主要从事干旱半干旱地区地下水补给及与生态系统的相互关系研究。目前研究重点是土地利用变化对地下水补给和水质的影响和试图通过包气带将地表过程和深部过程结合起来。       

             曾在国家自然科学基金课题和中国科学院知识创新工程重要方向项目等一系列项目资助下（硕博导师负责的项目），进行新疆塔里木流域、河西走廊、巴丹吉林沙漠及周边地区、黄土高原、华北平原（唐山）等中国北方干旱半干旱区的水循环与地下水补给、地下水污染示踪研究，加深理解了环境示踪剂在解决水资源特别是地下水资源评价与演化规律中的应用。

            从技术层面上：

           （1）掌握了环境示踪剂包括稳定同位素（水中H-2和O-18，硝酸盐N-15和O-18）、放射性同位素（H-3，C-14，Cl-36）及水化学（CMB，NO3，等）测试方法及解释；

           （2）掌握了包气带定深取样技术、土壤水共沸与真空提取技术及水分溶质耦合模拟研究方法、土壤气测量与取样方法。

            主要成果与认识：

          （1）指出塔里木河中下游河岸带地下水受现代水补给十分有限，在距离河道1500-200 m以内，中游修建堤防可能进一步阻止河水对地下水的补给，进而导致更严重的生态退化；

          （2）提出利用氘盈余确定水体盐化机理的方法，克服单纯O-18（或H-2）与TDS关系中初始水氢氧同位素的不确定性；

          （3）提出了一种碳-14校正的概念模型（V&P模型），并成功地应用到甘肃民勤盆地、河北平原深层地下水和陕西西安地热水的碳14年龄校正中；

          （4）将氯质量平衡原理首次成功地应用到黄土高原地下水补给评价中，并根据土地利用前后氯剖面的差异提出了土地利用变化对地下水补给影响的评价方法（W. M. Edmunds和A. Herczeg的审稿意见）；

          （5）指出黄土高原地下水重同位素较降水平均值贫化的原因是季节性补给的原因。降水通过巨厚包气带入渗到地下水水面的时间在60-500年（无氚）。提出并评价了当包气带较厚时土地利用变化对地下水补给和地下水水质的影响的滞后效应；

         （6）提出利用次现代水（无氚，年龄大于60年）利用统计方法评价区域硝酸盐的背景值（baseline），结果显示中国北方硝酸盐的背景值在2-9 mg/L（NO3），利用16个包气带剖面（638个土壤样）详述了影响地下水和包气带硝酸盐分布的各种因素；

         （7）利用土壤中CO2含量及同位素（识别CO2来源）评价CO2地质封存安全风险。