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国立大学法人東海国立大学機構 黑料网大学院环境学研究科 博士後期課程学生のテイ イテン、角皆 潤 教授、中川 書子 准教授らの研究グループは、アジア大気汚染研究センターの 佐瀨 裕之 部長らとの共同研究で、降雨の発生に伴って河川水中の硝酸（狈翱₃^-）^注1）の浓度が着しく増大する现象は、流域の河畔部の土壌中に蓄积した硝酸の流入が原因であることを明らかにしました。
降雨に伴って河川水中に含まれる硝酸の浓度が増大することは古くから知られていましたが、その原因は明らかになっていませんでした。共同研究グループは、降雨时の河川水を採取するとともに、浓度上昇に伴う硝酸分子中の窒素および酸素の同位体组成^注2）の変化を测定することで、上记の结论に到达しました。河川水位の上昇が、河畔部の土壌中に蓄积した硝酸の流出を促进したものと考えられます。またこの硝酸は、土壌中の微生物が作り出したものでした。
硝酸は一次生产（光合成）を律速する栄养塩^注3）として知られていて、河川水中におけるその浓度変化は、下流に位置する河川や湖沼、沿岸海洋域の富栄养化や生态系构造に甚大な影响を及ぼすことが知られています。今回の発见は、流域の环境が河川水を通して下流域の水环境に与える変化を评価する上でも、また湖沼や沿岸海洋域における窒素汚染や水质劣化を防止する上でも、贵重な知见となります。
本研究成果は、2022年7月11日付で欧州地球科学連合（European Geosciences Union）の科学雑誌「Biogeosciences」に掲載されました。

【ポイント】

?雨が降ると河川水中の硝酸浓度が増えることは古くから知られていたが、理由は分かっていなかった。
?硝酸の窒素および酸素の同位体组成を指标に用いることで、河畔部の土壌中に蓄积した硝酸の流入が原因であることを突き止めた。
?湖沼や沿岸海洋域における窒素汚染や水质劣化を防止する上で贵重な知见となる。

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【用语説明】

注1）硝酸（狈翱₃^-）：
生物の必须元素である固定态窒素（狈）の地球表层环境下における主要存在形态。代表的な栄养塩であり、その供给速度は、地上や水域を问わず、一次生产（光合成）量や生态系构造を左右することが知られている。例えば、水域で高浓度化すると、富栄养化や生态系シフト等の环境问题を引き起こす。また、高浓度化した水は、饮用に利用できなくなる。自然界に存在する硝酸は、大気から降水等を通じて地表に沉着する硝酸（大気硝酸）と、微生物がアンモニアの硝化反応を通じて作り出す硝酸（再生硝酸）に大别され、前者の大部分は地表から大気中に放出された狈翱_Xを、后者の大部分は含窒素有机物（タンパク质やアミノ酸）を、その窒素（狈）の起源として、地球表层圏内を循环している。なお狈翱₃^-は、正しくは「硝酸イオン」と呼ぶべきだが、自然界には贬狈翱₃や狈补狈翱₃といった形で存在するものも多くあり、これらを総称として「硝酸」と呼び、化学式は主要形である狈翱₃^-を使う习惯があり、これに倣った。

注2）窒素および酸素の同位体组成：
自然界に存在する窒素原子の大部分（約99. 6%）は陽子7個と中性子7個の原子核から構成される質量数14の窒素原子（¹⁴狈と表记）であるが、阳子7个と中性子8个の原子核から构成される质量数15の窒素原子（¹⁵Nと表記）が0.4% 程度混在する。同じく酸素原子の大部分（約99. 8%）は陽子8個と中性子8個の原子核から構成される質量数16の酸素原子（¹⁶翱と表记）であるが、阳子8个と中性子9个の原子核から构成される质量数17の酸素原子（¹⁷Oと表記）が0.04% 程度、陽子8個と中性子10個の原子核から構成される質量数18の酸素原子（¹⁸Oと表記）が0.2% 程度混在する。これらはいずれも安定な原子核で放射壊変はしないが、その相対存在比は、自然界における諸過程（化学反応や相変化など）に際して、微小に変化するため、指標として活用される。

注3）栄养塩：
一次生产者（植物や植物プランクトン）の光合成を律速（＝制限）する微量栄养物质の総称。代表的な栄养塩に、窒素（硝酸やアンモニア）とリンがある。栄养塩が供给されると光合成が活発化するため、水域への过剰供给は富栄养化や赤潮、贫酸素化などの环境问题を引き起こす。また、栄养塩类の相対的な供给比の変化（＝窒素とリンの供给比の変化）は一次生产者を変化させ、それを捕食する动物类を含めた生态系全体に変化をもたらす危険性もある。

【论文情报】

雑誌名：叠颈辞驳别辞蝉肠颈别苍肠别蝉（欧州地球科学连合の科学雑誌）
論文タイトル：Tracing the source of nitrate in a forested stream showing elevated concentrations during storm events
著者： Weitian Ding¹, Urumu Tsunogai¹, Fumiko Nakagawa¹, Takashi Sambuichi¹, Hiroyuki Sase², Masayuki Morohashi², and Hiroki Yotsuyanagi² （丁 瑋天¹, 角皆 潤¹, 中川 書子¹, 三歩一 孝¹, 佐瀨 裕之², 諸橋 将雪², 四柳 宏基²）
※1．黑料网，※2．アジア大気汚染研究センター
顿翱滨：10.5194/产驳-19-3247-2022
URL:

【研究代表者】