本教材阐述了同位素地球化学的基本知识，稳定同位素分馏的基本理论，放射性同位素衰变理论；依据环境同位素的示踪和定年两个主要功能，对全球水循环过程中环境同位素的组成、分馏机理及其时空演化规律进行讲解和论述；阐述环境同位素方法和人工同位素示踪方法的原理，讲解其在水文地质、环境地质、生态水文、工程地质等中的应用等。本教材以全球水循环过程为基础，以地下水为主要对象，在水文地质学基础、地下水动力学、水文地球化学的基础上，阐述环境同位素的示踪和定年功能。本教材强调水文地质学科的系统性，内容基础性和新进展相结合，突出原理和方法并重，并能解决地下水相关的实际问题和科学问题。