『Abstract
Here we report on the temporal changes in the composition of
dissolved organic carbon (DOC) collected in the tidal freshwater
region of the lower Mississippi River. Lignin-phenols,bulk stable
carbon isotopes, compound-specific isotope analyses (CSIA) and
13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectrometry were
used to examine the composition of high molecular weight dissolved
organic matter (HMW DOM) at one station in the lower river over
6 different flow regimes in 1998 and 1999. It was estimated that
the annual input of DOC delivered to the Gulf of Mexico from the
Mississippi River was of 3.1×10-3Pg, which represents
1.2% of the total global input of DOC from rivers to the ocean.
Average DOC and HMW DOC were 489±163 and 115±47μM, respectively.
13C-NMR spectra revealed considerably more aliphatic
structures than aromatic carbons in HMW DOC. Lignin phenols were
significantly 13C-depleted with respect to bulk HMW
DOM indicating that C4 grass inputs to the
HMW DOM were not significant. It is speculated that C4 organic
matter in the river is not being converted (via microbial decay)
to HMW DOM as readily as C3 organic matter is, because of the
association of C4 organic matter with finer sediments. The predominantly
aliphatic 13C NMR signature of HMW DOM suggests that
autochthonous production in the river may be more important as
a source of DOC than previously thought. Increases in nutrient
loading and decreases in the suspended load (because of dams)
in the Mississippi River, as well as other large rivers around
the world, has resulted in significant changes in the sources
and overall cycling of riverine DOC.』
『ここで我々は、ミシシッピ川下流の干満のある淡水領域で採取した、溶存有機炭素(DOC)の組成の時間変動を報告している。リグニン-フェノール、全安定炭素同位体、化合物特定同位体分析(CSIA)、および13C核磁気共鳴(NMR)分光法が、1998年と1999年の6つの異なる水量状況にわたり下流の観測点において高分子量溶存有機炭素(HMW DOM)の組成を調べるのに用いられた。ミシシッピ川からメキシコ湾へ排出されるDOCの年間インプットは3.1×10-3Pgと見積られ、これは河川から海洋への全世界のDOCインプットの1.2%に相当する。平均のDOCとHMW DOCはそれぞれ489±163 と 115±47μMだった。13C-NMRスペクトルは、HMW DOCについて芳香族炭素よりもかなり脂肪族構造であることを示した。リグニン フェノールは、全HMW DOCに関してかなり13Cが減っており、これはHMW DOMへのC4植物のインプットが重要でなかったことを示している。河川中のC4有機物は、C3有機物のようにたやすくHMW DOMへ(微生物分解を経て)変換されていないと推定されるが、これはC4有機物が細粒の堆積物に伴うためである。HMW DOMの卓越した脂肪族を示す13C NMRによる特徴は、河川での現地生成物が従来考えられていたよりもDOCの供給源として重要である可能性を示している。世界中の他の大河川と同じように、ミシシッピ川における栄養分の負荷の増加と浮遊物負荷の減少(ダムのため)は、河川DOCの供給源と全体的な循環に大きな変化を起こしてしまっている。』
1. Introduction
2. Materials and methods
2.1. Lower Mississippi River
2.2. Sample collection
2.3. Total carbon and nitrogen measurements
2.4. 13C nuclear magnetic resonance (13C-NMR
spectrometry)
2.5. Lignin-phenol analyses
2.6. Bulk and compound-specific isotopic analyses (CSIA)
3. Results
3.1. Total carbon and nitrogen measurements
3.2. 13C NMR
3.3. Lignin-phenols in HMW DOM
3.4. Bulk and compound-specific isotopic analyses (CSIA)
4. Discussion
4.1. Molecular indicators of terrestrial sources in HMW DOM
4.2. Autochthonous sources of HMW DOM
4.3. Ramifications of seasonal trends in sources and cycling
of DOC in large rivers
5. Conclusions
Acknowledgments
References