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Estimation of atmospheric deposition load and its effects on nutrient dynamics in forest ecosystems using heavy metal isotopes

Research Project

Project/Area Number 19K06138
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 40010:Forest science-related
Research InstitutionAsia Center for Air Pollution Research

Principal Investigator

Urakawa Rieko  一般財団法人日本環境衛生センターアジア大気汚染研究センター, 生態影響研究部, 主任研究員 (40776720)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 太田 民久  富山大学, 学術研究部理学系, 助教 (60747591)
申 基チョル  総合地球環境学研究所, 研究基盤国際センター, 准教授 (50569283)
佐瀬 裕之  一般財団法人日本環境衛生センターアジア大気汚染研究センター, 生態影響研究部, 部長 (20450801)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords森林土壌 / 重金属同位体比 / 鉛同位体比 / ストロンチウム同位体比 / 地理的分布 / 広域調査 / 越境大気汚染 / 越境大気汚染物質 / 大気沈着負荷量 / 物質循環 / 森林生態系 / 大気沈着負荷
Outline of Research at the Start

越境大気汚染物質の流入による森林生態系の物質循環への悪影響が懸念されており、森林の衰退兆候を早期に検出することが求められている。本研究では大気沈着物質に含まれて流入した重金属が森林の林床有機物や土壌に蓄積していることや、同位体比によりその起源を推定することができる点に着目し、国内の多地点で採取された林床有機物や土壌の重金属の安定同位体比の測定を行う。重金属の濃度や同位体比の地理的分布特性と、調査対象地において既に得られている樹木成長の長期的モニタリングデータや土壌の化学特性や窒素無機化特性などとの関係を検討することにより、土壌や樹木成長に大気沈着影響が顕著に現れる閾値の設定を目指す。

Outline of Final Research Achievements

To sustainably benefit from the ecosystem services provided by forests, it is crucial to detect early signs of the decline due to environmental changes. There is a concern that transboundary air pollutants may disrupt the material cycling in forests, highlighting the need to establish early detection methods using heavy metal isotope ratios. In this study, we analyzed the isotope ratios of lead (Pb) and strontium (Sr) in soil and forest floor organic matter in over 60 forests in Japan. We aimed to estimate the origins of atmospheric deposition and assess its impact on forest ecosystems. The results indicated that the Sr isotope ratios in soil and forest floor organic matter are influenced by geological conditions and yellow sand, while the Pb isotope ratios suggest contributions from transboundary pollutants from the continent.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本課題の学術的意義は、土壌に蓄積する重金属の同位体比を用いて、生態系に流入する物質の起源を推定する新たな方法を確立したことである。日本の多地点の森林の有機物層や鉱質土壌に蓄積している鉛(Pb)およびストロンチウム(Sr)の同位体比を分析し、それらの地理的分布と影響要因を詳細に解明した。これにより、生態系の物質循環に対する大気汚染物質の影響を評価する手法を提供し、森林衰退を早期に察知することに繋がる。社会的には、森林保全や環境政策の推進に寄与し、国民の生活を支える森林の持続可能な管理に貢献することが期待される。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Long‐term changes in stream water chemistry in small forested watersheds in the northern Kanto region2024

    • Author(s)
      Urakawa Rieko、Toda Hiroto、Cao Yue
    • Journal Title

      Ecological Research

      Volume: - Issue: 3 Pages: 264-276

    • DOI

      10.1111/1440-1703.12460

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of geological conditions and atmospheric deposition on soil biogeochemical properties in Japanese forested ecosystems revealed by Sr isotope analysis2023

    • Author(s)
      Urakawa Rieko、Ohta Tamihisa、Shin Ki-Cheol、Sase Hiroyuki、Shibata Hideaki、Chikamasa Takaya、Nakano Takanori
    • Journal Title

      Biogeochemistry

      Volume: 162 Issue: 1 Pages: 57-77

    • DOI

      10.1007/s10533-022-00991-z

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 森林土壌に含まれる重金属同位体比の長期変動2023

    • Author(s)
      浦川梨恵子、太田民久、申 基澈、佐瀨裕之
    • Organizer
      第13回同位体環境学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Geographical distribution of radiogenic Sr isotope ratio in soil and its contributing factors in Japanese forest ecosystems2023

    • Author(s)
      Rieko Urakawa, Tamihisa Ohta, Ki-Cheol Shin, Hiroyuki Sase, Hideaki Shibata, Takaya Chikamasa, Takanori Nakano
    • Organizer
      Acid Rain 2020-10th International Conference on Acid Deposition
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 森林土壌の化学性に及ぼす地質と大気降下物の影響―Sr同位体比による解析―2022

    • Author(s)
      浦川梨恵子、太田民久、申 基澈、佐瀨裕之、柴田英昭、近政孝哉、中野孝教
    • Organizer
      第69回日本生態学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 日本の森林土壌およびリター層に含まれる鉛同位体比の分布特性2022

    • Author(s)
      浦川梨恵子、太田民久、申 基澈、佐瀨裕之、柴田英昭
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 日本の森林土壌に含まれる鉛同位体比の地理的分布特性2021

    • Author(s)
      浦川梨恵子、太田民久、申 基澈、佐瀨裕之、柴田英昭
    • Organizer
      第11回地球研同位体環境学シンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 日本の森林土壌に含まれる可給態鉛の地理的分布2021

    • Author(s)
      浦川梨恵子・太田民久・申 基澈・佐瀨裕之・柴田英昭
    • Organizer
      第132回日本森林学会大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 日本の森林土壌の化学性に対する地質と大気降下物の影響 ―Sr同位体比による解析―2020

    • Author(s)
      浦川梨恵子・太田民久・申 基澈・佐瀨裕之・柴田英昭・中野孝教
    • Organizer
      第10回同位体環境学シンポジウム
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 森林土壌中の重金属分布の解明―鉛、ストロンチウムに着目した逐次抽出―2020

    • Author(s)
      浦川梨恵子・太田民久・申 基澈・佐瀨裕之・柴田英昭
    • Organizer
      第131回日本森林学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 森林土壌中の重金属分布の解明―鉛、ストロンチウムに着目した逐次抽出―2019

    • Author(s)
      浦川梨恵子・太田民久・申 基澈・佐瀨裕之・柴田英昭
    • Organizer
      第9回同位体環境学シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2025-01-30  

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