2013 Fiscal Year Annual Research Report
生物炭酸塩中微量元素の化学形態を指標とした、新しい古環境復元法の開発
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25281015
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Japan Synchrotron Radiation Research Institute |
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Principal Investigator |
為則 雄祐 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 副主幹研究員 (10360819)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉村 寿紘 独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, ポストドクトラル研究員 (90710070)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 生物炭酸塩 / 古環境 / 微量元素 / 化学形態 / 放射光 / カワシンジュガイ / スペシエーション |
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| Research Abstract |
本年度は、石狩川水系の主要河川である千歳川においてカワシンジュガイの採取を行った。採取したカワシンジュガイ殻を切断して断面を研磨し、硫黄を中心とした微量元素分布の予備測定を行った。分析の結果、硫黄とリンの元素濃度分布において、年変動に対応すると考えられる周期構造を観測することができた。特に、蝶番の部分は平行かつ高密度な周期構造線が観察されたことから、この部分を中心に微量元素の時空間分布測定が可能であることが確認できた。
続いて、硫黄の軟X線吸収分析を行ったところ、有機硫黄と無機硫酸に帰属できるピークがそれぞれ観測された。そこで、スペシエーションマッピング分析によって化学形態を分離した硫黄の濃度分布を観察したところ、有機硫黄と無機硫酸は異なる空間分布を持つことが確認された。宝石サンゴ等の他の生物炭酸塩とは異なり、カワシンジュガイ殻においては、無機硫酸よりも有機硫黄の方が明確な年周期構造を示すことが明らかとなった。また、リンの空間分布が有機硫黄の空間分布と良く対応しているとともに、これらの元素濃度分布には、明確な年周期構造に加えて５年程度の周期を持つ長期的な変動が観測された。リンと有機硫黄において共通した周期構造が観測されたことから、これらの元素は栄養塩に関する環境指標を反映していることが期待される。
上述の予備測定と並行して、蛍光X線検出感度を向上させることを目的として多素子型軟X線半導体検出器の開発を実施した。X線検出器として、SiN窓を備えたSDD検出器を２台導入した。また、信号処理系として高速のデジタルシグナルプロセッサの導入を進めた。当初購入を検討していた機器に絶版となっていた機種などがあったことから、再度デモ機による試験測定などを実施して機種選定を行った。
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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
千歳川においてカワシンジュガイを採取し、その殻中の微量元素分布を実施した。スペシエーションマッピングによって無機硫黄と有機硫黄の空間分布を分離観測することに成功するとともに、有機硫黄に明確な年周期構造が記録されていることを明らかにした。有機硫黄が持つ周期構造はリンの分布とも良く対応しており、選択的な有機硫黄分布の観測が栄養塩指標の有力な環境指標の候補となることを明らかにすることができた。
多素子型軟X線蛍光X線検出システムの開発においては、当初購入を検討していた機種に絶版となっているものが生じているなどの理由により多少の遅れが生じたものの、機種選定は完了し、次年度の研究が開始されると同時にその開発に取りかかれる状況にある。
これらの進捗状況から判断して、本研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
1, 多チャンネル高速デジタルシグナルプロセッサを開発し、昨年度に調達したSDD検出器と組み合わせることで、多素子型蛍光X線分析装置として組み上げる。本装置の導入によって蛍光X線の検出感度を3倍に向上させ、測定時間の短縮と検出感度の向上を図る。採取した複数のカワシンジュガイ個体について同様の測定を行い、微量元素分布が個体によってどの程度差異があるのかを確認し、微量元素分布やそれらの周期構造の普遍性について検証を行い、栄養塩指標としての妥当性を検討する。
2, 千歳川で採取したカワシンジュガイ殻中に観測されたリンや有機硫黄の周期構造の、栄養塩の環境指標としての妥当性を検証するために、微量元素分布の詳細な周期構造解析を進める。栄養塩指標を中心とした環境データと、微量元素に現れた周期構造との対応性について検証を行う。一方で、リンならびに有機硫黄の標準物質を対象としたXAS分析を進め、カワシンジュガイ殻中に含まれるこれら元素の化学形態を分析する。特に、リンについては未だ全リンの元素分布測定しか行っていないため、成長線と対応するリンの化学形態をXAS分析により明らかにし、栄養塩指標としての妥当性について検討を行う。さらに、北海道の異なる河川系においてカワシンジュガイのサンプリングを実施し、同様の分析を行う。分析結果を各地の栄養塩指標と比較検討し、栄養塩指標としてのリンや有機硫黄分布の有用性について、各地の環境指標との対応をもとに検証を行う。
3, 千歳川においてサンプリングしたカワシンジュガイ殻の結果をとりまとめ、地球化学会年会等において学会発表を行うとともに、学術論文として成果発表を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
多素子型X線検出器の信号処理系として高速のデジタルシグナルプロセッサの導入を予定していたが、当初購入を検討していた機器に絶版となっていた機種などがあったことから、デモ機による試験測定などを実施して機種選定を再度行う必要が生じた。そのため、本年度中に装置を導入することができず、予算を次年度に繰り越すこととなった。
また、当初計画していたよりも試料採取のための出張回数が少なくなったこと、ならびに予定していた国際会議に出席できなかったことから旅費に余剰金が生じ、予算を次年度に繰り越すこととなった。
デジタルシグナルプロセッサの機種選定はすでに完了しており、次年度の研究が開始されると速やかに機器調達を実施できる状態にある。次年度の研究が開始されると直ちにデジタルシグナルプロセッサの調達を実施し、昨年度に調達したSDD検出器と組み合わせることで多素子型蛍光X線分析装置として組み上げる作業を行い、当初の計画通り研究を遂行する計画である。
また、初年度にカワシンジュガイの生息分布に関する情報収集を実施し、候補となる試料採取場所の選定は完了している。今年度も北海道内の複数の河川系において試料採取を予定しており、繰り越した予算を使用して計画通り研究を進める予定である。
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