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本研究以北运河北京市内流域(沙河水库至杨洼闸)为研究区域,于2013年对北运河水质进行监测,对基本水质指标进行分析及主成分污染类型的识别。采用好氧呼吸计量法(OUR法)和物理化学法,利用BM-Advance呼吸仪对COD进行基于活性污泥模型(ASMs)的组分划分,并对COD组分进行了时空分布特征分析；对水体中溶解性有机质(DOM)进行三维荧光光谱分析,并将其与其它水质指标进行了相关分析。最后,在以上研究的基础上,设计了投加不同浓度和不同类型碳源对同步硝化反硝化过程影响的室内模拟试验,分析了北运河水体不同浓度和类型的碳源对水体三态氮浓度的影响。主要得出以下结论：(1)北运河水质指标年均值超过V类标准,水质污染愈发严重,污染类型也更加多样化。(2)北运河水体可生化性普遍不高。从时间上看,北运河COD各组分在平水期、丰水期、枯水期受到各时期水流速度、水温和水体中微生物活性的影响,含量高低存在季节性差异。从空间上看,沿河的COD组分类型及浓度分布不均匀,呈现出明显的点源排放污染；这说明北运河受点源污染影响较大,且水体有多处断流,各段河流的水文特性及污染源的排放量也会影响各采样点的组分百分比。(3)对北运河水体中DOM的特征荧光峰进行测定发现,主要有类色氨酸荧光峰和可见类腐殖质荧光峰两类,多数样点都以可见类腐殖质荧光峰更强,沿河并没有明显的变化趋势,这与COD组分的沿河变化相吻合,说明北运河沿河有明显的点源排放。荧光强度之和及各荧光峰与水体的TN及Ss具有显著正相关性。r(A,C)值和荧光指数f450/500是可以用来表征DOM来源的参数。北运河DOM的r(A,C)分布范围比较大,说明水中有机物的来源比较复杂；而f450/500接近1.9,说明来源以水体生物或微生物及其相互作用产物为主,陆源DOM为辅,但结合荧光峰类型来看,内源微生物降解物主要是色氨酸,陆源主要为腐殖质。(4)投加易生物降解类和DOM类碳源的硝化效率都比较高,而DOM类碳源的硝化速率比较快,对硝化作用有更高效的促进效应。易生物降解的碳源对TN的去除效果是最好的。DOM类碳源会导致TN升高,推测为其在水体固氮过程起到一定作用。但北运河水体中的COD/N(COD与N元素浓度之比)偏低,而且慢速生物降解COD的浓度明显高于易生物降解COD的浓度,这会导致在同步硝化反硝化过程中没有足够的碳源而影响反应速率；而水体中的DOM又导致TN升高,这些都会导致北运河NH3-N和TN偏高。因此,在北运河水体对于氮素的处理过程中,可以考虑添加更大浓度的碳源,且以易生物降解的碳源为主。