2018 Fiscal Year Research-status Report
A study on the environment of Tokyo-bay sediments under hypoxia analyzed by chemical states of iron and radioactive cesium.
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18K11613
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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) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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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 / パイライト / 鉛直分布 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
東京湾では浚渫窪地が貧酸素水塊発生のトリガーになっている可能性が指摘されている。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化学状態を分析することで、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。
我々はこれまでの研究により、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。本年度は、分析手法として非破壊状態分析が可能な57-Feメスバウアー分光法を用いてパイライト(FeS2)の直接的な定量を試みた。堆積物が嫌気的環境になると硫黄化合物の還元により硫化水素が発生し、堆積物中の鉄と反応してパイライトが生成すると考えられる。しかしながら、パイライトのピーク位置は、常磁性高スピン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を解析する事により、鉄の化学状態として、常磁性高スピン３価が１種類、常磁性高スピン２価が２種類、磁性成分が１種類と、パイライトのピークを区別することができた。現時点では、これまでに採取した千葉県幕張沖の浚渫窪地および平場に加え、貧酸素水塊の度合いの異なる地点として採取した神奈川県横浜沖の試料について、パイライトの定量を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
我々のこれまでの研究により採取した千葉県幕張沖の浚渫窪地および平場に加え、貧酸素水塊の度合いの異なる地点として採取した神奈川県横浜沖の試料について、放射化分析法による元素分析は既に終えている。しかしながら、メスバウアー分光法を用いた鉄の化学状態の分析・解析に時間を要している。一般的にメスバウアー分光法を用いれば、非破壊で固体試料中の鉄の価数を知ることができるが、本研究で着目しているパイライト中に含まれる鉄の化学状態は低スピン２価であり、底質中の粘土鉱物等に含まれる高スピン３価の鉄とピーク位置が非常に近い。そのため、通常の分解能のメスバウアースペクトルでは区別することが困難であった。そこで、測定範囲を狭めることにより分解能を上げて測定を行っているが、それでは測定範囲からはみ出た化学種の定量値が得られず、結局、同一試料を２度測定する必要があった。さらに精度を上げるためには長時間測定も必要であり、現状では１試料あたり４～７日を要している状況である。幸い、この方法を用いることにより、底質試料中のパイライトの定量は可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
貧酸素水塊の出現頻度とその強度は年によって異なるため、単年度の研究結果のみから普遍性を考察するわけにはいかない。そこで、今後も千葉県幕張沖にて堆積物試料の継続的採取を行う。特に、幕張沖の浚渫窪地は、水底土砂埋め戻し工事により順次埋め戻しが進められている。この効果が堆積物試料の化学状態にどのような影響を及ぼすのか、興味深いところである。
今後は、新たに採取した堆積物試料に対して、メスバウアースペクトロメーターを用い、試料中の鉄の化学状態の測定を遅滞なく済ませる。また、元素分析については、機器中性子放射化分析を行う。そのために、既に2019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。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、これまでに採取した千葉県幕張沖および神奈川県横浜沖の試料のうち、分析・解析が済んでいなかった部分について研究を進めてきたため、新たな試料の採取を行わなかった。そのため、調査船運航費を支出することがなく、また新たな57-Coメスバウアー線源の購入も行わなかったため、50万円ほどの次年度使用額が生じた。
（使用計画）次年度は、千葉県幕張沖において新たな堆積物試料の採取を行う。そのため、調査船運航費が必要となる。また、新たな57-Coメスバウアー線源の購入を行い、１試料当たりの測定時間の短縮を図る計画である。得られたデータの解析には多くの時間を要するため、学術支援員を雇用したいと考えている。
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