石油为国民经济发展提供动力,与人们的生活息息相关。石油在开采、运输与炼制过程中,由于操作不当或泄露等原因,常会有外泄或排放的现象,造成了严重的环境污染。在石油产品中,柴油是目前运输工具中使用比较广泛的燃料之一。当今柴油污染土壤和地下水的问题普遍存在,对人们的生产和生活构成直接威胁。自然衰减修复石油污染地下环境是基于地下水系统自身理化、生物条件和石油烃自然衰减能力,通过监测地下水污染晕的时空变化,判断是否达到降低石油烃浓度、毒性及迁移性等修复目的。研究自然衰减的机理及其应用于修复石油污染地下环境的可行性对深入开展污染地下水土的控制与治理具有重要意义。本文总结了国内外自然衰减的研究现状,以水文地质及地下水动力学理论为基础,运用污染水文地质的研究方法和多学科交叉知识,针对场地特定的水文地质条件,开展了自然衰减的室内模拟实验,研究了柴油在不同包气带介质中的自然衰减机理,分析了包气带深度、介质岩性及含水率等因素等对柴油自然衰减的影响,探讨了柴油污染物在含水层中迁移转化和自然衰减的规律。柴油在包气带中的自然衰减机理研究实验,结果表明：(1)细砂和亚粘土对柴油均存在着吸附作用。细砂和亚粘土的吸附平衡时间均为24 h,采用Langmuir吸附等温方程拟合,得出细砂和亚粘土对TPH的理论最大吸附量分别为234 mg·kg-1和430 mg·kg-1；(2)淋滤初期,亚粘土对石油的截留作用强于细砂,为影响有机污染物的迁移的主要因素；(3)在自然衰减过程中,挥发作用的贡献率最大,且细砂中的挥发作用更强,细砂和亚粘土中挥发作用的一级衰减动力学方程分别为p(TPH)=25.48e-0.0221x和p(TPH)= 25.48e-0.0109x;(4)当吸附作用达到饱和后,微生物作用逐渐加强,并且在淋滤后期对有机污染物的去除效率明显。细砂和亚粘土中微生物降解作用的一级衰减动力学方程分别为p(TPH)=25.48e-0.0027x和p(TPH)=25.48e-0.0051x。(5)柴油污染物在亚粘土中的自然衰减效率比在细砂中的自然衰减效率高。柴油在包气带中自然衰减的影响因素实验,结果表明：(1)介质的深度及含水率是影响柴油降解效率的重要因素。在相同岩性条件下,介质的含水率越大,其微生物活性越强,微生物作用降解柴油的效率越高；(2)介质的颗粒越细,越有利于污染物在表面的吸附,也越有利于微生物的繁殖,及生物活性的增长,降解率越大。柴油污染包气带介质的自然衰减能力强弱顺序为：细砂>中砂>粗砂。(3)挥发作用和生物作用是影响柴油包气带中自然衰减的重要因素,挥发作用随着包气带深度的加深而逐渐减弱,生物作用随着时间的延长而逐渐增强。柴油在含水层中的自然衰减实验,结果表明：(1)含水层中逐渐形成了以排污口为中心的污染晕,污染晕在地下水流的作用下发生迁移。在实验过程中,所形成的污染晕范围逐渐扩大,第90天时污染晕面积最大,并趋于稳定状态。(2) BTEX和萘在地下含水层中的迁移能力不同,萘最强,污染晕范围最大；苯最弱,污染晕范围最小(3)在切断污染源后的60天内,含水层中的TPH、BTEX和萘浓度均随时间呈明显的下降趋势。在实验结束时,各污染组分的衰减效率均超过了70%,说明自然衰减是修复地下水中柴油污染的有效修复方式。