2011 Fiscal Year Annual Research Report
アイソトポマーの計測・解析技術開発による物質循環解析
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23224013
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Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
吉田 尚弘 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (60174942)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南部 伸孝 上智大学, 理工学部, 教授 (00249955)
山田 桂太 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教 (70323780)
豊田 栄 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 准教授 (30313357)
吉川 知里 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 特任助教 (40435839)
DANIELACHE Sebastian 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 博士研究員 (00595754)
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| Keywords | 地球環境物質 / アイソトポマー / 分別係数理論計算 / 数値モデリング / 分子内同位体分布 |
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| Research Abstract |
本研究では、地球環境物質に着目したアイソトポマー計測法の確立および実試料への適用を行うとともに、アイソトポマー実測データ・理論計算によるアイソトポマー分別係数を用いた数値モデリングも行うことで、従来よりも高精度な地球環境物質の循環解析を行う。具体的な研究目的を以下の4点とし、並行して進めた。
1.重要な生体分子のアイソトポマー計測法の開発および環境試料・微生物試料への適用:重要な生体分子の1つであるアラニンに着目し、化学分解法および熱分解法を組み合わせた分子内炭素同位体比計測法を開発した。バイオマーカー分子として重要な長鎖n-アルカン(C6～C29)について、定量^<13>CNMR法を用いた分子内炭素同位体分布計測法を開発した。
2.温暖化関連物質のアイソトポマー計測法の大気試料への適用:N_2Oについては、マイクロ波放電でN_2Oを分解し、得られるO_2の同位体比測定を行うことによる三種酸素同位体比計測法を開発した。従来の方法と比べ少ない試料量でほぼ同等の精度で分析が可能となり、妨害成分の除去などの煩雑な分析操作も省略できるようになった。この方法をエアロゾル、雨水中の硝酸の酸素同位体比測定に適用した。硫黄化学種については、COSをフッ化してSF_6に変換する方法を検討し、反応が定量的に進行することを確認した。
3.アイソトポマー分別の理論計算・模擬実験:SOの光解離過程について電子状態問の非断熱遷移を考慮した量子緊密結合計算プログラムの開発と実施を行った。得られた同位体分別係数は,質量依存分別線からかけ離れた結果となった。
4.アイソトポマーモデルの構築と物質循環解析:海洋N_20アイソトポマーモデリングについては、既存の観測値をもとに試作モデルを構築した。硫酸エアロゾルアイソトポマーモデリングについては、既存の観測値と理論計算、室内模擬実験から得られた分別係数をもとにδ^<34>Sを予報できるモデルを構築した。
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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
全体計画を具体的な4つの研究目的に分け、それぞれが各計画年度の目標を達成している。
1については、重要生体分子であるアラニンの分析法を構築できた。
2については、N20の3種酸素同位体比計測法の開発が順調に進展している。
3については、3原子系において非断熱現象を取り込むプログラムの開発とSO2分子のデータの準備ができた。
4については、海洋・大気ともに今年度予定していた段階のモデルを構築できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も全体計画を4つに分け、それぞれを並行して進める。
1については、実際試料への適用を進める。
2については、測定法の開発を継続するととともに、大気試料への適用を始める。
3については、4原子分子以上の系における量子効果を取り入れた半古典動力学法の開発を実施する。
4については、今年度構築したモデルの改良・拡張を行う。
最終的にそれぞれを統合し、主要な地球温暖化関連物質の循環像の精緻化を行う。
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[Journal Article] 15N natural abundance of the N lost from an N-saturated subtropical forest in southern China2012
Author(s)
Keisuke Koba, Yunting Fang, Jiangming Mo, Wei Zhang, Xiankai Lu, Lei Liu, Tao Zhang, Yu Takebayashi, Sakae Toyoda, Naohiro Yoshida, Keisuke Suzuki, Muneoki Yoh, Keishi Senoo
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Journal Title
Journal Of Geophsical Research
Volume: (印刷中)
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] An isotope view on ionising radiation as a source of sulphuric acid2012
Author(s)
M.B.Enghoff, N.Bork, Shohei Hattori, C.Meusinger, Mayuko Nakagawa, J.O.PepkePedersen, Sebastian Danielache, Yuichiro Ueno, Matthew Johnson, Naohiro Yoshida, H.Svensmark
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Journal Title
Atmospheric Chemistry and Physics Discussions
Volume: 12
Pages: 5039-5064
Peer Reviewed
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[Journal Article] Depth variation of carbon and oxygen isotopes of calcites in Archean altered upper oceanic crust : Implications for the CO2 flux from ocean tooceanic crust in the Archean2012
Author(s)
Takazo Shibuya, Miyuki Tahata, Kouki Kitajima, Yuichiro Ueno, Tsuyoshi, Komiya, Shinji, Yamamoto, Motoko Igisu, Masaru Terabayashi, Yusuke Sawaki, Ken Takai, Naohiro Yoshida, Shigenori Maruyama
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Journal Title
Earth and Planetary Science Letters
Volume: 321-322
Pages: 64-73
Peer Reviewed
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[Journal Article] Characterization and production and consumption processes of N2O emitted from temperate agricultural aoils determined via isotopomer ratio analysis2011
Author(s)
Sakae Toyoda, Midori Yano, S.Nishimura, H.Akiyama, A.Hayakawa, Keisuke Koba, S. Sudo, K.Yagi, Akiko Makabe, Yoshifumi Tobari, N.O.Ogawa, Nao Ohkouch, Keita Yamada, Naohiro Yoshida
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Journal Title
Global Biogeochem.Cycles
Volume: 17
Pages: GB2008:1-17
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Biogeochemistry of nitrous oxide in Lake Kizaki, Japan, elucidated by nitrous oxide isotopomer analysis2011
Author(s)
Sasaki, Y., Keisuke Koba, M.Yamamoto, Akiko Makabe, Yuichiro Ueno, Mayuko Nakagawa, Sakae Toyoda, Naohiro Yoshida, Muneoki Yoh
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Journal Title
J.Geophys.Res.
Volume: 116
Pages: G04030:1-10
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] An Isotope View on Ionising Radiation as a Source of Sulphuric Acid2012
Author(s)
Martin B.Enghoff, Nicolai Bork, Shohei Hattori, Carl Meusinger, Mayuko Nakagawa, Jens Olaf Pepke Pedersen, Sebastian Danielache, Yuichiro Ueno, Matthew S.Johnson, Naohiro Yoshida, Henrik Svensmark
Organizer
The 2nd Nagoya Workshop on the Relationship between Solar Activity and Climate Changes
Place of Presentation
Nagoya
Year and Date
20120116-20120117
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[Presentation] Urumu Tsunogai, Ko-ichi Nakamura, Ken Takai, Juichiro Ashi, Fumio Inagaki, Novel Microbial Processes in the Deep Biosphere2011
Author(s)
Akira Ijiri, Tomohiro Toki, Yasuhiko T Yamaguchi, Shinsuke Kawagucci, Shohei Hattori, Yuki Morono, Mark Alexander Lever, Naohiro Yoshida
Organizer
AGU Fall Meeting 2011
Place of Presentation
San Francisco
Year and Date
20111205-20111209
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[Presentation] Error analysis of SMILES ClO observation2011
Author(s)
T.O.Sato, P.Baron, T.Manabe, S.Ochiai, H.Sagawa, K.Kikuchi, T.Nishibori, S.Mizobuchi, R.Sato, H.Kanamori, N.Yoshida, Y.Kasai
Organizer
AOGS2011
Place of Presentation
台北
Year and Date
20110808-20110812
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