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城市河流是城市生态系统中不可或缺的组成部分，氮(N)是河流生态系统中重要的营养限制因子，近年来我国河流氮污染问题不断凸显，本论文以京杭运河某河段水体为研究对象，通过调查该河段枯水期、平水期和丰水期氮形态及水文指标的含量，全面分析该河段水体氨氮(NH4+-N)、亚硝酸盐氮(NO2--N)、硝酸盐氮(NO3--N)、总氮(TN)的时空分布特征，并分析氮形态及环境因子之间的相关性;考察了四种环境条件变化（温度、复氧措施、pH和微生物作用）对沉积物氮释放的影响;采用原柱样静态培养法模拟研究沉积物—水界面无机氮的交换过程，定量各种氮形态交换通量的时空差异，提出合理的沉积物-水界面间氮形态的循环过程。主要结论如下: 1.研究河段NH4+-N平均浓度范围为(1.202±0.492)～(2.813±1.566) mg·L-1，NO3--N浓度范围为(1.610±0.350)～(4.104±1.883) mg·L-1，TN平均浓度范围为(3.520±0.504)～(8.349±3.679) mg·L-1。各形态氮含量基本呈现沿水流方向升高的趋势。NH4+-N和NO3--N对水体TN的贡献百分比较大，分别为32.2％～45.5％，和43.8％～57.4％。从枯水期始(11月)到丰水期末尾月份（次年7月），各形态氮含量随时间整体表现出波动性下降的趋势，水体NH4+-N和NO3--N、TN、pH存在显著正相关性，相关系数分别为0.397(p＜0.01)、0.932(p＜0.01)、0.261(p＜0.05);与DO显著负相关，相关系数为-0.344(p＜0.01)。河流中NH4+-N和NO3--N有着很好的同源性，陆源输入的影响占主导地位，水体DO含量不足是该城市河段NH4+-N和TN含量居高的重要原因。 2.以京杭运河某断面沉积物和上覆水为研究对象，利用室内模拟实验探讨了三种环境条件（温度，曝气复氧，pH值）对河道沉积物“三氮”释放的影响。结果表明:不同温度下（5℃和25℃）沉积物不同氮形态平均释放速率常数(mg·g-1·d-1)为:NO3--N(0.057,5℃)＞NO3--N(0.047,25℃)＞NH4+-N(0.036,5℃)＞NH4+-N(0.035,25℃)＞NO2--N(0.007,25℃)＞NO2--N(0,5℃)，冬季低温条件下沉积物氨氮和硝态氮释放对上覆水的影响不容忽视。曝气复氧能抑制沉积物NH4+-N的释放和加速硝化作用而消耗NH4+-N，并促进NO2--N和NO3--N的生成释放，但是复氧初期可能致使上覆水NH4+-N含量上升。上覆水体pH值越低，上覆水NH4+-N累积量越大，1d时pH=4条件下的底泥氨累积量为pH=10时的1.8倍，pH=7～8.5条件下上覆水NO2--N累积速度最快，NO3--N累积速率最低。 3.研究河段“三氮”的水沉积物界面交换规律各异，全年沉积物-水界面NH4+-N交换特征均表现为内源释放特征，平均交换释放通量(mg·m-2d-1)为平水期(182.3±119.5)＞丰水期(94.0±42.2)＞枯水期(29.5±6.6)，而底泥污染严重的下游点位释放通量高于其它断面;NO3--N在丰水期则表现为源的特征，在枯水期和平水期呈现出沉积物汇的特征，且平水期底泥平均吸附速率为枯水期的6倍;全年NO2--N交换过程表现为底泥吸附的特征，枯水期交换速率极低，全年沉积物总无机氮输入量＞输出量，NO3--N持续吸附过程可能是底泥污染程度逐年加重的重要原因。