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Role of advection in atmospheric ammonia; A Case study at a Japanese lake basin influenced by agricultural ammonia sources

大気アンモニアにおける移流の役割; 農業・畜産由来のアンモニア排出源の影響を受けた日本の湖流域における事例研究

久保田 智大; 黒田 久雄*; 渡邊 未来*; 高橋 晃子*; 中里 亮治*; 樽井 美香*; 松本 俊一*; 中川 圭太*; 沼田 康子*; 大内 孝雄*; 細井 寛文*; 中川 惠*; 篠原 隆一郎*; 梶野 瑞王*; 福島 慶太郎*; 五十嵐 康人*; 今村 直広*; 堅田 元喜*

Kubota, Tomohiro; Kuroda, Hisao*; Watanabe, Mirai*; Takahashi, Akiko*; Nakazato, Ryoji*; Tarui, Mika*; Matsumoto, Shunichi*; Nakagawa, Keita*; Numata, Yasuko*; Ouchi, Takao*; Hosoi, Hirobumi*; Nakagawa, Megumi*; Shinohara, Ryuichiro*; Kajino, Mizuo*; Fukushima, Keitaro*; Igarashi, Yasuhito*; Imamura, Naohiro*; Katata, Genki*

大気アンモニア(NH$$_{3}$$)の乾性沈着は水圏生態系への窒素負荷経路の1つである。アジア諸国におけるNH$$_{3}$$の最大の排出源の一つである農業・畜産は、NH$$_{3}$$濃度の空間的及び季節的変動を引き起こし、乾性及び湿性沈着により湖沼流域へ影響を与えることが知られている。しかし、観測ネットワークの不足から、流域スケールでのNH$$_{3}$$濃度の空間分布はよく知られていない。本稿では、農業・畜産が盛んな流域(霞ヶ浦流域)でのNH$$_{3}$$濃度の空間的及び季節的変動の支配的要因を明らかにすることを目的とした。観測は2018年10月10日から2020年1月14日まで、合計36地点で行った。観測期間中の平均NH$$_{3}$$濃度は、農用地,湖,住宅地,森林の順に高かった。畜舎近傍で観測されたNH$$_{3}$$濃度は夏季より冬季の方が高く、気温に依存する揮発プロセスに基づくNH$$_{3}$$排出量の季節変化と異なった。農用地や湖のNH$$_{3}$$濃度と気象要素との比較から、排出源からのNH$$_{3}$$の移流の季節変化の重要性が示唆された。湖上のNH$$_{3}$$の乾性沈着量を推定したところ、全窒素の湿性沈着量を上回る可能性がある。湖への乾性沈着は植物プランクトンの増殖プロセスに関連することが知られており、水圏生態系の管理を行う上でNH$$_{3}$$の移流を考慮するべきである。

The dry and wet depositions of atmospheric ammonia (NH$$_{3}$$) is one of the important pathways of nitrogen loads to aquatic ecosystems. Crop and livestock agriculture, one of the largest emitters of NH$$_{3}$$ in Asian countries, are known to cause high spatial and seasonal variation of NH$$_{3}$$ and influence the surrounding lake basin areas via its dry and wet deposition. However, the spatial characteristics of the NH$$_{3}$$ concentration in basin scale are not completely understood for regulation in NH$$_{3}$$ emission. Here we aim to clarify dominant factors of spatial and seasonal variations of the NH$$_{3}$$ concentration in a eutrophic lake basin surrounded by agricultural areas in Japan. Passive sampling over various land use categories in the basin was conducted at 36 sites in total from October 2018 to January 2020. Interestingly, the observed NH$$_{3}$$ concentration near the livestock houses were higher in winter than summer, which was inconsistent with knowledge of seasonal changes of current NH$$_{3}$$ emission inventory based on temperature-driven volatilization process. Comparing monthly NH$$_{3}$$ concentrations with various meteorological factors, we suggested the importance of seasonal advection of NH$$_{3}$$ from high emission sources to which has been rarely paid attention by the previous past studies. As for this, should be considered for lake ecosystem management since deposition of NH$$_{3}$$ is known to be closely related to the ecological processes such as phytoplankton blooming.

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