地下水是我国重要的供水水源。目前地下水面临日益严重的有机污染问题,开发绿色可持续的原位修复技术具有重要意义。臭氧微纳米气泡技术在污染地下水的原位修复领域具有巨大的应用潜力。本文总结了有机污染地下水原位修复领域的研究现状,提出基于臭氧微纳米气泡的有机污染地下水原位修复技术;建立一套臭氧微纳米气泡修复技术的多尺度试验系统;开展物理模型试验,系统研究臭氧微纳米气泡的性质及其对地下水中有机污染物的去除效果;开展现场试验,深入研究臭氧微纳米气泡对地下水的原位修复过程;发展地下水原位修复理论模型,并开发数值模型用于模拟地下水原位修复多场耦合过程。研究工作将有助于推动臭氧微纳米气泡技术在地下水原位修复领域的实践应用。本文建立一套臭氧微纳米气泡修复技术的多尺度试验系统。主要由微纳米气泡生成装置、分析测试系统、物理模型试验系统以及现场原位修复系统组成。分析测试系统可实现对臭氧微纳米气泡性质的微观测试和宏观分析;物理模型试验系统可用于研究微纳米气泡在土体内运移特性以及污染去除过程;现场原位修复系统可在污染场地开展地下水原位修复试验,并对修复过程进行监测分析。物理模型试验结果表明臭氧微纳米气泡传质效率高、运移范围大、修复效果好。微纳米气泡将臭氧的溶解效率提高3倍,溶解臭氧的半衰期延长14倍,并向水体内有效提供溶解氧;臭氧微纳米气泡对污染物的降解能力强、去除效率高,与过氧化氢联合可大幅提高污染去除效率;微纳米气泡能够随地下水在土体内大范围运移,呈现出明显的水动力弥散以及吸附特性,对污染地下水呈现出很高的修复效率。现场试验结果表明基于臭氧微纳米气泡的地下水原位修复技术具有环境友好、快速高效的显著优势。臭氧微纳米气泡能够在场地内稳定存在并显著提高氧化剂浓度,且能随地下水在场地内大范围运移,在纵向以及横向上均呈现出可观的影响范围,经过6天修复后场地内地下水中三氯乙烯去除率超过99%。臭氧微纳米气泡技术在地下水原位修复领域具有巨大的应用潜力。本文发展地下水原位修复理论模型,开发多场耦合数值模型实现对臭氧微纳米气泡原位修复过程的模拟。提出气体溶解传质以及污染去除控制方程,综合考虑臭氧微纳米气泡、溶解臭氧以及溶解氧的运移过程,发展和完善地下水原位修复理论。基于理论模型开发描述地下水原位修复过程的数值模型,计算结果与模型试验和现场试验结果吻合较好,表明该数值模型合理可靠,能够用于指导工程实践。