Erneuerung der Grundwasserursprünge des Mount Fuji mit Helium, Vanadium und Umwelt-DNA-Tracern

Nature Water Band 1, Seiten 60–73 (2023)Diesen Artikel zitieren

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Japans berühmter Berg Fuji, der vor Ort als Wasserberg bekannt ist, versorgt seit Jahrtausenden über ein ausgedehntes Netz von Grundwasser- und Süßwasserquellen Millionen von Menschen mit sicherem Trinkwasser. Grundwasser, das in großen Höhen wieder aufgeladen wird, fließt innerhalb von drei Basaltgrundwasserleitern an den Flanken des Fuji hinab und bildet schließlich unzählige unberührte Süßwasserquellen in den Ausläufern des Fuji. Hier stellen wir das aktuelle konzeptionelle Modell in Frage, wonach Fuji ein einfaches System laminarer Grundwasserströmung mit geringem oder gar keinem vertikalen Austausch zwischen seinen drei Grundwasserleitern ist. Dieses Modell steht in starkem Kontrast zu Fujis extremer tektonischer Instabilität aufgrund seiner einzigartigen Lage auf der einzigen bekannten kontinentalen Dreifachverbindung Graben-Graben-Graben, seiner komplexen Geologie und seinen ungewöhnlichen mikrobiellen Quellwassergemeinschaften. Auf der Grundlage einer einzigartigen Kombination aus mikrobieller Umwelt-DNA, Vanadium- und Helium-Tracern liefern wir Beweise für die vorherrschende Tiefenzirkulation und einen bisher unbekannten Beitrag des tiefen Grundwassers zu Fujis Süßwasserquellen. Der stärkste Grundwasseranstieg in der Tiefe wurde entlang der tektonisch aktivsten Region Japans, der Fujikawa-kako-Verwerfungszone, festgestellt. Unsere Ergebnisse erweitern das hydrogeologische Verständnis von Fuji und zeigen das enorme Potenzial der Kombination von Umwelt-DNA, Edelgas- und Spurenelementanalysen vor Ort für die Grundwasserforschung.

Mit seiner nahezu perfekten konischen Form ist Japans vulkanischer Berg Fuji (3.776 m über dem Meeresspiegel (ASL)) wohl der bekannteste Berg der Welt1. Fuji ist vor Ort auch als „Wasserberg“ bekannt und versorgt seit Jahrtausenden Millionen von Menschen über sein reichlich vorhandenes Grundwasser und seine grundwassergespeisten Quellen mit sicherem Trinkwasser. Der Reichtum an Süßwasserressourcen entsteht durch die großen Niederschlagsmengen, die aufgrund der Nähe von Fuji zum Pazifischen Ozean und dem Japanischen Meer sowie seiner einzigartigen Lage auf dem Fuji-Dreifachübergang entstehen, dem einzigen bekannten kontinentalen Graben-Graben-Graben-Dreifachübergang auf der Erde2 ,3,4 (Abb. 1). Aufgrund dieser einzigartigen geologischen Lage besteht Fuji hauptsächlich aus Basalt und ist viel durchlässiger als andere Bogen-Stratovulkane, die größtenteils aus schlecht durchlässigen andesitischen Magmen bestehen5,6,7,8,9,10,11,12,13. Aufgrund seiner langen Passage durch Basalt14 ist das Grundwasser von Fuji sehr weich und stark an Vanadium angereichert, was Fujis Flüsse zu den am meisten Vanadium angereicherten Flüssen der Erde macht15,16,17. Fuji ist so wichtig, dass er den Status eines UNESCO-Weltkulturerbes18 hat und mehrere Quellen als nationale Naturdenkmäler19,20,21 ausgewiesen sind.

Oben links: Fujis Standort an der Dreifachverbindung Graben-Graben-Graben zwischen den Platten des Amur-, Ochotskischen und Philippinischen Meeres in Zentraljapan. Oben rechts: Karte des Fuji-Einzugsgebiets, seiner vier Teilbecken (wobei das südwestliche Teilbecken gelb hervorgehoben ist), die allgemeinen Grundwasserströmungsrichtungen der südwestlichen und südöstlichen Teilbecken, die wichtigsten Störungszonen, die derzeit aktiven tektonischen Störungen, die beprobten Standorte und alle Datenpunkte, die in dieser Studie gewonnen oder aus der Literatur und der nationalen Grundwasserdatenbank Japans entnommen wurden. Schwarze Punkte in den Symbolen für beprobte Standorte geben die Orte der eDNA-Analysen an. Unten: 3D-Karte des Fuji mit Ausrichtung nach Südosten. Das Fuji-Einzugsgebiet ist hervorgehoben und die Probenahmestellen sowie die allgemeinen Fließrichtungen der südwestlichen und südöstlichen Unterbecken sind angegeben. KMFZ = Kotsu-Matsuda-Verwerfungszone. Koordinatenreferenzsystem: WGS 84/Pseudo-Mercator. Zusammengesetzte Kartenquellen: Satellitenbilder161; digitales Höhenmodell162; rote 3D-Schattenkarte163,164; aktive tektonische Störungsorte165; Plattengrenzen und große tektonische Verwerfungen43,166,167.

Neben dem ständig steigenden Wasserbedarf der Einwohner, Touristen, der Industrie und der Landwirtschaft hat sich ein Mikrokosmos hochwertiger Lebensmittelindustrien entwickelt, deren Produkte stark vom sauberen Wasser Fujis abhängig sind. Japans größtes Grüntee-Plantagengebiet an den Südhängen und große Whiskybrennereien an den Osthängen können nur aufgrund der konstant großen Versorgung mit weichem, qualitativ hochwertigem Grundwasser betrieben werden. Mit zunehmendem Erfolg verkaufen zahlreiche Wasserabfüllunternehmen mittlerweile vanadiumreiches Grundwasser, das tief unter Fuji gepumpt wird, als gesundes Mineralwasser22,23,24. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass bei der Verwendung von vanadiumreichem Wasser beim Brauen von Sake (Nihonshu) unerwünschte abgestandene Aromastoffe unterdrückt werden, während der gewünschte süße Geschmack gefördert wird25,26, was möglicherweise den preisgekrönten internationalen Erfolg der Sake-Brauereien aus Fuji erklärt27,28 .

Obwohl Fuji ausführlich untersucht wurde und seine komplexe Geologie gut dokumentiert ist, nehmen Qualität und Quantität des Wassers ab und viele hydrogeologische Fragen bleiben ungelöst29,30,31,32,33,34,35. Von den 2,2 km3 (bzw. 2.500 mm) Niederschlag pro Jahr entfallen nach heutigem Kenntnisstand 90 % auf Grundwasserneubildung7,36. Nach 15–40 Jahren (Lit. 14) treten jedes Jahr 1,7 km3 am Fuße des Gebirges als Quellen, Flüsse und Seen aus, während der Rest das Einzugsgebiet als Grundwasser verlässt7. Obwohl Grundwasser auch durch den tiefen Grundwasserleiter Ko (‚alt‘)-Fuji fließt, der während des älteren Hoshiyama-Vulkanstadiums (vor 100–17.000 Jahren (ka)) entstand, wird angenommen, dass die Quellen ausschließlich aus dem flacheren Shin (‚neu‘) gespeist werden. )-Fuji und Oberflächengrundwasserleiter, die aus den jüngeren Fujinomiya- und Subashiri-Stadien stammen (<17 ka)7,13,17,37,38. Mit Ausnahme einiger Versickerungen31 wird der vertikale Austausch zwischen den tiefen und flachen Grundwasserleitern derzeit als vernachlässigbar angesehen7,17,36,39. Dieses einfache Modell steht jedoch im Widerspruch zur komplexen Geologie des Fuji und kann den Rückgang der Wasserqualität nicht erklären29,30,40,41,42.

Hier präsentieren wir Belege für einen wesentlichen Beitrag des tiefen Grundwassers von Ko-Fuji zu den Quellen entlang der Fujikawa-kako-Verwerfungszone (FKFZ), Japans tektonisch aktivster Region (Abb. 1)10,43,44,45. Unsere Messungen von Umwelt-DNA (eDNA), Helium (He) und Vanadium (V) sowie eine Zusammenstellung hydrochemischer Daten aus vielen früheren Studien erweitern unser hydrogeologisches Verständnis von Fuji und zeigen das enorme Potenzial der Kombination von eDNA und Edelgas vor Ort und Spurenelementanalysen für die Grundwasserwissenschaft.

Obwohl das vereinfachte konzeptionelle Modell der laminaren Grundwasserströmung in Fuji den jüngsten Rückgang der Wasserqualität nicht vollständig erklären kann, wird es immer noch akzeptiert. Schuld daran sind die klassischen Methoden, die bisher zum Verständnis der Hydrogeologie von Fuji angewendet wurden, nämlich flache Grundwasserspiegel, Hauptionen und stabile Wasserisotope. Diese klassischen hydrogeologischen Methoden sind am weitesten verbreitet und werden typischerweise verwendet, um die Fließrichtungen, Neubildungszonen und Saisonalitäten des Grundwassers zu identifizieren und durch verschiedene hydrochemische Zonen zu fließen. In Gebirgssystemen, in denen flache Grundwasserspiegel der Topographie folgen, in denen eine physikalische Vermischung verschiedener Wassertypen vorherrscht und die Hauptionenzusammensetzungen verschiedener Wassertypen sehr ähnlich sind, ermöglichen diese klassischen Methoden jedoch häufig keine eindeutige Beurteilung der Grundwasserneubildung und -strömung Wege36,46,47.

Da die Hydrogeologie von Fuji von Höhengradienten dominiert wird, folgen flache Grundwasserspiegel der allgemeinen Topographie und liefern keinen Hinweis auf vertikale Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Grundwasserleitern17,39,48,49. Es ist bekannt, dass der tiefe Grundwasserleiter von Ko-Fuji begrenzt und artesisch ist, die Druckverteilung ist jedoch unbekannt17,29,30,31,39. Stabile Wasserisotopensignaturen (d. h. δ2H und δ18O) von Bächen, Quellen und Grundwasser liegen zwischen den lokalen und globalen meteorischen Wasserlinien (Abb. 2a und ergänzender Abschnitt 1) ​​und zeigen einen gemeinsamen meteorischen Ursprung und einen gleichmäßigen Verdunstungseffekt36,50, aber Aufladehöhe, Saisonalität und physikalische Vermischung können anhand dieser Signale nicht getrennt werden51.

a, Stabile Wasserisotopenzusammensetzung der untersuchten Standorte zusammen mit allen verfügbaren Messungen von Quellen, Grundwasserbrunnen, Mineralwasser- und Brauereibrunnen sowie thermischen Tiefbrunnen; Es werden stabile Wasserisotopen-abgeleitete Wiederaufladungshöhen nach Yasuhara et al.36 angegeben. Lokale meteorische Wasserlinie (LMWL)36: δ2H = 8 × δ18O + 15,1‰. Globale meteorische Wasserlinie (GMWL)51: δ2H = 7,93 × δ18O + 8,99‰. VSMOW, Wiener Standard bedeutet Meerwasser. b, Piper-Diagramm der Hauptionenzusammensetzung aller verfügbaren Daten zu Quellen, Grundwasserbrunnen, Mineralwasser- und Brauereibrunnen sowie thermischen Tiefbrunnen. Die Felder der hydrochemischen Wassertypen sind durch gestrichelte Linien getrennt und durch nummerierte Kreise markiert (siehe Legende). Die Datenpunkte in a und b stellen standortgemittelte Werte dar. Alle einzelnen Datenpunkte und entsprechende Referenzen sind in tabellarischer Form in den Zusatzdaten 1 aufgeführt.

Quellen und Grundwasser rund um Fuji sind alle kalt (~14,5 °C), frisch (~400 μS cm−1), leicht alkalisch (~7,75 pH) und werden als Ca-HCO3-Typ klassifiziert. Entlang der Suruga-Bucht überwiegt der Na-Cl-SO4-Typ aufgrund des lokalen Eindringens von Meerwasser17,32,41,42 (Abb. 2b). Nur tiefes Thermalgrundwasser, das aus einer Tiefe von 1.500 m aus Fujis Keller gepumpt und in örtlichen Heilbädern (Onsen) genutzt wird, ist mild warm (~40 °C), leicht alkalisch (~8,75 pH) und mineralisiert (~1 g l−). 1). Aufgrund der großen Tiefe und der Beimischung von Meerwassereinschlüssen aus dem grünen Tuffstein des Fuji-Kellers wird dieses Thermalwasser als Ca-Cl und Na-Cl-SO452,53 klassifiziert. Abgesehen von den Meerwassereinschlüssen im Grundgestein von Fuji und dem Eindringen von Meerwasser entlang der Suruga-Bucht sind jedoch alle natürlichen Gewässer im Fuji-Einzugsgebiet meteorischen Ursprungs52,53. Aufgrund des gemeinsamen meteorischen Ursprungs, des großen Höhenunterschieds und der hydrochemischen Ähnlichkeit der natürlichen Gewässer sind die eingesetzten klassischen Tracer-Methoden zur Unterscheidung von Gewässern/Wasserbestandteilen nur begrenzt anwendbar. Anstatt weitere Forschungen anzuregen, wurden diese Beobachtungen weithin akzeptiert und direkt als Ergebnis eines laminaren Strömungssystems interpretiert. Allerdings verschleiert diese Interpretation potenziell bestehende vertikale Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Grundwasserleitern und fördert stattdessen die Vorstellung, Fuji sei ein relativ einfaches Grundwassersystem.

