2017 Fiscal Year Research-status Report
N2O同位体アナライザを用いた発酵残渣の品質と土壌のN2O生成反応との関係解明
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17K00594
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
利谷 翔平 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80725606)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 亜酸化窒素 / 同位体アナライザー / 水田土壌 / メタン発酵 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
N2O同位体アナライザーの動作確認を行った。N2O同位体アナライザーに異なる濃度のN2O標準ガスを流し、各濃度におけるN2O濃度およびδ15Nα、δ15Nβおよびδ18Oを測定したところ、N2O濃度に関しては概ね定量できることがわかった。一方、δ15Nα、δ15Nβおよびδ18OはN2O濃度が1.3 ppm以上において安定的に測定できることがわかった。
N2O同位体比アナライザーを用いて複数の土壌充填ポットから発生するN2Oを連続的に定量するためのシステムを構築した。このシステムを用いて、同じ水田土壌を充填した二つのポットから発生するN2O濃度と同位体情報の定量およびN2O生成メカニズムの推定を試みた。湛水状態の水田土壌に窒素源（N2Oの原料）として硫酸アンモニウムを添加し、浸透により表面水を消失させてN2Oの発生を促した。この間、アナライザーを用いて連続的にポットのヘッドスペース空気中のN2Oを測定したところ、いずれのポットおいても同程度のN2O濃度とδ15Nα、δ15Nβおよびδ18Oを定量することができた。また、安定的に同位体情報を定量可能と考えられる濃度域において、δ15Nαおよびδ15Nβから算出されるサイトプレファレンス（SP値）から、硝化反応あるいはカビによる脱窒反応がN2O生成に寄与していると示唆された。一方、SP値はN2OのN2への還元によっても変化しうる。水田土壌は還元的な領域が多く、N2OのN2への還元が起こりやすいため、この影響も今後検討する必要がある。以上より、本システムがN2O同位体比アナライザーによるN2O分析に有用であることが示された。今後は、本システムを用いてメタン発酵消化液を施肥した際のN2O発生量とメカニズムの解明を行う。また、N2O低濃度域（1.3 ppm以下）において正確に同位体情報を測定する方法を検討する。
また、連続メタン発酵装置を構築し、下水汚泥を基質とした湿式メタン発酵を実施し、運転条件の確認を行った。
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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
同位体アナライザーを用いて土壌から発生するN2Oを連続的に測定するシステムを構築し、その有用性を確認できたため。このシステムを用いてメタン発酵消化液を施肥した際に発生するN2O濃度とN2O分子の同位体情報を連続的に測定し、N2O生成メカニズムの解明に迫ることが可能となった。一方、同位体比アナライザーはある濃度以上でないと同位体比情報を正確に定量できない可能性がある、という欠点も明らかにできたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
メタン発酵消化液を施肥した土壌から発生するN2Oの濃度と同位体情報の解析を行う。また、低濃度でも同位体アナライザーにより定量できる手法を検討する。
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