این مطالعه تأثیر عوامل زمین‌شناسی و انسانی بر ترکیب فیزیکوشیمیایی آب‌های زیرزمینی آبخوان قزوین را مورد ارزیابی قرار داده است. بر اساس دیاگرام گیبس بهینه شده، تمرکز نمونه‌ها در انتهای مسیر برهمکنش آب شیرین با واحدهای سیلیکاته تکامل ژئوشیمیایی ناشی از انحلال این واحدهای زمین‌شناسی و افزایش نسبت Na/(Na+Ca) است. مکانیسم تبادل کاتیونی در تغییر ترکیب شیمیایی آب زیرزمینی با استفاده از نمودار دو متغیره Ca+Mg نسبت به SO4+HCO3 و شاخص‌های کلروآلکالن CAI-1 و CAI-2 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که در 68 درصد از نمونه‌ها تبادل یونی مستقیم و در 32 درصد نیز تبادل یونی معکوس ترکیب شیمیایی آب زیرزمینی را کنترل می‌کنند. تغییرات Ca در مقابل SO4  بیانگر عدم تأثیرگذاری صرف انحلال ژیپس به عنوان منشأ یون‌های کلسیم و سولفات است. این تغییرات می‌تواند به دلیل تحرک و انتقال یون در خلال فرایندهای پدوژنیک  (چرخه بیوژئوشیمیایی سولفور) و فعالیت‌های انسانی باشد. بررسی نقش عواملی همچون ورودی کشاورزی، ورودی اتمسفری، نیتروژن خاک، فاضلاب، کود دامی، کود شیمیایی و فرایند دنیتریفیکاسیون در آلودگی آب زیرزمینی با بهره‌گیری از نمودار NO3/Na در مقابل Cl/Na و نسبت NO3/Cl در مقابل Cl دنبال شد. نتایج نشان می‌دهد که ورودی‌های کشاورزی و فاضلاب دارای نقش موثرتری در تغییر محتوای NO3 و Cl نمونه‌های آب زیرزمینی هستند. علاوه بر این، در برخی موقعیت‌ها به ویژه جنوب شرقی آبخوان، فرآیند دنیتریفیکاسیون موجب کاهش غلظت NO3 می‌شود. نتایج این مطالعه می‌تواند با درک مکانیسم‌های کنترل کننده ترکیب فیزیکوشیمیایی و شناسایی عوامل محتمل آلاینده آب زیرزمینی به مدیریت موثر منابع آب در این آبخوان استراتژیک کمک کند.