以“跑冒滴漏”等方式泄露到环境中的石油污染组分大多属于非水相液体(non-aqueous phase liquid, NAPL)，在土壤-地下水系统中水溶性低、传质效率低、分布广、危害大。如吐温80的传统表面活性剂能降低油水界面张力，在一定程度上去除土壤中的NAPL污染。但由于疏水成键、电子极化等作用机制，容易吸附到土壤表面，残留的表面活性剂能够作为长期污染源危害生态系统及人体健康。此外，其对于非均质土壤中的低渗区NAPL修复欠佳。因此，本课题研究了一种新型绿色溶剂对非均质土壤-地下水系统中NAPL污染的修复效果。为探究其微观修复机理，设计了一系列用于NAPL污染形成与修复可视化观测的非均质多孔微流控芯片，建立了一种适用于计算流动比不利条件下残余油含量与半定量分析指流形态的图像处理手段，分析了不同地下水流速与非均质结构对NAPL污染层形成与修复过程的影响。结果表明，非均质性和水流速可以显著影响污染层的形成，在所有微流控模型中高渗区残油量均低于低渗区；随流速的升高，模型中驱替水的波及面积增大，指流分支增多，混乱程度加大，残余油减少。在典型地下水流速下，研究了吐温80和绿色溶剂对土壤NAPL污染的修复过程，并比较了两种修复剂的修复效果。结果显示，通过增加粘性力与降低界面张力，绿色溶剂有效降低了模型中的残余油含量，但不同的渗透率之比会影响残余油下降的幅度；吐温80虽然可以通过降低油滴界面张力并减小低渗区临界入口压力的方式降低模型中的残油量，但结果表明界面张力的改变与非均质性的影响会导致某些模型中低渗区残油量高于水驱。综合来看，相对于吐温80，新型绿色溶剂对于非均质地下水系统中低渗区NAPL残余的修复效果更好。