2022 Fiscal Year Annual Research Report
堆積物の非破壊分析と模擬実験との比較による腐植物質生成・分解過程の速度論的研究
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20K19958
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
中屋 佑紀 北海道大学, 工学研究院, 助教 (60868735)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 腐植物質 / 有機物無機物相互作用 / 紫外可視分光法 / 固体3次元蛍光分光法 / 蛍光消光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
腐植物質に関連する物質循環や環境汚染などの時間スケールは，腐植物質自身の生成や分解の時間スケールに関連していると考えられる．腐植物質の生成や分解には微生物・酵素の活動だけでなく，無機物との相互作用を伴う化学的な過程が含まれている．本申請課題は堆積物試料の非破壊非抽出分析（フィールド的アプローチ）および鉱物との相互作用に着目した腐植物質生成・分解模擬過程の分光的追跡（実験室的アプローチ）により，腐植物質の生成・分解における化学的過程の寄与を速度論的に明らかにすることを目指した． 前年度までの研究で，堆積物試料を非抽出で直接観測する方法として，固体３次元蛍光分光法を寒冷地ピート試料や模擬腐植物質に適用することを試みた．その結果，腐植物質では固体・液体により蛍光スペクトル特性が変わり，また試料の黒色度によって蛍光消光が起こることが分かった．その原因を検討し，消光を補正する理論を構築することが必要である．この問題に対処するため，最終年度ではまず，タンパク質や色素などの蛍光性試料を粉体のまま高い再現性で測定できるような試料の前処理方法と粉体セルを開発した．これを活用し，試料の固体・液体でのスペクトルの特徴を比較したところ，試料の色味による消光や，媒体との相互作用による蛍光ピークの移動が観測された．同様の現象は堆積物などの実試料を測定する際にも問題となる可能性があり，引き続き理論的背景の解明に取り組む必要がある．
一方で，実験室的アプローチについては研究期間全体を通じて取り組み，ゲーサイトのような鉄水酸化物が腐植物質の模擬生成・分解反応のどちらにおいても活性化エネルギーを下げることで反応を促進する可能性があることが明らかになった．このような有機無機相互作用を加味した腐植物質生成・分解の速度論的追跡は，実環境中での腐植物質の挙動を予測するために重要だと考えられる．
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