炭酸塩の風化、リン酸肥料、および米国のコーンベルトの川の溶存ウランの水文学的コントロール：季節性の地質剤および肥料由来の発生源を解き放つ

土壌と岩盤の風化とリン酸塩（P）肥料の両方が、農業地域のウラン（U）河川の負荷に寄与する可能性がありますが、相対的な影響を制御することはよく知られていません。この研究では、ミシシッピ川流域の東部コーンベルトの一部であるオハイオ州オハイオ州の川へのU源を調査しています。4つの分析に基づいて川に季節性のU源の地域写真を提示します。1）レガシー土壌と水データの空間分析、2）州の50か所の川からのUおよび炭酸塩の風化製品の新しい測定値は、季節ごとに収集されました。3年）追加の234U/238U（n = 5）および87SR/86SR（n = 5）の農業川からの測定値、4）報告に基づく景観へのUを追加するための質量バランスアプローチを備えた毎週の時系列P肥料の使用。州全体で収集された地表水のウラン濃度は0.1〜21 nm（n = 132）であり、非粘め込まれた部分（平均= 2.0 = 2.0）の氷河農業部分（平均= 7.3 nm; n = 105）の濃度が有意に高い（平均= 7.3 nm; n = 105）nm; n = 24）。氷河領域の濃度は春と夏に最も高く、ベースフロー中に減少しました。時系列では、濃度はベースフロー中に〜7 nm、中間季節の排出条件中は〜14 nmであり、他の炭酸塩の風化製品とよく相関する岩盤風化に加えて、uの2番目のより式のエンドメンバー源が示されています。排出が増加すると87SR/86SRの体系的な増加と234U/238Uの減少は、炭酸塩とU風化の変化源と、高排出イベント中の3番目の表面エンドメンバーを確認します。私たちの質量バランスアプローチと地球化学分析は、U濃度の上昇が、季節流の上昇中に土壌柱の奥深くに炭酸塩の風化の結果であることを示唆しています。農業川のUダイナミクスに関するさらなる作業は、下流の川とUフラックスのU濃度と234U/238Uの季節変化を制御するメカニズムを理解するために必要です。

Soil and bedrock weathering and phosphate (P) fertilizers may both contribute to the uranium (U) load of rivers in agricultural regions, but controls over their relative influence are not well known. This study investigates the U sources to rivers in Ohio, United States, part of the Eastern Corn Belt in the Mississippi River watershed. We present a regional picture of seasonal U sources to rivers based on four analyses: 1) a spatial analysis of legacy soil and water data, 2) new measurements of U and carbonate weathering products from rivers at 50 locations across the state collected seasonally over two years, 3) a weekly time series with additional 234U/238U (n = 5) and 87Sr/86Sr (n = 5) measurements from an agricultural river, and 4) a mass-balance approach to U addition to the landscape based on reported P fertilizer use. Uranium concentrations in surface waters collected statewide ranged 0.1-21 nM (n = 132), with significantly higher concentrations in the glaciated agricultural portion of the state (mean = 7.3 nM; n = 105) than the non-glaciated portion (mean = 2.0 nM; n = 24). Concentrations in the glaciated region were highest during the spring and summer and decreased during baseflow. In the time-series, concentrations were ~7 nM during baseflow and ~14 nM during intermediate seasonal discharge conditions, indicating a second more surficial endmember source of U in addition to bedrock weathering that is well correlated with other carbonate weathering products. Systematic increases in 87Sr/86Sr and decreases in 234U/238U with increasing discharge confirm a changing source of carbonate and U weathering and a third surficial endmember during high discharge events. Our mass balance approach and geochemical analysis suggest that elevated U concentrations are the result of carbonate weathering deep in the soil column during elevated seasonal flow. Further work on U dynamics in agricultural rivers is required to understand mechanism controlling seasonal changes in U concentrations and 234U/238U in downstream rivers and U flux.