Pawellek et al.(2002)による〔『Hydrochemistry and isotope geochemistry of the upper Danube River』(3839p)から〕

『ダニューブ川(ドナウ川)上流の水文化学および同位体地球化学』


Abstract
 The upper Dnanube River and 19 of its major tributaries were monitored for 1046 km downriver and seasonally for Ca, Mg, Sr, Na, K, HCO3, CO2, Cl, PO4, SiO2, NO3, NO2, NH4, SO4, δ13CDIC, δ18OH2O, δDH2O, δ34SO4, δ18SO4, and 87Sr/86Sr. Hydrological considerations and δ18/δD data shows that the water balance in the river, particularly after its confluence with the Inn, is controlled by the southern tributaries draining the Mesozoic carbonate complexes of the Alps. As a result, chemical balance at Bratislava is mostly a conservative product of its tributaries. The concentrations of Ca, Mg, and Sr in the Danube are 6 to 9 times higher than in “pristine” rivers. Although all these cations are derived from dissolution of Mesozoic carbonates, the ultimate cause is likely the enhanced generation of soil CO2 due to agricultural and forestry practices. Dissolution of Triassic sulfayes is an additional factor for Ca enrichment in the headwater section of the river. Dissolved sulfate, with a comparable enrichment factor to that of alkaline earths, appear to be derived mostly from atmospheric deposition, a proposition based on consideration of its sulfur and oxygen isotopic compositions. Na, K, and Cl are enriched by a factor of 2.5 to 4 times, mostly as a result of industrial and municipal pollution sources.
 In contrast to the above components, which behave mostly conservatively during the downriver floow of the Danybe, biogenic elements such as nutrients and Si are influenced by in-river processes. The photosynthesis/respiration balance that impacts the carbon cycle and the oxygen balance has been discussed elsewhere (Pawellek and Veizer, 1994). NO3, NO2, and NH4 are enriched by a factor of 10 to 16 times from point and diffuse sources along the watercourses, generating at times downflow nitrification plumes from NH4 to NO3. PO4 varies seasonally, chiefly as a result of biologic demand during the warm periods. For SiO2, the biological uptake (mostly for secretion of diatom frustules), combined with the deficiency of this compound that results from the predominantly carbonate lithology of the catchment, results in concentrations that are below those of pristine rivers. Overall, the present-day “salted” characteristics of the river are chiefly a consequence of the long habitation history of the upper Danube watershed.』

要旨
 ダニューブ川上流とその19の主要支流は、河川に沿って季節ごとに、Ca, Mg, Sr, Na, K, HCO3, CO2, Cl, PO4, SiO2, NO3, NO2, NH4, SO4, δ13CDIC, δ18OH2O, δDH2O, δ34SO4, δ18SO4, 87Sr/86Srについてモニターされた。水文学的な考察とδ18/δDデータから、河川の水バランスは、特にInn川と合流した後、アルプスの中生代炭酸塩複合岩体を流れる南部の支流によりコントロールされることが示される。結果として、Bratislavaでの化学バランスは、ほとんどその支流の性質が合わさったものである。ダニューブ川のCa、Mg、Sr濃度は、『原初の』河川よりも6〜9倍大きい。これらの陽イオンはすべて中生代の炭酸塩の溶解によってもたらされているが、最終的な原因は農業と林業によって土壌CO2の発生が促進されたためであろう。三畳紀の硫酸塩の溶解は、河川の源流部でCaを富化するもう一つの要因である。アルカリ土類と共通点のある富化要因をもつ溶存硫酸塩は、その硫黄と酸素の同位体組成の検討を基にして、ほとんどが大気沈着物から由来していると思われる。Na、K、Clは、ほとんどが産業および民生の汚染源からの影響で、2.5〜4倍大きくなっている。
 ダニューブ川の河川に沿った流れの間、ほとんど変わらずに存在する上記成分とは対照的に、栄養塩とSiのような生物源の元素は河川中の過程により影響される。炭素循環と酸素バランスに強く影響する光合成/呼吸のバランスは他で議論されている(Pawellek and Veizer, 1994)。NO3、NO2、NH4 は水流に沿った点および散在する排出源から、10〜16倍の富化され、同時に流れ下る間にNH4 から NO3への硝化を起こす。PO4 は、主に温暖期の生物による需要の結果、季節的に変動する。SiO2については、流域の主に炭酸塩岩相からの水にはこの成分が不足していることと、生物による取り込み(ほとんど珪藻の珪質細胞膜の分泌のため)によって、原初の河川よりも低い濃度となっている。全体的に、この河川は現在『塩化された』特徴を示すのは、主に、ダニューブ流域上部において人間が長い間居住してきた結果である。』

1. Introduction
2. sampling stations and frequency
3. Analytical techniques
4. Geology of the catchment
5. Hydrology
6. Homogeneity of the river
7. Water balance of the Danube: δ18O and δD constraints
8. Distribution of chemical species in river water
 8.1. Alkaline earth elements
 8.2. Riverine carbon cycle
 8.3. Alkali metals and chloride
 8.4. Sulfate
 8.5. Nitrogen compounds
 8.6. Orthophosphate
 8.7. Silicic acid
9. State of the river
10. Conclusions
Acknowledgments
References


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