石油化工业是我国的支柱性产业,其发展不仅推动了我国经济发展及国防工业建设,也带来了严重的有机石油烃污染问题。针对烃类污染物建立准确、快速、简便及定性定量的检测方案是开展土壤石油烃污染物研究工作的前提,也是实现石油烃污染场地土壤环境质量评价的关键。常规的烃类污染检测方法,如紫外荧光法,气相色谱法等均属小范围检测法,难以兼顾探测范围与效率,无法实现高效野外原位污染圈定。磁共振技术具有准确、快速、原位以及对流体内氢质子可直接分析等优势,已被广泛应用于测井等领域,能够实现多孔介质的孔隙分布测量、孔隙内的流体特征识别等。基于此,本文利用低场磁共振技术展开了烃类污染物的弛豫特征研究。烃类污染特征研究的实验方案部分首先在室内实验室方法下制备各类模拟野外真实烃类污染的样品模型,进一步针对样品模型选择了一维脉冲序列和二维脉冲序,并优化了脉冲序列的采集参数。然后研究了两种反演算法应用于磁共振数据的解谱能力,对比了两种算法对于本文实验样品解谱的准确性。最后,分析了不同烃类污染物的一维T2谱、二维T1-T2成像谱的弛豫表征,在一定条件下定性及定量的区分了孔隙中的水和烃类污染物的磁共振信号。具体研究内容如下:（1）基于污染物氢质子磁共振响应过程,介绍了磁共振基本原理。针对野外污染物赋存状态对污染响应影响,研究了流体在孔隙中的体弛豫、表面弛豫及扩散弛豫响应机制,探究了孔隙中流体存在多指数衰减机制,并推导了多相流体磁共振信号响应的公式。（2）结合理论分析结果,研究了低场磁共振烃类污染物的探测序列及解释方法。通过典型烃类污染种类、赋存介质制备污染样品,在自旋回波响应理论基础上,设计了针对纵向、横向弛豫时间测量的一维CPMG、二维IR-CPMG激发序列,并优化了脉冲序列采集参数。针对典型烃类污染物模型,研究了用于一维、二维响应信号解释的SVD及BRD反演算法。通过对比典型污染样品解谱结果,验证了本文一维CPMG、二维IR-CPMG测量序列及解谱算法有效性。（3）建立了均匀孔隙和复杂孔隙两种松散沉积物烃类污染模型。在一维T2谱反演解释基础上结合磁共振二维成像方法完成了污染物和水两相流体较为全面的弛豫特征分析。首先通过烃类污染物T2谱的特征峰弛豫时间、特征峰谱峰的峰值、特征峰峰面积等信息对烃类污染物和水两相流体的弛豫特征进行准确分析。然后利用二维成像方法解决了部分样品一维T2谱污染物和水两相流体信号重叠不可区分的问题。（4）针对石英砂中存在黏土会影响介质的整体孔径分布这一问题,首先定性及定量展开了复杂孔隙中黏土含量对一维T2弛豫谱影响的研究,并进一步讨论了T2谱特征峰曲线的偏移、特征峰的个数变化、以及特征峰的弛豫时间与黏土含量的对应关系。然后展开了复杂孔隙中含水饱和度对于弛豫机制影响的研究,通过一维T2谱定性定量分析了水在复杂孔隙中的赋存状态。综上所述,本文通过典型石油烃样品制备及测量,在小尺度室内模拟实验下有效实现了磁共振技术对浅层土壤不同地质条件下烃类污染物定性及定量的研究,本文磁共振脉冲序列设计、数据解释算法及典型污染样品模型制备及弛豫谱分析得到的结论等,将为磁共振方法应用于野外非饱和带烃污染检测提供研究思路和参考。