Um die Einschränkungen der bisher im Fuji-Einzugsgebiet angewandten klassischen Methoden zu überwinden und das maßgebliche konzeptionelle hydrogeologische Modell von Fuji kritisch zu bewerten, haben wir eine Multi-Tracer-Untersuchung durchgeführt, bei der drei unkonventionelle und neue Tracer-Methoden kombiniert wurden: vor Ort und im Labor He-, V- und eDNA-Analysen. Nachfolgend berichten wir über die wichtigsten Ergebnisse für jeden Tracer, wobei der Schwerpunkt auf der Identifizierung der physikalischen Vermischung basierend auf den Konzentrationen von gelöstem He und V sowie dem Anteil der eDNA liegt, die von Archaeen stammt, die speziell an die Bedingungen im tiefen Grundwasser angepasst sind. Die analytischen Daten sind in Tabelle 1 zusammengefasst (der vollständige Datensatz wird als Zusatzdaten 1 und 2 bereitgestellt).

In der Nähe von Vulkanen und Plattengrenzen sind die gesamten He-Konzentrationen und die Isotopenverhältnisse von 20Ne/4He und 3He/4He wichtige Indikatoren, da sie die Quantifizierung der Beiträge von atmosphärischem und terrigenem He sowie der Trennung zwischen Mantel- und radiogenem He54 ermöglichen. 55,56,57,58,59,60,61,62,63,64. Wenn beispielsweise in einem vulkanisch und tektonisch aktiven System wie dem Fuji-Einzugsgebiet tiefes Grundwasser angereichert mit He-He-Mantel gefunden wird, kann diese He-Signatur verwendet werden, um die Beiträge von tiefem Grundwasser zu flachem Grundwasser zu erkennen und die Herkunft des Wassers an der Probenahmestelle einzuschränken Süßwasserquellen.

Unter Verwendung der charakteristischen 3He/4He- und 20Ne/4He-Verhältnisse von luftgesättigtem Wasser (3He/4He = 1,36 × 10−6, 20Ne/4He = 3,741)65 wurde der erschöpfte Mantel (wie durch Basalt in der Mitte des Ozeanrückens beprobt; 3He Unter Berücksichtigung von /4He = 1,1 × 10−5, 20Ne/4He ≈ 0)55 und der kontinentalen Kruste (3He/4He = 1,5 × 10−8, 20Ne/4He ≈ 0)57 kann der Beitrag von He im Mantel berechnet werden: 20 % im Ko-Fuji-Tiefgrundwasser des Aoki-Brunnens und der Yoshimaike-Quelle, 12 % in der Wakutamaike-Quelle und 5 % in Shiraitonotaki (Probe Nr. 1) (Tabelle 1 und Abb. 3e,f). Die hohen He-Beiträge im Mantel in Aoki und Yoshimaike korrelieren mit hohen Gesamt-He-Konzentrationen (Tabelle 1 und Abb. 3d, e). Daher deuten Edelgasdaten darauf hin, dass das tiefe Grundwasser von Ko-Fuji erheblich zu den südwestlichen Quellen von Fuji beiträgt – weniger am nördlichen, stromaufwärts gelegenen Ende der Schwemmkegel (Shibakawa, Jimbanotaki, Shiraitonotaki), aber stark in Quellen, die direkt am FKFZ liegen ( Yoshimaike, Wakutamaike) (Abb. 1 und 3). Obwohl das Vorhandensein von Mantel-He in den verschiedenen Quellen auf das Aufsteigen von Ko-Fuji-Tiefgrundwasser zurückzuführen sein könnte, könnte es auch das Ergebnis einer direkten Beimischung von Mantelgasen sein. Daher sind zusätzliche Tracer erforderlich, um den Auftrieb des tiefen Grundwassers von Ko-Fuji zu bestätigen.

a,b, Karten der Zusammensetzungen V (a) und δ18O (b). c, δ18O versus V-Konzentrationen. Hypothetische Wiederauffüllungshöhen (von δ18O nach Yasuhara et al.36) werden durch gepunktete vertikale Linien angezeigt, vorausgesetzt, dass sich Wasser aus verschiedenen Höhen nicht vermischt. d, Durchschnittliche He- und 40Ar-Konzentrationen, gemessen vor Ort mit dem neuen tragbaren GE-MIMS-Instrument133. Die schwarzen gestrichelten Linien stellen luftgesättigtes Wasser (ASW) für 20 °C an den drei primären Wiederauffüllungshöhen nach Yasuhara et al.36 für das südwestliche Becken dar. Die gestrichelten Linien zeigen hypothetische Luftüberschüsse zum ASW bei 1.700 m über dem Meeresspiegel und für 0 °C, 5 °C, 10 °C und 15 °C. Fehlerbalken geben ±1 sd des Mittelwerts aller an jedem Standort durchgeführten GE-MIMS-Messungen an. Die Anzahl der Probenahmetermine, die zur Quantifizierung der Durchschnittswerte und Standardabweichungen pro Standort verwendet werden, beträgt: A (n = 2), 1 (n = 1), 2 (n = 1), 9 (n = 2), 16 (n = 1). ), 48 (n = 2), 60 (n = 2), 63 (n = 1). GW, Grundwasser. e, 3He/4He versus 20Ne/4He für in dieser Studie gewonnene Proben (Standorte A, 6, 9 und 10a) neben früheren Messungen (Standorte 1a96, 1b53, 3a96, 3b53, 796 und 10b102 und Daten aus Onsen-Tiefbrunnen53,104,107,111, Grundwasserbrunnen53 und Fumarolen57) und Isotopenverhältnisse der Endmitglieder55,57 (Mittelozeanischer Rückenbasalt (MORB), kontinentale Kruste, radiogene Produktion, ASW bei 0 °C und ASW bei 20 °C). f, Übersichtskarte der 3He/4He-Verhältnisse. TNK, Tanukisee. FJM, Fujinomiya. Rauch, Fumarolen. Alle Daten und entsprechende Referenzen finden Sie unter Ergänzende Daten 1. Koordinatenreferenzsystem: WGS 84 / Pseudo-Mercator. Quellen für zusammengesetzte Hintergrundkarten: digitales Höhenmodell162; rote 3D-Schattenkarte163,164; aktive tektonische Störungsorte165; Plattengrenzen und große tektonische Verwerfungen43,166,167. Weiße gestrichelte Linien in a, b und f zeigen die tektonischen Zonen FKFZ und KMFZ an; Rote gestrichelte Linien in a, b und f weisen auf aktive tektonische Störungen hin.

Die Wakutamaike-Quelle wies nicht nur einen Beitrag von 12 % Helium aus dem Mantel auf, sondern auch einen Beitrag von radiogenem He von 83 % (Abb. 3e,f) – eine Beobachtung, die auf eine hydraulische Verbindung zu einem völlig anderen Grundwasserreservoir schließen lässt. Auch die gesamten He-Konzentrationen sind drei Größenordnungen höher als in jeder anderen beprobten Quelle. Die He-Signatur ist der Signatur des tiefen Thermalwassers, das in der Nähe des Tanuki-Sees am Fuße des Misaka-Tenshu-Gebirges gepumpt wird, sehr ähnlich (Abb. 3e, f und ergänzender Abschnitt 3), was darauf hindeutet, dass es sich um ein komplexes Netzwerk aus Verwerfungen und Rissen handelt und Klinker des FKFZ transportieren Grundwasser aus der Tiefe des Misaka-Tenshu-Gebirges mit geringer Durchmischung zur Wakutamaike-Quelle.

Gelöstes V wird seit den 1960er Jahren in Fujis Quellen, Grundwasser und Flüssen gemessen und ist angereichert und liegt in oxidierter Form als Vanadat (V(v)) vor. Aufgrund des von Natur aus hohen V-Gehalts von Basalt66 ist die V-Konzentration im Grundwasser und in den Quellen von Fuji viel höher als anderswo in Japan16,17,67,68,69, was Fujis Flüsse zu den am stärksten mit V angereicherten Flüssen auf der Erde macht15. Während die V-Reaktionskinetik in natürlichen Gewässern aufgrund der hochkomplexen Geochemie von Vanadium schwer zu quantifizieren ist70,71,72,73,74, werden auf der Skala der dekadischen Verweilzeiten des Fuji-Grundwassers wahrscheinlich keine Gleichgewichtskonzentrationen erreicht72,75 und V-Konzentrationen schon Es ist davon auszugehen, dass der Wert mit der Verweildauer des Grundwassers allmählich zunimmt. Diese Annahme wird durch die Beobachtung gestützt, dass die V-Konzentrationen kein Plateau erreicht haben (Abb. 3c). Wenn sich also herausstellt, dass eine Quelle im Vergleich zu den örtlichen flachen Grundwässern deutlich an V angereichert ist, ist das Aufsteigen von Tiefengrundwasser mit seinen deutlich längeren Verweilzeiten die wahrscheinlichste Ursache für die Anreicherung.

Vanadiumkonzentrationen zeigen ähnliche Muster wie stabile Wasserisotope und Hauptionen, wobei die δ18O- und V-Konzentrationen nahezu perfekt korrelieren und leichteres Wasser, das in höheren Lagen wieder aufgeladen wird, höhere V-Konzentrationen aufweist (Tabelle 1, Abb. 3a–c und ergänzender Abschnitt 2). . Quellen enthalten insgesamt weniger V und sind isotopisch schwerer als Grundwasser (Abb. 3a–c), was bestätigt, dass die meisten Quellen durch flaches Grundwasser aus den Oberflächen- und Shin-Fuji-Grundwasserleitern gespeist werden, die im Allgemeinen durch niedrige Neubildungshöhen und kurze Verweilzeiten gekennzeichnet sind14, 17,37. Vanadiumkonzentrationen korrelieren auch positiv mit He-Konzentrationen; Das heißt, die He-reichen Wässer neigen dazu, mit V angereichert zu sein. Mit einer Konzentration von 221,0 μg l−1 ist das im Aoki-Brunnen beprobte tiefe Grundwasser von Ko-Fuji das am stärksten V-angereicherte Wasser rund um Fuji, was die Annahme stützt die sehr lange Verweilzeit des Ko-Fuji-Grundwassers im südwestlichen Fuß des Fuji. Bemerkenswert ist, dass die Yoshimaike-Quelle mit einer Konzentration von 87,5 μg l−1 deutlich mehr V enthält als alle anderen Quellen im südwestlichen Teilbecken. Obwohl die Korrelation zwischen erhöhten V- und erhöhten He-Konzentrationen in Quellen ein starkes Argument für einen erheblichen Auftrieb des tiefen Grundwassers in Ko-Fuji darstellt, können erhöhte V-Konzentrationen in Quellen auch durch längere Verweilzeiten aufgrund längerer Fließwege oder Zonen mit verringerter hydraulischer Leitfähigkeit innerhalb der Quellen entstehen flache Grundwasserleiter selbst. Daher ist ein weiterer unabhängiger Tracer erforderlich, um das Vorhandensein eines erheblichen Auftriebs von tiefem Grundwasser vollständig zu bestätigen.

Als Vorreiter bei der Untersuchung mikrobieller eDNA in Gewässern rund um Fuji identifizierten Segawa et al.34 einen möglichen Zusammenhang zwischen dem Vorhandensein thermophiler Prokaryoten und tiefen Grundwasserfließwegen durch den Ko-Fuji-Grundwasserleiter im südwestlichen Unterbecken von Fuji. Später bestätigten Sugiyama et al.35, dass potenzielle extremophile Prokaryoten Grundorganismen im Ko-Fuji-Grundwasserleiter sind, und beobachteten, dass ein durch einen Taifun verursachtes sintflutartiges Regenereignis zu erheblich erhöhten Konzentrationen schwebender Archaeen im Aoki-Brunnen führte. Bei der erneuten Betrachtung der eDNA-Daten von Sugiyama et al.35 stellten wir fest, dass Mitglieder der Parvarchaea die dominierenden Archaeen im Fuji-Grundwasser sind; Insbesondere die beiden nicht kultivierten Kandidatenordnungen YLA114 und WCHD3-30, die hauptsächlich aus extremen Umgebungen gewonnen werden 76, 77 (Tabelle 1; eine detaillierte Phylogenie finden Sie im ergänzenden Abschnitt 4). Obwohl die Gesamtzahl der suspendierten Archaeen während des durch den Taifun verursachten sintflutartigen Regenfalls zunahm, nahmen die relativen Beiträge von WCHD3-30 und YLA114 ab, was darauf hindeutet, dass WCHD3-30 und YLA114 hauptsächlich in Suspension leben und nicht an die Grundwasserleitermatrix gebunden sind dass ihre relativen Beiträge verringert werden, wenn erhöhte hydraulische Gradienten zu einer verstärkten Ablösung von Archaeen führen, die unter normalen hydraulischen Bedingungen an der Matrix leben. Diese Eigenschaft macht sowohl WCHD3-30 als auch YLA114 zu potenziellen Indikatoren für das Aufsteigen von tiefem Grundwasser in flaches Grundwasser und Quellen im Fuji-Einzugsgebiet, selbst unter normalen hydraulischen Bedingungen. Da die Umweltbedingungen, die die Entwicklung dieser spezifischen Archaeen ermöglichen, bisher nur in großen Tiefen rund um Fuji gefunden wurden17,52,78,79, ist das Vorhandensein der DNA dieser mikrobiellen Lebensformen in Quellen darüber hinaus wahrscheinlich ein Hinweis auf ein schnelles Aufschwimmen einer erheblichen Menge des tiefen Ko-Fuji-Grundwassers, da diese spezifische DNA andernfalls nicht vorhanden wäre oder abgebaut würde (im Fall eines marginalen oder langsamen Auftriebs des tiefen Grundwassers).

