Does atmospheric combustion Fe enhance primary production in the surface ocean? An investigation from Fe isotope ratios

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K23369
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 栗栖 美菜子 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), Young Research Fellow (80880864)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2023-03-31
• Keywords: エアロゾル / 鉄 / 同位体比 / 人為起源 / 海洋大気

Outline of Annual Research Achievements

鉄の不足は海洋の植物プランクトンの生産性を制限する原因のひとつである。鉄の供給源として重要と考えられているのが大気中の微小粒子(エアロゾル)である。本研究では、人間が大気中に排出したエアロゾル中の鉄を植物プランクトンが利用できるのか、それに伴う鉄安定同位体比の変化を明らかにすることを目的としている。そのために室内培養実験を行い、プランクトンを含む海水に起源の明らかなエアロゾルを添加し、プランクトンの増殖度合いや鉄濃度や安定同位体比の変化を定量する。
2021年度は、培養実験に用いる珪藻の種の選定・購入、実験方法の計画立て、培地の準備、予備実験を行った。培地は、2020年度のMR21-01航海で採取した外洋域の表層海水を用い、キレート樹脂を通して微量金属を除去した硝酸・リン酸・ケイ酸塩などを添加した。予備実験では、珪藻が十分に育つ条件を見つけるため、鉄の濃度や、他の必須微量金属の添加量などを変えて複数条件下で培養した。
最適条件を見つけた上で、実際に起源の異なる２種類のエアロゾルを添加する予備実験も進めた。鉱物粒子を含むエアロゾル、燃焼起源鉄を含むエアロゾルをそれぞれ添加したところ、いずれも十分に増殖することが確かめられた。２種類のエアロゾルは異なる鉄安定同位体比を示すため、本番の実験では増殖した同位体分析から、起源の違いをどの程度反映するのか、また鉄の取り込み時に分別がどの程度起きるのかを定量的に明らかにしていく。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2021年度は鉄試薬を用いた予備実験と、エアロゾルを鉄源として用いる本番実験を進める予定であったが、予備実験のみとなった。予備実験では、鉄の添加濃度や微量金属元素の添加量、珪藻の種類による違いなど、様々な条件下で増殖状況を調べて、本番の実験に最適な条件の模索を進めた。
条件によっては珪藻が再現性良く育たないことや、最適条件を見つけるのに想定していたよりも長い時間がかかったため、年度いっぱい予備実験に時間を割くこととなり、想定していたよりも進捗が遅れてしまった。
結果的には良い条件を見つけることができたので、2022年度早期に本番の実験を進めていく予定である。

Strategy for Future Research Activity

2021年度に繰り返し実験を進める中で、きちんと珪藻が育つ条件を見つけ、実験操作も上達したため、年度初めすぐにエアロゾル添加実験に取り組む予定で準備を進めている。
本番実験が終わり次第、珪藻や海水の鉄同位体分析を進める。これらの分析処理方法は既に確立済みであるため、円滑に進められると考えている。
結果の解析を進めて、必要があれば追加実験を行う。一方で結果のまとめも進め、学会報告や論文執筆も積極的に進めていくことを予定している。

Causes of Carryover

本番の実験とその後の分析が進まなかったため、必要なアルゴンガスや高純度酸類の費用を2022年度に繰り越して使用する予定である。