Розглядаються фундаментальні основи фракціонування стабільних ізотопів водню, кисню, сірки, вуглецю, азоту, стронцію та літію. Узагальнені й проаналізовані результати теоретичних і експериментальних досліджень у галузях гідрохімії, ізотопної гідрології, океанології, біохімії й екології. Значну увагу в монографії приділено результатам досліджень, проведених у колишньому Радянському Союзі, при цьому понад 40% загального обсягу роботи становлять оригінальні дослідження автора. З позицій ізотопії та хімії води розглянуто еволюцію океанічних вод, зв’язаних підземних глибоких вод і вод інфільтрації, морських вод (Аральське, Каспійське, Азовське, Мертве, Червоне та ін.) і прісноводних водойм (озеро Байкал, Ладозьке та ін.) та водотоків (річки Дон, Кубань, Волга, Біла, Уфа, Селенга, Ангара та ін.).