不同環境條件下，穩定氮同位素的組成會有一定的差異，作為是一種很好的污染物指示劑，在生態系統污染的監測中，測定的15N值還可以作為水域環境污染程度指標。通過使用穩定性同位素技術，可以使生態學家測出許多隨時空變化的生態過程，同時又不會對生態系統的自然狀態和元素的性質造成干擾。穩定同位素能夠被用來測定植物通過氮固定或吸收土壤NH4及NO3-獲得氮素相對比率，確定土壤中碳和氮周轉速率，判定N2O的來源（硝化細菌或反硝化細菌），確定食物鏈的長度，確定空氣和水體污染物的來源以及如何確定植物的分布區域等。