2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a new method for trace element measurement within diatom frustules using cathodoluminescence
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18K19863
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
長島 佳菜 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 副主任研究員 (90426289)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉江 恒二 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 研究員 (00555261)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2022-03-31
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| Keywords | カソードルミネッセンス / 珪藻殻 / 鉄 / 微量元素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、昨年度実施した培養実験-EDTAから乖離する溶存無機態の鉄（Fe'）の濃度を5段階（45～900 pmol/L）に調節した海水中での珪藻の培養-によって得られた珪藻殻試料のカソードルミネッセンス（CL）分析を行い、鉄濃度に対する珪藻のCLスペクトルの違いを検証した。その結果、鉄濃度が高い環境下で培養した珪藻殻のCLスペクトルは、Fe3+（1.7eV）に起因する発光や、Self-trapped exciton（2.2eV）に起因すると報告されている発光が相対的に高く、Al3＋もしくはimperfection centerに起因することが報告されている3.0-3.5eV付近の発光強度が低いことが分かった。この結果から、海水中の鉄濃度が珪藻のCL発光に寄与している可能性が強く示唆される。鉄濃度を直接的に反映することが予想されるFe3+に起因する発光のみならず、Self-trapped excitonに起因する2.2 eVの発光強度にも違いが得られたことから、生息環境の微量元素量が様々なプロセスを通じて珪藻の殻形成に影響を与えている可能性を示唆する。
また、鉄濃度に応じた珪藻殻のCL発光強度の特徴を、これまでにCL分析を行った北西太平洋、オホーツク海のセジメントトラップ、海水、海底の表層堆積物に含まれる複数種の珪藻殻のCLスペクトルと比較した。その結果、三重県沖で採取された海水および表層堆積物に含まれる珪藻殻の多くから、1.7eVおよび2.2eVの発光強度が高い傾向が見られた。沿岸域は遠洋域に比べ、陸域からの鉄の供給が多く、培養実験の結果をサポートしている。本研究で得られた結果を基に、海底堆積物試料に含まれる珪藻殻への応用と過去の海水中の栄養塩環境復元に今後取り組む。
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