2019 Fiscal Year Annual Research Report
Precise examination of N2O production and consumption processes with MILNC
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18H04138
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
木庭 啓介 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (90311745)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒岩 恵 中央大学, 理工学部, 助教 (00761024)
寺田 昭彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30434327)
内田 義崇 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (70705251)
渡邉 哲弘 京都大学, 農学研究科, 准教授 (60456902)
勝山 千恵 広島大学, 総合科学研究科, 助教 (10580061)
仁科 一哉 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境研究センター, 主任研究員 (60637776)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 一酸化二窒素 / 窒素循環 / 安定同位体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒素循環は生態系の重要な基礎基盤である。19世紀以降の人間活動の増大により、この窒素循環は地球がこれまで経験したことがないような拡大・過多状態にあり、非常に重大な地球環境問題の1つである。しかし環境中での窒素の挙動は極めて複雑で、いまだ理解は不十分である。
その理由の一つとして、複数窒素化合物の挙動を追跡するのに有効な同位体トレーサーが15Nひとつしかないという制約が挙げられる。本研究では、申請者たちのこれまで培ってきた同位体技術を集約することで、15Nに加え18O、さらに17Oそして15N分子内同位体分布で標識した、多重同位体標識窒素化合物（Multiple Isotope-Labeled Nitrogen Compounds;MILNC）解析を実現し、複雑な窒素循環の定量的な解明を実現するものである。
昨年度に引き続き15Nや18Oラベル化合物を購入し、それらを用いて15Nと18Oの両方でラベルされたN2Oを測定し、GC/MSでの実測定によるイオン化効率、フラグメントパターン、実験処理手順などの確認を行った。同時に、これまで行われてこなかった15Nと18O両方のラベル化合物に関する濃度計算手順を検討した。また、これまで18Oの濃度が正確に決まっている状態では17Oの濃度が決まらず、得られる計算結果についての信頼性が担保できない問題があったが、17Oと18Oの比率が正確に求まった状態の水を利用することが可能となり、この問題が解決された。まだ、14Nと15Nの濃度比を最適化した上で、レーザー分光による席選択の測定を実施することができていないが、とりあえずの目標としてきたN2Oの多重同位体ラベル濃度測定にめどがついたと考えている。これらの結果を水環境学会にて発表した。
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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
昨年度に引き続き15Nや18Oラベル化合物を購入し、それらを用いて15Nと18Oの両方でラベルされたN2Oを測定し、GC/MSでの実測定によるイオン化効率、フラグメントパターン、実験処理手順などの確認を行った。同時に、これまで行われてこなかった15Nと18O両方のラベル化合物に関する濃度計算手順を検討した。また、これまで18Oの濃度が正確に決まっている状態では17Oの濃度が決まらず、得られる計算結果についての信頼性が担保できない問題があったが、17Oと18Oの比率が正確に求まった状態の水を利用することが可能となり、この問題が解決された。残念ながら17Oの濃度が高い水は大変硬貨であり、まだ多くの測定は行えていないが、これまでの結果をまとめると、満足できる精度でN2Oにおける14Nと15N、16Oと17Oと18Oの濃度を求めることが可能であることが示唆され、これらの結果を水環境学会にて発表した。まだ、14Nと15Nの濃度比を最適化した上で、レーザー分光による席選択の測定を実施することができていないが、これは2020年度の前半に実行可能であると考えており、とりあえずの目標としてきたN2Oの多重同位体ラベル濃度測定にめどがついたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は先に述べた席選択の測定を実施し、17O水を用いた測定を加えることで、方法論論文の執筆に十分なデータを集め、可及的速やかにN2O多重同位体ラベル濃度測定論文の執筆に取りかかりたいと考えている。2019年度機関内博士研究員として一部本研究に参画してくださった研究員が2020年度から本格的に参画いただけるので、京大と他大学での測定を実施し、速やかに最初の論文執筆へとすすみたい。
並行して、14N15Nそして16O17O18Oをつかった測定の実行可能性を議論するためのシミュレーションモデル開発も開始する予定である。これについても博士研究員がリードしながら進めてゆく。これは、2020年度の研究活動、特に実際の実験・測定が新型コロナウイルスのために思ったようには進まないことも視野に入れたものである。
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