2020 Fiscal Year Research-status Report
北極圏海氷域における微量金属元素「マンガン」の役割
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20K19949
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
漢那 直也 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (90849720)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 海氷 / 微量金属元素 / 極域海洋 / マンガン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、これまで海氷域で明らかにされていないマンガン（Mn）の動態を調べ、極域海洋の微量金属元素循環および、植物プランクトン量の増減に、Mnが担う役割を明らかにすることである。これまで海氷中にMnが高濃度で含まれることがわかっていたものの、海氷から放出されたMnが、のちに海洋内部でどのような形態に変わり、その形態変化が何に規定されるかは、極域海洋の厳しい環境下での観測が困難であるため不明であった。2020年度は、本研究を進める上で必要なMnの分析装置の新規製作に取り組んだ。当初の計画では、製作したMnの分析装置を用いて、実際の海氷域で海水中のMnを現場分析する予定であった。しかしMnの分析装置は完成したものの、動作試験が不十分であったため、2020年度は海氷域でのMnの現場分析を見送った。代わりに、Mnと同じ分析手法：ルミノール化学発光法を用いる鉄（Fe）の分析装置を用いて、冬季の北海道サロマ湖の海氷上でFeの現場分析を行った。FeはMnと同様、環境中で汚染しやすい微量金属元素であるため、海水のサンプリングから分析に至るまでクリーンな環境を保つ必要がある。そのため、大気塵からの汚染を防ぐためのテントを海氷上に設営した。海氷下の海水サンプルは、テント内に設置した卓上型クリーンエアーベンチ内にポンプで引き込んで、Feの分析装置に導入した。海氷上に構築したこのクリーン採水・分析システムは、2021年度以降の海氷観測で実施予定のMnの現場分析に適用可能である。一方、ルミノール化学発光法を用いる分析では、テント内の急激な温度変化によって、分析感度が時間変化することが明らかになった。低温環境下で起こる分析感度の変化は、今後の検討課題である。
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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
研究遂行に必要なMnの分析装置がおおむね完成し、研究基盤が整った。2020年度は、海氷域でのMnの現場分析は見送ったものの、実際の海氷域で微量金属元素を汚染なくクリーンにサンプリングするシステムを構築できた。2021年度に実施する室内実験で必要となる雪、海氷および海氷下の海水サンプルを海氷域から持ち帰った。また低温環境下でルミノール化学発光法を用いる際の検討課題を抽出できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
低温環境下で起こるルミノール化学発光法による分析の感度変化を低減するために、光強度を検出する光電子増倍管、試薬の流量をコントロールする送液ポンプをヒーターで調温するシステムを構築する。調温システムを搭載した分析装置を用いて低温室で動作試験を行い、Mn分析の感度変化をチェックする。また実際の海氷域でサンプリングした雪、海氷および海氷下の海水サンプルを用いて、還元態Mn(II)の酸化速度実験や、光照射による還元態Mn(II)の生成速度実験を室内実験室で行い、海氷域におけるMnの生成・消失メカニズムを明らかにする。さらに2021年3月に予定している北海道サロマ湖の海氷観測および、新型コロナの影響で2022年5月に延期になった極北カナダの海氷観測に参加し、海氷域におけるMnの動態の解明を進めていく。
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