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硝酸の三酸素同位体異常を利用した非培養型の窒素循環速度定量法確立

研究課題

研究課題/領域番号 17H00780
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 環境動態解析
研究機関名古屋大学

研究代表者

角皆 潤  名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50313367)

研究分担者 須藤 健悟  名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (40371744)
中川 書子  名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (70360899)
伊藤 昌稚  名古屋大学, 環境学研究科, 特任助教 (70762251)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
42,380千円 (直接経費: 32,600千円、間接経費: 9,780千円)
2020年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2018年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2017年度: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円)
キーワード硝酸 / 三酸素同位体 / 硝化速度 / 同化速度 / 窒素循環 / 湖沼 / 海洋 / 環境 / 琵琶湖
研究成果の概要

琵琶湖湖水中の硝酸の三酸素同位体異常を利用して湖内の硝化速度や同化速度を求め、従来法である培養法で得られる各深度の同化速度と比較した。その結果、三酸素同位体異常から求める同化速度は、培養法の同化速度と比べて夏季に過大、冬季に過小評価となることが明らかになった。また、年平均で20パーセント程度小さく見積もられることも明らかになった。培養法は観測時の瞬間的な速度を反映するものであり、観測が主に夏季や静穏時に行われることを反映したものと考えられる。つまり、硝酸の三酸素同位体異常を利用した方が、より簡便で、それでいてより信頼度の高い湖内の平均的な硝化速度や同化速度が求められる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

硝酸は、植物プランクトンが行う光合成に必須の栄養塩として代表的なもので、各湖沼に対する硝酸の供給速度は、水質や基礎生産量、生態系構造などを大きく左右する。一般の湖沼水中の硝酸の大部分は、湖内に生息する微生物から、硝化と呼ばれる反応を通じて供給される。硝化は季節や深度に応じて大きく変化するため、実測はきわめて難しかったが、研究はこれを容易にした。今後は、琵琶湖をはじめとした多くの湖沼や海域で、総硝化速度を定期的に観測し、その長期変化をモニタリングすることが可能になるため、世界各地の湖沼や沿岸海域で進行しつつある富栄養化や、生態系構造変化の原因究明に貢献することが期待される。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (54件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (40件) (うち国際学会 10件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Alaska Fairbanks/University of Maryland(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Univ. Maryland Center Environ. Science(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Vertical Changes in the Flux of Atmospheric Nitrate From a Forest Canopy to the Surface Soil Based on Δ17O Values2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue Takahiro, Nakagawa Fumiko, Shibata Hideaki, Tsunogai Urumu
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Biogeosciences

      巻: 126 号: 4

    • DOI

      10.1029/2020jg005876

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dual stable isotope characterization of excess methane in oxic waters of a mesotrophic lake2020

    • 著者名/発表者名
      Tsunogai Urumu、Miyoshi Yuko、Matsushita Toshiyuki、Komatsu Daisuke D.、Ito Masanori、Sukigara Chiho、Nakagawa Fumiko、Maruo Masahiro
    • 雑誌名

      Limnology and Oceanography

      巻: 65 号: 12 ページ: 2937-2952

    • DOI

      10.1002/lno.11566

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation and uncertainty investigation of the NO2, CO and NH3 modeling over China under the framework of MICS-Asia III2020

    • 著者名/発表者名
      Kong Lei et al.
    • 雑誌名

      Atmospheric Chemistry and Physics

      巻: 20 号: 1 ページ: 181-202

    • DOI

      10.5194/acp-20-181-2020

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of warm-core eddy on dissolved methane distribution in the southwestern Canada Basin during late summer/early fall 20152019

    • 著者名/発表者名
      Bui, O. T. M., S. Kameyama, Y. Kawaguchi, S. Nishino
    • 雑誌名

      Polar Science

      巻: 22 ページ: 100481-100481

    • DOI

      10.1016/j.polar.2019.100481

    • NAID

      130006198750

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 軽元素安定同位体比の高感度分析に基づく地球惑星科学研究・地球環境科学研究の新展開2018

    • 著者名/発表者名
      角皆 潤
    • 雑誌名

      地球化学

      巻: 52 号: 3 ページ: 107-129

    • DOI

      10.14934/chikyukagaku.52.107

    • NAID

      130007487092

    • ISSN
      0386-4073, 2188-5923
    • 年月日
      2018-09-25
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantifying nitrate dynamics in a mesotrophic lake using triple oxygen isotopes as tracers2018

    • 著者名/発表者名
      Tsunogai Urumu、Miyauchi Takanori、Ohyama Takuya、Komatsu Daisuke D.、Ito Masanori、Nakagawa Fumiko
    • 雑誌名

