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硝酸塩汚染と水中の硝酸塩の発生源

March 28, 2018

窒素は、様々な原因で地下水や水路に流れ込みます。ある一定の濃度の窒素はもともと環境に存在していますし、少量の硝酸塩は必要な栄養分なのです。しかしながら、例えば、農業用水、窒素ベースの肥料、動物の糞尿、下水などが主要な原因となり、硝酸塩が高濃度で水中に含まれることが問題になっています。

こうした窒素源は既知の同位体特性を持っているので、水のサンプル中における溶存硝酸塩のδ18Oとδ15N を測定することで、その発生源を特定するのに役立ちます。汚染源の知識は、汚染の主な原因に対処するために必要とされています。

硝酸塩の発生源

飲料水中の硝酸塩含有量が高いと公衆衛生上の問題、特に乳児の場合、血中の酸素を赤ちゃんの体全体に運ぶ能力を損なう可能性があります。これはメトヘモグロビン血症またはブルーベイビー症候群として知られています。

また、高濃度の硝酸塩によって引き起こされる藻類の繁殖は、観光業や漁業の側面で深刻な経済的な影響を及ぼす可能性もあります。さらに、海外沿いの資産価値の下落に付随する不動産の価格も、ローカル経済や地域社会に影響を与えます。

水中の窒素は、自然に発生するものと人為的に発生するもの両方が存在します。しかし、例えば農業のような発生源と比較すると、自然に発生する硝酸塩は、水中の硝酸塩の高濃度化にほとんど寄与しない。

窒素ベースの肥料の過剰使用、動物の糞尿の使用、および排水や下水からの浸透が硝酸塩が高濃度となる主な要因です。硝酸塩は水と土壌の両方で移動することができるので、下水や農業用肥料、集約農業からの過剰な量の硝酸塩は地下水や地表水に簡単に入り込んでしまいます。

水源管理者は、汚染発生後の硝酸塩の発生源を追跡するために、栄養源分析をよく使用します。

硝酸塩同位体分析の応用

上記のような硝酸塩の発生源は、特徴的な酸素(δ18O) および窒素 (δ15N) 同位体特性を有しています。したがって、水から抽出された溶存硝酸塩の δ18O および δ15N 値を測定することで、硝酸塩の発生源についての洞察が得られます。発生源に関するデータは、水路のさらなる硝酸塩汚染を管理、追跡、および軽減するために不可欠です。

同位体特性を経時的に測定することは、脱窒が起こっている時期を特定するのにも役立ちます。脱窒中に、硝酸塩のような窒素酸化物は還元され、そして最終的に窒素ガスを形成し、同位体分別を引き起こします。つまり、脱窒プロセスの発生は、酸素と窒素の同位体の結果で識別できるのです。

での硝酸塩発生源のトラッキング

Beta Analyticでは、同位体比質量分析計(IRMS)を使用して、ISO 17025認定の酸素および窒素同位体の高速測定を実行します。米国のラボでサンプルを受領後14営業日以内に結果をご報告いたします。 δ18O および δ15N の結果の解釈には、地域の水文学的や環境的システムに精通している必要があるため、提出者にお任せしております。

正確な結果を得るため、試料送付前にラボに連絡いただけますようご協力お願いいたします。

References:

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