生物炭酸塩中の有機態塩素分布から読み解く海洋の栄養塩長期動態

• 研究課題/領域番号: 16H02950
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 公益財団法人高輝度光科学研究センター
• 研究代表者: 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, 主席研究員 (10360819)
• 研究分担者: 吉村 寿紘 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 生物地球化学研究分野, 研究員 (90710070)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
• キーワード: 生物炭酸塩 / 二枚貝 / 微量元素 / 環境指標 / 塩素 / 放射光軟Ｘ線 / 顕微分光測定 / 古環境解析 / 放射光軟X線 / スペシエーション / 二枚貝殻 / 同位体分析 / 軟X線顕微分光 / 古環境分析 / 古環境 / 塩素同位体

研究成果の概要

海洋を中心に、環境中の栄養塩動態を追跡する新しい環境指標として、二枚貝殻中の微量な塩素に着目して研究を実施した。本課題ではウバガイ殻中の塩素濃度分布を解析し、殻には成長線と対応した濃度変化を記録していることを明らかにした。一方、塩素濃度の時間変化を解析したところ、ウバガイ殻中の塩素は貝の生態や生育の情報を反映している可能性が示唆された。
高精度な塩素同位体分析を目的として、液体クロマトグラフ装置によるイオン交換モードの分離を利用し、環境試料から複数元素を一括自動分離できる手法を開発した。従来の手法では数時間を要した処理を、10分程度で可能な新たな元素の単離方法の開発に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生物が形成する代表的な炭酸塩鉱物である二枚貝の殻には、成長線と相関した微量元素濃度の変化として、貝の成長あるいは生育の履歴が記録されていることを見いだした。本成果を応用することにより、貝などの海産生物の成育記録を貝自身から読み解くことができる可能性が示唆され、今後、天然資源の管理や養殖などの水産業への応用が期待できる。
本研究の同位体分析研究で開発された高精度な元素単離法は、古気候・古環境分野にとどまらず、地球化学・海洋学・環境分析・惑星科学など、同位体組成を分析指標として利用している様々な研究分野に対して広く貢献するものと期待される