Um den zuvor identifizierten Zusammenhang zwischen dem Vorhandensein dieser spezifischen Prokaryoten und den im tiefen Grundwasser von Ko-Fuji vorherrschenden Umweltbedingungen zu bestätigen34,35 und um einen Vergleich zwischen gelöstem He, V und eDNA zu ermöglichen, haben wir auch die mikrobielle eDNA bestimmt, die in Wasserproben von vorhanden ist die untersuchten Quellen und Aoki-Brunnen. Dies ergab, dass Parvarchaea 95 % der gesamten archaischen eDNA ausmacht, die im Ko-Fuji-Grundwasser des Aoki-Brunnens vorhanden ist (Tabelle 1 und ergänzender Abschnitt 4). Während in der am weitesten flussaufwärts gelegenen der untersuchten südwestlichen Quellen (Shibakawa) Parvarchaea nur 20 % der archaischen eDNA ausmacht, steigt dieser Prozentsatz stromabwärts allmählich an und erreicht 80 % in der Yoshimaike-Quelle. Parvarchaea sind auch die wichtigsten Archaeen in Tomizawa (77 %), einer stromaufwärts gelegenen südöstlichen Quelle, die am Fuße des Mt. Ashitaka entspringt, und kommen auch in signifikanten Mengen (wenn auch nicht so dominant) in Kakitagawa (37 %) vor, der größten und am weitesten flussabwärts gelegenen Quelle Quelle des südöstlichen Teilbeckens (Abb. 1). Die klare räumliche Verteilung dieser Parvarchaea (d. h. ihre vergleichsweise hohe Häufigkeit in stromabwärts gelegenen Quellen in den südwestlichen und südöstlichen Teilbecken) ist somit ein starkes Argument für eine räumlich zunehmende Aufwärtsbewegung des Ko-Fuji-Tiefengrundwassers in flussabwärts gerichteter Richtung, insbesondere entlang der FKFZ. Doch obwohl die eDNA-Muster der Archaeen mit den Mustern der He- und V-Konzentrationen übereinstimmen, würde nur ein systematischer Vergleich zwischen diesen drei unterschiedlichen und völlig unabhängigen Tracern den Ausschluss der Möglichkeit ermöglichen, dass diese Parvarchaea lokal in Quellen in signifikanten Mengen wachsen, und den Beweis liefern, dass Ko- Das tiefe Grundwasser von Fuji steigt tatsächlich auf.

Um festzustellen, ob die drei unabhängigen Tracer auf einen erheblichen Auftrieb von Ko-Fuji-Tiefgrundwasser in die Quellen entlang des FKFZ hinweisen, werden sie direkt in vier Dreifach-Tracer-Diagrammen verglichen (Abb. 4). Ein Vergleich der Konzentrationen von gelöstem V und He mit den Fraktionen der archaischen eDNA, die von YLA114 (Abb. 4a) und von YLA114 + WCHD3-30 (Abb. 4b) beigesteuert werden, zeigt, dass die drei Tracer nahezu linear korrelieren. Die nahezu lineare Korrelation überwiegt, wenn die Konzentrationen von V und He mit der Alpha-Diversität von Archaeen verglichen werden (Abb. 4c). Da alle drei Tracertypen völlig unterschiedliche biogeochemische Ursprünge haben, sind physikalische Vermischungsprozesse (Auftrieb und zunehmende Beimischung in Abwärtsrichtung) des tiefen Grundwassers von Ko-Fuji die einzige plausible Erklärung für den nahezu linearen Zusammenhang, wenn man das aktuelle Wissen über das System berücksichtigt die flachen Grundwasserleiter und Süßwasserquellen von Fuji.

a–b, Dreifache Tracer-Korrelationen zwischen V, He und archaischer eDNA, beigetragen von YLA114 + WCHD3-30 (a) und nur von YLA114 (b). c, Dreifache Tracer-Korrelation zwischen V, He und der Alpha-Diversität von Archaeen. d, Dreifache Tracer-Korrelation zwischen V, Na+ und der Alpha-Diversität von Archaeen (d). Die Konzentrationen stellen Messungen dar, die vor Ort mit dem neuen tragbaren GE-MIMS-Instrument durchgeführt wurden. STP, Standardtemperatur und -druck (T = 0 °C, P = 1 atm). H′A ist Shannons Diversitätsindex160.168, der für Archaeen ausgewertet wird. Die Daten für Fujinishiki in d stellen Daten aus der Fujinishiki-Brauereibohrung (Standort-ID: F1) dar, mit Ausnahme der Na+-Konzentration, die die durchschnittliche gemessene Na+-Konzentration in der Fujinishiki-Quelle (Standort-ID: 7) neben der Fujinishiki-Brauereibohrung darstellt.

Die identifizierte dreifache Tracer-Korrelation zwischen He, V und extremophiler archaeischer eDNA in Kombination mit den nahezu linearen Korrelationen zwischen V und δ18O, He-Konzentrationen und 3He/4He-Verhältnissen sowie der relativen Häufigkeit der YLA114- und WCHD3-30-Archaeen-Ordnungen liefert auffallende Ergebnisse starke Hinweise auf weit verbreiteten Auftrieb und die Beimischung von Ko-Fuji-Tiefgrundwasser in die Quellen und flachen Grundwasserleiter von Fuji. Insbesondere im am dichtesten besiedelten südwestlichen Teileinzugsgebiet ist die Auftriebsrate des tiefen Grundwassers weitaus größer als bisher angenommen. Das derzeit akzeptierte hydrogeologische Modell, das eine vernachlässigbare bis keine vertikale Durchmischung zwischen den verschiedenen Grundwasserkörpern voraussetzt, ist mit den neuen Tracer-Daten nicht kompatibel und muss daher überarbeitet werden. Wir schlagen ein überarbeitetes konzeptionelles hydrologisches Strömungsmodell von Fuji vor, das ausdrücklich von einem erheblichen Auftrieb des tiefen Grundwassers von Ko-Fuji entlang der Verwerfungen, Spalten und Klinker des FKFZ ausgeht, der ein Ergebnis der komplexen Subduktionsdynamik der Fuji-Dreifachverbindung ist (Abb. 5). . Zusätzlich zu diesen Wechselwirkungswegen identifizierten wir in der Wakutamaike-Quelle eine bisher unbekannte Beimischung von stark mit He angereichertem Tiefengrundwasser vom Misaka-Tenshu-Typ. Die Wakutamaike-Quelle ist zufällig die heilige Quelle des Fujisan Hongu Sengen Taisha-Schreins, der zum UNESCO-Weltkulturerbe gehört und einer der wichtigsten Schreine Japans ist.

Das überarbeitete konzeptionelle hydrogeologische Modell des Mt. Fuji (überarbeitet auf der Grundlage zuvor veröffentlichter konzeptioneller Modelle7,17,36,42,169) zeigt einen Nord-Südwest-Querschnitt, der dem FKFZ folgt und die vorherrschenden vertikalen Wechselwirkungen zwischen den drei verschiedenen Hauptgrundwasserleitern (Oberflächen-, Shin-Fuji und Ko-Fuji) und die daraus resultierenden Quellwasserquellen. Der Beitrag des tiefen Grundwassers von Misaka-Tenshu zur heiligen Wakutamaike-Quelle wird ebenfalls veranschaulicht. Blaue Pfeile zeigen flaches Grundwasser an, rote Pfeile Ko-Fuji-Grundwasser und gelbe Pfeile Misaka-Tenshu-Grundwasserfluss. Quellen für zusammengesetzte Hintergrundkarten: digitales Höhenmodell162; rote 3D-Schattenkarte163,164.

Während Grundwasserspiegelbeobachtungen und klassische hydrologische Tracer wie Hauptionen und stabile Wasserisotopenzusammensetzungen von Grund- und Quellwasser wertvolle Einblicke in hydrogeologische Systeme liefern können, können sie den vertikalen Austausch zwischen den verschiedenen Grundwasserleitern des Mount Fuji nicht erfassen. Obwohl sie weit verbreitet eingesetzt werden, sind sie in vielen komplexen Umgebungen nur von begrenztem Nutzen, da klassische Tracer oft durch Wechselwirkungen mit der Grundwasserleitermatrix, die typischerweise aus weitgehend demselben Material besteht und somit die chemische Zusammensetzung verschiedener Gewässer harmonisiert, oder durch Neubildungszonen beeinträchtigt werden Überlappung, die die Isotopenzusammensetzung verschiedener Wässer harmonisiert. Durch die Kombination mehrerer klassischer und unkonventioneller Tracer – nämlich der Vor-Ort-Analyse gelöster (Edel-)Gase, der laborbasierten Analyse von Edelgasisotopen, der Sequenzierung mikrobieller eDNA der nächsten Generation und der Analyse von Spurenelementen, die allesamt Tracer sind Reagieren Sie gezielt auf die Vielfalt der Fließwege und Prozesse, die in einem vulkanischen System wie dem Fuji-Einzugsgebiet zu erwarten sind, und ermöglichen Sie uns, Gewässer, die einer physikalischen Vermischung unterliegen, zu entwirren und somit zu verfolgen – wir haben nicht nur die grundlegenden Einschränkungen der klassischen Methoden überwunden , zeigte aber auch einen klaren Weg nach vorn für die Grundwasserwissenschaft auf.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Fortschritte in den Analysetechniken in der Tracer-Hydrologie und Mikrobiologie es uns ermöglichten, die komplexe Hydrogeologie des vulkanischen Grundwassersystems von Fuji zu verstehen und ein bisher unbekanntes Aufsteigen von tiefem Grundwasser in Süßwasserquellen und flaches Grundwasser zu identifizieren. Die Kombination von He-, V- und mikrobiellen eDNA-Signaturen erweitert somit nicht nur das hydrogeologische Verständnis von Fuji, sondern zeigt auch das enorme Potenzial der Kombination unkonventioneller Tracer zur Untersuchung komplexer hydrogeologischer Systeme.

