原油开采过程中井口漏油、管线穿孔、井喷等产生的落地油与土壤结合形成落地油泥,具有污染面积大、组分复杂、处理困难等特点。石油难挥发组分与土壤颗粒相互作用,破坏土壤结构,降低土壤肥力,影响土壤中微生物的生存,进而引起污染带植被的退化甚至死亡,粮食作物减产,生态系统的稳定性遭到破坏。降雨淋滤和补给作用下可将土壤和地表水中石油类污染物迁移至地下水体中,使地下水失去饮用功能,对当地工农业生产、生态和人体健康造成严重危害。大庆是我国最具典型特征的石油石化城市,82万亩油田地跨大庆主城、红岗、大同、肇州、肇源等县区,约占大庆国土面积的25%,落地油泥污染形势严峻。为探索适应大庆油田落地原油污染特征的处理工艺,本研究开展了大庆油田落地油泥及污染场的地下水综合治理技术室内实验及工程应用研究。大庆油田落地油泥一般储存在储泥池中,污泥含油量不稳定,同时重质油含量高,以微小无机颗粒为中心形成稳定乳化油,污泥处理难度大。针对这一问题,对油泥的基本性质进行测定,并开展室内实验研究筛选落地油泥的改性用化学清洗剂。结果表明以鼠李糖脂表面活性剂复配硅酸钠,且两者比例为200:700时效果最佳。在清洗时间为40min、清洗剂加药量为1%、热水温度为60℃的条件下,可以达到最优的除油热洗效果。对改性热洗后的污泥进行脱水,优选絮凝剂,结果表明以无机絮凝剂PFS复配有机絮凝剂WT-1,在质量配比为400:80的条件下Zeta最低,具有最佳的絮凝效果。高温热解炉模拟实验结果表明,在热解油泥的过程中,以氧化钙作为催化剂,控制反应温度为550℃,催化剂添加比例为6%时,石油回收率最高,系统最为稳定。在室内实验基础上提出机械调质-高温化学热洗-离心脱水-热解系统的综合处理工艺,控制清洗时间为40 min,清洗剂加药量为1%,热水温度为60℃,复配絮凝剂投加比例为1%,脱水离心机转速为2500 r/min,热解温度为550℃时,最终所得残渣含油率≤3‰,实现了污泥无害化处理。在不考率热解后污泥处理以及浓缩废水处理的情况下,采用热洗后接热解的工艺处理油泥油含量低于3‰所需成本约为1520.20元/吨。结合野外调研和室内分析,在传统的水文地质学理论方法基础上,对落地油污染场地土壤和地下水的污染进行了评估。对场地污染特征12个月的连续动态监测结果显示,地下水中总石油烃(TPH)平均含量高达5.26 mg/L,主要的石油类污染物中烷烃达到90%,其次是芳烃类以及非烃类;苯含量在0.3～0.6 mg/L之间,二甲苯含量在0.3～0.6 mg/L之间,萘含量在0.05～0.45 mg/L之间,均超过了GB/T 14848-2017中规定的III类直接分散水源地饮用水标准。污染场地下水中石油类污染物在时间和空间上均呈现动态变化,在监测时段内TPH浓度整体呈现下降的变化趋势,TPH在雨季时含量升高,冬季时含量降低。沿地下水径流路径方向TPH含量逐渐降低,这种衰减受水流迁移、吸附、挥发、生物降解等多因素控制,形成了以污油坑为核心、向四周扩张的污染晕,上游污染物向下游迁移,场地地下水中形成了自东北向西南逐渐扩展的污染晕;纵向上,土壤中TPH含量自上而下减弱,而储泥池下游粘土层TPH含量则较低,越靠近地下水面TPH含量越高,说明地下水石油类污染物质通过垂向入渗式和水平扩散迁移式两种模式进入地下水中造成污染。基于多孔介质的热力学平衡和动力学方程,建立了污染场石油污染物迁移模型,确定污染物分布,开展了风险评估,模拟结果表明石油类污染特别是芳烃类污染治理迫在眉睫。通过一维模拟实验研究鼠李糖脂强化地下水曝气技术(AS)原位修复的机制,结果表明介质渗透率与曝气流量的增加有利于污染的修复。相同曝气流量下,AS修复过程中地下水中空气饱和度与介质粒径呈负相关关系,而在投加浓度为200 mg/L的鼠李糖脂强化AS修复过程后,地下水中空气饱和度与介质粒径则呈正相关关系。鼠李糖脂的添加能够显著提高污染场AS修复效果,以此为基础开展20 d的原位单井AS修复试验。通过对曝气井周围监测井的水质、水位、溶解氧等参数监测,确定单井注气影响区域范围可达到8 m,在此区域内地下水中TPH降低达85%,地下水中石油类污染浓度降低至1 mg/L以下,各种石油类污染组分浓度均有不同程度的降低,主要以芳烃类组分最为显著。由于空气注入,地下水环境由厌氧向好氧转变,氧化还原参数Eh有显著升高,超氧化物歧化酶活性和过氧化氢酶在AS过程中略有增强,说明表面活性剂强化AS可在一定程度上促进注气井周围好氧生物降解。此外,鼠李糖脂强化AS修复技术在实际工程应用中取得了良好的效果。