主要非点源污染物的来源解析是开展有效农业流域管理的先行步骤。基于河流受纳水体污染特征的源解析方法不需过多考虑污染物的输出负荷及其复杂的迁移过程,故因操作简便,解析结论可靠等优点而得到广泛应用。论文针对太湖南部典型山溪平原复合型农业河流苕溪水体存在的高氮污染来源不清的问题,以及溶解性有机质(dissolved organic matter, DOM)相关研究的空白,通过采用基于受纳水体污染特征的源解析策略,利用常规水质监测,15N-18O双稳定同位素示踪,基于平行因子分析(parallel factor analysis, PARAFAC)和自组织映射图(self-organizing maps, SOM)的荧光指纹图谱,系统评估了苕溪水体碳氮污染现状,对氮素主要赋存形态NO3-和DOM的来源和空间赋存规律进行了源解析,据此提出若干科学有效的流域管理策略。另外,构建并创新了高维荧光数据的SOM深度解析方法。取得具体结论如下：1、通过规模化流域采样,利用SOM神经网络等方法揭示了东西苕溪两大源头子流域的地表水质空间差异。境内地表水冬季总体水质符合Ⅲ类水标准,但东苕溪总体水质差于西苕溪,“河流-湖泊-水库”水体总氮污染强于“池塘-沟渠”,但溶解性有机碳、浊度和NH4+-N情况与之相反。源头溪流、主支流、干流和湖泊水库水质相对清洁,但尤以东苕溪次级支流及“池塘-沟渠”的污染问题突出。利用氮磷比和碳氮比的生态化学计量关系,结合历史水质资料,确认了流域地表水体的高氮污染问题及硝酸盐累积机理,其氮素主导成分为硝酸盐(总氮中占比超50%).综上,建议流域污染的防控需重点关注东苕溪,特别是境内的次级支流和池塘沟渠,并建议在夏季对非点源污染更严重的东苕溪子流域开展NO3-和DOM的污染源解析研究。2、利用河水D和18O以及NO3-的15N和’8O同位素信息考察了东苕溪干流及支流的水源特征及硝酸盐的主要来源。全部河流水样在夏季同样富含以硝酸盐为主要赋存形式的氮素,其8D和δ18O-H2O值亦符合本地大气水线方程,故知降雨是东苕溪流域水源补给的重要驱动因子,且干流水量主要来自南、北和西苕溪,故建议作为硝酸盐防控的重点(不含中苕溪)。主干道水体的δ15N-NO3-值波动范围较大,但δ18O-NO值反之,这均可得到合理解释。此外,支流水样的δ15N和δ18O-NO3-值差异显著,该值在受农村生活和畜禽养殖废水污染的南苕溪支流和部分中、北苕溪支流水体中较高,但在受土壤有机氮矿化和化肥流失影响的支流水体中较小,据此可定性判断不同类型河流的硝酸盐主要来源。综上,建议围绕NO3-的来源及氮素污染特征确定“一河一策”的农业流域河流削氮防治策略。3、利用河水的激发发射矩阵(excitation-emission matrices, EEMs)荧光指纹图谱,考察了东苕溪中上游典型复合污染子流域内(扩散农业污染源和农村生活污水源为主)三级河流水体荧光溶解性有机质(fluorescent DOM, FDOM)的来源和空间赋存规律。利用]PARAFAC分析共从EEMs重叠光谱中分离到四个荧光组分,即类腐殖质C1、海洋源类腐殖质C2、类色氨酸物质C3和类酪氨酸物质C4,分别对应传统定义的A+C, A+M, T和B峰。其中Cl和C2对FDOM的贡献累积超60%,且主要为外源流失的陆地腐殖质,C3则主要来自生活污水或生物代谢物补给,但C4主要在河流内部原位生成。外源输入的FDOM在多级河流中的流动将经历逐步同质化的过程。污染源和次级支流水体中C1～C3荧光组分的含量显著高于后续受纳河流,故农业流域管理不仅需加强污染源控工作,更需重视次级支流水体的修复与管理。4、研究对比了传统EEMs-SOM和新型PARAFAC-SOM神经网络的复杂EEMs解析能力差异。结果发现,前者需依赖常规“摘峰法”对各荧光峰做出主观判断,其重叠荧光峰的区分能力较差,人为割裂了多激发共发射荧光峰间的联系,弱化了分析结果的实际环境意义,但神经元参考EEM可视化效果较佳,且操作简便,耗时较少。后者可克服上述缺陷,清除EEMs的噪声或无用信息,大幅降低输入变量数,缩减运算时间,较大改善输出结果的准确性,获得无损可靠且实际环境意义较强的结果,但该法的PARAFAC预处理要求较高且工作量较大。两类模型优势互补,解析结论一致,可生动揭示FDOM在河流中的来源及空间赋存规律。推荐综合使用以实现EEMs的深度解析。