大気海洋間ガス交換過程解析用窒素/酸素/アルゴン比精密測定装置の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11554022
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 角皆 静男 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 教授 (00001587)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 紀本 岳志 財団法人 海洋科学研究所, 大阪分室, 研究担当主事 ; 渡邉 修一 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 助教授 (00167131)
• Keywords: 気体交換速度 / 海洋二酸化炭素 / 界面気体交換 / 大気二酸化炭素 / 海水中溶存気体 / 海洋生物生産 / ガスクロマトグラフ法 / 窒素・アルゴン比

Research Abstract

本研究は、海面における大気海洋間の気体交換の機構と表層水中での生物地球化学的過程について重要な情報を提供する表層海水の窒素/酸素/アルゴン比を正確にかつ簡便に測定できる機器を開発することを目的とし、その目的に沿って研究が進められた。
研究内容は大きく二つに分かれ、一つは、過飽和で溶けている可能性のある海水から、気体を失うことなく採取できるサンプラーの開発であり、もう一つは、得られた試料についての測定である。本年度は、主に後者の検討と応用を行った。質量分析法では気体の存在比の測定しかできないので、絶対値の測定も可能なガスクロマトグラフ法によることにした。
最初、カラム充填剤を工夫することにより、標準空気をキャリアーガスとして用いることができないか検討したが、失敗した。次に、海水中の気体を気化させ、そのままガスクロマトグラフに導入することを考えたが、現在は精度の面でまだ不十分である。それで、いったんトラップに捕集してから導入することとした。
確立した測定法は、以下のようである。海水100mlをバイヤル瓶に分取し、飽和塩化第2水銀溶液を滴下し、測定まで0℃で保存するが24時間以内に測定操作にかかる。Heガス圧を利用して、2.5mlのサンプルループに取り、Heで脱気管に移し、さらに脱気し、除湿、二酸化炭素の除去を行い、液体窒素で冷やしたモレキュラーシーブ5Aに捕集する。その後、100℃で1分間温め、モレキュラーシーブ5Aを詰めたキャピラリーチューブで分離し、TCD-GCで3元素を同時に検出した。