2018 Fiscal Year Research-status Report
IRを用いたプロファイル法のためのプローブ型土壌ガス分析機器の開発
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18K05888
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
酒井 一人 琉球大学, 農学部, 教授 (10253949)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平良 英三 琉球大学, 農学部, 教授 (20433097)
仲村渠 将 琉球大学, 農学部, 准教授 (70537555)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 土壌ガス / 亜酸化窒素 / メタン / FT-IR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
パリ協定では、先進国だけでなく途上国でのGHG(Green House Gas)排出量削減も義務づけられている。途上国では、農業からのGHG排出が30%以上と考えられているが、地域によって違うGHG排出係数は特定されておらず、実際のGHG排出量は明確ではないと言える。その理由は、農地からの主なGHGであるN2OとCH4は大気中濃度が低く測定コストがかかるため、実測例が少ないからである。土中GHG濃度は大気中濃度より充分に高く、測定に高精度機器を必要としないため、実測の低コスト化が期待される。しかし、シリンジを使った土壌ガス採取は、強制的に土壌ガスの流れを生じさせ、測定精度が下がることが懸念される。そこで本研究では、土中にガス透過性の高いシリコンチューブを埋設しガスを循環させ、そのガス濃度変化をFT-IRを用いて測定し土中のGHG濃度変化の特性について検討した。
まず、シリコンチューブを用いたシステムのガス濃度平衡にかかる時間を測定した結果、約400分で平衡に達することが認められた。このことより、今回用いたシリコンチューブでは定常状態で平衡になるには６－7時間の時間がかかることが推定された。次に、土中にガス透過性の高いシリコンチューブを埋設し、土中ガスのN2OおよびCH4濃度を測定した。その結果、N2O濃度は土壌水分増加時に上昇し、土壌水分減少時に下降するサイクルを繰り返した。また、ピーク濃度はサイクルを繰り返すたびに小さくなった。最大ピークは120ppmで大気中濃度よりかなり高い値を示した。CH4も土壌水分の変化に対して、濃度変化があり、大気中濃度より高いものであった。しかし、その変化はN2Oよりは小さいものであった。今回の測定期間内では、徐々に濃度が上がっており、嫌気状態の時間が長くなれば濃度が上昇することがあり得ると考える。
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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
一年目は、最終目的である土中ガス測定装置のスペックを決定するために土壌ガス内のターゲットガス濃度がどれほどであるかということを知ることが目的であった。今回の実験で、N2Oに関しては100ppm程度まで上がることが確認できた。また、CH4に関しては、数ppmまで上昇することが確認できた。
以上のことから、N2Oを測定には、NDIRを利用した土中ガス測定装置としてはそれほど光路長の長いものを用いる必要がなく、機器製造コストは抑えられることが期待できる。また、CH4については、大気中濃度よりも高く大気測定よりロースペックの機器を用いることができることが確認できた。ただし、短期間の測定では濃度がN2Oと比較してそれほど上がらなかったため、測定日数を増やした実験で最大値を決定する必要があると考える。
以上のことから、二年目以降の土中ガス測定装置の試作に向けて必要とされる基礎的なデータを入手できたと判断し、概ね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目は1年目の実験結果を元に次の内容の研究を進める。
1. 土壌表面からの温室効果ガス排出量の推定に関して、従来のクローズドチャンバー法と本研究で適用するプロファイル法による違いについて明らかにする。これにおいては、土壌のガス透過性など新たなパラメータの測定およびモデル化を実施する。
2. NDIRを利用した土中ガス測定装置の試作を行う。これにおいては、複数の赤外検出器を用いた機器を試作し、精度だけでなく圃場現場での利用への耐久性やポータブル性能などの実質的利便性についても十分に検討する。
3. 沖縄および海外での実際の試作器適用の準備をする。
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| Causes of Carryover |
試作器に用いる部品の設計に時間がかかり、年度内に発注をすることができなかった。試作の開始は2年目であるので、早急に設計の完了および発注を進めて、試作に遅れが出ないように対応する。
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