2017 Fiscal Year Annual Research Report
Arsenic and its transformation of chemical form in the cycle of crust and hydrosphere
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17H01863
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
中屋 晴恵 (益田晴恵) 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (70183944)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三田村 宗樹 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (00183632)
中村 英人 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 特任講師 (00785123)
奥平 敬元 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (20295679)
篠田 圭司 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (40221296)
西川 禎一 大阪市立大学, 大学院生活科学研究科, 教授 (60183539)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ヒ素含有有機物 / ケロジェン / 続成・変成作用 / 生物化学作用 / メタンハイドレート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
付加体堆積物中のヒ素の続成作用と変成作用に対応する応答を追跡するために，高知県の四万十帯・三波川帯の温度履歴に関する研究報告のある地域（中土佐町と室戸市の海岸，神山町の汗見川河床）で岩石の連続試料を採取し，分析を行っている。全岩中の総ヒ素濃度は3~23ppmの範囲であった。この値は，紀伊半島～四国沖の太平洋の表層堆積物とほぼ同じである。また，変成度の高い三波川帯の岩石中のヒ素濃度の方が四万十帯の岩石中濃度よりも高かった。石英脈中では高濃度のヒ素が検出されることから，付加体堆積物中で流体とともにヒ素が再移動することが明らかになった。
堆積岩中では有機物として固定されるヒ素があると推定されたことから，ケロジェン中のヒ素を抽出して分析する試みを行った。これについては，既存の分析法がないことから，手法の開発から行った。再現性の高い定量分析が行えることを確認した。予察的分析結果から，温度があまり上昇していない四万十帯の岩石ではケロジェンに固定されているヒ素が一定量残存していることを確認した。このことは，有機物として固定されたヒ素が比較的高温の履歴(~200℃程度)を得た堆積岩中に残存していることを明らかにした。結果は，2018年5月の日本地球惑星科学連合大会で発表予定である。
また，分析がほぼ終了している南海トラフの深海底堆積物コア中のヒ素の分析結果を詳細に検討した。その結果，ヒ素がメタンハイドレート層中に高濃度で含まれていること，この層準でメタン生成に伴う有機物や硫化鉱物の酸化分解に伴ってヒ素が間隙水中に溶出していることを確認した。これらの結果から，堆積物中で移動しやすいヒ素のかなりの程度が海棲生物によって濃縮され蓄積したものであること，メタン生成のような生物化学作用がヒ素を流動化させる要因となっていることを明らかにした。結果は，論文として国際誌に投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
学術雑誌「地球環境」で8報の環境中のヒ素に関する概説論文を掲載した特集号を作成した（2017年5月発行）。益田は高橋嘉夫東大教授とともにゲストエディターを務めた。また，益田は世界的なヒ素汚染地下水出現に関する地質学的要因を概説した英語論文をProgress of Earth and Planetary Sciences (PEPS)に投稿し，現在査読修正中である。また，初年度に得られた成果についても上述のように順次公表を進めている。
2017年10月にガンジス川流域の源流域の一つでヒ素汚染が出現するネパールで，後背地となるヒマラヤ前縁帯の堆積岩と汚染地域の河床堆積物を採取した。試料は分析準備中である。調査と分析は概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
四国やネパールなどで採取した岩石・堆積物試料については，順次分析を進める。南海トラフの試料中の水溶性有機物は分析が終了しているが，ケロジェンの分析を行い，陸域で行っている試料の分析結果との比較を試みる。また，すでに一部採取済みである鹿児島県の火山地帯の熱水中のヒ素の分析も行う。ベンガルデルタとその周辺域のヒ素循環を追跡するために，ベンガル湾の深海底掘削試料を用いる計画であるが，2年度の早い時期に着手する。
さらに抽出したケロジェンについて，元素分析を行い，ケロジェンの熟成度とヒ素の挙動を詳細に検討する。
ガンジスデルタ下流の河床堆積物を採取し，ネパールの試料との対比を試みる。調査地域は，ネパールの分析結果と，すでに分析を行ってきたバングラデシュのガンジス川河口近くの堆積物試料の結果を検討した後に決定する予定である。調査期間は乾季となる10～2月の間を予定している。
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