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

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06138
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 40010:Forest science-related
• Research Institution: Asia 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
• 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

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.

Free Research Field

森林環境学

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。