モンスーン駆動型栄養塩汚染評価と正値行列因子分解を用いた熱帯山岳源流域における発生源追跡

科学分野:

• 環境科学; 水文学; 生態系生態学

背景:

• 熱帯山岳生態系は、モンスーン水文学と土地利用により、栄養塩の富栄養化に対して脆弱です。; 栄養塩汚染は、下流の水質と生態系サービスを脅かします。; これらの敏感な環境を管理するためには、栄養塩の動態を理解することが不可欠です。

研究 の 目的:

• 西ガーツ山脈、インド、ムンナール・クリティカルゾーン観測所における、溶存無機窒素（DIN）、リン（DIP）、シリカ（DSi）の時空間的変動を調査すること。; これらの栄養塩の発生源を定量的に特定すること。; 富栄養化の可能性を評価し、栄養塩管理戦略に情報を提供すること。

主な方法:

• 3回のモンスーンサイクルにわたる表層水と地下水の季節的モニタリング。; 溶存無機窒素、リン、シリカ濃度の分析。; 栄養塩発生源の特定のための正値行列因子分解（PMF）モデルの適用。; 栄養塩の制限と循環経路を推測するための窒素とリンの比率の計算。

主要な成果:

• DIN/DIP比が極めて高い（最大299:1）ことは、深刻なリン制限を示唆しています。; 人為的な窒素入力が大部分を占める、有意な河川DIN流束（年間3.79 × 10³トン）が存在します。; 農耕肥料は硝酸塩とリン酸塩の主要な発生源として特定され、一方、下水廃棄物は亜硝酸塩とアンモニウムに大きく寄与しました。; モンスーン期には、農耕による浸出により地下水の硝酸塩がピークに達し、溶解性シリカはケイ酸塩の風化によって濃縮されました。

結論:

• 本研究は、人為的なストレスを受けたこの源流域システムから、有意な窒素過剰と高い富栄養化の可能性が輸出されていることを定量化しています。; 最適化された肥料散布、河畔緩衝帯の回復、および衛生状態の改善を含む、緊急の管理介入が必要です。; これらの措置は、栄養塩汚染を抑制し、熱帯山岳地域の下流の生態系サービスを保護するために不可欠です。