Aufgrund seiner Lage direkt auf der Dreifachverbindung zwischen den Platten des Ochotskischen, Amur- und Philippinischen Meeres bestehen die Auswurfmassen des Fuji hauptsächlich aus Basalt und Vulkanasche mit hohem Aluminiumoxidgehalt, im Gegensatz zu der andesitischen Zusammensetzung, die die meisten anderen Stratovulkane auf der Platte aufweisen Izu-Bonin-Mariana-Bogenauswurf6. Die basaltische Zusammensetzung liefert Hinweise darauf, dass sich Fujis Magmareservoir in großer Tiefe (>20 km) befindet6,11,12,80,81,82,83,84. Fuji besteht aus vier übereinander gewachsenen Vulkanen: Pre-Komitake (270–160.000 Jahre), Komitake (160–100.000 Jahre), Ko-Fuji (100–10.000 Jahre) und Shin-Fuji (10.000 bis heute). 1,6,38,81,85,86. Die Ablagerungen des späten Hoshiyama-Vulkanstadiums (100–17 ka) und die Ablagerungen des Fujinomiya- und Subashiri-Stadiums (<17 ka)9,13,17,31,35,37,39,87,88,89 sind von hydrogeologischer Relevanz . Die späten Hoshiyama-Lagerstätten bestehen aus Basaltlava, Vulkanasche und entsprechenden Schlammströmen und beherbergen den tiefen Ko-Fuji-Grundwasserleiter. Der Ko-Fuji-Grundwasserleiter wird oben durch weitgehend undurchlässige Schlammablagerungen (hydraulische Leitfähigkeiten zwischen 10−6 m s−1 (horizontal) und 10−8 m s−1 (vertikal); Lit. 42), pyroklastisches Gestein und Fuji-Schwarzerde begrenzt letzte Hoshiyama- und anfängliche Fujinomiya-Etappe6,9,17,37,38,81,85,90. Die geschätzte hydraulische Leitfähigkeit des Ko-Fuji-Grundwasserleiters liegt im Bereich von 10−5–10−7 m s−1 (Ref. 9, 39, 42, 91). Die Lagerstätten Funjinomiya und Subashiri beherbergen den flachen Shin-Fuji-Aquifer, der aus mehreren basaltischen Lavaschichten besteht, die ein komplexes und hochleitfähiges Netzwerk aus porösem Material, Rissen und Klinkern bilden7,17,31,37. Die jüngsten vulkanischen Asche- und alluvialen Sand- und Kiesablagerungen der Subashiri-Stufe vervollständigen die hydrogeologische Stratigraphie, indem sie den obersten Oberflächengrundwasserleiter beherbergen31. Die geschätzte hydraulische Leitfähigkeit der Grundwasserleiter Shin-Fuji und Surface beträgt 10−2−10−5 m s−1 (Ref. 9, 39, 42, 91). Darunter wird das beschriebene hydrogeologische System von Fuji durch einen etwa 10 km dicken Grundkörper der Misaka-Tenshu-Gruppe begrenzt, der aus undurchlässigem submarinem Basaltandesit und pyroklastischem Material besteht52. Das FKFZ, Japans tektonisch aktivste Struktur, liegt am West- und Südwestfuß des Fuji und führt an der Stadt Fujinomiya10,43,44,45 vorbei. Diese aktiven tektonischen Verwerfungen zeichnen sich durch komplexe Riss- und Klinkernetzwerke aus, die einen nicht-laminaren Transport von Grundwasser, gelösten Stoffen und kleinen Partikeln ermöglichen und die Identifizierung ihrer Fließwege sehr schwierig machen könnten. Die hydrogeologischen Eigenschaften des FKFZ sowie seine Auswirkungen auf die Grundwasserdynamik und Fließwege wurden nicht systematisch untersucht, und obwohl geologisch relativ gut verstanden45, blieb sein hydrogeologisches Verhalten vor unserer Studie unbekannt.

Auf dem Fuji-Gipfel beträgt die mittlere jährliche Lufttemperatur −6,4 °C und die mittlere Temperatur im wärmsten Monat (August) beträgt 6,0 °C (Ref. 92). Die jährliche Niederschlagsmenge liegt je nach Ausrichtung zwischen 1.600 und 2.000 mm9,93. Der Schneefall fällt das ganze Jahr über und beträgt am Gipfel insgesamt 3 m pro Jahr92. Diese winterlichen hydrologischen Bedingungen halten eine Permafrostschicht in der Nähe des Gipfels aufrecht und verhindern wirksam jegliche Infiltration in den Untergrund36,94. Aufgrund des Klimawandels ändern sich die Bedingungen jedoch langsam (z. B. sind die mittleren Höchsttemperaturen in den Sommermonaten in den letzten 50 Jahren um 2 °C gestiegen und die Waldgrenze steigt an95). Von den 2,2 km3 Niederschlag, die jedes Jahr auf Fuji fallen, versickern 2 km3 und bilden Grundwasser, das die drei Grundwasserleiter von Fuji (die Oberflächen-, Shin-Fuji- und Ko-Fuji-Grundwasserleiter) speist. Das Grundwasser fließt dann an den Flanken des Fuji hinab und nach zwei bis vier Jahrzehnten14,96 tauchen jedes Jahr wieder 1,7 km3 in den Ausläufern auf und speisen unzählige Quellen, Flüsse und Seen37,39,49,52. Die restlichen 0,3 km3 verlassen das Einzugsgebiet als regionales Grundwasser (zum Beispiel in Richtung Katsura-Flusstal im Norden) oder als unterseeisches Grundwasserabfluss (zur Suruga-Bucht im Süden33).

Den stabilen Wasserisotopen zufolge findet die Grundwasserneubildung auf Fuji in drei verschiedenen Höhen statt: über 2.000 m über dem Meeresspiegel (obere Zone), zwischen 1.100 und 2.000 m über dem Meeresspiegel (Zwischenzone) und unter 1.100 m über dem Meeresspiegel (Quellenzone)9,17,36, 50. Die Neubildung erfolgt im südwestlichen Teilbecken hauptsächlich zwischen 1.600 und 2.250 m über dem Meeresspiegel, wobei der Großteil der Neubildung in der Zwischenzone stattfindet und den Shin-Fuji-Grundwasserleiter speist36. Während die obere Zone für die Grundwasserneubildung von geringer Bedeutung ist, ist sie die Hauptzone für die Neubildung des Ko-Fuji-Grundwasserleiters36. Die Quellzone ist gekennzeichnet durch (1) den Austritt einer großen Menge Grundwasser in die unzähligen Süßwasserquellen am Ende der Shin-Fuji-Lavaformation, (2) einen dynamischen Austausch zwischen Quellen, Bächen, Flüssen und flachem Grundwasser und (3) landwirtschaftlicher, städtischer und industrieller Wasserverbrauch. Im Gegensatz zu vielen Regionen in Japan handelt es sich bei Fujis natürlichen Quellen ausschließlich um Kaltwasserquellen, und die als „heiße Quellen“ (Onsen) beworbenen Heilbäder rund um Fuji pumpen ihr Wasser aus Fujis Keller in einer relativ gleichmäßigen Tiefe von 1.500 m.

Fuji ist in Japan auch als Wasserberg bekannt und bekannt für seine unberührten und reichlich vorhandenen Quellen und sein Grundwasser. Aufgrund seiner langen Verweilzeit im Basaltgestein sind die Quellen und das Grundwasser von Fuji sehr weich (d. h. frei von Karbonaten) und von Natur aus mit V angereichert, was das Wasser wichtig für den Anbau von grünem Tee und für die Herstellung von Mineralwasser, Whisky und Sake macht15,16 ,17,22,23,25,26,27,28,97. Die Wasserqualität und der Wasserreichtum in Fuji haben jedoch in den letzten Jahrzehnten stetig abgenommen, was dazu geführt hat, dass die Region um Fuji nicht die ursprünglich vorgesehene Auszeichnung als UNESCO-Weltnaturerbe, sondern „nur“ als UNESCO-Weltkulturerbe erhalten hat Die Umweltauflagen für Ersteres waren zu streng29. Der Rückgang der Wasserqualität und -quantität in Fuji hängt hauptsächlich mit dem stetigen Rückgang des See- und Grundwasserspiegels aufgrund von Überpumpen, einer weit verbreiteten Grundwasserverschmutzung durch Industrie und Papierproduktion, übermäßigen Nährstoffeinträgen (z. B. Nitrat) aus dem Grüntee-Anbau, steigende Wassertemperaturen und Veränderungen im Wasserkreislauf aufgrund des Klimawandels sowie illegale Müllentsorgung1,18,29,30,31,39,98. In diesem Zusammenhang ist die am stärksten betroffene Region das urbanisierte Gebiet um Fujinomiya, das von der Industrie, großen Grüntee-Plantagen in den Berghängen und dem FKFZ (Abb. 1) betroffen ist, in dem die Grundwasserdynamik nur vage verstanden ist17,34 ,35,99. Da die konzeptionelle Vorstellung einer rein laminaren Grundwasserströmung bestehen blieb und dazu führte, dass der lokale Wasserhaushalt des Fuji-Einzugsgebiets nicht geschlossen werden konnte, blieben wichtige Grundwasserwege und -flüsse unerkannt29,30. Das Verständnis der Wege und der damit verbundenen Strömungsfelder ist jedoch eine Voraussetzung für die Vermeidung und Bewältigung einer Kontamination von Grundwasser und Quellen.

Während wir Daten für das gesamte Fuji-Einzugsgebiet präsentieren, lag unser Fokus auf der Identifizierung der Herkunft des Wassers in den Süßwasserquellen entlang des südwestlichen Fußes von Fuji, da diese Region gleichzeitig am stärksten von Landwirtschaft und Industrie betroffen ist aufgrund des FKFZ derzeit hydrogeologisch das komplexeste. Die untersuchten Quellen und artesischen Grundwasserbrunnen sind hydrologisch wichtige Merkmale und liegen alle entlang der Hauptfließrichtungen des Grundwassers im südwestlichen Teilbecken (Fließrichtung: Shibakawa-Quelle, Sugita-Quelle, Jimbanotaki-Quelle, Shiraitonotaki-Quelle, artesischer Brunnen der Fujinishiki-Sake-Brauerei, Aoki). artesischer Brunnen, Yoshimaike-Quelle, Wakutamaike-Quelle; Abb. 1). Viele der Standorte liegen direkt auf dem FKFZ, wo die Grundwasserdynamik zwischen den verschiedenen Grundwasserleitern, Quellen und Oberflächenwasserkörpern voraussichtlich sehr komplex sein wird. Als Reaktion auf das Erdbeben der Stärke 5,9 in Ost-Shizuoka im März 2011, das wiederum durch das schwere Erdbeben der Stärke 9 in Tohoku Oki ausgelöst wurde, traten beispielsweise mehrere Quellen und Grundwasserbrunnen über.30,43,44,100,101. Um ein regionales Verständnis der Grundwasserdynamik zu vervollständigen, wurden auch drei wichtige Quellen des südöstlichen Teilbeckens untersucht (Fließrichtung: Mishuku-Quelle, Tomizawa-Quelle, Kakitagawa-Quelle; Abb. 1). Tabelle 2 listet die verschiedenen für diese Standorte verfügbaren Traceranalysen auf und enthält unsere Messungen sowie ältere Daten aus der Literatur.

Wir haben unsere Messungen und die verfügbaren Literaturdaten in einem hydrogeologischen Datensatz zum Fuji-Einzugsgebiet zusammengestellt, der mehr als 350 Standorte und über 9.500 einzelne Datenpunkte7,14,17,31,34,35,37,41,48,52,53,57 umfasst ,87,88,96,97,99,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116. Alle hier behandelten Standorte, für die hydrochemische Daten verfügbar waren, sind in Abb. 1 markiert. Der vollständige Datensatz wird als Ergänzungsdaten 1 bereitgestellt, mit Ausnahme der mikrobiellen eDNA-basierten phylogenetischen Daten, die als Ergänzungsdaten 2 bereitgestellt werden.

Zur Analyse stabiler Wasserisotope und Hauptionen wurden Proben mit einem 0,22 μm Millex-GS-Filter (Merck Millipore) gefiltert und vor der Analyse bei –20 °C bzw. 4 °C gelagert. Die Hauptionenzusammensetzungen wurden an der Shizuoka-Universität mit einem Dionex ICS-3000-Ionenchromatographen (Thermo Fisher) analysiert. Stabile Wasserisotope wurden von Shoko Science Co Ltd (unter Verwendung eines Hohlraum-Ring-Down-Spektrometers Picarro L2120-I, Picarro, Inc.) analysiert, auf den VSMOW normiert und in der δ-Notation117 angegeben (typische Analysefehler sind ±0,2‰ für δ2H und ± 0,05‰ für δ18O).

Aufgrund ihrer geringen Häufigkeit und sehr unterschiedlichen Konzentrationen und Isotopenverhältnisse in verschiedenen Gesteinen und Mineralien sind V-Konzentrationen und Sr-Isotope starke geochemische Indikatoren für den Grundwasserfluss und Stellvertreter für die Verweildauer des Grundwassers118,119. Vanadium im Grundwasser stammt aus alkalischen Gesteinen, die mit oxidiertem Wasser in Kontakt kommen, und nimmt nachweislich mit der Verweildauer des Grundwassers zu16,70,71,120. Die Auflösung von Vanadium ähnelt geochemisch der Sr-Anreicherung im Grundwasser. In der Grundwasserhydrologie wird das 87Sr/86Sr-Isotopenverhältnis häufig als Indikator verwendet, um den Austausch mit verschiedenen Gesteinen und Mineralien zu verfolgen119,121,122,123,124. Da Wasser-Gestein-Austauschprozesse von der Zeit abhängen, korrelieren V-Konzentrationen und 87Sr/86Sr-Verhältnisse tendenziell mit den Grundwasserverweilzeiten und können (unter bestimmten Einschränkungen) darauf hinweisen46,51,125.

Vanadiumwasserproben wurden mit einem 0,22 μm Millex-GS-Filter (Merck Millipore) gefiltert und mit Salpetersäure auf einen pH-Wert unter 2 angesäuert. Die Filter wurden vor der Verwendung mit 10 %iger Salzsäure und 0,1 M Salpetersäure gewaschen. Die Vanadiumkonzentrationen wurden mit einem polarisierten Atomabsorptionsspektrophotometer Zeeman Z-3700 (Hitachi High-Tech) an der Universität Shizuoka nach 10-prozentiger Verdünnung mit 0,1 M Salpetersäure analysiert (typischer Analysefehler ±4 %). Strontium-Isotopenverhältnisse wurden ausschließlich der Literatur entnommen.

