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2023 Fiscal Year Research-status Report

外洋の低濃度アンモニウム安定同位体比分析法の確立

Research Project

Project/Area Number 23K11400
Research InstitutionJapan Agency for Marine-Earth Science and Technology

Principal Investigator

眞壁 明子  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 准研究副主任 (90752618)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Keywords安定同位体比 / アンモニウム / 海洋
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、地球温暖化や海洋酸性化などによる地球環境の変化が危惧される中で、海洋において二酸化炭素を固定し一次生産者となる植物プランクトンの生態を理解するために、植物プランクトンの活動を制御している要因の一つである窒素に着目し、多様な窒素源と窒素利用能力に対して、植物プランクトンが実際にどの窒素を利用しているのかを知るために、報告例のない外洋の低濃度アンモニウムの安定同位体比分析法の確立を目的としている。低濃度アンモニウムの分析が困難である原因は、1.大気中や処理過程におけるアンモニアの汚染が懸念される、2.表層は溶存有機態窒素(DON)濃度が高く、処理過程におけるDONの分解によりアンモニウム以外の窒素が加算される懸念があるためである。
2023年度は、アンモニウムの抽出方法としてDiffusion法の条件を再検討した結果、従来よりも少ない容量、低い温度、短い期間で行った方が、アンモニアの回収率が良く、DONの分解が少ないことが分かった。しかし、標準試料に用いる溶媒として、貧栄養海水と人工海水では、アンモニアの回収速度に違いが見られ、さらなる条件検討が必要となった。また、実海水試料を用いて試料採取時の条件検討を行うために、北太平洋において南北方向に実施された研究航海に参加し、アンモニウム同位体比分析用の試料採取を行った。航海では、大気からのアンモニアの汚染を軽減させるために、ニスキン採水器にフィルターを取り付けて直接ろ液を採水することを試みた。また、アンモニウムが比較的高濃度から低濃度までの海水試料を採取し、Diffusion法によるアンモニウムの抽出を試みた。採取した試料の分析及び追加の条件検討については、次年度に行う予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

アンモニウムの安定同位体比分析法確立のためには、処理操作過程である1.採水、2.アンモニウムの抽出、3.アンモニウムの硝酸イオンもしくは亜硝酸イオンへの酸化、の3つの過程におけるアンモニア等窒素の汚染低減、及び、DON分解量低減のための条件検討を行うことが必要である。2023年度は、北太平洋縦断の調査航海に参加して1.採水時のアンモニア汚染低減のための条件検討、及び、実験室において、2.アンモニウムの抽出方法としてDiffusion法の容量、振とう温度、振とう期間の検討を行った。また、標準試料調整に用いる低アンモニウム水として、貧栄養海水及び人工海水を用いた比較実験も行った。その結果、Diffusion法では、従来の方法よりも少ない容量、低い温度、短い期間で行った方が、アンモニアの回収率が良く、DONの分解が少なくなるという改善点が明らかとなった。また、貧栄養海水及び人工海水では、アンモニウムの回収速度に違いが見られ、標準試料調整については新たな検討課題も見つかった。処理操作過程における条件検討を一つずつ実施できており、おおむね順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

2024年度は、2023年度に行った実験において新たに課題として見つかった、標準試料調整に用いる溶媒についての追加実験を行う。さらに、処理操作過程の3.アンモニウムの硝酸イオンもしくは亜硝酸イオンの酸化過程として、湿式酸化法とBrによる酸化法の条件検討を行い、アンモニア等窒素の汚染を低減させる最適条件を見つける。また、得られた最適条件を用いて、実海水試料の採取を行う。試料採取は、東北沿岸域から外洋までのアンモニウム濃度が高濃度から低濃度まで変化する海域、及び、インド洋亜熱帯域の低アンモニウム濃度の海域において実施される調査航海に参加して、実施する予定である。これにより、1.採水、2.アンモニウム抽出、3.アンモニウム酸化までの処理操作過程の最適条件を確立する。

  • Research Products

    (6 results)

All 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Extensive Accumulation of Nitrous Oxide in the Oxygen Minimum Zone in the Bay of Bengal2023

    • Author(s)
      Sakae Toyoda, Kotaro Terajima, Naohiro Yoshida, Chisato Yoshikawa, Akiko Makabe, Fuminori Hashihama, Hiroshi Ogawa
    • Journal Title

      Global Biogeochemical Cycles

      Volume: 37 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2022GB007689

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Nitrification rates in the Eastern Indian Ocean2023

    • Author(s)
      Akiko Makabe, Chisato Yoshikawa, Shotoku Kotajima, Taichi Yokokawa, Takuro Nunoura, Keisuke Koba
    • Organizer
      8th International conference on nitrification and related processes (ICoN8)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Microbial nitrogen cycling in the deep-sea sediments: combined molecular and stable isotopic analysies to determine the nitrogen flux of nitrification and anammox2023

    • Author(s)
      Kanae Kobayashi, Akiko Makabe, Masahito Shigemitsu, Satoshi Hiraoka, Miwako Tsuda, Masayuki Miyazaki, Tomomi Sumida, Hidetaka Nomaki, Takuro Nunoura, Shinsuke Kawagucci
    • Organizer
      8th International conference on nitrification and related processes (ICoN8)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of a marine ecosystem model for impact assessment of acidification on nitrification2023

    • Author(s)
      Chisato Yoshikawa, Akiko Makabe, Yoshikazu Sasai
    • Organizer
      8th International conference on nitrification and related processes (ICoN8)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地球初期海底熱水系におけるアンモニア生成の化学と同位体効果の実験的研究2023

    • Author(s)
      西澤学、齋藤拓也、眞壁明子
    • Organizer
      JpGU2023
  • [Presentation] クロロヒル色素のδ15N分析による植物プランクトンの窒素源解析2023

    • Author(s)
      伊左治雄太、吉川千里、小川奈々子、松本和彦、眞壁明子、豊田栄、石川尚人、小川浩史、斎藤宏明、本田牧生、大河内直彦
    • Organizer
      BIOGEOSCAPESシンポジウム

URL: 

Published: 2024-12-25  

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