| Project/Area Number |
22K03717
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17020:Atmospheric and hydrospheric sciences-related
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
松本 潔 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (60373049)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | エアロゾル / 沈着物 / タンパク質 / 大気沈着 / 有機態窒素 |
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| Outline of Research at the Start |
エアロゾルは、雲核として雲や降水の発生を促すなど気候システムに深く関わる。また、沈着により大気から生態系に窒素を供給する一方で、人間の健康リスクにも関わる。これらを考察する上で、エアロゾルに含まれるタンパク質は注目すべき成分であるが、測定方法の検証が不十分であり、測定例は限られている。
本研究では、エアロゾル中タンパク質の測定方法を検証し、これまで注目されず見落とされてきた難溶性画分も含めた濃度レベルを、都市、森林、海洋といった異なる大気環境において採取したエアロゾル試料の分析から評価し、発生源を解明する。さらに、タンパク質の沈着量や沈着プロセスを解明し、生態系の窒素源としての重要性を評価する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
都市域に位置する山梨大学甲府キャンパスと森林域に位置する富士山科学研究所にて、エアロゾルを粗大粒子と微小粒子に分け2年間連続して採取した。山梨大学では並行して湿性及び乾性沈着物試料も採取した。
エアロゾルを採取したフィルターを気相加水分解に供した後、0.1M塩酸を加え超音波照射し、溶解したアミノ酸をイソチアン酸フェニル誘導体化後HPLCで定量した(①)。これとは別に、フィルターを超純水中で超音波照射し水溶性画分を抽出の後気相加水分解を行ない、同様に誘導体化後HPLC分析にて水溶性アミノ酸を定量した(②)。更に気相加水分解を行わずに同様の分析を行い、水溶性遊離態アミノ酸も定量した(③)。①と②の差から難溶性タンパク質、②と③の差から水溶性タンパク質の濃度を求めた。森林域のエアロゾル試料については水溶性及び難溶性タンパク質の分析を終え、都市域のエアロゾル試料の分析も開始した。
森林域のエアロゾル試料の分析結果から、難溶性タンパク質が粗大粒子中に水溶性タンパク質の6倍程度と、非常に高い濃度で存在しており、微小粒子においても水溶性タンパク質と同レベルの濃度で存在していることが確認された。水抽出画分のみを対象とした分析では、エアロゾル中タンパク質を過小評価していることが示された。抵抗モデルで乾性沈着速度を推定し、難溶性タンパク質の窒素沈着への寄与を考察した結果、乾性沈着により沈着する窒素のおよそ20％近くは難溶性タンパク質であることが示唆された。またその発生源として、粗大粒子では植物片の飛散、微小粒子ではバイオマス燃焼が重要であることが考察された。
既に採取してあった海洋域(南極海及び利尻島)のエアロゾル試料についても、難溶性及び水溶性タンパク質の分析に着手し、南極海でも微小粒子中で水溶性タンパク質と同じ濃度レベルの難溶性タンパク質が検出された。今後その発生源等を解析する予定である。
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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
本研究の実施に必要な都市域および森林域におけるエアロゾル試料、都市域における湿性及び乾性沈着物試料は、およそ2年間滞りなく採取することができた。これらの試料に加え、既に採取してあった海洋域のエアロゾル試料について、主要イオン成分や水溶性・非水溶性の全炭素、有機態炭素、全窒素などの定量をすべて終えた。森林域で採取されたエアロゾル試料は、そのすべてについて、本研究において確立した水溶性及び難溶性タンパク質の定量を行ない、その濃度レベルや粒径特性、反応性窒素への量的寄与、発生源を明らかにした。海洋域で採取されたエアロゾル試料についても、南極海で採取された試料については水溶性及び難溶性タンパク質の定量をすべて行ない、その濃度レベルを明らかにした。
都市域で採取されたエアロゾル試料と沈着物試料については、水溶性及び難溶性タンパク質の定量を着手し始めたが、まだ多くの試料が分析されずに残っている。海洋域で採取されたエアロゾル試料に関しても、利尻島で採取された試料については、難溶性タンパク質の分析が未着手である。なお、森林域で採取されたエアロゾル試料の分析結果から得られた難溶性タンパク質の濃度レベルとアミノ酸組成、発生源と窒素沈着への寄与に関する知見は、現在論文にまとめている。
以上の進捗状況から、当初の計画通り順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
都市域、森林域、及び海洋域で採取されたすべてのエアロゾル試料、沈着物試料について、本研究で確立した加水分解－HPLC法による難溶性タンパク質の定量を行なう。加えて、加水分解－HPLC法または蛍光法により水溶性タンパク質の定量を行なう。すべての試料の分析結果から、エアロゾル中タンパク質の濃度の地理的分布特性と季節性、発生源を明らかにする。また、全窒素の分析結果と比較することにより、エアロゾル中及び沈着物中反応性窒素への量的寄与とその地理的特性や季節性を明らかにし、大気沈着を通した地表環境への窒素供給におけるタンパク質の役割、特に、これまでに報告例のない難溶性タンパク質の役割について、評価を行なう。発生源の解明のためには、主要イオン成分や炭素成分など他の成分濃度に加え、気象因子、気団の輸送経路、NOxなどの大気汚染物質濃度を含めた多変量解析を行なう。この他、沈着量を支配する要因も明らかにする。以上の結果をもとに、エアロゾル中タンパク質が大気圏を介した反応性窒素循環の中で果たす役割と、人間活動によるその将来的な変化、その変化がもたらす気候システムや生態系への影響について評価する。
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