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川の近くの土壌に蓄積する硝酸塩は、降雨時の川水中の硝酸塩レベルの上昇に重要な役割を果たしていると、日本の名古屋大学の研究者が報告している。ジャーナル「バイオジオサイエンス」に掲載された彼らの研究結果は、窒素汚染を軽減し、湖や沿岸水域などの下流の水域の水質を改善するのに役立つ可能性がある。
硝酸塩は植物や植物プランクトンにとって重要な栄養素ですが、河川中の硝酸塩濃度が高いと水質を悪化させ、富栄養化（水に栄養素が過剰に含まれること）を引き起こし、動物や人間の健康にリスクをもたらす可能性があります。雨が降ると河川内の硝酸塩レベルが上昇することが知られていますが、その理由は明らかではありません。
雨が降ると硝酸塩がどのように増加するかについては、主に 2 つの理論があります。最初の理論によれば、大気中の硝酸塩は雨水に溶解し、直接川に流入します。2 番目の理論は、雨が降ると、河岸帯として知られる川に隣接する地域の土壌硝酸塩が川の水に入り込むというものです。
硝酸塩の発生源をさらに調査するために、環境学研究科の角貝うるむ教授率いる研究チームは、アジア大気汚染研究センターと協力して、窒素と酸素の同位体組成の変化を分析する研究を実施した。硝酸塩や大雨の場合。河川内の硝酸塩濃度の増加。
これまでの研究では、日本の北西部、新潟県の加治川上流の川で嵐の間に硝酸塩濃度が大幅に上昇したことが報告されている。研究者らは、加治川上流の小川を含む加治川流域から水サンプルを収集した。3 回の嵐の間、彼らはオートサンプラーを使用して流域の河川を 24 時間にわたって 1 時間ごとにサンプリングしました。
研究チームは、川の水中の硝酸塩の濃度と同位体組成を測定し、その結果を川の沿岸地帯の土壌中の硝酸塩の濃度と同位体組成と比較しました。その結果、硝酸塩のほとんどは雨水ではなく土壌に由来することがわかりました。
研究論文の著者である名古屋大学のウェイティアン・ディン博士は、「河川の水位と地下水の上昇により、沿岸土壌の硝酸塩が河川に流れ込むことが、嵐の際の河川内の硝酸塩増加の主な原因であると結論づけた」と研究論文の著者である名古屋大学のウェイティアン・ディン博士は述べた。
研究チームはまた、嵐時の硝酸塩フラックスの増加に対する大気中の硝酸塩の影響も分析した。降水量の増加にもかかわらず、河川水中の大気硝酸塩の含有量は変化せず、これは大気硝酸塩の発生源のわずかな影響を示しています。
研究者らはまた、海岸土壌の硝酸塩が土壌微生物によって生成されていることも発見した。「微生物由来の硝酸塩は、日本では夏と秋にのみ海岸土壌に蓄積すると考えられています」と角貝教授は説明する。「この観点から、降雨による川中の硝酸塩の増加はこの季節にのみ起こると予測できます。」
参考文献：Dean W、角貝 W、中川 F、他森林の小川の硝酸塩の発生源を追跡すると、嵐の際に濃度が上昇することがわかりました。生物地球科学。2022;19(13):3247-3261。土井: 10.5194/bg-19-3247-2022
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