尽管过去几十年人们已努力采取了各种措施来保护水资源,但地下水的硝酸盐污染仍然是一个主要问题。我们重点关注布列塔尼(法国)的一个小流域,该流域存在硝酸盐污染,浓度已超过欧洲饮用水标准(50毫克/升)。这种情况在那些据说已采取了有效措施来减少氮向地下水的转移的流域中比较常见。在这种小规模(约100公顷)的基底含水层中,地下水中的硝酸盐浓度非常不均匀,因此在几口观测井(以下称为钻井压力计)中从土壤表面以下15~20米间取样,并在泉水(流域排泄口)附近的断层区所打的钻孔中取样,深度达110米。我们使用了互补且较稳健的方法来寻找能制约地下水中硝酸盐迁移和分布的驱动参数。通过详细的地质工作和地球物理电阻率层析成像识别了岩性、地质构造和风化层。结果表明,地质构造复杂,有几个由断层分割的单元,且风化层厚度变化很大。另外还发现该水系统十分不均匀,一些地块看来不受常规地下水流动的影响。这一点得到了地球化学分析和基于氟氯化碳-SF6和惰性气体分析的平均表观地下水停留时间的证实;局部存在古老的、不含硝酸盐的地下水,以及补给温度低于该地区当前平均温度的非常古老的地下水,可追溯到末次冰期(1.9万年至1.7万年前)。硝酸盐同位素清楚地表明在几个钻井压力计中存在反硝化过程,这通常还得到微生物学和分子生物学结果的支持。这突出反映了有发生反硝化作用的功能基团存在,且当局部条件有利时地下水原位微生物群落具有反硝化的能力。这种综合方法涵盖了化学、同位素方法、溶解气体、微生物活动、地球物理学和水文地质学,对于采取密切相关的措施方案并准确评估其有效性,特别是考虑措施落实过程及其对地下水质量产生影响所需的时间时,综合方法看来是很有必要的。