北沙河位于北京市的西北部,其经沙河水库排入北运河。北沙河小流域内氮磷污染物的迁移和转化对北运河的水质具有极其重要的影响。由于污染物的迁移转化涉及非点源污染和河道内源污染,其过程比较复杂,同时,北沙河小流域又缺乏水文监测资料,因此,北沙河小流域氮磷污染物的迁移转化研究具有一定的挑战性。本研究从外源和内源两个方面探究氮磷污染物的迁移和转化的问题。外源污染的研究包括对非点源污染迁移量的研究和对点源污染排放量的估算。对于非点源污染量的估算,本文提出了基于Arc GIS耦合SCS-CN模型和RUSLE模型的方法;对于点源污染量的估算,本文探究了一种将河道类比成湖泊的新方法。内源污染的研究包括腐烂水生植物释放量估算和底泥潜在释放量估算。植物的氮磷释放量估算以芦苇为水生植物代表,通过测定其在去离子水和河水中的释放量作为标准进行估算。研究结果表明,北沙河小流域的外源污染占主导地位,占总体污染的92%以上。外源污染中,点源的总氮污染物(均以溶解态存在)占外源总溶解态氮污染物量的31.32%,点源的总磷污染物(均以溶解态存在)占外源总溶解态磷污染物量的14.61%。在非点源污染中,溶解态氮污染物占非点源氮污染物的63.37%,吸附态氮污染物占非点源氮污染物的36.63%;溶解态磷污染物占非点源磷污染物的40.98%,吸附态磷污染物占非点源磷污染物的59.02%。因此非点源污染是北沙河外源污染中最主要的部分,溶解态氮污染物和吸附态磷污染物分别是非点源氮磷污染的主要来源。内源氮磷污染中,腐烂水生植物的潜在释放量是底泥的近10倍。非点源污染物的源解析显示,非点源污染物中的溶解态氮主要来源于耕地,城市建设用地、草地和农村居民点次之,林地的贡献最小;溶解态磷主要来源于农村居民点,耕地、园地和城市建设用地次之,林地的贡献同样是最小的。溶解态污染物的迁移量与径流量高度相关。吸附态非点源污染物主要来自于土壤侵蚀严重地区—山地、丘陵地区,研究区99%的地区都是轻微的水土流失。对于污染物的转化过程,水生植物和底泥均能成为污染物的“源”和“汇”。水生植物在生长期能吸收氮磷去除水体中的氮磷污染物,但是腐败水生植物潜在释放的氮污染物与河道点源氮污染物排放量相比,是点源排放量的一半,磷污染物的潜在释放量与河道点源磷污染的排放量相比,两者的量持平。底泥是外源吸附态污染物的汇,本研究中发现底泥的扰动会使底泥中的污染物向上覆水中释放。此外,磷污染物会被底泥重新吸附,而氮污染物不会。在影响底泥氮磷释放的因素中,pH值对氮磷污染物释放无显著影响,溶解氧和温度均与释放量呈负相关。本研究的结论与研究方法可应用于具有类似自然地理、社会经济且缺乏水文资料的小流域营养物管理方面。