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リン−フロー−

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• 『自然界のリン（P）濃度』はこちらを参照。
• 『リンを含む化学種』はこちらを参照。

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• 一般的なマテリアルフローは『マテリアルフローについて』のページを参照。

　ここでは、自然界におけるリンのフロー（フラックス）とストック（リザーバ、プール）を『リン循環（リンサイクル）』と呼び、人間社会におけるマテリアルフローとしてのリンの流れを『リンフロー』と呼んでいる。近年には人間社会におけるフローとストックが多いため、『リン循環』と『リンフロー』の違いは不明確なことが多いし、これらを区別しないことも多い。

【2013】

• 鈴村（2013/11）による『海洋のリン循環に関する研究』から　　
  

  鈴村（2013/11）による『海洋のリン循環に関する研究』から　 【参考】The Oceanic Phosphorus Cycle　　http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cr0503613 　Adina Paytan and Karen McLaughlinの両氏による。2007年、14p。

【2011】

• Hartmann and Moosdorf.(2011)による『Chemical weathering rates of silicate-dominated lithological classes and associated liberation rates of phosphorus on the Japanese Archipelago - Implications for global scale analysis』から
  

  日本列島における風化作用（珪酸塩に富む岩石からであり、炭酸塩に富む岩石からは含まない）によるリンの放出速度は1〜390 kg P／km2／年。 世界全体で、160万トンP／年（13.8 kg P／km2／年）。 Hartmann and Moosdorf.(2011)による『Chemical weathering rates of silicate-dominated lithological classes and associated liberation rates of phosphorus on the Japanese Archipelago - Implications for global scale analysis』から

  
  
• Cordell et al.(2011)による『Towards global phosphorus security: A systems framework for phosphorus recovery and reuse options』から
  

  Fig. 3. Potential points of phosphorus recovery and increased efficiency in the global food production and consumption system. (Internal accumulation of P and recycling potential within a sector are not indicated here. For example, P accumulating in arable soils and the large potential to recycle (R+) P within the livestock sector for fertilizing pastures that require P (rather than ‘dumping’ on land that does not require P) are not indicated here.) Figures represent current phosphorus flows in Mt a1 of P (million metric tonnes P per year). Source: Adapted from Cordell et al. (2009a) Cordell et al.(2011)による『Towards global phosphorus security: A systems framework for phosphorus recovery and reuse options』から

【2009】

• Smit,A.L., Bindraban,P.S., Schroder（oの頭に´）, J.J., Conijn,J.G. and vander Merr,H.G.(2009)による『Phosphorus in agriculture: global resources, trends and developments』から【見る→】
  

  表１．　リンの世界における生物圏での主なフラックス（100万トンP／年）〔Smil（2000）およびRuttenberg（2003）〕

  P-フラックス	Smil（2000）	Ruttenberg（2003）
  大気からの沈着	3-4	3
  浸食および流出	25-30	19-22
  植物による摂取
  陸上	70-100	71-200
  海洋	900-1200	600-1100
  海洋堆積物への埋没	20-35	8-9
  海から陸へ（漁業）		0.3
  鉱業によるP		12-14*
  *　2008年に、肥料としての消費が約18（100万トンP／年）となった。

  
  

  表２．リンの生物圏における主なリザーバ〔Ruttenberg（2003）、Smil（2000）、Jasinski（2008）〕

  Pリザーバ		総蓄積量 （100万トンP）	引用 文献
  R1	堆積物（地殻の岩石と60cm以深の土壌と海洋堆積物）	800,000,000-4,000,000,000	1
  R2	土壌（0-50cm）	40,000-50,000	2
  	無機P	35,000-40,000	2
  	有機P	5,000-10,000	2
  R7	鉱業利用可能なP	2,400-6,600	3
  	海洋	93,000	2
  R4	表層、0-300m（全溶存P）	3,000	1
  R5	深層、300-3300m（全溶存P）	90,000	1
  R3	陸上の植物体	500-550	2
  	動物体	30-50	2
  	人体	3	2
  R6	海洋植物体	50-140	1
  R8	大気中	0.028	1
  1＝Ruttenberg、2＝Smil、3＝Jasinski。

  
  

  図１．入力（I、流入）と出力（O、流出）および耕地の食料生産体系（Cordell, 2008, 2009による）を通じてSmil（2000, 2007）とLiu et al.（2008）のデータと我々の計算も考慮した、世界における主要なリン・フロー図

• Cordell et al.(2009)による〔『The story of phosphorus: Global food security and food for thought』から〕【見る→】
  

