最新の安定同位体分析技術を応用した海洋物質循環速度定量法の革新

• Project Area: New Ocean Paradigm on Its Biogeochemistry, Ecosystem and Sustainable Use
• Project/Area Number: 25121506
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 角皆 潤 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50313367)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2014: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2013: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 同位体 / 溶存酸素 / 窒素固定 / 硝化速度 / 新生産速度 / 西部北太平洋 / 日本海 / 溶存態有機窒素

Outline of Annual Research Achievements

以下に列挙する各研究を推進するため、白鳳丸等を用いた観測航海に参加し、試料を採取した。また比較用に、湖沼系である琵琶湖でも同様の試料採取を行った。
（１）表面混合層中および混合層直下の亜表層水中の溶存酸素の三酸素同位体組成を定量し、これを使って観測海域毎の総一次生産速度を定量する。
（２）海水中の溶存硝酸の三酸素同位体組成を定量し、大気沈着由来の硝酸の混合比のカラム積算値と各海域における大気硝酸の沈着フラックスの分布から、各海域の新生産速度や有機態窒素からの再生速度（硝化速度）を定量する。
（３）従来から行われている粒子状有機窒素への15N移行速度に基づく窒素固定速度の観測（15N-PON法）に加えて、溶存有機窒素への15N移行速度に基づく窒素固定速度の観測（15N-TDN法）を同時に実現し、各海域における総窒素固定速度を定量する。
得られた溶存硝酸の三酸素同位体組成の鉛直分布から、西部北太平洋亜寒帯海域における有光層内の全溶存硝酸イオン中に占める大気沈着由来の硝酸イオンの混合比を求めた所、少ない海域でも0.6 %程度、多い海域だと1.1 %程度であることが明らかになった。また同海域における大気からの平均的な硝酸沈着速度を、観測した各点における大気沈着由来の硝酸の供給速度とすると、得られた大気沈着由来の硝酸イオンの混合比から、有光層に対する全硝酸イオン供給速度（=新生産速度）が0.9から1.3 (mmol m－2 d－1)程度であることが明らかになった。また同様の手法を他の海域に応用し、日本海では3.2 (mmol m－2 d－1)程度、琵琶湖では3.3 (mmol m-2 day-1)程度であることが明らかになった。成果を国内の学会で発表するとともに、欧文誌に投稿した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Quantifying the effects of clear-cutting and strip-cutting on nitrate dynamics in a forested watershed using triple oxygen isotopes as tracers (2014)
  • Author(s): Tsunogai, U., Komatsu, D. D., Ohyama, T., Suzuki, A., Nakagawa, F., Noguchi, I., Takagi, K., Nomura, M., Fukuzawa, K., and Shibata, H.
  • Journal Title: Biogeosciences Volume: 11 Issue: 19 Pages: 5411-5424
  • DOI: 10.5194/bg-11-5411-2014
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Isotopes Environmental Sciences—3. Appling stable isotopes for studying behavior of trace components— (2014)
  • Author(s): 角皆 潤, 中川 書子
  • Journal Title: Journal of Japan Society for Atmospheric Environment / Taiki Kankyo Gakkaishi Volume: 49 Issue: 5 Pages: A63-A72
  • DOI: 10.11298/taiki.49.A63
  • NAID: 130004871464
  • ISSN: 1341-4178, 2185-4335
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Megacities and large urban agglomerations in the Coastal Zone: Interactions between atmosphere, land and marine ecosystems. (2013)
  • Author(s): von Glasow, R., T. Jickells, A. Baklanov, G.R. Carmichael, T. Church, L. Gallardo, C. Hughes, M. Kanakidou, P. Liss, L. Mee, R. Raine, P. Ramachandran, R. Ramesh, K. Sundseth, U. Tsunogai, M. Uematsu, and T. Zhu
  • Journal Title: AMBIO Volume: 42 Issue: 1 Pages: 13-28
  • DOI: 10.1007/s13280-012-0343-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Otolith δ18O of Pacific bluefin tuna Thunnus orientalis as an indicator of ambient water temperature. (2013)
  • Author(s): Kitagawa, T., T. Ishimura, R. Uozato, K. Shirai, Y. Amano, A. Shinoda, T. Otake, U. Tsunogai, and S. Kimura
  • Journal Title: Marine Ecology Progress Series Volume: 481 Pages: 199-209
  • DOI: 10.3354/meps10202
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel microbial populations colonized in deep granitic groundwater from Grimsel Test Site, Switzerland. (2013)
  • Author(s): Konno, U., M. Kouduka, D.D. Komatsu, K. Ishii, A. Fukuda, U. Tsunogai, K. Ito, and Y. Suzuki
