ในการเกษตร มักไม่ใช้ปุ๋ยไนโตรเจนในลักษณะที่เหมาะสมกับสถานที่และการใช้งาน หากระดับสูงเกินไป พืชจะดูดซับไนโตรเจนได้ไม่เต็มที่ เป็นผลให้ไนโตรเจนส่วนเกินถูกชะลงในน้ำบาดาลและน้ำผิวดินเป็นไนเตรต ซึ่งเป็นปัญหาที่เกิดขึ้นในหลายประเทศในสหภาพยุโรป ตัวอย่างเช่น ในปี 2018 ศาลยุติธรรมแห่งยุโรป (ECJ) ประณามประเทศในสหภาพยุโรป รวมถึงเยอรมนี ที่ละเมิดข้อกำหนดเกี่ยวกับไนเตรตของสหภาพยุโรป ปีที่แล้วคณะกรรมาธิการสหภาพยุโรปเตือนเยอรมนีให้ดำเนินการตามคำตัดสินของ ECJ

ปริมาณไนโตรเจนที่ใช้ผ่านการปฏิสนธิสามารถเข้าสู่น้ำบาดาลและน้ำผิวดินในรูปของไนเตรตหรือถูกดีไนตริไฟท์ (เช่น แปลงเป็นโมเลกุลไนโตรเจนและไนโตรเจนออกไซด์และปล่อยสู่อากาศ) ขึ้นอยู่กับกระบวนการที่ซับซ้อนในดิน ทีมนักวิจัยของ UFZ และพันธมิตรในสหรัฐอเมริกาที่นำโดยนักอุทกวิทยา Dr Rohini Kumar ได้วิเคราะห์รายละเอียดเพิ่มเติมว่ากระบวนการใดเป็นตัวกำหนดชะตากรรมของไนโตรเจนส่วนเกิน จุดเน้นอยู่ที่กระบวนการทางอุทกวิทยาและชีวธรณีเคมีในบริเวณราก Kumar กล่าวว่า "บริเวณรากเป็นส่วนที่มีพลวัตและกระฉับกระเฉงที่สุดของดินใต้ผิวดิน ซึ่งความชื้นในดิน การระเหย และระยะแห้ง/เปียกมีผลอย่างเด่นชัด

จนถึงขณะนี้ ความเปราะบางของพื้นที่เกษตรกรรมต่อการชะล้างด้วยไนเตรตนั้นได้รับการอธิบายโดยใช้ข้อมูลแบบคงที่เกี่ยวกับการใช้ที่ดิน ดิน และภูมิประเทศของภูมิประเทศ รวมกับปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยและระดับน้ำใต้ดิน โดยไม่คำนึงถึงความแปรปรวนชั่วขณะของพื้นที่ "อย่างไรก็ตาม ปริมาณน้ำฝนและอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงทุกวัน ซึ่งส่งผลต่อการระเหยของน้ำและน้ำในดิน และในที่สุดเวลากักเก็บและการขนส่งทางน้ำไปยังชั้นที่ลึกกว่า ค่าเฉลี่ยตามที่ใช้อธิบายสภาวะคงที่จึงไม่ค่อยเหมาะสมจากมุมมองของวันนี้" Kumar อธิบาย นักวิจัยจึงใช้วิธีการไดนามิกในการคำนวณว่าไนเตรตที่ละลายน้ำสามารถคงอยู่ในโซนรากได้นานแค่ไหน ก่อนที่มันจะกรองลงไปถึงระดับที่ลึกกว่า พวกเขารวม mHM (แบบจำลองอุทกวิทยา mesoscale) ที่พัฒนาขึ้นที่ UFZ กับการคำนวณการเปลี่ยนแปลงรายวันของการกักเก็บน้ำและไนเตรตในโซนรากรวมถึงการดีไนตริฟิเคชั่น ด้วยความช่วยเหลือของ mHM นักวิทยาศาสตร์สามารถจำลองการกระจายเชิงพื้นที่และเวลาของพลศาสตร์อุทกวิทยาได้ เช่นเดียวกับพลวัตของการขนส่งที่เกิดขึ้นในเขตรากทั่วยุโรปจนถึงวันนี้ตลอด 65 ปีที่ผ่านมา

ด้วยแนวทางใหม่นี้ นักวิจัยของ UFZ สรุปได้ว่าอย่างน้อยสี่เดือนต่อปี พื้นที่เกษตรกรรมเกือบ 75% ของยุโรปมีความเสี่ยงที่ไนเตรตจะชะลงในน้ำบาดาลและน้ำผิวดิน หากใช้วิธีคงที่ สัดส่วนนี้เป็นเพียง 42% ดร. Andreas Musolff ผู้เขียนร่วมและนักอุทกธรณีวิทยาของ UFZ กล่าวว่า "เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเชิงพื้นที่และเวลาของการขนส่งทางน้ำไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาในการประเมินความเปราะบางของการกำหนดเขตเสี่ยงของไนเตรต ข้อกังวลนี้รวมถึงพื้นที่ทางตะวันออกและตะวันออกเฉียงเหนือของเยอรมนี คาบสมุทรไอบีเรีย และบางประเทศในยุโรปตะวันออก

ตามที่นักวิจัยของ UFZ การค้นพบใหม่สามารถช่วยในการจัดการความเสี่ยงของไนโตรเจนในการเกษตรได้ดีขึ้น "เกษตรกรสามารถใช้ข้อมูลที่แม่นยำยิ่งขึ้นเพื่อปรับระบบปุ๋ยของพวกเขาได้แม่นยำยิ่งขึ้น ดังนั้นจึงมั่นใจได้ว่าไนเตรตจะมีอยู่ในดินน้อยที่สุดในช่วงเดือนที่สำคัญอย่างยิ่ง" Musolff กล่าว สิ่งนี้จะป้องกันไม่ให้ไนเตรตเพิ่มเติมเข้าสู่น้ำใต้ดินและน้ำผิวดิน "การศึกษานี้มุ่งเน้นไปที่โซนดินเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการประเมินความเสี่ยงที่ครอบคลุมของโหลดไนเตรตในน้ำใต้ดินและน้ำผิวดิน และจะตามด้วยการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับการขนส่งและการดีไนตริฟิเคชั่นในดินผิวดิน น้ำบาดาล และน้ำผิวดิน" กุมารกล่าวบาคาร่า สมัครบาคาร่า