这项研究的目的是解开氮、硫酸盐和碳在喀斯特关键带（Karst Critical Zone）的水中的来源和转化机制。具体来说，研究人员想了解这些污染物在复杂的水文和土地利用中的相互作用，以及它们在地下水和地表水之间的交换。他们使用多种同位素和MixSIAR模型来研究这些问题。

a. 在喀斯特关键带的地下水和地表水中收集样本，并分析其δD-H₂O和δ¹⁸O-H₂O值，以确定水之间的交换频率。

b. 使用MixSIAR模型来确定氮、硫酸盐和碳的来源和转化机制。

c. 使用ArcGIS进行空间建模和表面分析，以了解污染物在复杂土地利用中的分布。

我们证明了多种同位素方法（N、S、C、H、O）和MixSIAR模型在揭示复杂土地利用模式下岩溶临界区（KCZ）污染物来源和转化机制的复杂性方面的有效性。硝化作用是城市和矿区地表水中氮循环的主要过程。相反，地下水中的硝化作用相对较弱。反硝化作用对地下水和地表水中氮循环的贡献最小。土壤是地下水（48%）和地表水（49%）中无机氮的主要贡献者。在城市和矿区，污水和粪肥是地表水中无机氮的次要贡献者，占46%～47%。还原无机S的氧化作用是SO₄^2?的主要来源。矿区地下水由于与地表水频繁交换，易受黄铁矿氧化的SO₄^2?污染。同位素值表明，水、碳酸盐和土壤呼吸之间的相互作用是地下水和地表水中CO₂和HCO₃^?的主要来源。此外，当产生H⁺和SO₄^2?时，硫化物氧化可以增强碳酸盐的溶解，增加CO₂的释放。这些发现从各种定量来源为硫化物氧化和碳酸盐溶解的耦合提供了有价值的见解。了解这些过程有助于有效的岩溶水管理，并了解人为因素对KCZ中N、S和C的生物地球化学耦合的影响。

作者使用了Picarro仪器（Picarro，Santa Clara，USA）来测量δ¹⁸O-H₂O和δD-H₂O值。根据文本，作者进行了离散采样测量。他们收集了样本，并使用Picarro仪器进行测量。

作者使用来自Picarro仪器的数据来确定

δ¹⁸O-H₂O和δD-H₂O值，这些数据用于确定水之间的交换频率。这些数据支持了研究结论，即地下水和地表水之间存在频繁的交换。