『Abstract
　The chemical status of major and trace elements (TE) in various boreal small rivers and watershed has been investigated along a 1500-km transect of NW Russia. Samples were filtered in the field through a progressively decreasing pore size (5, 0.8 and 0.22μm; 100, 10, and 1kD) using a frontal filtration technique. All major and trace elements and organic carbon (OC) were measured in filtrates and ultrafiltrates. Most rivers exhibit high concentration of dissolved iron (0.2-4 mg/l), OC(10-30 mg/l) and significant amounts of trace elements usually considered as immobile in weathering processes (Ti, Zr, Th, Al, Ga, Y, REE, V, Pb). In (ultra)filtrates, Fe and OC are poorly correlated: iron concentration gradually decreases upon filtration from 5μm to 1 kD whereas the major part of OC is concentrated in the < 1-10 kD fraction. This reveals the presence of two pools of colloids composed of organic-rich and Fe-rich particles. According to their behavior during filtration and association with these two types of colloids, three groups of elements can be distinguished: (i) species that are not affected by ultrafiltration and are present in the form of true dissolved inorganic species (Ca, Mg, Li, Na, K, Sr, Ba, Rb, Cs, Si, B, As, Sb, Mo) or weak organic complexes (Ca, Mg, Sr, Ba), (ii) elements present in the fraction smaller than 1-10 kD prone to form inorganic or organic complexes (Mn, Co, Ni, Zn, Cu, Cd, and, for some rivers, Pb, Cr, Y, HREE, U), and (iii) elements strongly associated with colloidal iron in all ultrafiltrates (P, Al, Ga, REE, Pb, V, Cr, W, Ti, Ge, Zr, Th, U). Based on size fractionation results and taking into account the nominal pore size for membranes, an estimation of the effective surface area of Fe colloids was performed. Although the total amount of available surface sites on iron colloids (i.e., 1-10μM) is enough to acommodate the nanomolar concentrations of dissolved trace elements, very poor correlation between TE and surface sites concentrations was observed in filtrates and ultrafiltrates. This strongly suggests a preferential transport of TE as coprecipitates with iron oxy(hydr)oxides. These colloids can be formed on redox boundaries by precipitation of Fe(III) from inflowing Fe(II)/TE-rich anoxic ground waters when they meet well-oxygenated surface waters. Dissolved organic matter stabilizes these colloids and prevents their aggregation and coagulation. Estuarine behavior of several trace elements was studied for two small iron- and organic- rich rivers. While Si, Sr, Ba, Rb, and Cs show a clea conservative behavior during mixing of freshwaters with the White sea,Al, Pb and REE are scavenged with iron during coagulation of Fe hydroxide colloids.

Keywords: Iron colloids; Trace elements; Organic matter; Boreal river; Estuary』

『要旨
　様々な北方の小河川と流域における主要および微量元素の化学的状態が、北西ロシアを1500km横断して調査された。試料は、野外で、段階的に減少する孔隙径（5、0.8、0.22μm；100、10、1kD）を通して、前面濾過法を用いて濾過された。すべての主要および微量元素と有機炭素は濾過液および超濾過液で測定された。大部分の河川は、溶存鉄（0.2-4 mg/l）と有機炭素（10-30 mg/l）の高い濃度、および風化過程において非移動性成分として普通考えられている微量元素（Ti, Zr, Th, Al, Ga, Y, REE, V, P）のかなりの量を示す。（超）濾過液において、Feと有機炭素の相関は乏しい：鉄濃度は5μmから1 kDへの濾過において徐々に減少するが、有機炭素の主要部分は＜1〜10 kD画分に濃集する。このことは、有機物の富む粒子とFeに富む粒子よりなる2つのコロイド・プールが存在することを示す。濾過の間の挙動およびコロイドのこれら2つのタイプとの関連から、元素の3つのグループが区別できる：（i）　超濾過に影響されず、真の溶存無機化学種（Ca, Mg, Li, Na, K, Sr, Ba, Rb, Cs, Si, B, As, Sb, Mo）あるいは弱い有機錯体（Ca, Mg, Sr, Ba）の形で存在する化学種、（ii）　無機または有機錯体を形成しやすい1〜10 kDより小さい画分に存在する元素（Mn, Co, Ni, Zn, Cu, Cd、 およびいくつかの河川では、Pb, Cr, Y, HREE, U）、そして（iii）すべての超濾過液中にコロイド状鉄に強く伴う元素（P, Al, Ga, REE, Pb, V, Cr, W, Ti, Ge, Zr, Th, U）。サイズ画分の結果とメンブランに対する名目上の孔径を考慮して、Feコロイドの有効表面積の見積もりが得られた。鉄コロイド上の有効な表面サイトの全量（すなわち、1〜10μM）は、溶存微量元素のナノモル濃度を十分に収容できるが、濾過液および超濾過液において微量元素と表面サイト濃度間には非常に乏しい相関しか観察されなかった。このことは、鉄オキシ（水）酸化物との共沈として、微量元素が優先的に輸送されることを強く示している。これらのコロイドは、流入してきたFe（II）/微量元素に富んだ無酸素の地下水が十分に酸化された表面水と出合ってFe(III)を沈殿することにより、酸化還元境界に形成される。溶存有機物はこれらのコロイドを安定化し、それらの凝集や凝析を防ぐ。いくつかの微量元素の河口域での挙動が、2つの小さな鉄と有機物に富む河川に対して研究された。Si, Sr, Ba, Rb, Csは、白海と淡水の混合の間に明らかなに保存的な挙動を示すものの、Al, Pb, REEはFe水酸化物コロイドの凝析の間に鉄に取込まれる。』

1. Introduction
2. Sample area
3. Sampling and analyses
4. Results and discussion
　4.1. Major components
　　4.1.1. pH and organic carbon
　　4.1.2. Dissolved and colloidal iron
　　4.1.3. Major ions and silica
　4.2. Major and trace element composition in filtrates and ultrafiltrates
　　4.2.1. Alkali and alkali-earth metals
　　4.2.2. Heavy metals: Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb
　　4.2.3. Trivalent metals: Al, Ga, Y, REE
　　4.2.4. Tetravalent elements: Ti, Zr, Th, Ge
　　4.2.5. Oxyanions B, V, Cr, Mo, W, As, Sb, P
　　4.2.6. Uranium
　4.3. Distinguishing between adsorbed and coprecipitated forms of trace elements in iron colloids
　4.4. Estuarine distribution of trace elements
　4.5. Control of element concentrations by mineral phases
5. Conclusions and perspectives
Acknowledgements
Appendix A Measured major and trace element concentrations in all filtrates and ultrafiltrates
References