질산염 오염의 추적을 위해서는 종종 어렵고 정교한 방법을 이용해야만 한다.

ES&T Research ASAP 웹사이트에 게재된 새로운 연구에서는, 다중 동위원소 비율을 이용하여 중국 남서부 대수층에서의 질산염을 측정하였다. 이 방법을 이용하면, 어느 것이 여름철에 우세하고, 어느 것이 겨울철에 우세한지 출처가 매우 다른 질산염을 구별할 수 있다. 이들은 카르스트(karst) 대수층이 빨리 회복되지는 못할 것이라고 결론짓고 있다.

질산염은 물에 대한 용해도가 매우 높고 지하수로 쉽게 유입된다. 음용수에서의 질산염 농도의 증가는 관심의 대상이 되어 왔다. 자연 상태의 경우보다 5배만 높게 존재하여도 성인에게 장기적으로 건강상의 문제를 일으킬 수 있으며, 영아에게는 독성을 나타낸다.

미국 환경보호청(EPA)은 음용수에서의 질산염 최대허용치를 10mg/L로 규정해 두고 있다. 중국의 경우 그 기준이 20mg/L이며, 음용수의 20%는 지하수를 이용하고 있다. 중국의 도시나 북부 지역에서는, 그 비중이 더 높은 편이다.

Liu 연구팀은 빠르게 발전하고 있는 중국 남서부의 구이양(Guiyang) 지역 근처에서의 질산염의 규명하는데 초점을 맞추었다. 구이양 지역의 탄산염계 암석으로 이루어진 카르스트 지형과 암석은 오염에 민감하다고 알려져 있다. 이것은 비와 지하수에 씻겨 내려가기 때문에, 홀이 생기고 지표수가 쉽게 지하수로 유입된다.

카르스트 지하수에서의 질산염을 검출하기 위해, 연구팀은 질소와 산소 동위원소를 분석하였다. 동위원소 비율로부터, 여름철 주요 질산염의 발생원은 농경활동에 의한 것이며, 겨울철의 경우는 처리가 제대로 되지 않은 도시 하수라고 결론지었다.

이들은 염소 및 마그네슘이나 칼슘과 같은 다른 원소도 측정하였다. 특히 염소농도의 경우는 지하수, 표층수, 처리되지 않은 폐수에서 유사하게 나타났다. 지하수에서의 질산염/염소 비율은 여름철 표층수의 경우를 반영한다.

대수층에서는 어느 정도 생물학적 탈질소반응(denitrification)도 발생할 수 있다. 그러나 탈질소반응에 의한 질산염의 감소는 카르스트 지역에서는 그리 중요하지 않다는 것이 본 연구의 입장이다.