  • Journal Title: Microbial Ecology Volume: 65 Issue: 3 Pages: 626-637
  • DOI: 10.1007/s00248-013-0184-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tracing atmospheric nitrate in groundwater using triple oxygen isotopes: Evaluation based on bottled drinking water. (2013)
  • Author(s): Nakagawa, F., A. Suzuki, S. Daita, T. Ohyama, D.D. Komatsu and U. Tsunogai
  • Journal Title: Biogeosciences Volume: 10 Issue: 6 Pages: 3547-3558
  • DOI: 10.5194/bg-10-3547-2013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nitrogen isotopes in intra-crystal coralline aragonites (2013)
  • Author(s): Atsuko Yamazaki, Tsuyoshi Watanabe, Naoto Takahata, Yuji Sane, Urumu Tsunogai
  • Journal Title: Chemical Geology Volume: 351 Pages: 276-280
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2013.05.024
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Strong relationship between dimethyl sulfide and net community production in the western subarctic Pacific (2013)
  • Author(s): Kameyama, S., H. Tanimoto, S. Inomata, H. Yoshikawa-Inoue, U.Tsunogai, A. Tsuda, M. Uematsu, M. Ishii, D. Sasano, K. Suzuki, and Y. Nosaka
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 40 Issue: 15 Pages: 3986-3990
  • DOI: 10.1002/grl.50654
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Occurrence and potential activity of denitrifiers and methanogens in groundwater at 140 m depth in Pliocene diatomaceous mudstone of northern Japan. (2013)
  • Author(s): Katsuyama, C., Nashimoto, H., Nagaosa, K., Ishibashi, T., Kinoshita, T., Yoshikawa, H., Aoki, K., Asano, T., Sasaki, Y., Sohrin, R., Komatsu, D., Tsunogai, U., Kimura, H., Suwa, Y., Kato, K.
  • Journal Title: FEMS Microbiology Ecology Volume: 86 Issue: 3 Pages: 532-543
  • DOI: 10.1111/1574-6941.12179
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 硝酸の三酸素同位体組成を指標に用いた中栄養湖沼における窒素循環解析 (2014)
  • Author(s): 宮内 貴規, 大山 拓也, 角皆 潤, 中川 書子, 小松 大祐
  • Organizer: 2014年度日本地球化学会第61回年会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2014-09-16 – 2014-09-18
• [Presentation] 富栄養化湖沼における窒素循環速度の定量：硝酸の天然同位体トレーサーを用いた解析 (2014)
  • Author(s): 中川 書子, 大山 拓也, 角皆 潤, 小松 大祐, 梅田 信
  • Organizer: 2014年度日本地球化学会第61回年会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2014-09-16 – 2014-09-18
• [Presentation] 同位体分別を利用した地球環境科学の基礎と応用 (2014)
  • Author(s): 角皆 潤
  • Organizer: 第9回日本地球化学会ショートコース
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2014-09-15
  • Invited
• [Presentation] 栄養塩の生成量や消費量を測る：その意義と新手法への挑戦 (2014)
  • Author(s): 角皆 潤
  • Organizer: 大津臨湖実験所開所100 周年記念事業「京都大学の琵琶湖研究100年と今後の多様な共同研究のために」
  • Place of Presentation: コラボしが21
  • Year and Date: 2014-07-26
  • Invited
• [Presentation] 溶存酸素の三酸素同位体組成を利用した貧栄養・中栄養水圏環境下の総一次生産量定量 (2014)
  • Author(s): 角皆 潤, 南 翔, 佐久間 博基, 小松 大祐, 中川 書子
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [Presentation] 湧水系の溶存酸素の三酸素同位体組成：なぜ富士山湧水系は酸素に富んでいるのか？ (2013)
  • Author(s): 角皆 潤
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場
• [Presentation] 湧水系の溶存酸素の三酸素同位体組成：なぜ富士山湧水系は酸素に富んでいるのか？ (2013)
  • Author(s): 角皆 潤
  • Organizer: 2013年度日本地球化学会年会
  • Place of Presentation: 筑波大学
• [Presentation] 貧栄養・中栄養湖沼における大気沈着由来の硝酸の混合比 (2013)
  • Author(s): 角皆 潤
  • Organizer: 第19回大気化学討論会
  • Place of Presentation: 石川県七尾市和倉温泉のと楽
• [Presentation] 大胆予測：10年後の質量分析計はこうなる (2013)
  • Author(s): 角皆 潤
  • Organizer: 2013年質量分析学会同位体比部会プレゼミ「10年後のIRMS」
  • Place of Presentation: 広島湯坂温泉郷賀茂川荘
  • Invited