水环境是城市生态环境的重要组成部分，水环境污染一般分为点源和非点源污染。由于点源污染具有排污明显、污染强度大等特点，相关研究开展早，治理投入大。在点源污染得到控制之后，非点源污染逐渐显现出来，降雨径流作为污染物迁移转化的主要驱动力，是城市非点源污染研究的热点和重点。　　城市化是中国社会、经济发展的必然趋势。暴雨发生时，冲刷聚集大量污染物的下垫面产生径流，对城市生态环境造成污染。屋面是城市3种主要下垫面（路面、屋面、草地）之一。为了进一步了解我国城市降雨径流污染的普遍特征，本文基于室外定位观测和室内实验监测，对比不同功能区的混合沉降以及不同模拟屋面的降雨径流污染过程。　　（1）以北京城区不同典型功能区的天然降雨样品进行污染物分析，分析显示北京城区天然降雨超标严重，属于劣V类水；TN是城市混合沉降的主要污染物，氮素主要以硝态氮的沉降为主，而城市边缘森林生态系统氮沉降主要以铵态氮为主。根据水质优劣排序规则，蟒山>教学植物园>生态中心，表明混合沉降在空间上有明显的差异，与受人类活动影响程度正相关。　　（2）对居民区不同材质模拟屋面（油毡、水泥、砖瓦、石瓦、铁）产生的降雨径流污染进行特征研究表明屋面的材料不同对降雨径流水质有影响显著，由于油毡材料粗糙以及一般采用“层叠法”铺设，油毡屋面降雨径流水质最差，并且TSS变化趋势相比其余屋面有一定的滞后性；屋面平均降雨径流污染与同一研究区域前人的研究结果进行对比，说明北京市大气污染的控制与治理初见成效，对减少降雨径流污染物含量有促进作用；　　（3）对北京油毡屋面进行间隔时间为5min的降雨径流过程监测，将常规检测指标与硝酸盐氮氧稳定同位素手段相结合，对北京降雨污染的历时变化特征、初始冲刷现象、污染物来源等进行进一步解析。由于不同粒径的颗粒物受降雨冲刷运移的能力不同，TSS呈锯齿状分布。　　（4）常规检测指标中降雨径流过程中硝酸盐氮的质量浓度变化没有明显的规律，但对硝酸盐氮氧稳定同位素进行实验分析，δ15N-NO3ˉ和δ18O-NO3ˉ在降雨径流开始初期变化显著，而通过长时间的降雨冲刷之后，δ15N-NO3ˉ和δ18O-NO3ˉ的值均稳定在一个较小的波动范围内，并且δ15N-NO3ˉ及δ18O-NO3ˉ的变化均符合多元线性回归方程，证明硝酸盐氮氧稳定同位素对硝酸盐污染有更明显的表征；将硝酸盐氮氧稳定同位素手段运用于降雨径流过程硝酸盐污染物的检测，得出油毡屋面降雨径流中硝酸盐氮同位素值的范围是0.425～24.94‰，氧同位素的范围值是-3.468‰～13.401‰，均处于化肥、降雨中的NH4+、土壤有机氮和粪便及生活污水的特征值范围内。对硝酸盐来源解析可知：在暴雨事件的前期以降雨冲刷屋面上的沉积物为硝酸盐的主要来源，在中期转变为土壤有机氮，而在暴雨径流的后期，硝酸盐来源以化肥、降雨中的NH4+为主。