2017 Fiscal Year Research-status Report
貧酸素水塊環境下にある東京湾底質の非破壊状態分析と放射能分析から読み解く堆積環境
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15K00515
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松尾 基之 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (10167645)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小豆川 勝見 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (00507923)
杉森 賢司 東邦大学, 医学部, 講師 (30130678)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 貧酸素水塊 / 東京湾底質 / 浚渫窪地 / 非破壊状態分析 / メスバウアー分光法 / 機器中性子放射化分析 / 鉛直分布 / 放射性セシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
東京湾奥で特に夏期に強く発生する貧酸素水塊は、過去に浚渫した窪地が関係することが近年の研究によって明らかにされつつある。我々は過去に発生した貧酸素水塊の履歴が直下の堆積物に記録されているものと捉え、堆積物を鉛直方向に採取し堆積年代別に元素の分布と化学状態の変化を分析することで、貧酸素水塊と浚渫窪地の堆積環境との関連性を明らかにすることを目的とする。そのために貧酸素水塊直下の堆積物を不攪乱型コアサンプラーで鉛直方向に採取し、可能な限り細かく裁断して分析試料に供した。
本年度は、貧酸素水塊の時期や度合いの異なる地点との比較検討を行うために、東京湾内の他地点として横浜沖を選択して堆積物試料を採取した。57-Feメスバウアースペクトルより、層別試料の鉄の化学状態別存在比を求めた。その結果、横浜沖が幕張沖に比べて酸化的であり、浚渫窪地が最も還元的であることが推定され、溶存酸素量のよい指標となることが示唆された。また、機器中性子放射化分析法により堆積物中のredox sensitiveな元素の分析を行い、水質の酸化還元状態との関連性を検討した。その結果、浚渫窪地ではMnの濃度が低くなっており、他地点に比べ特異的に還元的環境であることが分かった。Ce/UおよびTh/U比の値からも、横浜沖＜幕張沖自然海底＜幕張沖浚渫窪地の順に還元的環境になっていることが分かった。さらに、底質中に含まれるframboidal pyriteの結晶の大きさが還元的環境の指標となることを見出した。本法は、底質の酸化還元状態をより緻密に調査する上で大いに有効であると考えられる。
また、放射性セシウムをいわばトレーサーとして用い、堆積物内での物質移動の評価を試みた。その結果、福島原発事故由来の放射性セシウムは、底質の堆積速度から推定される層よりも深い層まで沈降していることが分かり、いくつかの沈降モデルを検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
堆積物を鉛直方向に採取し、堆積年代別に元素の分布と化学状態の変化を分析する計画の中で、元素の分析の部分が遅れている。これは、機器中性子放射化分析や即発γ線分析を行う研究用原子炉（日本原子力研究開発機構JRR-3Mおよび京都大学原子炉実験所KUR）が、長らく運転できない状況が続いていたためである。本研究で着目しているredox sensitiveな元素には、還元的環境で沈殿する元素(S, U)や逆に酸化的環境で沈殿する元素(Fe, Mn, Ce, Th)があり、これらの元素の定量には、これらの分析法が必須である。
幸い、京都大学原子炉の方は、H29年9月に再稼働され、我々の研究グループも11月に共同利用の機会を得ることができた。しかしながら、試料数に比較してマシンタイムが不足しており、研究期間を１年間延長することにより、更なる測定・解析をしてデータ数を増やしていきたいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最も遅れていた元素分析に関しては、上述のように京都大学原子炉がH29年9月に再稼働されたので、これまでに採取した試料の機器中性子放射化分析を行う。そのために、既に平成30年度の京都大学の原子炉共同利用課題申請を済ませ、採択されている。なお、日本原子力研究開発機構の方はもう少し再開が遅れる模様ではあるが、そちらも共同利用課題申請を済ませ、既に採択されている。
状態分析に関しては、順調に稼働しているメスバウアースペクトロメーターを用い、採取した試料中の鉄の化学状態の測定を遅滞なく済ませる。特に堆積物が嫌気的環境になると硫黄化合物の還元によりH2Sが発生し、堆積物中の鉄と反応してパイライト(FeS2)を生成する。このことから、堆積物中のパイライトは貧酸素水塊の指標となりうると考えられる。しかしながら、パイライトのピーク位置は、常磁性 high spin ３価の鉄のピーク位置と近いため、高分解能のメスバウアー測定を要する。そのようにして得られた高分解能スペクトルにより解析されたパイライトの量を過去に発生した貧酸素水塊の指標として、試料採取地点の環境変動を評価する。
最終的に、状態分析及び元素分析により得られたデータを鉛直方向に解析することにより、過去の貧酸素水塊の規模や経年的な変化を過去数十年単位で明らかにする。また、放射性セシウムの鉛直分布の解析から、堆積物を記録媒体とした貧酸素水塊の履歴の記録精度を確認することを試みる。
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| Causes of Carryover |
（理由）本年度は、実際には当初の予定通り約120万円の支出を行っているが、昨年度から繰り越した金額である約50万円を次年度に繰り越すことにより、研究期間を１年間延長したいと考えている。
（使用計画）次年度は、本研究課題の最終年度として、状態分析及び元素分析により得られた多量のデータを鉛直方向に解析することにより、過去の貧酸素水塊の規模や経年的な変化を過去数十年単位で明らかにする計画である。また、放射性セシウムの鉛直分布の解析も必要である。そのために学術支援員を雇用して、データ解析や報告書のとりまとめを行いたいと考えている。
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Research Products
(3 results)