      Limnology and Oceanography

      巻: 63 号: S1

    • DOI

      10.1002/lno.10775

    • NAID

      120006473500

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Triple oxygen isotopes indicate urbanization affects sources of nitrate in wet and dry atmospheric deposition2018

    • 著者名/発表者名
      Nelson David M.、Tsunogai Urumu、Ding Dong、Ohyama Takuya、Komatsu Daisuke D.、Nakagawa Fumiko、Noguchi Izumi、Yamaguchi Takashi
    • 雑誌名

      Atmospheric Chemistry and Physics

      巻: 18 号: 9 ページ: 6381-6392

    • DOI

      10.5194/acp-18-6381-2018

    • NAID

      120006473532

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Export flux of unprocessed atmospheric nitrate from temperate forested catchments: a?possible new index for nitrogen saturation2018

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa Fumiko、Tsunogai Urumu、Obata Yusuke、Ando Kenta、Yamashita Naoyuki、Saito Tatsuyoshi、Uchiyama Shigeki、Morohashi Masayuki、Sase Hiroyuki
    • 雑誌名

      Biogeosciences

      巻: 15 号: 22 ページ: 7025-7042

    • DOI

      10.5194/bg-15-7025-2018

    • NAID

      120006539245

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 湖沼における硝化速度定量化の新手法について2018

    • 著者名/発表者名
      角皆 潤, 中川 書子
    • 雑誌名

      月刊下水道

      巻: 41 ページ: 66-71

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 三酸素同位体異常を指標に用いた生物地球化学循環解析2018

    • 著者名/発表者名
      角皆 潤, 中川 書子
    • 雑誌名

      号外海洋

      巻: 61 ページ: 81-90

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 高感度安定同位体質量分析に基づく海洋地球化学の革新(第31回海洋化学学術賞石橋賞受賞記念論文)2017

    • 著者名/発表者名
      角皆 潤
    • 雑誌名

      海洋化学研究

      巻: 30 ページ: 3-17

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 現場環境下における都市河川中の脱窒・同化・硝化速度定量法開発2020

    • 著者名/発表者名
      中川 書子, 鈴木 謙介, 伊藤 昌稚, 角皆 潤
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020, Virtual
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 安定同位体組成を指標に用いた伊勢湾における過飽和メタンの起源および挙動解明.2020

    • 著者名/発表者名
      蘭 慧, 角皆 潤, 中川 書子, 伊藤 昌稚, 三好 友子, 原 修一
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020, Virtual
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 対流圏一酸化窒素の窒素及び三酸素同位体組成の定量2020

    • 著者名/発表者名
      平野一哉, 角皆 潤, 中川書子, 伊藤昌稚
    • 学会等名
      第25回大気化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 多段フィルターパック法を用いたガス状亜硝酸および二酸化窒素の三酸素同位体異常定量2020

    • 著者名/発表者名
      頼 鵬, 中川書子, 角皆 潤, 丁 とう, 野口 泉, 山口高志
    • 学会等名
      2020年度日本地球化学会第67回オンライン年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] The 17O-excess of nitrate in the Japan Sea2019

    • 著者名/発表者名
      Tsunogai, Urumu, Peng Weiqing, Masanori Ito, Chiho Sukigara, D.D. Komatsu, and Fumiko Nakagawa
    • 学会等名
      SOLAS Open Science Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The triple oxygen isotopes of nitrate as tracer of atmospheric nitrate deposition in coastal seawater2019

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, Fumiko, Urumu Tsunogai, Takuya Ohyama, Daisuke D. Komatsu, Atsushi Kubo, and Jota Kanda
    • 学会等名
      SOLAS Open Science Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 炭素および水素の安定同位体比を複合的に指標に用いた酸化的水柱に溶存するメタンの起源および挙動解明2019

    • 著者名/発表者名
      角皆 潤,三好友子,松下俊之,伊藤昌稚,小松大祐,鋤柄千穂,中川書子
    • 学会等名
      日本地球化学会第66回年会, 東京大学理学部, 2019年9月17-19日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 15Nアンモニア添加培養に基づく水柱の硝化速度定量2019

    • 著者名/発表者名
      水野宏香,角皆 潤,中川書子,伊藤昌稚
    • 学会等名
      日本地球化学会第66回年会, 東京大学理学部, 2019年9月17-19日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 現場環境下における河川硝酸除去速度の時間変化定量法開発2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木謙介,角皆 潤,中川書子,伊藤昌稚
    • 学会等名
      日本地球化学会第66回年会, 東京大学理学部, 2019年9月17-19日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 大気硝酸添加培養法に基づく都市河川における河床窒素循環速度の季節変化定量2019