研究成果

• [雑誌論文] Sulfur speciation in growth layers of shell cross section of the long-lived bivalve Margaritifera laevis using synchrotron spectromicroscopy analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Tamenori、T. Yoshimura
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 237 ページ: 357-369
  • DOI: 10.1016/j.gca.2018.07.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] XANES spectra of forsterite in crystal, surface, and amorphous states (2018)
  • 著者名/発表者名: O. Takahashi, Y. Tamenori, T. Suenaga, T. Ikeda- Fukazawa, J. Matsuno, and A. Tsuchiyama
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 8 号: 2 ページ: 025107-025107
  • DOI: 10.1063/1.5017245
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reusable Immobilized Iron(II) Nanoparticle Pre-Catalysts for Ligand-Free Kumada Coupling (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Akiyama, Yuki Wada, Kellie Jenkinson, Tetsuo Honma, Kazuki Tsuruta, Yusuke Tamenori, Hitoshi Haneoka, Tsunayoshi Takehara, Takeyuki Suzuki, Kenichi Murai, Hiromichi Fujioka, Yoshihiro Sato, Andrew E. H. Wheatley, Mitsuhiro Arisawa
  • 雑誌名: Acs Applied Nano Materials 巻: 1 号: 12 ページ: 6950-6958
  • DOI: 10.1021/acsanm.8b01742
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] X-ray absorption near edge structure analysis of the charge-discharge mechanisms of dithiobiuret polymer used as a high-capacity cathode material for lithium-ion batteries (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Uemachi, Y. Tamenori, T. Itono, T. Masuda, T. Shimoda, A. Fujiwara
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 281 ページ: 99-108
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2018.05.137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lithium, magnesium and sulfur purification from seawater using an ion chromatograph with a fraction collector system for stable isotope measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura Toshihiro、Araoka Daisuke、Tamenori Yusuke、Kuroda Junichiro、Kawahata Hodaka、Ohkouchi Naohiko
  • 雑誌名: Journal of Chromatography A 巻: 1531 ページ: 157-162
  • DOI: 10.1016/j.chroma.2017.11.052
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Altervalent substitution of sodium for calcium in biogenic calcite and aragonite (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, T., Tamenori, Y., Suzuki, A., Kawahata, H., Iwasaki, N., Hasegawa, H., Nguyen, L.T., Kuroyanagi, A., Yamazaki, T., Kuroda, J., Ohkouchi, N.,
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 202 ページ: 21-38
  • DOI: 10.1016/j.gca.2016.12.003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ligand-free Suzuki?Miyaura coupling using ruthenium(0) nanoparticles and a continuously irradiating microwave system (2017)
  • 著者名/発表者名: Akiyama Toshiki、Taniguchi Takahisa、Saito Nozomi、Doi Ryohei、Honma Tetsuo、Tamenori Yusuke、Ohki Yuuta、Takahashi Naoyuki、Fujioka Hiromichi、Sato Yoshihiro、Arisawa Mitsuhiro
  • 雑誌名: Green Chemistry 巻: 19 号: 14 ページ: 3357-3369
  • DOI: 10.1039/c7gc01166k
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of oxygen isotope and Mg/Ca ratios in high-magnesium calcite from benthic foraminifera as a proxy for water temperature. (2016)
  • 著者名/発表者名: Maeda, A., Fujita, K., Horikawa, K., Suzuki, A., Yoshimura, T., Tamenori, Y., and Kawahata, H.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 122 号: 1 ページ: 185-199
  • DOI: 10.1002/2016jg003587
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An X-ray spectroscopic perspective on Messinian evaporite from Sicily: sedimentary fabrics, element distributions, and chemical environments of S and Mg (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Yoshimura, Junichiro Kuroda, Stefano Lugli, Yusuke Tamenori, Nanako O. Ogawa, Francisco J. Jiménez-Espejo, Yuta Isaji, Marco Roveri, Vinicio Manzi, Hodaka Kawahata, Naohiko Ohkouchi
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 17 号: 4 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1002/2015gc006233
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Self-assembled Multi-layer Stabilized Nickel Nanoparticle Catalyst for Ligand-free Cross-coupling Reactions: in situ Metal Nanoparticle and Nanospace Simultaneous Organization (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Hoshiya, Katsumasa Fujiki, Takahisa Taniguchi, Tetsuo Honma, Yusuke Tamenori, Mincen Xiao, Nozomi Saito, Mami Yokoyama, Akira Ishii, Hiromichi Fujioka, Satoshi Shuto, Yoshihiro Sato, Mitsuhiro Arisawa
  • 雑誌名: Adv. Synth. Catal. 巻: 358 号: 15 ページ: 2449-2459
  • DOI: 10.1002/adsc.201600024
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The determining factor for interstitial oxygen formation in Ruddlesden-Popper type La2NiO4-based oxides (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakamura, Ryo Oike, Yihan Ling, Yusuke Tamenori, and Koji Amezawa
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 18 号: 3 ページ: 1564-1569
  • DOI: 10.1039/c5cp05993c
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Distribution of sulfur in styrene-butadiene rubber studied with anomalous small-angle X-ray scattering at sulfur K-edge (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Shinohara, H. Seike, H. Kishimoto, Y. Tamenori, and Y. Amemiya
  • 雑誌名: Polymer 巻: 105 ページ: 368-377
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2016.06.016
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Realization of two-dimensional anomalous small-angle scattering of Al alloys at theKabsorption edge of Al (2016)
  • 著者名/発表者名: Okuda Hiroshi、Sakohata Rei、Kitajima Yoshinori、Tamenori Yusuke
  • 雑誌名: Journal of Applied Crystallography 巻: 49 号: 5 ページ: 1803-1805
  • DOI: 10.1107/s1600576716010669
  • 査読あり
• [学会発表] 大型底生有孔虫のMg同位体比と代替指標としての可能性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前田歩，吉村寿紘，荒岡大輔，鈴木淳，為則雄祐，藤田和彦，豊福高志，大河内直彦，川幡穂高
  • 学会等名: 日本古生物学会第168回例会
• [学会発表] シンチレータと可視光学系を利用した密着型軟X線顕微XAFS装置の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 為則雄祐
  • 学会等名: 第21回XAFS討論会
• [学会発表] Recent progress in the application of in-situ and operando soft x-ray spectromicroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Y.Tamenori
  • 学会等名: 14th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 軟X線計測の到達点と次世代光源への展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 為則雄祐
  • 学会等名: 物性研究所短期研究会「軟X線放射光科学のアップシフト」
  • 招待講演
• [学会発表] 次世代放射光で期待される光源性能とその活用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 為則雄祐
  • 学会等名: 多元物質科学研究所 放射光産学連携準備室 第１回 ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] Li, Mg, and S Purification from Seawater Using an Ion Chromatograph with a Fraction Collector System for Stable Isotope Measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshimura, D. Araoka, Y. Tamenori, J. Kuroda H. Kawahata and N. Ohkouchi
  • 学会等名: 15th Annual Meeting of Aisa Oceania Geosciences Society
  • 国際学会
• [学会発表] 高輝度軟X線を光源とした散乱・顕微分光観測技術の進展 (2017)
  • 著者名/発表者名: 為則雄祐
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
  • 招待講演
• [図書] 真空科学ハンドブック (2018)
  • 著者名/発表者名: 日本真空学会
  • 総ページ数: 590
  • 出版者: コロナ社
  • ISBN: 9784339009088
• [図書] XAFSの基礎と応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 日本ＸＡＦＳ研究会
  • 総ページ数: 352
  • 出版者: 講談社
  • ISBN: 9784061532953