永定河作为北京市的“母亲河”,由于污染严重,1997年被迫退出了北京市城市生活饮用水体系。2001年,国务院批准实施的《21世纪初期（2001-2005年）首都水资源可持续利用规划》中指出“恢复官厅水库饮用水源功能是缓解北京水资源紧缺的重要措施”。因此永定河上游水系的环境质量状况值得关注。本研究以永定河上游水系为研究对象,研究了枯水期和丰水期上游主要干/支流及册田水库和官厅水库的水体、悬浮物、沉积物以及水库沉积柱等介质中重金属和营养盐的地球化学特征,评价了水体和沉积物的环境质量,估算了水系对重金属的输送通量;获取了永定河上游水系环境质量的第一手资料,为恢复官厅水库饮用水源功能提供参考依据。主要研究结果如下:（1）无论丰水期还是枯水期,在永定河上游水系,桑干河册田水库入库口处及其以上支流水体中重金属As、Cu和Ni元素和TP、氨氮、CODMn、F-的含量明显高于洋河等其他干流和支流的含量。（2）在永定河流域上游水系,桑干河流域大同市境内干流和多条支流水质均受到严重污染,水体富营养化污染严重,受到重金属污染较小;洋河流域水体水质总体上好于桑干河流域水体水质。（3）永定河上游水系河流沉积物中重金属危害程度为Cd、Hg大于Cu、Zn、Ni、Pb,后者又大于Cr、As。册田水库与官厅水库入库口处河流沉积物中重金属潜在生态风险程度达到了中度潜在生态风险程度;枯水期桑干河流域的十里河和清水河上游河流沉积物中重金属污染达到重度潜在生态风险程度。（4）永定河上游水系对不同重金属的输送总量有较大差别,其年输送量从大到小依次为Zn、Cr、Ni、Cu、Pb、As。桑干河流域重金属的输送总量约是洋河流域输送总量的三倍。