随着地下水在人类生活和生产中扮演越来越重要的角色,其硝酸盐的污染治理已经刻不容缓。反硝化反应是硝酸盐主要的降解过程,利用异养反硝化方法可以有效地脱除水体中的硝酸盐,提高污染物处理的经济效益。直接或间接影响反硝化速率的因素有很多,其中由于地下水介质具有特有的非均质性,水力渗透系数在很小的研究区域内可以变化几个数量级,较其它同样具有空间变异性的参数而言,其能带来的影响更为显著。本研究进行了一系列二维砂箱实验,在均匀分布的沙层中布置了水流渗透系数不同的区块,以此模拟含水层的非均质性对硝酸盐示踪剂迁移和转化的影响。同时,利用数值模拟软件MODFLOW,MT3DMS和RT3D模型,对实验室尺度下的二维非均质场地中反硝化作用下硝酸盐的降解进行了详细的分析。结果表明,含水层渗透系数的非均质性与反硝化反应硝酸盐的去除率之间存在复杂的非线性关系。只有当区块与背景渗透系数差异较大时（相差几个数量级）,反硝化反应中硝酸盐的去除率才会有明显的变化。低渗透性区块的存在较同等高渗透性区块,更有利于提高反硝化反应中硝酸盐的去除率。当实验区域的整体弥散度增大时,反硝化反应硝酸盐的去除率会增加。这些结果对地下水硝酸盐污染的防控和修复有一定的指导意义。