Konzentrationen gelöster Edelgase und ihre Isotopenverhältnisse wurden in vielen hydrogeologischen Zusammenhängen als Grundwasser-Tracer eingesetzt, angefangen von der Rekonstruktion der Paläotemperatur über die Quantifizierung des Luftüberschusses, die Identifizierung der Wiederauffüllungshöhe bis hin zur Quantifizierung der Vermischung von Wässern unterschiedlicher Herkunft55,126,127,128,129,130,131,132.

Vor-Ort-Analysen gelöster (Edel-)Gase wurden mithilfe der Gasgleichgewichts-Membran-Einlass-Massenspektrometrie (GE-MIMS)133 durchgeführt. GE-MIMS ermöglicht die gleichzeitige Messung von inerten und reaktiven Gasen (He, 40Ar, 84Kr, N2, O2, CO2, H2 und CH4) in Luft und gelöst in Wasser direkt vor Ort, nahezu in Echtzeit (vollständige Analyse ~15 Min.) und mit einer typischen analytischen Unsicherheit von ±1–3 % (Lit. 133). Für die Analysen gelöster Gase wurde Grundwasser mit einer Schlauchpumpe mit etwa 2 l/min durch einen Durchflussmembrankontaktor (G542 Liqui-Cel MiniModule, 3 M) gepumpt. Die extrahierten Gase wurden anschließend zur endgültigen Detektion über eine 10 m lange Edelstahlkapillare an ein Quadrupol-Massenspektrometer (RGA 200, Stanford Research Systems) übertragen. Für 40Ar, N2, O2 und CO2, die häufiger vorkommen, stellt jeder Datenpunkt den Durchschnitt von fünf Einzelmessungen dar, die über einen Zeitraum von etwa 2 Minuten durchgeführt wurden, wobei die Standardfehler durch die Standardabweichung dieser fünf Messungen angenähert werden. Für die vergleichsweise seltener vorkommenden Gase 4He, 84Kr und CH4 stellt jeder Datenpunkt den Durchschnitt von 15 Einzelmessungen dar, die über einen Zeitraum von etwa 4 Minuten durchgeführt wurden, wobei Standardfehler durch die Standardabweichung dieser 15 Messungen angenähert werden. Weitere experimentelle Details finden Sie in den Referenzen. 133, 134. Massenspektrometrische Daten wurden mit dem ruediPy-Paket (v2019)135 in Python (v3.8)136 verarbeitet.

Hochauflösende Edelgasisotopenanalysen wurden an Proben von etwa 25 g Wasser, die in Kupferrohren126 gesammelt wurden, an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich nach Standardprotokollen durchgeführt (siehe Lit. 137; typische Analysefehler sind <1 % für He und Ne). Konzentrationen und <0,5 % für Isotopenverhältnisse). Da das Standardprotokoll von Beyerle et al.137 das von Clarke et al.138 bestimmte atmosphärische Standardverhältnis von 3He/4He (Ra) von 1,384 × 10-6 verwendet, sind die wenigen literaturbasierten Verhältnisse von gelöstem 3He/4He (R) Die im R/Ra-Format gemeldeten Werte wurden auf Grundlage dieses Verhältnisses in das 3He/4He-Format umgewandelt.

Mikroorganismen wurden intensiv zur Untersuchung biogeochemischer Prozesse in Oberflächenwasser und Grundwasser eingesetzt, aber nur wenige Studien verwendeten Mikroorganismen zur Untersuchung physikalischer Prozesse wie Grundwasserfließwege oder Grundwassermischung139,140,141,142. In jüngster Zeit hat sich jedoch das konzeptionelle Verständnis der Bewegung von Mikroorganismen im Grundwasser verbessert, und es wird mittlerweile allgemein anerkannt, dass Mikroorganismen beträchtliche Entfernungen zurücklegen35,143,144 und jahrelang überleben können145. Diese Aspekte machen Mikroorganismen zu vielversprechenden Tracern der Grundwasserströmung über relevante räumliche und zeitliche Skalen. Darüber hinaus ermöglicht die Sequenzierung der nächsten Generation nun die Identifizierung der phylogenetischen Zusammensetzung und Funktionen mikrobieller Gemeinschaften auf der Grundlage der Analyse der in Wasserproben vorhandenen mikrobiellen eDNA auf kostengünstige, quantitative und hocheffiziente Weise146.

In dieser Studie wurden Wasserproben für die Analyse mikrobieller eDNA gesammelt, indem 10 l Wasser mit 0,22 μm Sterivex-GV-Filtern (EMD Millipore) gefiltert wurden. Die DNA-Extraktion wurde an der Shizuoka-Universität unter Verwendung von Standardprotokollen147 durchgeführt, wobei prokaryotische Zellen zunächst aus den 0,22 μm Sterivex-GV-Filtereinheiten durch Zugabe einer Lösung aus Lysozym und Proteinase K lysiert wurden. Anschließend wurde die DNA-Masse mit einem Phenol-Chloroform-Isoamylalkohol extrahiert Mischung148 und anschließend quantitativ durch Spektrophotometrie unter Verwendung eines NanoVue-Spektrophotometers (GE Healthcare UK Ltd) bestimmt. Amplifikation und Sequenzierung wurden von Bioengineering Lab Co. Ltd. durchgeführt. In einer zweistufigen PCR wurden die hypervariablen V3–V4-Regionen des bakteriellen und archaealen 16S-rRNA-Gens unter Verwendung des universellen Primerpaars 341F/805R amplifiziert. Im ersten PCR-Schritt wurde das Primerpaar 1st-341f_MIX (5′-ACACTCTTTCCCTACACGACGCTCTTCCGATCT-NNNNN-CCTACGGGNGGCWGCAG-3′)/1st-805r_MIX (5′-GTGACTGGAGTTCAGACGTGTGCTCTTCCGATCT-NNNNN-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3′) verwendet und nach der Reinigung des PCR-Produkte, in einem zweiten PCR-Schritt wurde das Primerpaar 2ndF (5′-AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACAC-ACACTCTTTCCCTACACGACGC-3′)/2ndR (5′-CAAGCAGAAGACGGCATACGAGAT-GTGACTGGAGTTCAGACGTGTG-3′) verwendet149,150,151. Probenbibliotheken für die Next-Generation-Sequenzierung mit MiSeq (Illumina Inc.) wurden mit dem MiSeq Reagent Kit v3 (Illumina Inc.) gemäß den Herstellerprotokollen vorbereitet. Die Amplikonsequenzierung erfolgte über Paired-End-Sequenzierung (2 × 300 bp) auf der MiSeq-Plattform. Operative taxonomische Einheiten wurden mit QIIME 2152,153 auf einem Ähnlichkeitsgrad von 97 % geclustert und auf der Grundlage repräsentativer Sequenzen durch Vergleich mit der GreenGenes-Datenbank (v13.8)154,155 zugewiesen. Muster in der mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur wurden mit dem Phyloseq-Paket (v1.30.00)156 in R (v3.6.2)157 untersucht. Die in dieser Studie erhaltenen Nukleotidsequenzdatensätze wurden in der DNA-Datenbank Japans (DDBJ) unter der Zugangsnummer DRA013474 abgelegt.

Direkte Gesamtzählungen mikrobieller Zellen (eine schnelle Methode zur Quantifizierung sowohl kultivierbarer als auch nicht kultivierbarer Mikroorganismen in Umweltproben) wurden an der Shizuoka-Universität nach Standardverfahren durchgeführt158. Eine 100-ml-Wasserprobe wurde auf einem 0,2-μm-Nuclepor-Filter (GE Healthcare UK Ltd) gesammelt und mit pH-neutralem Formaldehyd fixiert. Die auf dem Filter eingefangenen prokaryotischen Zellen wurden dann mit 0,01 μg ml-1 fluoreszierendem 4′,6-Diamidino-2-phenylindol (Nacalai Tesque Inc.) angefärbt und optisch gezählt (unter Verwendung eines BX51-FLA-Epifluoreszenzmikroskops, das mit einer DP71-Kamera ausgestattet war ( Olymp)).

Weitere Informationen zum Forschungsdesign finden Sie in der mit diesem Artikel verlinkten Nature Portfolio Reporting Summary.

Alle in dieser Studie verwendeten Daten werden in den Zusatzdaten 1 und 2 zusammengefasst und sind über das öffentliche Datenrepository HydroShare unter https://doi.org/10.4211/hs.4eac370d12e142b5aa718e5deb57da39 (Ref. 159) verfügbar. Die in dieser Studie erhaltenen Nukleotidsequenzdatensätze sind in der DNA-Datenbank Japans (DDBJ) unter der Zugangsnummer DRA013474 abgelegt. Sofern nicht anders angegeben, wurden hydrogeochemische und Kartenhintergrunddaten mit dem Open-Source-Webbrowser Mozilla Firefox (v.68-v98) ermittelt, Karten wurden mit dem Open-Source-Geoinformationssystem QGIS (v3.6-v3.18) erstellt und Die Daten wurden mit Microsoft Office (v2016-v2019) für Mac verarbeitet.

Chakraborty, A. & Jones, TE in Natural Heritage of Japan Geoheritage, Geoparks and Geotourism (Conservation and Management Series) (Hrsg. Chakraborty, A. et al.) Kap. 16 (Springer, 2018).

Nakamura, K. Möglicher entstehender Graben entlang des östlichen Japanischen Meeres als konvergente Grenze zwischen der eurasischen und der nordamerikanischen Platte (auf Japanisch). Stier. Earthq. Res. Inst. 58, 711–722 (1983).

Google Scholar

Seno, T. Ist Nord-Honshu eine Mikroplatte? Tektonophysik 115, 177–196 (1985).

Artikel Google Scholar

Ogawa, Y., Takami, Y. & Takazawa, S. in Formation and Applications of the Sedimentary Record in Arc Collision Zones Vol. 436 (Hrsg. Draut, AE et al.) 155–170 (Geological Society of America, 2008).

Tsuya, H. & Morimoto, R. Arten von Vulkanausbrüchen in Japan (auf Japanisch). Stier. Vulkan. 26, 209–222 (1963).

Artikel CAS Google Scholar

Aoki, Y., Tsunematsu, K. & Yoshimoto, M. Jüngste Fortschritte geophysikalischer und geologischer Studien des Vulkans Fuji, Japan. Erdwissenschaft. Rev. 194, 264–282 (2019).

Artikel Google Scholar

Tsuchi, R. Geologie und Grundwasser des Berges Fuji, Japan (auf Japanisch). J. Geogr. 126, 33–42 (2017).

Artikel Google Scholar

Vittecoq, B., Reninger, P.-A., Lacquement, F., Martelet, G. & Violette, S. Hydrogeologisches konzeptionelles Modell andesitischer Wassereinzugsgebiete, enthüllt durch hochauflösende Helikopter-Geophysik. Hydrol. Erdsystem. Wissenschaft. 23, 2321–2338 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Yamamoto, S. Hydrologische Untersuchung des Vulkans Fuji und seiner angrenzenden Gebiete (auf Japanisch). Geogr. Rev. Jpn 43, 267–184 (1970).

Artikel Google Scholar

Yamamoto, T. & Nakada, S. in Volcanic Hazards, Risks, and Disasters (Hrsg. Shroder, JF & Papale, P.) 355–376 (Elsevier, 2015).

Hasegawa, A. et al. Plattensubduktion und Entstehung von Erdbeben und Magmen in Japan, abgeleitet aus seismischen Beobachtungen: ein Überblick. Gondwana Res. 16, 370–400 (2009).

Artikel Google Scholar

Kashiwagi, H. & Nakajima, J. Dreidimensionale seismische Dämpfungsstruktur Zentraljapans und tiefe Quellen des Lichtbogenmagmatismus. Geophys. Res. Lette. 46, 13746–13755 (2019).

Artikel Google Scholar

Obrochta, SP et al. Holozäne Eruptionsgeschichte des Fuji, rekonstruiert aus Sedimenten nahegelegener Seen und hochdichter Radiokarbondatierung. Quat. Wissenschaft. Rev. 200, 395–405 (2018).

Artikel Google Scholar

Tosaki, Y. & Asai, K. Grundwasser altert im Fuji (auf Japanisch). J. Geogr. 126, 89–104 (2017).

Artikel Google Scholar

Imtiaz, M. et al. Vanadium, jüngste Fortschritte und Forschungsaussichten: ein Rückblick. Umgebung. Int. 80, 79–88 (2015).

Artikel CAS Google Scholar

Koshimizu, S. & Tomura, K. (2000). Geochemisches Verhalten von Spuren von Vanadium im Quell-, Grund- und Seewasser am Fuße des Berges Fuji, Zentraljapan. In K. Sato & Y. Iwasa (Hrsg.), Groundwater Updates. Springer, Tokio. 171-176. https://doi.org/10.1007/978-4-431-68442-8_29

Ono, M. et al. Regionales Grundwasserströmungssystem in einem Stratovulkan neben einem Küstengebiet: eine Fallstudie vom Berg Fuji und der Suruga-Bucht, Japan. Hydrogeol. J. 27, 717–730 (2019).

