南極雪氷試料に含まれる窒素化合物の窒素同位体比を指標とした発生源推定

• Project/Area Number: 22K12350
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
• Research Institution: National Institute of Polar Research
• Principal Investigator: 平林 幹啓 国立極地研究所, 先端研究推進系, 特任教員 (20399356)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 窒素同位体 / 南極 / 雪氷

Outline of Research at the Start

南極域の窒素循環は、南大洋の生態系やオゾンホールの生成に深く関わっており、その定量的な挙動の理解は極めて重要である。南極の雪氷中に含まれる窒素化合物(アンモニウムイオン及び硝酸イオン)の分析は、窒素循環の解明に有効な手段となり得るが、いずれも濃度が低く、化合物ごとの窒素同位体の分析は困難である。本研究では、少量の試料で各化合物の窒素同位体比を分析する高度な技術を開発する。また、この開発した技術を用いて、東南極域で採取した雪氷試料を分析し、イオン種ごとの濃度と同位体比から窒素化合物の起源を明らかにし、南半球高緯度地域の窒素循環を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

南極の雪氷中に含まれる窒素化合物(アンモニウムイオン及び硝酸イオン)の分析は、窒素循環の解明に有効な手段となり得るが、いずれも濃度が低いため、化合物ごとの窒素同位体比の分析は困難である。南極の雪氷中に含まれる微量の窒素化合物ごとの窒素同位体比の分析を可能にするため、イオンクロマトグラフを改造して分取イオンクロマトグラフを作成し、対象成分の単離、濃縮の最適化と質量分析計の高感度化を行った。アンモニウムイオンについては、陽イオン用イオンクロマトグラフと分取装置を使用し、アンモニウムイオンの単離、濃縮を可能にするための最適化を行った。硝酸イオンについては、陰イオン用イオンクロマトグラフと分取装置を使用し、硝酸イオンの単離、濃縮を可能にするための最適化を行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

大部分の項目については計画通りに進捗している。世界的なヘリウムガス供給不足の状況があり、ヘリウムガスを使用する同位体比分析が遅れている。大きく遅れているわけではないため、「やや遅れている」と評価した。

Strategy for Future Research Activity

対象成分の単離、濃縮の最適化と質量分析計の高感度化を引き続き行う。いずれの対象成分についても、100ngオーダー以下の窒素量での同位体比分析を目指す。この技術を用いて、東南極域(沿岸の昭和基地から内陸のドームふじ基地にかけての地域)で採取した雪氷試料の分析を行い、窒素化合物ごとの濃度と同位体比を明らかにする。