Tijekom posljednjih desetljeća visoke koncentracije nitrata u varaždinskom aluvijalnom vodonosniku izazvale su zabrinutost javnosti u pogledu kakvoće podzemnih voda. Vodonosnik je glavni izvor pitke vode za lokalno stanovništvo u Varaždinskoj županiji u sjeverozapadnoj Hrvatskoj. Radi boljeg razumijevanja raspodjele nitrata u podzemnoj vodi i formuliranja odgovarajućih strategija upravljanja za zaštitu kakvoće podzemne vode, neophodno je istražiti podrijetlo, ponašanje i transport nitrata unutar varaždinskog vodonosnika. U provedenim istraživanjima korištena je kombinacija različitih metoda (hidrauličke, geokemijske, izotopne, mikrobiološke, statističke, modeliranje), što je rezultiralo brojnim saznanjima o aluvijalnom vodonosniku, njegovoj interakciji s površinskim vodama i oborinama te ponašanju nitrata unutar vodonosnika. Tijekom četverogodišnjeg razdoblja, u sklopu terenskih istraživanja prikupljani su na mjesečnoj bazi uzorci podzemne i površinske vode za mjerenje osnovnih kationa i aniona, ukupnog i otopljenog organskog i anorganskog ugljika te analizu stabilnih izotopa kisika i vodika iz vode (δ18O i δ2H). Također, prikupljane su i mjesečne oborine na kišomjeru u Hrašćici za analizu δ18O i δ2H. Na terenu su povremeno uzimani uzorci za analizu stabilnih izotopa kisika δ18O i dušika δ15N u otopljenom nitratu u vodi, za analizu izotopa ugljika δ13C u vodi te za analizu bakterija u podzemnoj vodi. Uzorkovanje se provodilo tijekom različitih hidroloških i vegetacijskih ciklusa kako bi se pratile moguće sezonske promjene. Uz uzorke vode, uzeti su uzorci kultura koje se uzgajaju na varaždinskom području, tlo, sediment vodonosnika te gnojiva za analizu izotopa δ13C i δ15N u krutim tvarima. Rezultati stabilnih izotopa vode upućuju da oborine obnavljaju podzemne i površinske vode. Analiza karata ekvipotencijala pokazala je da se vodonosnik napaja iz rijeke Drave i akumulacijskog jezera Varaždin, što je potvrđeno stabilnim izotopima vode. Efektivna infiltracija oborine procijenjena je pomoću Wetspass-M modela te u prosjeku iznosi 34% od ukupne oborine. Analiza bilance vode pokazala je da površinske vode sudjeluju u napajanju podzemne vode sa 68%, dok infiltracija oborina ima sekundarni učinak s 32%. Dvostruki izotopi nitrata upućuju da su mogući izvori nitrata u podzemnoj vodi organska gnojiva, otpadne vode, organski dušik iz tla te gnojiva na bazi amonijaka. Kemijska, izotopna, bakterijska i hijerarhijska klaster analiza pokazale su grupiranje bušotina ovisno o načinu korištena zemljišta u poljoprivrednim, urbanim i prirodnim područjima. Nitrifikacija je identificirana kao glavni proces transformacije dušika, dok se denitrifikacija može dogoditi lokalno, ali nema značajan utjecaj u regionalnom mjerilu. Korištenjem izotopa δ15N-NO3, δ18O-NO3 i δ13C u modelu miješanja određeni su dominantni izvori nitrata u pojedinim grupama: organsko gnojivo u poljoprivrednim, otpadne vode u urbanim te organski dušik iz tla u prirodnim područjima. Kalibrirani model tečenja podzemne voda i transporta nitrata korišten je za simulaciju koncentracija nitrata u podzemnoj vodi u sljedećih 20 godina. Simulacije modela predviđaju nastavak silaznog trenda koncentracija nitrata u središnjem dijelu i stabilno niske koncentracije nitrata u sjevernom dijelu istraživanog područja. Rezultati modeliranja pokazali su da je upravljanje poljoprivrednim aktivnostima najučinkovitiji pristup postupnom smanjenju onečišćenja nitratima u varaždinskom vodonosniku. Međutim, potrebna su desetljeća da koncentracije nitrata u podzemnim vodama reagiraju na promjene u unosu dušika s površine pa pozitivne učinke bilo kakvih potencijalnih mjera treba očekivati nakon dužeg razdoblja.