Artikel Google Scholar

UNESCO Fujisan, heiliger Ort und Quelle künstlerischer Inspiration (Welterbekonvention, 2013); https://whc.unesco.org/en/list/1418

Nationally Designated Cultural Properties Database (auf Japanisch) (Agency of Cultural Affairs Japan, 2020); https://kunishitei.bunka.go.jp/bsys/index

Showas 100 berühmte Gewässer Japans (Japanisches Umweltministerium (MOEJ), 1985); https://www.env.go.jp/water/meisui/

Heiseis 100 berühmte Gewässer Japans (MOEJ, 2009): https://www.env.go.jp/water/meisui/

Ein Überblick über den Flaschenwassermarkt in Japan (Frost & Sullivan, 2016).

FMWCA-Vorschriften der Fujiyoshida Mineral Water Conservation Association (auf Japanisch) (Mt. Fuji Springs Inc., 2016); http://fujiyoshida-hozen.org/aboutwater/

Adachi, Y. et al. Die physiologischen Auswirkungen des Unterströmungswassers vom Mt. Fuji auf Typ-2-diabetische KK-Ay-Mäuse. Biomed. Res. Verfolge Elem. 15, 76–78 (2004).

CAS Google Scholar

Isogai, A., Kanada, R., Iawata, H. & Sudo, S. Der Einfluss von Vanadium auf die Bestandteile von Hineka (auf Japanisch). J. Brew. Soc. Jpn 107, 443–450 (2012).

Artikel Google Scholar

Tamada, Y., Tokui, M., Yamashita, N., Kubodera, T. & Akashi, T. Analyse der Beziehung zwischen dem anorganischen Elementprofil von Sake-Verdünnungswasser und der Dimethyltrisulfidbildung mittels Multielement-Profilierung. J. Biosci. Bioeng. 127, 710–713 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

London Sake Challenge 2018: Ausgezeichnet mit Sake (Sake Somelier Association (SSA), 2018); https://londonsakechallenge.com/awarded-sake-2019/

London Sake Challenge 2019: Ausgezeichnet mit Sake (SSA, 2019); https://londonsakechallenge.com/awarded-sake-2019/

Yasuhara, M., Hayashi, T. & Asai, K. Überblick über die Sonderausgabe „Grundwasser im Berg Fuji“. J. Geogr. 126, 25–27 (2017).

Artikel Google Scholar

Yasuhara, M., Hayashi, T., Asai, K., Uchiyama, M. & Nakamura, T. Überblick über die Sonderausgabe „Grundwasser im Fuji (Teil 2)“. J. Geogr. 129, 657–660 (2020).

Artikel Google Scholar

Gmati, S., Tase, N., Tsujimura, M. & Tosaki, Y. Aquifers-Wechselwirkung im südwestlichen Fuß des Fuji, Japan, untersucht durch Hydrochemie und statistische Analysen. Hydrol. Res. Lette. 5, 58–63 (2011).

Artikel Google Scholar

Ikeda, K. Wasser-Sediment-Wechselwirkung von versalzenem Grundwasser und seine chemischen Zusammensetzungen in Küstengebieten (auf Japanisch). Jpn. J. Limnol. 46, 303–314 (1985).

Artikel CAS Google Scholar

Kato, K. et al. Enthüllte Grundwasserspülung aus dem Tiefseeboden in der Suruga Bay. Limnologie https://doi.org/10.1007/s10201-014-0445-0 (2015).

Segawa, T. et al. Mikroben im Grundwasser eines Vulkanbergs, Mt. Fuji; 16S rDNA-phylogenetische Analyse als möglicher Indikator für die Transportwege des Grundwassers. Geomikrobiol. J. 32, 677–688 (2015).

Artikel Google Scholar

Sugiyama, A., Masuda, S., Nagaosa, K., Tsujimura, M. & Kato, K. Verfolgung der direkten Auswirkungen von Niederschlägen auf das Grundwasser am Berg Fuji durch mehrere Analysen, einschließlich mikrobieller DNA. Biogeowissenschaften 15, 721–732 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Yasuhara, M., Kazahaya, K. & Marui, A. in Fuji Volcano (Hrsg. Aramaki, S. et al.) 389–405 (Yamanashi Institute of Environmental Sciences, 2007).

Tsuchi, R. in Fuji Volcano (Hrsg. Aramaki, S. et al.) 375–387 (Yamanashi Institute of Environmental Sciences, 2007).

Takada, A., Yamamoto, T., Ishizuka, Y. & Nakano, S. in Miscellaneous Map Series Nr. 12, 56 (Geological Survey of Japan (GSJ), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), 2016 ).

Uchiyama, T. Hydrogeologische Struktur und hydrologische Charakterisierung im nördlichen Fußbereich des Vulkans Fuji, Zentraljapan (auf Japanisch). J. Geogr. 129, 697–724 (2020).

Artikel Google Scholar

Ikawa, R. et al. in S-5: Nahtlose Geoinformation der Küstenzone „Northern Coastal Zone of Suruga Bay“ (GSJ, AIST, 2016).

AIST 2014 Marine Geological and Environmental Survey Confirmation Technology Development Results Report (auf Japanisch) (AIST, 2015).

AIST 2015 Marine Geological and Environmental Survey Confirmation Technology Development Results Report (auf Japanisch) (AIST, 2016).

Lin, A., Iida, K. & Tanaka, H. Aktive Landüberschiebungen der Nankai-Suruga-Subduktionszone: die Fujikawa-kako-Verwerfungszone, Zentraljapan. Tektonophysik 601, 1–19 (2013).

Artikel Google Scholar

Fujita, E. et al. Spannungsfeldänderung um das Magmasystem des Vulkans Fuji, verursacht durch das Tohoku-Megaschubbeben, Japan. Stier. Vulkan. 75, 679 (2013).

Artikel Google Scholar

Kano, K.-I., Odawara, K., Yamamoto, G. & Ito, T. Tektonik der Fujikawa-kako-Verwerfungszone rund um die Hoshiyama-Hügel, Zentraljapan, seit 1 Ma. Geosci. Rep. Shizuoka Univ. 46, 19–49 (2019).

Google Scholar

Schilling, OS, Cook, PG & Brunner, P. Über klassische Beobachtungen in der Hydrogeologie hinaus: Die Vorteile der Einbeziehung von Beobachtungen des Austauschflusses, der Temperatur, der Tracerkonzentration, der Verweilzeit und der Bodenfeuchtigkeit in die Grundwassermodellkalibrierung. Rev. Geophys. 57, 146–182 (2019).

Artikel Google Scholar

Schilling, OS et al. Quantifizierung der Grundwasserneubildungsdynamik und ungesättigter Zonenprozesse in schneedominierten Einzugsgebieten mittels Analyse gelöster Gase vor Ort. Wasserressource. Res. 57, e2020WR028479 (2021).

Artikel Google Scholar

Nationale hydrologische Umweltdatenbank Japans (GSJ, AIST, 2020).

Hayashi, T. Verständnis des Grundwasserströmungssystems im nördlichen Teil des Berges Fuji: aktuelle Probleme und Perspektiven (auf Japanisch). J. Geogr. 129, 677–695 (2020).

Artikel Google Scholar

Yasuhara, M., Marui, A. & Kazahaya, K. (1997). Stabile Isotopenzusammensetzung des Grundwassers von Mt. Yatsugatake und Mt. Fuji, Japan. Tagungsband des Rabat-Symposiums. Rabat-Symposium, April 1997, Wallingford, Großbritannien.

Jasechko, S. Globale Isotopenhydrogeologie – Rezension. Rev. Geophys. https://doi.org/10.1029/2018RG000627 (2019).

Yaguchi, M., Muramatsu, Y., Chiba, H., Okumura, F. & Ohba, T. Der Ursprung und die Hydrochemie von Tiefbrunnenwasser vom nördlichen Fuß des Berges Fuji, Zentraljapan. Geochem. J. 50, 227–239 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Aizawa, K. et al. Gaswege und fernausgelöste Erdbeben unter dem Berg Fuji, Japan. Geologie 44, 127–130 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Kipfer, R. et al. Injektion von mantelartigem Helium in den Vansee (Türkei): Der Anhaltspunkt für die Quantifizierung der Tiefenwassererneuerung. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 125, 357–370 (1994).

Artikel CAS Google Scholar

Kipfer, R., Aeschbach-Hertig, W., Peeters, F. & Stute, M. in Noble Gases in Geochemistry and Cosmochemistry Rezensionen in Mineralogy and Geochemistry Vol. 47 (Hrsg. Porcelli, D. et al.) Kap. 14 (De Gruyter, 2002).

Sano, Y. & Fischer, TP in The Noble Gases as Geochemical Tracers: Advances in isotope geochemistry (Hrsg. Burnard, O.) Kap. 10 (Springer, 2013).

Sano, Y. & Wakita, H. Verteilung der 3He/4He-Verhältnisse und ihre Auswirkungen auf die geotektonische Struktur der japanischen Inseln. J. Geophys. Res. 90, 8729–8741 (1985).

Artikel CAS Google Scholar

Tomonaga, Y. et al. Fluiddynamik entlang des Nankai-Trogs: He-Isotope zeigen eine direkte Mantelflüssigkeitsemission am Meeresboden im Kumano-Becken (Südwestjapan). ACS Erde Weltraum Chem. 4, 2015–2112 (2020).

Artikel Google Scholar

Chen, A. et al. Mantelflüssigkeiten im Zusammenhang mit Krustenverwerfungen in einer kontinentalen Subduktionsumgebung, Taiwan. Sci Rep. 9, 10805 (2019).

Artikel Google Scholar

Crossey, LJ et al. Kontinentale Raucher vereinen Mantelentgasung und unterschiedliche Mikrobiologie innerhalb der Kontinente. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 435, 22–30 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Crossey, LJ et al. Entgasung von aus dem Mantel stammendem CO2 und He aus Quellen in der südlichen Colorado-Plateau-Region – neotektonische Zusammenhänge und Auswirkungen auf Grundwassersysteme. Geol. Soc. Bin. Stier. 121, 1034–1053 (2009).

Artikel CAS Google Scholar

Kusuda, C., Iwamori, H., Nakamura, H., Kazahaya, K. & Morikawa, N. Heißes Quellwasser von Arima als tiefsitzende Sole von der Subduktionsplatte. Earth Planets Space 66, 119 (2014).

Artikel Google Scholar

Sano, Y., Kameda, A., Takahata, N., Yamamoto, J. & Nakajima, J. Verfolgung erloschener Ausbreitungszentren im Südwesten Japans durch Helium-3-Emanation. Chem. Geol. 266, 50–56 (2009).

Artikel CAS Google Scholar

Sano, Y. et al. Die Heliumanomalie im Grundwasser spiegelt die Spannungsänderung während des Kumamoto-Erdbebens im Südwesten Japans im Jahr 2016 wider. Wissenschaft. Rep. 6, 37939 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Peeters, F. et al. Verbesserung der Edelgas-basierten Paläoklimarekonstruktion und Grundwasserdatierung unter Verwendung von 20Ne/22Ne-Verhältnissen. Geochim. Kosmochim. Acta 67, 587–600 (2002).

Artikel Google Scholar

Reimann, C. & de Caritat, P. Chemical Elements in the Environment 398 (Springer, 1998).

Hamada, T. in Vanadium in der Umwelt. Teil 1: Fortschritte in der Chemie und Biochemie in den Umweltwissenschaften und -technologie Bd. 10 (Hrsg. Nriagu, JO) 97–123 (Wiley & Sons, 1998).

Koshimizu, S. & Kyotani, T. Geochemisches Verhalten mehrerer Elemente in Wasserproben aus den Flüssen Fuji und Sagami, Zentraljapan, unter Verwendung von Vanadium als wirksamem Indikator. Jpn J. Limnol. 63, 113–124 (2002).

Artikel CAS Google Scholar

Sohrin, R. in Green Science and Technology (Hrsg. Park, EY et al.) Kap. 7 (CRC, 2019).

Wehrli, B. & Stumm, W. Oxygenierung von Vanadyl(IV). Wirkung koordinierter Oberflächenhydroxylgruppen und Hydroxidionen. Langmuir 4, 753–758 (1988).

Artikel CAS Google Scholar

Wright, MT & Belitz, K. Faktoren, die die regionale Verteilung von Vanadium im Grundwasser steuern. Grundwasser 48, 515–525 (2010).

Artikel CAS Google Scholar

Deverel, SJ, Goldberg, S. & Fujii, R. in Agricultural Salinity Assessment and Management (Hrsg. WW Wallender & KK Tanji) 89–137 (American Society of Civil Engineers, 2012).

Wehrli, B. & Stumm, W. Vanadyl in natürlichen Gewässern: Adsorption und Hydrolyse fördern die Sauerstoffanreicherung. Geochim. Kosmochim. Acta 53, 69–77 (1989).

Artikel CAS Google Scholar

Chen, G. & Liu, H. Verständnis der Reduktionskinetik von wässrigem Vanadium(V) und Transformationsprodukten mithilfe rotierender Ringscheibenelektroden. Umgebung. Wissenschaft. Technol. 51, 11643–11651 (2017).

