度以下即厌氧条件对应微生物分解阀值容量,并提出定量描氧浓度与微生物量的函数关系,构建了涵盖污染源整体的新型微生物动力学模型。2)根据污染源区的污染物存在特点,详细讨论了拓展后的微生物分解容量的概念、以及基于分解容量的新型微生物动力学模型的物理意义。对现场微生物容量的确定方法,以及微生物容量的验证方法进行了论证,最终确定了新型动力学模型的使用范围和使用方法。3)根据研究文献,考虑石油烃类污染含水层源区污染物浓度、污染规模以及典型水文地质条件,总结了代表性污染源特征,设定了不同的场景并进行了模型概化。污染源自然衰减场景考虑了地下水流从上游边界供给溶氧,采用一维迁移弥散模型模拟溶氧的迁移过程,与新型微生物动力学模型耦合,模拟微生物增殖、地下水中溶氧消耗以及污染物的降解过程。通过对模拟结果综合分析,定量评价了不同污染浓度、污染规模和水文地质特征条件下的污染源的衰减速率,构建了评估自然环境条件下的污染源存续时间的方法。4)针对各种强化技术,以高性价比的纯氧微纳米气泡（MNB）技术为例,考察了高浓度溶氧注入后的微生物降解过程。首先计算了与自然衰减同样的溶氧供给条件下,高浓度溶氧的迁移弥散、微生物增殖以及污染物的降解过程。在此基础上,考虑在污染源管控的场景下,评价分析了加强高浓度供氧量的措施对污染源区微生物的降解过程以及污染源存续时间的影响。在模拟结果分析的基础上,系统阐述了本文提出的新型动力学模型在强化微生物修复工程中的应用方法。5)提出了通过实际场地采样检测数据确定新型动力学模型中模型参数的方法,包括实际场地采样时间、采样位置和模型参数的推导过程等,为新型动力学模型的实际应用提供了指导方法。