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石油开采、加工、运输和使用过程中造成的地下水苯、甲苯、乙苯、二甲苯(简称BTEX)污染问题日益突出，对一些地区的居民生活和生产已构成严重威胁。利用原位生物修复技术修复地下水石油类污染是一种较为理想的修复方法。但由于地下水中缺乏有机物氧化的电子受体，所以如何经济、快速、有效地向地下水中补充电子受体是现阶段地下水有机污染修复的研究重点。
本论文全面综述了地下水有机污染、BTEX的理化性质和分析方法，结合已有的研究成果，重点总结分析了现有的地下水BTEX污染的修复方法。同时，针对近年发现的微生物产电呼吸作用，总结了微生物燃料电池在污水处理中的应用。在此基础上，根据氢还原产电生物可渗透活性反应栅(简称PREPRB)理论，利用具有生物亲和性的碳毡和石墨电极材料，通过构建小试系统和模拟装置，对PREPRB反应系统的影响因素、作用机理以及BTEX物质的去除效果进行了系统的研究。
通过对比试验，验证了PREPRB系统在技术实现上是可行的，在外加电压的帮助下，可以实现以水为电子受体对地下水中的有机污染物进行原位产电生物降解；阳极材料、水力搅拌、pH、外加电压都是影响PREPRB系统运行的重要因素。
序批式小试系统试验结果表明，水力搅拌对系统启动和运行具有正向的影响作用；pH在4.7～5.4范围内变化，显著阻碍了阳极微生物代谢和增殖。而外加电压直接影响阴极表面活性点位密度。在外加电压为800mV时，阴极活性点位被完全激活，低于此值时，反应电流主要受阴极还原能力控制，反之，主要由阳极微生物能力控制反应电流。
PREPRB系统中甲苯的降解速率和去除效果与阳极微生物的生长状况存在一致性。通过驯化培养，系统具有去除甲苯的能力，最大去除率高达96.1％；PREPRB连续式模拟装置对BTEX均具有良好的去除效果，总去除率达91.4％。