  図１．肥やしと人の排出物とグアノ（鳥糞石）と燐酸塩岩の4種のリン源に対する、最近200年間における肥料としての利用の変遷（データの信頼性は同じではなく、前三者のデータは正確ではない）。Brink (1977)とBuckingham and Jasinski (2004)とIFA (2006)とSmil (2000b)のデータを用いて作図した。 Brink,J.(1977): World resources of phosphorus. Ciba Foundation Symposium 13-15, 23-48. Buckingham,D. and Jasinski,S.(2004): Phosphate Rock Statistics 1900-2002. US Geological Survey. IFA(2006): Production and International Trade Statistics. International Fertilizer Industry Association Paris. http://www.fertilizer.org/ifa/statistics/pit_public/pit_public_statistics.asp (accessed 20 August 2007). Smil,V.(2000b): Phosphorus in the environment: natural flows and human interferences. Annual Review of Energy and the Environment, 25, 53-88.

【2005】

• John A. Harrison et al.による『Dissolved inorganic phosphorus export to the coastal zone: Results from a spatially explicit, global model』（2005/8/27）から
  

  Figure 3. NEWS-DIP predicted DIP yield by watershed (kg P km-2yr-1) for exoreic basins. White basins are either endoreic or had no predicted DIP export. For the sake of clarity, only delineations for basins containing more than 10 half-degree grid cells are shown.	Figure 4. NEWS-DIP predicted DIP load by watershed (Mg P basin-1yr-1) for exoreic basins. For the sake of clarity, only delineations for basins containing more than 10 half-degree grid cells are shown.
  Figure 5. Dominant source of DIP by watershed for exoreic basins. “Dominant source” is defined as the modeled source that NEWS-DIP predicts contributes the largest fraction of DIP to the coast. For the sake of clarity, only delineations for basins containing more than 10 half-degree grid cells are shown.
  John A. Harrison et al.による『Dissolved inorganic phosphorus export to the coastal zone: Results from a spatially explicit, global model』（2005/8/27）から

【2003】

• Baturin(2003)による〔『Phosphorus cycle in the ocean』から〕【見る→】
• Kholodov(2003)による〔『Geochemistry of phosphorus and origin of phosphorites: Communication 2. Sources of phosphorus in continents and genesis of marine phosphorites』から〕【見る→】
• Kholodov(2003)による〔『Geochemistry of phosphorus and origin of phosphorites: Communication 1. Role of terrigenous material in the hypergene phosphorus geochemistry』から〕【見る→】
• Ruttenberg（2003）による〔『8.13 The global phosphate cycle』から〕【見る→】

【2002】

• Smil(2002)による〔『Phosphorus: Global transfers』から〕【見る→】
  

  表１　リンの主要な生物圏のリザーバとフラックス

  リンのリザーバ	全量（１００万トンP）
  海洋	93000
  表層	8000
  深層	85000
  土壌	40-50
  無機リン	35-40
  有機リン	5-10
  植物体	570-625
  陸上	500-550
  海洋	70-75
  動物体	30-50
  人間体	3
  リンのフラックス	年間速度 （100万トンP／年）
  大気沈着	3-4
  浸食と流出	25-30
  粒状リン	18-22
  溶存リン	2-3
  植物摂取	970-1300
  陸上	70-100
  海洋	900-1200
  海洋堆積物中への埋没	20-35
  構造的隆起	15-25

【2001】

• Bennett et al.(2001)による〔『Human impact on erodable phosphorus and eutrophication: A global perspective』から〕【見る→】
  １）現在のリンの流れ
  

  過程	見積り量	フロー量 （100万トン／年）
  採鉱から	18.5（Tg／年＝100万トン／年）	18.5
  風化から	15−20（Tg／年）	15〜20
  大気へ	1（Tg／年）	1
  河川へ	22（Tg／年）	22
  蓄積	（15＋18.5）−（1＋22）＝10.5　〜　（20＋18.5）−（1＋22）＝15.5	10.5〜15.5