    • 著者名/発表者名
      中川書子, 山本雄大, 池上文香, 角皆 潤
    • 学会等名
      日本地球化学会第66回年会, 東京大学理学部, 2019年9月17-19日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 水環境中の溶存無機態リン酸の三酸素同位体組成定量2019

    • 著者名/発表者名
      三歩一孝, 角皆 潤, 中川書子, 伊藤昌稚
    • 学会等名
      日本地球化学会第66回年会, 東京大学理学部, 2019年9月17-19日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 微量安定同位体トレーサーを利用した海洋における水柱酸素消費速度定量2019

    • 著者名/発表者名
      角皆潤・柏木章吾・伊藤昌稚・中川書子・鋤柄千穂・水野宏香
    • 学会等名
      日本海洋学会2019年度秋季大会, 富山国際会議場, 2019 年9月25-29日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 15Nアンモニア添加培養に基づく水柱硝化速度の鉛直分布定量2019

    • 著者名/発表者名
      水野宏香・角皆潤・中川書子・伊藤昌稚
    • 学会等名
      日本海洋学会2019年度秋季大会, 富山国際会議場, 2019 年9月25-29日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 降水用自動サンプラーの試作及びこれを用いた短時間化学組成変化の定量化2019

    • 著者名/発表者名
      嶺野雄登, 角皆潤, 鈴木謙介, 中川書子, 高橋菜椿子
    • 学会等名
      第24回大気化学討論会, ホテル明山荘(愛知県蒲郡市), 2019年11月5-7日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 都市大気中二酸化窒素および亜硝酸ガスの三酸素同位体組成の時間変化2019

    • 著者名/発表者名
      中川書子・丁トゥ・頼鵬・平野一哉・角皆潤,野口泉・山口高志
    • 学会等名
      第24回大気化学討論会, ホテル明山荘(愛知県蒲郡市), 2019年11月5-7日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 連続フロー型質量分析計を用いた地球惑星科学研究の光と影2018

    • 著者名/発表者名
      角皆 潤, 中川 書子
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 対流圏二酸化炭素の高精度三酸素同位体異常定量法開発2018

    • 著者名/発表者名
      常川 駿, 角皆 潤, 中川 書子
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 飛行艇を用いた臨床地球惑星科学の創成2018

    • 著者名/発表者名
      角皆 潤, 植松 光夫, 小畑 元, 谷本 浩志, 川口 慎介, 篠原 宏志, 中川 書子, 石坂 丞二, 木村 勇気
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 大気硝酸の存在量を指標に用いた河川環境における窒素循環速度定量2018

    • 著者名/発表者名
      中川 書子, 池上 文香, 小幡 祐介, 安藤 健太, 角皆 潤
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 三酸素同位体組成を指標に用いた都市域における亜硝酸ガスの挙動および起源推定2018

    • 著者名/発表者名
      丁 トゥ, 頴川 叶侑, 中川 書子, 角皆 潤, 野口 泉, 山口 高志
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 林冠から表層土壌にかけての大気由来硝酸の挙動の追跡:三酸素同位体組成を指標に用いて2018

    • 著者名/発表者名
      井上 貴央, 柴田 英昭, 角皆 潤, 中川 書子
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 対流圏オゾンの三酸素同位体組成の測定2018

    • 著者名/発表者名
      嶺野 雄登, 李 一君, 丁 トゥ, 角皆 潤, 中川 書子, 中根 令以, 佐藤 啓市, 谷本 浩志
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 亜熱帯表層海水中の硝酸の三酸素同位体組成定量への挑戦2018

    • 著者名/発表者名
      彭 魏慶, 松本 佳海, 鋤柄 千穂, 伊藤 昌稚, 中川 書子, 角皆 潤
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 自然同位体組成を指標に用いた植物中の硝酸同化過程解析2018

    • 著者名/発表者名
      中川 書子, 小幡 祐介, 伊藤 昌稚, 角皆 潤
    • 学会等名
      2018年度日本地球化学会第65回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 河床堆積物に対する硝酸の添加培養に基づく河川環境下における硝化速度定量2018

    • 著者名/発表者名
      山本 雄大, 角皆 潤, 池上 文香, 中川 書子
    • 学会等名
      2018年度日本地球化学会第65回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 水圏環境下における高感度酸素消費速度定量法開発2018

