『Abstract
Investigation of anthropogenic versus natural controls of the
carbon cycle in the Lagan River revealed a strong influence of
carbonates. This was evident by increasing pH values along the
river as well as isotopic compositions of riverine dissolved inorganic
carbon (δ13CDIC) that approached
expected values for carbonate dissolution. This predominant influence
of carbonates existed despite their minor abundance of only 〜5%
in this densely populated catchment basin and outlines their capacity
of buffering anthropogenic influences and CO2
turnover. These effects should be even more pronounced in other
rivers where carbonates occupy a larger proportion of the catchment
basin geology. Other controls on the riverine carbon cycle were
silicate weathering and respiratory turnover of organic material
that originated mainly from anthropogenic inputs and increased
the DIC pool by up to 26.6%. Predominant natural controls on the
Lagan River carbon cycle changed to anthropogenic ones closer
to the mouth. Before discharging into Belfast Lough, a recently
installed weir caused stagnant seawater to make up between 53%
and 92% of the water mass. Poor vertical mixing caused O2 decreases and anaerobic sedimentary activity
that resulted in methane production. Recently installed aerators
at the sediment surface did not prevent ongoing methanogenesis.
This was documented by decreased pCO2
and more 13C-enriched DIC values at the sediment-water
interface when compared to those of surface waters from the same
sampling sites. Installations of such weirs in estuaries of other
rivers may cause similar anoxic effects that influence their biogeochemistry.
Keywords: River; Ground water; Carbonates; Anthropogenic influences;
Stable carbon isotope; Major elements』
『Lagan川の炭素循環の天然によるコントロールに対する人類起源の影響を調べると、炭酸塩に大きな影響を与えていることが示された。これは、炭酸塩の溶解に対して予想される値に近づく河川溶存無機炭素(δ13CDIC)の同位体組成ばかりでなく、河川に沿ってpH値が上昇していることから明らかになった。この顕著な炭酸塩の影響は、この人口密度の高い流域でわずか約5%の量しかないにもかかわらず存在したし、人類起源の影響とCO2 の逆戻りを緩衝するそれらの能力をはっきりと示している。これらの影響は、炭酸塩が流域の地質の大きな割合を占めるような他の河川ではなおさらもっと顕著であるに違いない。河川の炭素循環をコントロールする他の要因は珪酸塩風化と、人類起源のインプットから主に生じてDICプールの26.6%まで増加した有機物の呼吸による逆戻りであった。Langan川の炭素循環をコントロールする天然の支配的な要因は、河口に近づくと人類起源のものに変わった。Belfast Loughに排出する前に、最近設置された堰は、水量の53%〜92%をなす停滞した海水を引き起こした。垂直方向の混合が足りないため、O2 の減少と嫌気性堆積作用を起こし、メタンの発生を産んだ。堆積物表面に最近設置された通風装置はメタン生成の進行を抑えることはできなかった。このことは、同じ試料採取地点からの表面水の値と比べた時、堆積物−水界面で減少したpCO2 とさらに13C-に富んだDIC値により立証された。他の河川の河口にこのような堰を設置すると、それらの生物地球化学的性質に影響を与える同じようなアンオキシック(無酸素の)な結果となるだろう。』
1. Introduction
2. Study area
3. Methods
4. Results
4.1. Major element chemistry and rock weathering
4.2. DIC, pH and δ13CDIC of ground-
and river water
4.2.1. Dissolved gases and δ13CDIC
within the
5. Discussion
5.1. The Lagan River upstream of the impoundment
5.1.1. Comparison of river and ground water major elements,
dilution effects
5.1.2. Influences on the DIC by rock weathering and organic-rich
effluents
5.1.3. Considerations of DIC and pH
5.1.4. Interpretation of the δ13CDIC
in river and ground water
5.1.5. Biological and physical influences on dissolved gases
and the riverine δ13CDIC
5.2. The Lagan River within the impoundment
6. Conclusions
Acknowledgements
References