Turner et al.(2003)による〔『Global patterns of dissolved N, P and Si in large rivers』(297p)から〕

『大河川における溶存N、P、Siの世界的なパターン』


Abstract
 The concentration of dissolved inorganic nitrogen (DIN), dissolved nitrate-N, Total-N (TN), dissolved inorganic phosphate (DIP), total phosphorus (TP), dissolved silicate-Si (DSi) and their ratios in the world's largest rivers are examined using a global data base that includes 37% of the earth's watershed area and half its population. These data were compared to water quality in 42 subbasins of the relatively well-monitored Mississippi River basin (MRB) and of 82 small watersheds of the United States. The average total nitrogen concentration varies over three orders of magnitude among both world river watersheds and the MRB, and is primarily dependent on variations in dissolved nitrate concentration, rather than particular or dissolved organic matter or ammonium. There is also a direct relationship between the DIN:DIP ratio and nitrate concentration. When nitrate-N exceeds 100μg-at l-1, the DIN:DIP ratio is generally above the Redfield ratio (16:1), which implies phosphorus limitation of phytoplankton growth. Compared to nitrate, the among river variation in the DSi concentration is relatively small so that the DSi loading (mass/area/time) is largely controlled by runoff volume. The well-documented influence of human activities on dissolved inorganic nitrogen loading thus exceeds the influences arising from the great variability in soil types, climate and geography among these watersheds. The DSi:nitrate-N ratio is controlled primarily by nitrogen loading and is shown to be inversely correlated with an index of landscape development - the “City Lights” nighttime imagery. Increased nitrogen loading is thus driving the world's largest rivers towards a higher DIN:DIP ratio and a lower DSi:DIN ratio. About 7.3 and 21% of the world's population lives in watersheds with a DSi:nitrate-N ratio near a 1:1 and 2:1 ratio, respectively. The empirical evidence is that this percentage will increase with further economic development. When the DSi:nitrate-N atomic ratio is near 1:1, aquatic food webs leading from diatoms (which require silicate) to fish may be compromised and the frequency or size of harmful or noxious algal blooms may increase. Used together, the DSi:nitrate-N ratio and nitrate-N concentration are usefull and robust comparative indicators of eutrophication in large rivers. Finally, we estimate the riverine loading to the ocean for nitrate-N, TN, DIP, TP and DSi to be 16.2, 21, 2.6, 3.7 to 5.6, and 194 Tg yr-1, respectively.』

『世界の大河川における溶存無機窒素(DIN)、溶存硝酸塩-N、全-N(TN)、溶存無機リン酸塩(DIP)、全リン(TP)、溶存珪酸塩-Si(DSi)、およびそれらの比が、世界の流域の37%と人口の半分を含んだ全世界データベースを用いて調査された。これらのデータは、比較的よくモニターされたミシシッピー川盆地流域(MRB)の42の小盆地流域およびアメリカ合衆国の82の小流域における水質と比較された。平均全窒素濃度は、世界の河川流域とMRBのどちらも3桁以上にわたって変動し、これは粒子状ないし溶存有機物やアンモニウムよりもむしろ、溶存硝酸塩濃度の変動に主として依存している。また、DIN:DIP比と硝酸塩濃度の間にも直接の関係がある。硝酸塩-Nが100μg原子/lを超えると、DIN:DIP比は一般に、植物プランクトンの成長についてのリン限界値を意味するレッドフィールド比(16:1)以上になる。硝酸塩に比べ、DSi負荷量(重量/面積/時間)は流出量の体積によって大きく支配されるため、DSi濃度の河川間の変動は比較的小さい。溶存無機窒素負荷量に対する人間活動のよく立証されている影響は、したがってこれらの流域間での土壌型、気候、および地形における大きな変動から生じる影響を超えている。DSi:硝酸塩-N比は窒素負荷量に主に支配され、夜間のイメージの『都会の明かり』という景観の発達の指標と逆相関することが示されている。窒素負荷量の増加は、したがってDIN:DIP比を高く、そしてDSi:DIN比を低くする方向に、世界の大河川を向かわしている。世界人口の約7.3%および21%は、それぞれ1:1および2:1という比に近いDSi:硝酸塩-N比をもつ流域に住んでいる。この%はさらに経済成長が進むとともに増加するであろうということは経験的に示されている。DSi:硝酸塩-N原子比が1:1に近いと、(珪酸塩を必要とする)珪藻植物から魚類まで繋がる水中食物網が変更をせまられ、有害または有毒な藻類の異常発生の頻度と規模が増加するだろう。DSi:硝酸塩-N比と硝酸塩-N濃度を同時に用いると、大河川の富栄養化について有効かつ頑丈な比較指標となる。最後に、硝酸塩-N、TN、DIP、TP、およびDSiについて海洋への河川源負荷量を、それぞれ16.2、21、2.6、3.7〜5.6、および194 Tg/年と我々は見積もっている。』

Introduction
 Factors affecting N, P and Si loading
 Objectives
Methods
Results
 Nitrogen
 Phosphorus
 Silicate
 N:P and N:DSi ratios
 Relationships between duscharge and constituents
Discussion
Acknowledgements
Appendix I
References


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