    • 著者名/発表者名
      柏木 章吾, 角皆 潤, 伊藤 昌稚, 中川 書子, 鋤柄 千穂
    • 学会等名
      2018年度日本地球化学会第65回年会, 琉球大学千原キャンパス, 2018年9月11-13
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 硝酸の三酸素同位体異常を指標に用いた水-堆積物インターフェースにおける脱窒速度定量2018

    • 著者名/発表者名
      佐野 陽子, 角皆 潤, 池上 文香, 中川 書子
    • 学会等名
      2018年度日本地球化学会第65回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 貧栄養海域における溶存硝酸の三酸素同位体組成定量への挑戦2018

    • 著者名/発表者名
      Peng Weiqing, 松本 佳海, 鋤柄 千穂, 伊藤 昌稚, 中川 書子, 角皆 潤
    • 学会等名
      2018年度日本地球化学会第65回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Influence of urbanization on the sources of atmospheric nitrate; Evidence from the triple oxygen isotopes of nitrate in dry and wet deposition2018

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, F., D. Ding, U. Tsunogai, T. Ohyama, D.D. Komatsu, I. Noguchi, T. Yamaguchi, D.M. Nelson
    • 学会等名
      2018 joint 14th iCACGP QS, 15th IGAC SC, Takamatsu, Kagawa, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Seasonal variation in the triple oxygen isotopic compositions of atmospheric nitrate in the Asian monsoon area2018

    • 著者名/発表者名
      Tsunogai, U., T. Ohyama, F. Nakagawa, K. Sato, T. Ohizumi
    • 学会等名
      2018 joint 14th iCACGP QS, 15th IGAC SC, Takamatsu, Kagawa, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Determination on the triple oxygen isotopic compositions of tropospheric ozone in Asian Monsoon area2018

    • 著者名/発表者名
      Mineno, Y., U. Tsunogai, Y. Li, D. Ding, R. Nakane, F. Nakagawa, K. Sato, H. Tanimoto
    • 学会等名
      2018 joint 14th iCACGP QS, 15th IGAC SC, Takamatsu, Kagawa, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Determination of the triple oxygen isotopic compositions of tropospheric carbon dioxide2018

    • 著者名/発表者名
      Tsunekawa, S., U. Tsunogai, F. Nakagawa
    • 学会等名
      2018 joint 14th iCACGP QS, 15th IGAC SC, Takamatsu, Kagawa, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 17O-excess of atmospheric nitrous acid in urban area: quantification of its sources2018

    • 著者名/発表者名
      Ding, D., F. Nakagawa, U. Tsunogai, K. Egawa, I. Noguchi, T. Yamaguchi
    • 学会等名
      2018 joint 14th iCACGP QS, 15th IGAC SC, Takamatsu, Kagawa, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 硝酸の三酸素同位体組成を利用した河川水中内の窒素循環速度測定法開発2017

    • 著者名/発表者名
      池上 文香, 角皆 潤, 小幡 裕介, 安藤 健太, 中川 書子
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Triple oxygen isotopes indicate that urbanization causes differences in the sources of nitrate between dry and wet atmospheric deposition2017

    • 著者名/発表者名
      David M Nelson, Urumu Tsunogai, Takuya Ohyama, Daisuke Komatsu, Fumiko Nakagawa, Izumi Noguchi, Takashi Yamaguchi
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 軽元素安定同位体比の高感度分析に基づく地球環境科学研究の新展開(学会賞受賞記念講演)2017

    • 著者名/発表者名
      角皆 潤
    • 学会等名
      日本地球化学会第64回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 海洋学における軽元素安定同位体地球化学の新展開2017

    • 著者名/発表者名
      角皆 潤, 伊藤 昌稚, 鋤柄 千穂, 小松 大祐, 中川 書子
    • 学会等名
      日本地球化学会第64回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 硝酸の三素同位体組成を利用した河川水中窒循環速度測定2017

    • 著者名/発表者名
      池上 文香, 角皆 潤, 小幡 祐介, 安藤 健太, 中川 書子
    • 学会等名
      日本地球化学会第64回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 大気から森林生態系に沈着したHNO3の直接流出率定量化2017

    • 著者名/発表者名
      角皆 潤, 小幡祐介, 大山拓也, 中川書子, 山下尚之, 齋藤辰善, 佐瀨裕之
    • 学会等名
      第23回大気化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 自然界の三酸素同位体異常を指標に用いた河川・湖沼の窒素循環定量化2017

    • 著者名/発表者名
      角皆 潤, 中川 書子
    • 学会等名
      第31回東海陸水談話会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 琵琶湖における年間硝酸生産量の定量に成功!

    • URL

      http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20180122_env_1.pdf

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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