  ●採鉱から地表土壌へは1850万トン／年。
  ●1995〜1996年の燐酸塩岩の生産量は1980万トン／年。
  1980−80（産業用途）−200（動物飼料）＋150（肥やし）＝1850万トン／年。
  ●風化から表面土壌へは1500〜2000万トン／年。
  削剥速度は200億トン／年で、リンの濃度を0.1％とすれば、2000万トン／年。
  先史時代の削剥速度を100億トン／年とすれば、1000万トン／年。
  現在の風化速度の見積りの平均から、1500万トン／年。
  ●大気から地表へは320万トン／年。地表から大気へは420万トン／年。従って、地表から大気へ100万トン／年。
  ●河川から海洋へは2200万トン／年。そのうち、溶存は200万トン／年。粒子状は2000万トン／年。
  河川堆積物フラックスを150億トン／年とし、リンの平均濃度を0.1275％〔＝1275ppmw（mg/kg）〕とすれば（これらの値で計算すれば約1900万トン／年）、溶存と粒子状の合計フラックスは2200万トン／年（？）。これは、従来の報告値の1700〜3200万トン／年の範囲内。
  ●土壌と淡水系へは合計3350〜3850万トン／年となる。2300万トン／年がアウトプットであるから、蓄積量は1050〜1550万トン／年となる。
  ●淡水堆積物への蓄積は100〜310万トン／年。
  淡水面積1040万km²、堆積速度1mm／年、平均リン濃度0.3％（＝3 mg/g乾燥重量）とすれば、100万トン／年。流出水量（0.3 m／年）について20％のリンの保持を仮定すれば、310万トン／年。
  ●1958〜1998年での世界の農地蓄積は800万トン／年。陸上全体の11％を占める。800万トン／年のうち500万トン／年は途上国。

【2000】

• Smil(2000)による〔『Phosphorus in the environment: Natural flows and human interferences』から〕【見る→】
• Compton et al.(2000)による『Variations in the global phosphorus cycle』から　【見る→】
  

  表１B　現在のリンの海洋へのフラックスのまとめ
  （×10¹²g／年＝100万トン／年）

  DIP	0.8-1.4
  DOP	0.2（平均）
  POP（0.5は土壌由来；0.4は頁岩由来）	0.9（平均）
  PIP、鉄に結合（鉄−マンガン酸化物／オキシ水酸化物に吸着したリン）	1.3-7.4
  PIP、砕屑性	14.5-20.5
  河川によるリンの合計	17.7-30.4
  風成（大気による）リン	1.05（20％は反応性）
  河川によるリンと風成リンの合計のフラックス	18.7-31.4
  現在の可能性のある反応性リンの合計のフラックス（DIP＋DOP＋POP＋鉄結合PIP＋風成反応性P）	3.4-10.1

【1994】

• Reeburgh（1997?）による『Figures summarizing the global cycles of biologically active elements』から　　
  

  Figure 4. Global phosphorus reservoirs, fluxes and turnover times. Major reservoirs are underlined, pool sizes and fluxes are given in Tg (1012g) P and Tg P yr-1. Turnover times (reservoir divided by largest flux to or from reservoir ) are in parentheses. To convert Tg P to moles P, multiply by 3.2 x 1010. Note that the phosphorus cycle has no atmospheric component, and is restricted to solid and liquid phases. The major sink is burial in marine sediments. Marine phosphorite deposits are mined and reintroduced to the cycle by man's activities. The phosphorus biomass reservoirs are derived from the carbon cycle and C:P ratios.

  Table 1. Reservoir sizes and Turnover Times of Biologically Active Elementsのphosphorus

  Reeburgh（1997?）による『Figures summarizing the global cycles of biologically active elements』から

【1983】

• Scientific Committee On Problems of the Environment (SCOPE)（1983）による『SCOPE 21 The Major Biogeochemical Cycles and Their Interactions』から
  

  Figure 2.4 A global phosphorus cycle. Fluxes are in Tg P yr-1 and reservoirs are in Tg P. From Table 2.5 〔Scientific Committee On Problems of the Environment (SCOPE)によるSCOPE 21 The Major Biogeochemical Cycles and Their Interactionsの中の『2 C, N, P, and S Cycles: Major Reservoirs and Fluxes』から〕

  
  

  Figure 16.8 The atmospheric phosphorus cycle. The numbers in parentheses are the estimated inputs of sea-water soluble phosphorus through rivers and through the atmosphere (After Graham and Duce, 1979). Reproduced by permission of Pergamon Press Ltd. 〔Scientific Committee On Problems of the Environment (SCOPE)によるSCOPE 21 The Major Biogeochemical Cycles and Their Interactionsの中の『16 Biogeochemical Cycles and the airsea Exchange of Aerosols』から〕 Graham,W.F. and Duce,R.A.(1979): Atmospheric pathways of the phosphorus cycle. Geochim.Cosmochim.Acta, 43, 1195-1208.