Artikel CAS Google Scholar

Telfeyan, K., Johannesson, KH, Mohajerin, TJ & Palmore, CD Vanadium-Geochemie entlang der Grundwasserfließwege in kontrastierenden Grundwasserleitern der Vereinigten Staaten: Carrizo Sand (Texas) und Oasis Valley (Nevada) Grundwasserleiter. Chem. Geol. 410, 63–78 (2015).

Artikel CAS Google Scholar

Kan, K. et al. Archaeen im Yellowstone Lake. ISME J. 5, 1784–1795 (2011).

Artikel CAS Google Scholar

Wong, HL et al. Dynamik von Archaeen auf feinen räumlichen Skalen in Shark Bay-Mattenmikrobiomen. Wissenschaft. Rep. 7, 46160 (2017).

Artikel CAS Google Scholar

Ikeda, K. Eine Studie über die chemischen Eigenschaften des Grundwassers im Fuji-Gebiet (auf Japanisch). J. Groundw. Hydrol. 24, 77–93 (1982).

Google Scholar

Aizawa, K. et al. Hydrothermales System unter dem Vulkan Mt. Fuji, abgeleitet aus Magnetotellurik und elektrischem Selbstpotential. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 235, 343–355 (2005).

Artikel CAS Google Scholar

Yamamoto, T., Takada, A., Ishizuka, Y., Miyaji, N. & Tajima, Y. Basaltische pyroklastische Ströme des Fuji-Vulkans, Japan: Eigenschaften der Ablagerungen und ihre Herkunft. Stier. Vulkan. 67, 622–633 (2005).

Artikel Google Scholar

Yamamoto, T., Takada, A., Ishizuka, Y. & Nakano, S. Chronologie der Produkte des Fuji-Vulkans basierend auf neuen radiometrischen Kohlenstoffaltern (auf Japanisch). Stier. Vulkan. 50, 53–70 (2005).

CAS Google Scholar

Aizawa, K., Yoshimura, R. & Oshiman, N. Spaltung der philippinischen Meeresplatte und eine Magmakammer unter dem Berg Fuji. Geophys. Res. Lette. 31, L09603 (2004).

Artikel Google Scholar

Nakamura, H., Iwamori, H. & Kimura, J.-I. Geochemische Beweise für einen erhöhten Flüssigkeitsfluss aufgrund überlappender Subduktionsplatten. Nat. Geosci. 1, 380–384 (2008).

Artikel CAS Google Scholar

Kaneko, T., Yasuda, A., Fujii, T. & Yoshimoto, M. Krypto-Magmakammern unter dem Berg Fuji. J. Vulkan. Geothermie. Res. 193, 161–170 (2010).

Artikel CAS Google Scholar

Tsuya, H., Machida, H. & Shimozuru, D. (1988). Geologie des Vulkans Mt. Fuji. Erläuternder Text der geologischen Karte des Berges Fuji (Maßstab 1:50.000; zweiter Druck). Geological Survey of Japan (GSJ), Tsukuba, Japan.

Yoshimoto, M. et al. Entwicklung des Mount Fuji, Japan: Schlussfolgerung aus Bohrungen in den ältesten Vulkan unter der Luft, vor Komitake. Insel. Bogen. 19, 470–488 (2010).

Artikel Google Scholar

Shikazono, N., Arakawa, T. & Nakano, T. Grundwasserqualität, Durchfluss und Stickstoffverschmutzung am Südfuß des Fuji (auf Japanisch). J. Geogr. 123, 323–342 (2014).

Artikel Google Scholar

Tosaki, Y., Tase, N., Sasa, K., Takahashi, T. & Nagashima, Y. Schätzung der Grundwasserverweilzeit unter Verwendung des 36Cl-Bombenimpulses. Grundwasser 49, 891–902 (2011).

Artikel CAS Google Scholar

Yamamoto, T. Geology of the Southwestern Part of Fuji Volcano (auf Japanisch) 27 (GSJ, AIST, 2014).

Tsuya, H. Geologie des Vulkans Mt. Fuji. Erläuternder Text der geologischen Karte des Berges Fuji (Maßstab 1:50.000). Geologische Untersuchung Japans, Tsukuba, Japan. (1968).

Tomiyama, S., Ii, H., Miyaike, S., Hattori, R. & Ito, Y. Schätzung der Quellen und des Fließsystems des Grundwassers im Fuji-Gotenba-Gebiet durch stabile Isotopenanalyse und Grundwasserströmungssimulation (auf Japanisch) . Bunseki Kagaku 58, 865–872 (2009).

Artikel CAS Google Scholar

Oguchi, T. & Oguchi, CT in Geomorphological Landscapes of the World (Hrsg. Migoń, P.) Kap. 31 (Springer, 2010).

Mittlere jährliche Niederschlagsmenge von 1981 bis 2010, aufgezeichnet an den vier Mount-Fuji-Observatorien (Mishima, Fuji, Furuseki, Yamanaka) (Japan Meteorological Agency, 2015).

Schilling, OS, Park, Y.-J., Therrien, R. & Nagare, RM Integrierte hydrologische Oberflächen- und Untergrundmodellierung mit Schneeschmelze und Porenwasser-Gefrier-Tau-Wechsel. Grundwasser 57, 63–74 (2018).

Artikel Google Scholar

Sakio, H. & Masuzawa, T. Vorrückende Waldgrenze auf dem Fuji zwischen 1978 und 2018. Plants 9, 1537 (2020).

Artikel Google Scholar

Asai, K. & Koshimizu, S. 3H/3He-basiertes Grundwasseralter für Quellen am Fuße des Fuji (auf Japanisch). J. Groundw. Hydrol. 61, 291–298 (2019).

Artikel Google Scholar

Sakai, Y., Shita, K., Koshimizu, S. & Tomura, K. Geochemische Untersuchung von Spuren von Vanadium in Wasser durch präkonzentrative Neutronenaktivierungsanalyse. J. Radioanal. Nukl. Chem. 216, 203–212 (1997).

Artikel CAS Google Scholar

Nahar, S. & Zhang, J. Konzentration und Verteilung organischer und anorganischer Wasserschadstoffe im Osten von Shizuoka, Japan. Toxicol. Umgebung. Chem. https://doi.org/10.1080/02772248.2011.610498 (2011).

Kamitani, T., Watanabe, M., Muranaka, Y., Shin, K.-C. & Nakano, T. Geografische Merkmale und Quellen gelöster Ionen im Grundwasser im südlichen Teil des Berges. Fuji (auf Japanisch). J. Geogr. Rev. 126, 43–71 (2017).

Artikel Google Scholar

Kawagucci, S. et al. Störung der Tiefseeumgebung durch das Tohoku-Erdbeben M9.0. Sci Rep. 2, 270 (2012).

Artikel Google Scholar

Uchida, N. & Bürgmann, R. Ein Jahrzehnt voller Lehren aus dem Tohoku-Oki-Erdbeben 2011. Rev. Geophys. 59, e2020RG000713 (2021).

Artikel Google Scholar

Mahara, Y., Igarashi, T. & Tanaka, Y. Grundwasseralter des begrenzten Grundwasserleiters im Mishima-Lavastrom, Shizuoka (auf Japanisch). J. Groundw. Hydrol. 35, 201–215 (1993).

Artikel Google Scholar

Nakamura, T. et al. Wasser- und Nitratquellen in Quellen am Nordfuß des Fuji und Nitratbelastung im Katsuragawa-Fluss (auf Japanisch). J. Geogr. 126, 73–88 (2017).

Artikel Google Scholar

Notsu, K., Mori, T., Sumino, H. & Ohno, M. in Fuji Volcano (Hrsg. Aramaki, S. et al.) 173–182 (Yamanashi Institute of Environmental Sciences, 2007).

Ogata, M. & Kobayashi, H. Hydrologische wissenschaftliche Forschung für die Bewirtschaftung und Nutzung von Grundwasserressourcen im nördlichen Piemont-Gebiet des Fuji: Fluorionen und Vanadium im Grundwasser am nördlichen Fuß des Fuji (Yamanashi Industrial Technologiezentrum, 2015).

Ogata, M., Kobayashi, H. & Koshimizu, S. Fluorkonzentration im Grundwasser und Grundwasserspiegel am Nordfuß des Fuji (auf Japanisch). J. Groundw. Hydrol. 56, 35–51 (2014).

Artikel Google Scholar

Ohno, M., Sumino, H., Hernandez, PA, Sato, T. & Nagao, K. Heliumisotope auf der Izu-Halbinsel, Japan: Beziehung zwischen Magma und Krustenaktivität. J. Vulkan. Geothermie. Res. 199, 118–126 (2011).

Artikel CAS Google Scholar

Okabe, S., Shibasaki, M., Oikawa, T., Kawaguchi, Y. & Nihongi, H. Geochemische Studien von Quell- und Seewasser auf und um den Berg Fuji (auf Japanisch). J. Sch. Mar. Sci. Technol. Tokai Univ. 14, 81–105 (1981).

CAS Google Scholar

Ono, M., Ikawa, R., Machida, H. & Marui, A. Verteilung der Radonkonzentration im Grundwasser am südwestlichen Fuß des Fuji (auf Japanisch). Radioisotope 65, 431–439 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Tosaki, Y. Schätzung der Grundwasserverweilzeit unter Verwendung von bombenproduziertem Chlor-36. Doktorarbeit, Univ. Tsukuba (2008).

Umeda, K., Asamori, K. & Kusano, T. Freisetzung von Mantel- und Krustenhelium aus einer Verwerfung nach einem Erdbeben im Landesinneren. Appl. Geochem. 37, 134–141 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Yamamoto, C. Schätzung des Grundwasserströmungssystems mithilfe von Multi-Tracer-Techniken im Berg Fuji, Japan. (auf Japanisch) Doktorarbeit, Univ. Tsukuba (2016).

Yamamoto, S. & Nakamura, T. Besuch wertvoller Wasserquellen (129) wertvolles Wasser am nördlichen Fuß des Berges Fuji (Fuji-Kawaguchiko-Stadt) (auf Japanisch). J. Groundw. Hydrol. 62, 329–336 (2020).

Artikel Google Scholar

Yamamoto, S. et al. Wasserquellen von Seegrundquellen im Kawaguchi-See, nördlicher Fuß des Berges Fuji, Japan (auf Japanisch). J. Geogr. 129, 665–676 (2020).

Artikel Google Scholar

Yamamoto, S., Nakamura, T. & Uchiyama, T. Neu entdeckte Seegrundquellen aus dem Kawaguchi-See, dem nördlichen Fuß des Berges Fuji, Japan (auf Japanisch). J. Jpn Assoc. Hydrol. Wissenschaft. 47, 49–59 (2017).

Google Scholar

Yamamoto, S., Nakamura, T., Koishikawa, H. & Uchiyama, T. Wasserqualität des flachen Grundwassers im südlichen Küstenbereich des Kawaguchi-Sees am nördlichen Fuß des Berges Fuji, Yamanashi, Japan (auf Japanisch). Mt. Fuji Res. 11, 1–9 (2017).

Google Scholar

Coplen, TB Berichterstattung über stabile Isotopenhäufigkeiten von Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff. Geothermie 66, 273–276 (1994).

CAS Google Scholar

Nimz, GJ in Isotope Tracers in Catchment Hydrology (Hrsg. Kendall, C. & McDonnell, JJ) Kap. 8 (Elsevier, 1998).

Bullen, TD & Kendall, C. in Isotope Tracers in Catchment Hydrology (Hrsg. Kendall, C. & McDonnell, JJ) Kap. 18 (Elsevier, 1998).

Vanadiumpentoxid und andere anorganische Vanadiumverbindungen Bd. 29 (WHO, 2001).

Nagai, T., Takahashi, M., Hirahara, Y. & Shuto, K. Sr-Nd-Isotopenzusammensetzungen von Vulkangesteinen aus den Vulkanen Fuji, Komitake und Ashitaka, Zentraljapan (auf Japanisch). Proz. Inst. Nat. Wissenschaft. Heute Univ. 39, 205–215 (2004).

CAS Google Scholar

Hogan, JF & Blum, JD Verfolgung hydrologischer Fließwege in einem kleinen bewaldeten Wassereinzugsgebiet unter Verwendung von Variationen von 87Sr/86Sr, [Ca]/[Sr], [Ba]/[Sr] und δ18O. Wasserressource. Res. 39, 1282 (2003).

Artikel Google Scholar

Koshikawa, MK et al. Verwendung von Isotopen zur Bestimmung des Beitrags von Vulkanasche zu Sr und Ca in Bachgewässern und Pflanzen in einem Granit-Wassereinzugsgebiet, Berg Tsukuba, Zentraljapan. Umgebung. Erdwissenschaft. 75, 501 (2016).

Artikel Google Scholar

Graustein, WC in Stable Isotopes in Ecological Research Ecological Studies (Analysis and Synthesis) (Hrsg. Rundel, JP.W. et al.) Kap. 28 (Springer, 1989).

Cook, PG & Böhlke, J.-K. in Environmental Tracers in Subsurface Hydrology (Hrsg. Cook, PG & Herczeg, AL) Kap. 1 (Springer, 2000).

