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耕地生態系動態解析のための土壌ガス7成分同時連続測定装置の開発とフィールド観測

研究課題

研究課題/領域番号 20H04324
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
研究機関大阪大学

研究代表者

豊田 岐聡  大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (80283828)

研究分担者 当真 要  北海道大学, 農学研究院, 教授 (10514359)
古谷 浩志  大阪大学, 科学機器リノベーション・工作支援センター, 准教授 (40536512)
中山 典子  大阪大学, 理学研究科, 助教 (60431772)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
キーワード土壌ガス / 多成分同時連続モニタリング / マルチターン飛行時間型質量分析計 / オンサイトモニタリング / オンサイトマススペクトロメトリー
研究開始時の研究の概要

7成分の無機・有機ガス(N2・O2・CO2・ N2O・NO・CH4・C2H4)をフィールドにおいて同時連続測定できるマルチターン飛行時間型質量分析計を用いた計測システムを構築する。このシステムを用いて、異なる土壌環境圏での土壌生物プロセスを、2分程度の高時間分解能での連続測定を通して追跡する。各ガス成分間の相互関係、土壌物理化学性や気象要素、作物生育状態等との関係について考察を行い、土壌環境における多成分ガスの変動に影響を与える要因を明らかにする。

研究成果の概要

マルチターン飛行時間型質量分析計「MULTUM」を用いた「土壌ガスの同時連続フラックス測定システム」 を構築し,無機・有機ガス(N2・O2・CO2・ N2O・CH4など)を同時に長期間連続測定できるシステムの構築を行なった. これまでの土壌表面のみの測定だけでなく,土壌中の複数の地点(深さ)のガス濃度を,2分間隔で計測できるシステムを構築した.施肥した土壌と施肥していない土壌を2系統同時測定したところ,施肥した土壌中では数ppmの亜酸化窒素が発生し,水の添加に伴う濃度上昇も捉えることができた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

マルチターン飛行時間型質量分析計「MULTUM」を用いた「土壌ガスの同時連続フラックス測定システム」 を構築した.特に,これまでの土壌表面のフラックスみの測定だけでなく,土壌中の複数の地点(深さ)のガス濃度を,2分間隔で同時に計測できるようになり,土壌の物理化学性との関係も含めた生物過程の指標として活用できるだけでなく,不均一な土壌中の平均場を評価する計測法として非常に有益な測定システムとなる.

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] A Method for Expanding Mass Range on a Multi-Turn Time-of-Flight Mass Spectrometer by a Lap Superimposed Spectrum2021

    • 著者名/発表者名
      Toshinobu Hondo, Michisato Toyoda
    • 雑誌名

      Mass Spectrometry

      巻: 10 号: 1 ページ: A0098-A0098

    • DOI

      10.5702/massspectrometry.A0098

    • NAID

      130008104047

    • ISSN
      2186-5116, 2187-137X
    • 年月日
      2021-10-14
    • 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] Evaluation of microchannel plate gain drops caused by high ion fluxes in time‐of‐flight mass spectrometry: A novel evaluation method using a multi‐turn time‐of‐flight mass spectrometer2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kobayashi, Toshinobu Hondo, Michisato Toyoda
    • 雑誌名

      Journal of Mass Spectrometry

      巻: 56 号: 3

    • DOI

      10.1002/jms.4706

    • 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] Gas chromatography/miniaturized time-of-flight mass spectrometry technique for high-throughput quantitative on-site field analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Toshinobu Hondo, Noriko Nakayama, Michisato Toyoda
    • 雑誌名

      International Journal of Mass Spectrometry

      巻: 463 ページ: 116555-116555

    • DOI

      10.1016/j.ijms.2021.116555

    • 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
  • [学会発表] マルチターン飛行時間型質量分析計を用いた土壌中ガスの連続測定2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木舜也・当真要・中山典子・本堂敏信・河井洋輔・大塚洋一・古谷浩志・豊田岐聡
    • 学会等名
      第70回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 質量分析装置の開発について-マルチターン飛行時間型質量分析計の開発を例に-2022

    • 著者名/発表者名
      豊田岐聡
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2022年大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 質量分析技術の可能性と将来展望2022

    • 著者名/発表者名
      豊田岐聡
    • 学会等名
      第131回分析マネージメント研修会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 可搬型高分解能質量分析計MULTUMによる土壌起源温室効果ガスの多成分同時連続フラックス観測:土壌内プロセスの追跡ツールとして2020

    • 著者名/発表者名
      中山 典子, 当真 要, 古谷 浩志, 波多野 隆介, 豊田 岐聡
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会 2020年度岡山大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 飛行時間型質量分析方法、飛行時間型質量分析装置、および飛行時間型質量分析プログラム2021

    • 発明者名
      本堂敏信,豊田岐聡
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-114594
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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