【1975】

• 鹿園（1997）による〔『地球システムの化学』（222-224p）から〕【見る→】
  

  表33　リンサイクル、リザーバー中のリン量、フラックス、滞留時間
  （Lerman et al., 1975）

  	リザーバー （iまたはj）	質量Mi （トンP）	フラックスFij （106トンP/y）	滞留時間 （τi＝Mi/Fij(y)）
  1	堆積物	4×1015	F12＝20	τ12＝2×108
  2	陸	2×1011	F21＝18.3 F23＝63.5 F25＝1.7	τ21＝1.09×104 τ23＝3.15×103 τ25＝1.18×105
  3	陸の生物	3×109	F32＝63.5	τ32＝47
  4	海の生物	1.38×108	F45＝998 F46＝42	τ45＝0.14 τ46＝3.3
  5	表層海水	2.71×109	F54＝1040 F56＝18	τ54＝2.6 τ56＝150
  6	深層海水	8.71×1010	F61＝1.7	τ61＝5.12×104
  7	採掘可能なリン鉱石	1×1010	F72＝12 　または F72＝12×e0.07t	τ72＝830 　または τ72＝60

【2008】

• Russell et al.(2008)による〔『Net anthropogenic phosphorus inputs: spatial and temporal variability in the Chesapeake Bay region』〕【見る→】
  【チェサピーク湾】

【2005】

• Nemery（最初のeの頭に´） et al.(2005)による〔『Phosphorus budget in the Marne Watershed (France): urban vs. diffuse sources, dissolved vs. particulate forms』〕【見る→】
  【Marne（フランス）】
• Cha et al.(2005)による〔『Early diagenetic redistribution and burial of phosphorus in the sediments of the southwestern East Sea (Japan Sea)』〕【見る→】
  【日本海南西部】
• 岩手県（2005）による『平成16 年度岩手県窒素・リン物質循環フロー調査報告書』から
  

  図 3-7 県全体におけるリン循環フロー（平成14 年度、単位：×10t/年） 〔岩手県環境生活部環境保全課による（株式会社 日水コン、平成17 年3 月）『平成16 年度岩手県窒素・リン物質循環フロー調査報告書』（27p）から〕

• 水谷（1997）による『全リン物質循環図（1992）』から
  

  図−3　全リン物質循環図 〔長崎大学環境科学部の石崎勝義氏による『し尿は大地に戻そう』の『図−3　全リン物質循環図』から〕

【1997】

• 水谷（1997）による『総窒素・総リンの物質循環図』から
  

  図-2　総リン物質循環図（1992年度；単位：1,000 t P） 水谷（1997）による『総窒素・総リンの物質循環図』から

【2010】

• 地質調査総合センターによる『日本の地球化学図　海の地球化学図』から
  

  中国地方のリン（P2O5）濃度（重量％） リン（P2O5）濃度（重量％） 産総研の地質調査総合センターによる日本の地球化学図　海の地球化学図から

【2006】

• 若松ほか（2006/6）による『わが国における渓流水のリン濃度の実態とその規定要因』（『67）』）から
  

  若松ほか（2006/6）による『わが国における渓流水のリン濃度の実態とその規定要因』（『67）』）から 【参考】 ・わが国における渓流水のリン酸態リン濃度とその規定要因　　https://www.jstage.jst.go.jp/article/jswe/29/11/29_11_679/_article/-char/ja/／https://www.jstage.jst.go.jp/article/jswe/29/11/29_11_679/_pdf 　若松孝志・木平英一・新藤純子・吉岡崇仁・岡本勝男・板谷明美・Min-Sik KIMの諸氏による。2010年1月、8p。水環境学会誌、29（11）、679-686、2006年。 ・わが国における渓流水のリン濃度の実態とその規定要因　　 http://criepi.denken.or.jp/jp/kenkikaku/report/leaflet/V05034.pdf 　2p。

《世界》

• 松八重・長坂（2012）による『国際貿易に伴う世界および日本のリンフロー』から
  『創立90周年記念特別企画（生物工学会）　特集−バイオ技術10年の軌跡−「いのちの元素」リンの資源問題をめぐって』の中の論文。
  

  図1．食料の貿易に随伴するリンのフロー（ktは千トン）	図2．リン鉱石の貿易に随伴するリンのフロー（ktは千トン）
  松八重・長坂（2012）による『国際貿易に伴う世界および日本のリンフロー』から 『創立90周年記念特別企画（生物工学会）　特集−バイオ技術10年の軌跡−「いのちの元素」リンの資源問題をめぐって』の中の論文。

《China（中国）》

• Fan et al.(2009)による〔『The evolution of phosphorus metabolism model in China』から〕【見る→】
• Chen et al.(2008)による〔『Agricultural phosphorus flow and its environmental impacts in China』から）【見る→】

《Finland（フィンランド）》

• Antikainen,R.(2007)による〔『Substance flow analysis in Finland - Four case studies on N and P flows』から〕【見る→】
• Antikainen et al.(2005)による〔『Decision support approaches: life cycle assessment (LCA) and substance flow analysis (SFA)』から〕【見る→】

《South Korea（韓国）》

• Jeong et al.(2009)による〔『Substance flow analysis of phosphorus and manganese correlated with South Korean steel industry』から）【見る→】