地下水有機汙染物的修複，主要采用物理法修複技術、化學法修複技術、生物法修複技術和複合法修複技術。其中，生物法修複技術因其投資小、維護簡單、修複率較高等優點備受關注。
根據地下水係統汙染機理分類，汙染源主要包括有機汙染物、城市汙水與工業廢水、城市垃圾填埋、石油化工汙染、農用化學藥劑的使用及空氣沉降汙染物。
當自然界特有的水文地質形成後，在含水層、含油層和含煤層有地下水相連時就會產生相應的有機汙染物。另外，在石油開采中發生的原油泄漏、輸油管道破裂、化工廠汙水違規排放等都會導致地下水的有機物汙染。
對於城市生活汙水，其對地下水危害最大的成分是現在普遍用於幹洗、脫脂等現代工業中的氯代溶劑。這一類汙水應經適當的汙水處理後進行排放，但由於現在偷排、漏排等情況普遍存在，導致了這一汙染現狀加劇。工業廢水違規排入河道後會造成沿河流域的諸多問題，如對沿河農地澆灌的影響以及沿河流域居住村民水資源的短缺等。
相關研究表明，城市垃圾填埋也是造成地下水汙染的主要因素之一。由於垃圾填埋後的垃圾滲濾液的下滲，造成土壤有機汙染物吸附飽和，甚至過飽和，這樣勢必會造成汙染物滲入地下水，造成地下水不同程度的汙染。
石油化工產業中包含較難降解的汙染物，如石油烴和鹵代溶劑，以及甲苯、乙苯、二甲苯等有害物質。由於近年來石油化工汙染事故頻發，各種事故下的物料泄漏在所難免，因而對地下水造成汙染。
農用化學藥劑的使用也不容忽視，土壤中的農藥殘留不僅會影響土壤肥力，而且也會對地下水造成不同程度的汙染。在河北平原的淺層中監測出的大麵積農藥汙染物，就是農藥等化學藥劑的殘留對地下水汙染的直接體現。
在工業生產中，許多工廠在生產過程中會排出有毒氣體，如石油工業中排放的硫化氫、二氧化碳、二氧化硫等氣體，以及冶金工業中排放的二氧化硫和硫化氫等氣體。這些有毒氣體會隨著降雨、降雪降落到地表並深入地下，進而對地下水水質造成汙染。
生物修複技術通常是利用植物、微生物和原生動物等，將有毒汙染物降解為無毒物質的處理過程，概括為微生物修複和植物修複兩種。
微生物修複利用天然存在或特別培養的微生物對受汙染水體的汙染物進行微生物降解，如生物反應器法。其要點是將受汙染水體提升至地麵後，利用地麵建成的生物反應器對其進行好氧降解，在降解過程中要不斷補充微生物生存所必需的營養物和氧氣。處理後的地下水通過滲渠係統回灌到土壤內，在回灌過程中加入營養物質、氧氣以及已馴化的微生物，使生物降解在地下水層中得到加強。
植物修複的主要去除對象是受汙染水體中的重金屬、有機物等汙染物質，主要用到的植物包括美人蕉、變葉木、仙丹花、孔雀草等。其涉及到的主要修複方式包括植物的固定作用、植物的揮發作用和植物的修複作用。
不過，生物修複法也有其局限性，主要表現為對降解的汙染物有針對性，因而修複過程中或許不能完全去除汙染水體中的汙染物。根據相關文獻，這種方法還會受到介質滲透作用的影響，可能會有二次汙染的風險。
目前，對汙染機理方麵的研究，眾多研究者主要集中在對地下水環境中多相體係的相互作用機理研究，以及微生物在地下水修複中的作用。未來研究重點應集中在地下水汙染物本身，對地下水汙水源的汙染物質進行前處理，以及自然環境中存在的微生物對汙染源的降解機理研究。
另外，對現有地下水修複技術的改良和組合。針對不同汙染源和汙染程度的地下水水質，應根據當地水文地質條件對現有的修複技術進行優化和組合，應特別注意修複技術本身所帶來的二次汙染，未來研究應集中在發展固定、成熟、高效、經濟的地下水修複技術。
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