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大気硝酸濃度を指標に用いた河川環境における窒素浄化能の高確度評価方法の開発と検証

研究課題

研究課題/領域番号 19H04254
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分63010:環境動態解析関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

中川 書子  名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (70360899)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
キーワード河川 / 脱窒速度 / 硝化速度 / 同化速度 / 三酸素同位体組成 / 大気硝酸濃度 / 硝酸 / 三酸素同位体異常 / 大気硝酸 / 窒素循環 / 脱窒・硝化・同化速度 / 河川環境 / 脱窒 / 同化
研究開始時の研究の概要

本研究では、河川水に溶存する硝酸の濃度と三酸素同位体組成から算出される大気硝酸濃度に着目し、この時空間変化を追跡することによって、河川環境下における脱窒速度を中心とした窒素循環速度を見積もる新手法を開発し、検証する。この新手法は天然トレーサーをそのまま使っており、人工トレーサーを添加したり培養したりすることなく自然の状態のまま河床を含めた河川環境全体の脱窒速度を定量できる画期的手法であり、あらゆる河川環境で利用できるポテンシャルがある。

研究成果の概要

本研究では、河川水に溶存する硝酸の濃度と三酸素同位体組成から算出される大気硝酸濃度に着目し、この時空間変化を追跡することによって、現場環境下における河川中の脱窒および同化・硝化速度の個別定量化に成功した。また、従来の培養法より求めた脱窒・同化速度と比較し、矛盾がないか検証した。この新手法は天然トレーサーをそのまま使っており、人工トレーサーを添加したり培養したりすることなく自然の状態のまま河床を含めた河川環境全体の脱窒速度を定量できる画期的手法である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の目的は、河川環境下における脱窒・硝化・同化速度の時空間変化を正確に実測する手法を開発することである。従来の河川環境における脱窒速度の推定は、生態系モデルを使った研究例や、アセチレン阻害法や人工同位体トレーサー法といった培養法を使った研究例が多く、実際の河川環境で自然の状態のまま脱窒速度を実測する手法は無かった。本研究が提案する新手法は、天然トレーサーを使っており、自然の状態のまま河床を含めた河川環境全体の窒素循環速度を定量できる。この新手法が確立することで、河川環境の窒素浄化能力やその規定因子に対する知見が深まり、関連する環境学、工学、農学、水産学など多くの分野の発展に貢献する。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Tracing the source of nitrate enriched in a forested stream during storm events2022

    • 著者名/発表者名
      Ding, W., U. Tsunogai, F. Nakagawa, T. Sambuichi, H. Sase, M. Morohashi, and H. Yotsuyanagi
    • 雑誌名

      Biogeosciences

      巻: -

    • DOI

      10.5194/bg-2022-30

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 赤外分光法による軽元素安定同位体比の分析2022

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

      澤田嗣郎監修「先端の分析法 第2版」

      巻: - ページ: 250-254

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitrogen saturation of forested catchments in central Japan - Progress or recovery?2021

    • 著者名/発表者名
      Sase Hiroyuki、Takahashi Masamichi、Matsuda Kazuhide、Yamashita Naoyuki、Tsunogai Urumu、Nakagawa Fumiko、Morohashi Masayuki、Yotsuyanagi Hiroki、Ohizumi Tsuyoshi、Sato Keiichi、Kurokawa Junichi、Nakata Makoto
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 68 号: 1 ページ: 5-14

    • DOI

      10.1080/00380768.2021.1991228

    • NAID

      210000159409

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Determination of the triple oxygen isotopic composition of tropospheric ozone in terminal positions using a multistep nitrite-coated filter-pack system.2021

    • 著者名/発表者名
      Xu, H., U. Tsunogai, F. Nakagawa, Y. Li, M. Ito, K. Sato, and H. Tanimoto
    • 雑誌名

      Rapid Communications in Mass Spectrometry

      巻: 35 号: 15

    • DOI

      10.1002/rcm.9124

    • NAID

      120007183210

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-precision Δ′17O measurements of geothermal H2O and MORB on the VSMOW-SLAP scale: evidence for active oxygen exchange between the lithosphere and hydrosphere.2021

    • 著者名/発表者名
      Sambuichi, T., U. Tsunogai, K. Kura, F. Nakagawa, and T. Ohba
    • 雑誌名

      Geochemical Journal

      巻: 55 号: 6 ページ: e25-e33

    • DOI

      10.2343/geochemj.2.0644

    • NAID

      130008119591

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [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
  • [学会発表] 降雨に伴う渓流水硝酸濃度増大の原因解明とその大気硝酸直接流出率算出への影響評価2021

    • 著者名/発表者名
      丁 イ天, 角皆 潤, 中川 書子, 佐瀬 裕之, 諸橋 将雪, 四柳 宏基
    • 学会等名
      JpGU Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Quantifying denitrification rate across water-sediment interface in aquatic areas by using triple oxygen isotopes as tracers2021

    • 著者名/発表者名
      フェイ 粹霞, 中川 書子, 角皆 潤, 伊藤 昌稚, 水野 広香
    • 学会等名
      JpGU Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 三酸素同位体組成を指標に用いた対流圏ガス状亜硝酸の起源解明2021

    • 著者名/発表者名
      中川 書子, 頼 鵬, 平野 一哉, 伊藤 昌稚, 角皆 潤
    • 学会等名
      JpGU Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] High-precision measurement of 17O-excess in phosphate in hydrosphere2021

    • 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
      JpGU Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 光量の違いが表層水中の酸素消費速度に及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      大石 雄太, 角皆 潤, 中川 書子, 伊藤 昌稚
    • 学会等名
      日本地球化学会第68回年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 土壌由来一酸化二窒素の三酸素同位体組成2021

    • 著者名/発表者名
      黄 天政, 角皆 潤, Kim Yongwon,中川 書子, 伊藤 昌稚
    • 学会等名
      日本地球化学会第68回年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [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 triple oxygen isotopes of nitrate as tracer of atmospheric nitrate deposition in coastal seawater2019

    • 著者名/発表者名
      Fumiko Nakagawa, 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] The 17O-excess of nitrate in the Japan Sea2019

    • 著者名/発表者名
      Urumu Tsunogai, 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] 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
      2019年度日本地球化学会第66回年会
    • 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
      2019年度日本地球化学会第66回年会
    • 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
      2019年度日本地球化学会第66回年会
    • 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
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 対流圏二酸化窒素の三酸素同位体組成定量2019

    • 著者名/発表者名
      中川書子, 丁トウ, 角皆 潤, 山口高志, 野口 泉
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 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・丁トウ・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
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学 環境学研究科 地球環境科学専攻 大気水圏科学系 生物地球化学グループ

    • URL

      http://biogeochem.has.env.nagoya-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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