Aeschbach-Hertig, W. & Solomon, DK in The Noble Gases as Geochemical Tracers (Hrsg. Burnard, P.) Kap. 5 (Springer, 2013).

Popp, AL et al. Ein Rahmen zur Entwirrung transienter Grundwassermischungs- und Laufzeiten. Wasserressource. Res. 57, e2020WR028362 (2021).

Artikel Google Scholar

Schilling, OS et al. Weiterentwicklung physikalisch basierter Strömungssimulationen alluvialer Systeme durch Beobachtungen von 222Rn, 3H/3He, atmosphärischen Edelgasen und der neuartigen 37Ar-Tracer-Methode. Wasserressource. Res. 53, 10465–10490 (2017).

Artikel Google Scholar

Tomonaga, Y. et al. Verwendung von Edelgas- und Stabilisotopendaten zur Bestimmung der Grundwasserherkunft und der Fließregime: Anwendung auf den Ceneri-Basistunnel (Schweiz). J. Hydrol. 545, 395–409 (2017).

Artikel CAS Google Scholar

Niu, Y. et al. Edelgassignaturen auf der Insel Maui, Hawaii – charakterisieren Grundwasserquellen in gebrochenen Systemen. Wasserressource. Res. 53, 3599–3614 (2017).

Artikel Google Scholar

Warrier, RB, Castro, MC & Hall, CM Einblicke in die Wiederaufladung und Quellwasser von den Galapagos-Inseln unter Verwendung von Edelgasen und stabilen Isotopen. Wasserressource. Res. https://doi.org/10.1029/2011WR010954 (2012).

Schilling, OS et al. Erkennung vergrabener Paläokanäle mit einem Grundwassermodell, Tracer-basierten Beobachtungen und räumlich variierender, bevorzugter Anisotropie-Pilotpunktkalibrierung. Geophys. Res. Lette. 49, e2022GL098944 (2022).

Artikel Google Scholar

Brennwald, MS, Schmidt, M., Oser, J. & Kipfer, R. Ein tragbares und autonomes massenspektrometrisches System für die Analyse von Umweltgasen vor Ort. Umgebung. Wissenschaft. Technol. 50, 13455–12463 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Tomonaga, Y. et al. Online-Überwachung der Gaszusammensetzung im groß angelegten Einlagerungsexperiment am Mont Terri (Schweiz). Appl. Geochem. 100, 234–243 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Brennwald, MS, Tomonaga, Y. & Kipfer, R. Dekonvolution und Kompensation massenspektrometrischer Überlappungsinterferenzen mit dem tragbaren Massenspektrometer miniRUEDI. MethodsX 7, 101038 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Van Rossum, G. & Drake, FL Python 3 Referenzhandbuch (CreateSpace, 2009).

Beyerle, U. et al. Ein massenspektrometrisches System zur Analyse von Edelgasen und Tritium aus Wasserproben. Umgebung. Wissenschaft. Technol. 34, 2042–2050 (2000).

Artikel CAS Google Scholar

Clarke, WB, Jenkins, WJ & Top, Z. Bestimmung von Tritium durch massenspektrometrische Messung von 3He. Int. J. Appl. Strahlen. Isotope 27, 515–522 (1976).

Artikel CAS Google Scholar

Bucci, A., Petrella, E., Celivo, F. & Naclerio, G. Verwendung molekularer Ansätze in hydrogeologischen Studien: der Fall von Karbonat-Grundwasserleitern in Süditalien. Hydrogeol. J. 25, 1017–1031 (2017).

Artikel CAS Google Scholar

Proctor, CR et al. Phylogenetische Clusterbildung kleiner Bakterien mit niedrigem Nukleinsäuregehalt in verschiedenen Süßwasserökosystemen. ISME J. 12, 1344–1359 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Pronk, M., Goldscheider, N. & Zopfi, J. Mikrobielle Gemeinschaften im Karstgrundwasser und ihre potenzielle Nutzung für das Biomonitoring. Hydrogeol. J. 17, 37–48 (2009).

Artikel Google Scholar

Miller, JB, Frisbee, MD, Hamilton, TL und Murugapiran, SK Die Neubildung von Gletscherschmelzwasser ist für Alpenquellen und ihre Mikrobiome von entscheidender Bedeutung. Umgebung. Res. Lette. 16, 064012 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Ginn, TR et al. in Encyclopedia of Hydrological Sciences (Hrsg. Anderson, MG) Kap. 105 (John Wiley & Sons, 2005).

Tufenkji, N. & Emelko, MB in Encyclopedia of Environmental Health (Hrsg. Nriagu, JO) Bd. 2, 715–726 (Elsevier, 2011).

Nevecherya, IK, Shestakov, VM, Mazaev, VT & Shlepnina, TG Überlebensrate pathogener Bakterien und Viren im Grundwasser. Wasserres. 32, 209–214 (2005).

Artikel CAS Google Scholar

Franzosa, EA et al. Sequenzierung und darüber hinaus: Integration molekularer „Omics“ für die Profilierung mikrobieller Gemeinschaften. Nature Rev. Microbiol. 13, 360–372 (2015).

Artikel CAS Google Scholar

Kimura, H., Ishibashi, JI, Masuda, H., Kato, K. & Hanada, S. Selektive phylogenetische Analyse, die auf 16S-rRNA-Gene hyperthermophiler Archaeen in der heißen Biosphäre tief unter der Oberfläche abzielt. Appl. Umgebung. Mikrobiol. 73, 2110–2117 (2007).

Artikel CAS Google Scholar

Somerville, CC, Knight, IT, Straube, WL & Colwell, RR Einfache, schnelle Methode zur direkten Isolierung von Nukleinsäuren aus aquatischen Umgebungen. Appl. Umgebung. Mikrobiol. 55, 548–554 (1989).

Artikel CAS Google Scholar

Takahashi, S., Tomita, J., Nishioka, K., Hisada, T. & Nishijima, M. Entwicklung eines prokaryotischen Universalprimers für die gleichzeitige Analyse von Bakterien und Archaeen mittels Next-Generation-Sequenzierung. PLoS ONE https://doi.org/10.1371/journal.pone.0105592 (2014).

Wasimuddin et al. Evaluierung von Primerpaaren für die Mikrobiomprofilierung vom Boden bis zum Menschen im Rahmen von One Health. Mol. Ökologisch. Ressource. 20, 1558–1571 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Suzuki, Y., Shimizu, H., Kuroda, T., Takada, Y. & Nukazawa, K. Pflanzenreste sind Brutstätten für pathogene Bakterien an Freizeitsandstränden. Sci Rep. 11, 11496 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Bolyen, E. et al. Reproduzierbare, interaktive, skalierbare und erweiterbare Mikrobiom-Datenwissenschaft mit QIIME 2. Nat. Biotechnologie. 37, 852–857 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Caporaso, JG et al. QIIME ermöglicht die Analyse von Community-Sequenzierungsdaten mit hohem Durchsatz. Nat. Methoden 7, 335–336 (2010).

Artikel CAS Google Scholar

McDonald, D. et al. Eine verbesserte Greengenes-Taxonomie mit expliziten Rängen für ökologische und evolutionäre Analysen von Bakterien und Archaeen. ISME J. 6, 610–618 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

DeSantis, TZ et al. Greengenes, eine chimärengeprüfte 16S-rRNA-Gendatenbank und Workbench, die mit ARB kompatibel ist. Appl. Umgebung. Mikrobiol. 72, 5069–5072 (2006).

Artikel CAS Google Scholar

McMurdie, PJ & Holmes, S. phyloseq: ein R-Paket für reproduzierbare interaktive Analysen und Grafiken von Mikrobiom-Volkszählungsdaten. PLoS ONE 8, e61217 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

R: Eine Sprache und Umgebung für statistisches Rechnen v.3.6.2 (R Foundation for Statistical Computing, 2019).

Porter, KG & Feig, YS Die Verwendung von DAPI zur Identifizierung und Zählung aquatischer Mikroflora. Limnol. Ozeanogr. 25, 943–948 (1980).

Artikel Google Scholar

Schilling, OS et al. Hydrogeochemischer und mikrobiologischer Datensatz des Fujisan. HydroShare https://doi.org/10.4211/hs.4eac370d12e142b5aa718e5deb57da39 (2022).

Gotelli, NJ & Chao, A. in Encyclopedia of Biodiversity Vol. 5 (Hrsg. Levin, SA) 195–211 (Academic, 2013).

Weltbilder (Esri, 2021); https://www.arcgis.com/home/item.html?id=10df2279f9684e4a9f6a7f08febac2a9

Höhenkachelkarte von Japan (DEM5A; Auflösung: 5 m) (Geospatial Information Authority of Japan (GSI), 2021).

Chiba, T., Kaneta, S. & Suzuki, Y. in The International Archives of the Photogrammetry Vol. XXXVII Kap. B2 (Fernerkundung und räumliche Informationswissenschaften, 2008).

Air Asia Survey Co. Ltd Rote Reliefbildkarte von Japan (RRIM 10_2016) (GSI, 2016).

Active Fault Database of Japan, Ausgabe vom 26. April 2019, Offenlegungsdatenbank DB095 (AIST, 2019).

Bird, P. Ein aktualisiertes digitales Modell der Plattengrenzen. Geochem. Geophys. Geosyst. https://doi.org/10.1029/2001GC000252 (2003).

Van Horne, A., Sato, H. & Ishiyama, T. Entwicklung des japanischen Meeres im Hintergrund und einige ungelöste Probleme. Tektonophysik 710–711, 6–20 (2017).

Artikel Google Scholar

Shannon, CE Eine mathematische Theorie der Kommunikation. Klingelsystem. Technik. J. 27, 379–423 (1948).

Artikel Google Scholar

2019 Bericht über die Ergebnisse der Bewertungsbestätigung des Küstenentsorgungssystems (auf Japanisch) (AIST, 2019).

Referenzen herunterladen

Wir danken A. Lightfoot, S. Giroud, K. Mori, N. Murai, M. Tsujimura und U. Tsunogai für technische Unterstützung. OSS dankt dankbar für die Finanzierung, die der Schweizerische Nationalfonds (SNF) während eines Teils dieser Studie mit der Fördernummer P2NEP2_171985 bereitgestellt hat, und PB dankt für die Finanzierung, die er mit der Fördernummer 200021_179017 des SNF-Projekts erhalten hat. Diese Studie wurde auch durch das River Works Technology Research and Development Program des japanischen Ministeriums für Land, Infrastruktur, Verkehr und Tourismus unterstützt.

Hydrogeologie, Departement Umweltwissenschaften, Universität Basel, Basel, Schweiz

OS Schilling & Y. Tomonaga

Abteilung Wasserressourcen und Trinkwasser, Eawag – Eidgenössische Wasseranstalt, Dübendorf, Schweiz

OS Schilling, MS Brennwald, Y. Tomonaga & R. Kipfer

Zentrum für Hydrogeologie und Geothermie, Université de Neuchâtel, Neuchâtel, Schweiz

OS Schilling & P. ​​Brunner

Abteilung für Geowissenschaften, Shizuoka-Universität, Shizuoka, Japan

K. Nagaosa, R. Sohrin und K. Kato

Abteilung für Geologie und Geologie, Université Laval, Quebec, Quebec, Kanada

TU Schilling

Entracers GmbH, Dübendorf, Schweiz

Y.Tomonaga

Institut für Biogeochemie und Schadstoffdynamik und Institut für Geochemie und Petrologie, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ), Zürich, Schweiz

R. Kipfer

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OSS, KK, PB und RK haben die Studie konzipiert. OSS, KN, KK, TUS, YT und MSB haben die Feldprobenexperimente entworfen und durchgeführt. OSS, NK, RS, YT und MSB führten die laborbasierten Analysen durch. OSS sammelte Literaturdaten, bereitete die Datenbanken vor, verarbeitete und analysierte die Daten, erstellte Abbildungen und Tabellen und verfasste das Manuskript. OSS, RK, YT, MSB, PB und KK haben das Manuskript bearbeitet.

Korrespondenz mit OS Schilling.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Nature Water dankt Daniele Pinti und den anderen, anonymen Gutachtern für ihren Beitrag zum Peer-Review dieser Arbeit.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

Ergänzende Abbildungen. 1 und 2, Ergebnisse und Diskussion.

Hydrogeochemischer Datensatz des Fujisan.

Mt. Fuji Quell- und Grundwasser-Mikroben-eDNA-Datensatz.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht durch gesetzliche Vorschriften zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Schilling, OS, Nagaosa, K., Schilling, TU et al. Erneuerung der Grundwasserursprünge des Mount Fuji mit Helium, Vanadium und Umwelt-DNA-Tracern. Nat Water 1, 60–73 (2023). https://doi.org/10.1038/s44221-022-00001-4

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Eingegangen: 08. April 2022

Angenommen: 10. Oktober 2022

Veröffentlicht: 19. Januar 2023

Ausgabedatum: Januar 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s44221-022-00001-4

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