2014 Fiscal Year Annual Research Report
全球水素循環解明のための水素の発生・消滅過程の安定同位体比解析および大気観測
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25287146
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
豊田 栄 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (30313357)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 桂太 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (70323780)
樋口 浩二 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産草地研究所, 主任研究員 (40352520)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 水素 / 環境変動 / 生物圏現象 / 安定同位体比 / 地球化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に設計・製作した、水素安定同位体分析用試料前処理装置は、低濃度試料に対する分離能に不確実性があること、多量の有機溶媒を冷媒として用いること、など分析上・安全上の問題があった。そこで計画を修正し、まず水素濃度10-50ppmの試料に適用できること、安全かつ簡便に実験できることを目的として装置の改良を行った。2本のカラムおよび小型超低温恒温器、液体窒素を用いて種々の気体試料中の水素を低温で分離し、安定同位体比質量分析計に導入する前処理システムとし、熱伝導度検出器および半導体水素センサーを用いて分離条件を詳細に検討した結果、水素を主成分（酸素および窒素）から分離することに成功した。
今後はこの前処理システムを用いて、畜産草地研究所の試験設備において採取した、チャンバー内で飼育された牛の胃から放出された気体試料中の水素の安定同位体比測定を行い、給餌直後に放出される高濃度（～50ppm）の水素の起源や生成過程について考察する予定である。また、マメ科植物を栽培している畑、ライシメータ等を利用したフィールド実験や実験室でのポット栽培試験を行ってガス試料を採取し、水素の濃度および同位体比を測定することにより窒素固定細菌起源の水素の同位体比の特徴を明らかにするとともに、その生成過程を考察する。さらに、水素の消滅過程の一つである土壌吸収について、土壌の滅菌、一部の細菌の代謝を阻害する化合物の添加、温度・pH・水分条件の制御などを施した模擬実験を行い、種々の条件下での水素の消長とその同位体比の変化を調べる予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
安全上の問題から、前年度開発した方法での実験が行えなくなり、代替設備を導入するのに時間を要した。しかし、その間に他の部分も含めた改良を行うとともに、濃度検出器としてTCDよりも感度の高い半導体水素センターを導入することで、低濃度水素試料を用いた分離条件の最適化を行うことができた。
ところが、安定同位体比質量分析計の検出器部分が故障し、修理に時間を要することから、年度内に水素安定同位体比の測定を行うことができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず安定同位体比質量分析計の修理を行い、前年度製作・最適化した前処理装置を接続して水素濃度10-50ppmの気体試料の水素安定同位体比測定を行う。牛の胃から放出された気体試料に適用する。次に、さらに低濃度の清浄大気試料に適用できるように前処理装置の改良を行う。
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| Causes of Carryover |
質量分析計の故障などにより研究が計画通りに進まず、消耗品の購入を減じたこと、および学会発表をとりやめたことにより、平成26年度に残額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度は、26年度予算計画に計上していた、分析に必要な消耗品および真空排気装置を購入する予定である。
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