由于地下水污染的复杂性、隐蔽性和滞后性,且含水层对氮的自净能力有限,硝酸盐氮（NO₃^--N）、亚硝酸盐氮（NO₂^--N）、氨氮（NH₄⁺-N）（合称“三氮”）一旦进入含水层,将严重危害地下水环境安全。同时,地下水一旦被污染极难治理,因此从污染源头开展防控具有重要的意义。然而,地下环境的不确定性和多种污染源的混合作用给地下水中硝酸盐源解析带来很大困难。因此,本研究以张家口市宣化区洋河北岸浅层地下水为研究对象,创新性地采用同位素分析与地下水更新年龄结合的地下水定性识别方法,并利用SIAR模型等进行定量解析,对地下水氮污染来源的时间和空间及贡献率做出判断,为制定污染源头防控方案和控制该地区地下水氮污染提供技术支撑。本课题主要研究结论如下:1、研究区地下水NO₃^-时空变化规律显著,为揭示地下水NO₃^-时空变化规律与人类活动和水文地质的关系,本研究重点识别研究区水文、水质资料,解析地表水与地下水各类理化指标,尤其是“三氮”及同位素的时空分布规律,研究发现:地下水“三氮”中NO₃^-污染最为严重,全年平均值为16.21 mg/L,超过世界卫生组织（WHO）规定饮用水中NO₃^-浓度10 mg/L的限值。根据ArcGIS空间差值显示,地下水NO₃^-浓度在空间上表现出旱地（25.13 mg/L）>城镇（13.84 mg/L）>耕地（13.58 mg/L）;在时间上表现出夏季污染较为严重。根据多元统计分析结果表明,NO₃^-与Cl^-、SO₄^2-、EC、Mg²⁺和HCO₃^-均为正相关关系,以上几种离子浓度高于背景值1.1到5.1倍,说明地下水环境受人类活动影响明显且来自相似的污染源,包括生活污水、工业废水、农用化肥和粪肥等;洋河地表水与地下水理化指标的拟合度良好,表明地表水与地下水的水力联系强,受污染的地表水易对地下水环境产生影响。2、同位素分析与地下水更新年龄结合的NO₃^-污染来源定性识别结果表明,研究区地下水NO₃^-潜在污染来源主要为粪肥及生活污水、土壤氮和降水及化肥中的氨氮三部分,与近30年工业污染源关系不大。通过重点识别地下水中δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-双同位素特征值结果,全部符合粪肥及生活污水、土壤氮和降水及化肥中的氨氮三类污染源δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-双同位素特征值范围。同时,将地下水源解析结果与地下水更新年龄比对,从时间与空间上明确污染来源,³H放射性同位素测年表明研究区地下水年龄在47⁷0年之间,根据研究区污染源时空分布调查评估,地下水NO₃^-污染来源主要与长期生活污水的排放、畜禽业、农业面源污染及某建厂70年的啤酒厂有关,与近几十年其它工业污染源关系不大。3、研究区地下水NO₃^-迁移转化主要过程为硝化作用,污染来源比重顺序为粪肥及生活污水（46.9%）>土壤氮（41.2%）>降水及化肥中的氨氮（11.9%）。研究区地下水全年δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-比值在0.3左右,远离反硝化作用的比值趋势线,同时浅层地下水高溶解氧浓度（平均为6.10 mg/L）、低土壤含水率的水文地质条件抑制反硝化作用,且结合同位素特征值结果表明研究时段内氮的迁移转化过程以硝化作用为主。由于地下环境中没有NH₄⁺积累,因此,硝化作用导致的同位素分馏效果并不明显。将同位素质量平衡及SIAR模型应用于地下水中NO₃^-污染来源定量解析,量化粪肥和生活污水、土壤氮、降水及化肥中的氨氮3类潜在污染源贡献率,采用SIAR模型进一步降低了NO₃^-在复杂水文地质条件下时空变化的不确定性,结果显示地下水中NO₃^-污染来源年平均贡献比分别为粪肥和生活污水占46.9%,土壤氮占41.2%、降雨及化肥中的氨氮占11.9%,且表现出一定的年际变化特征。