大気酸化力の変遷復元に向けた新たなアプローチの確立：過酸化水素の三酸素同位体組成

• 研究課題/領域番号: 20K19961
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分63010:環境動態解析関連
• 研究機関: 金沢大学 (2021-2022); 国立極地研究所 (2020)
• 研究代表者: 石野 咲子 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 助教 (70867431)
• 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: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 三酸素同位体組成（Δ17O） / 大気酸化力 / 過酸化水素 / アイスコア / 三酸素同位体組成

研究開始時の研究の概要

大気酸化力（= オゾン, OHラジカル等の大気酸化剤の存在量）は、あらゆる大気微量成分の生成と消滅に関与するため、大気環境の管理において重要な情報である。しかし大気酸化剤は反応性が高く、過去の大気環境の復元に使われるアイスコアに保存されにくいため、産業革命以降から現在までの人為排出の変化に応じた変遷が未解明である。本研究では、大気酸化力の復元を見据え、過酸化水素の三酸素同位体組成（Δ17O(H2O2)値）という新たなアプローチの確立を目的とする。このために、降水・積雪試料の分析結果により制約した数値モデルを用い、Δ17O(H2O2)値と大気酸化力の関係を解明する。

研究成果の概要

過去の「大気酸化力」を復元しうる新たな古環境指標として、過酸化水素の三酸素同位体組成（Δ17O(H2O2)）の分析手法の確立に取り組んだ。O2ガス濃縮トラップを介した連続フロー型試料導入配管を安定同位体比質量分析計（IRMS）に接続し、Δ17O(H2O2)値分析装置のベータ版が完成した。他方、H2O2濃度分析の装置も作製し、グリーンランド南東ドームアイスコアについて、H2O2濃度の測定を行なった。H2O2が夏に高濃度、冬に低濃度となる季節変動に基づき、年層カウントを行なった結果、当該アイスコアは1799年から2020年の221年間の記録を保存していることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

オゾン（O3）やOHラジカル、過酸化水素（H2O2）等の大気酸化剤の存在量によって規定される「大気酸化力」は、過去から未来にかけて大気環境変動の原因と対策を講じる上で非常に重要な情報である。しかしながら、産業革命以降から現在までの大気酸化力の変化は、数値モデルを用いて推定されているのみであり、アイスコア等の古環境記録から復元できるプロキシが求められている。本研究で開発したΔ17O(H2O2)値分析装置を用い、今後、指標情報を精査した上で、過去の大気酸化力の復元という社会的意義の高い課題解決を目指す。

研究成果

• [学会発表] Accumulation rate at a semiannual accuracy and melting history of an ice core from southeastern Greenland (SE-Dome II) dating back to preindustrial (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K., Y. Iizuka, M. Sasage, M. Matsumoto, T. Saito, A. Hori, S. Ishino, S. Fujita, K. Fujita, K. Takasugi, T. Hatakeyama, S. Hamamoto, A. Watari, N. Esashi, M. Otsuka, R. Uemura, K. Horiuchi, M. Minowa, S. Hattori, T. Aoki, M. Hirabayashi, K. Kawamura, S. Matoba
  • 学会等名: International Symposium on Arctic Research (ISAR)
  • 国際学会
• [学会発表] Long-term variations of hydrogen peroxide in Greenland ice cores over the past 200 years (2023)
  • 著者名/発表者名: Tsuboi, S., S. Ishino, K. Kawakami, S. Hattori, T. Sagawa, S. Matoba, Y. Iizuka
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] A 220-year record of accumulation rate and melting history of the SE-Dome II ice core from southeastern Greenland (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K., Y. Iizuka1, M. Sasage, M. Matsumoto, T. Saito, A. Hori, S. Ishino, S. Fujita, K. Fujita, K. Takasugi, T. Hatakeyama, S. Hamamoto, A. Watari, N. Esashi, M. Otsuka, R. Uemura, K. Horiuchi, M. Minowa, S. Hattori, T. Aoki, M. Hirabayashi, K. Kawamura, S. Matoba
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] Dating of the ice core from south-east dome, Greenland (2022)
  • 著者名/発表者名: Sasage, M., Y. Iizuka, S. Ishino, S. Fujita, K. Kawakami, A. Hori, T. Saito, M. Matsumoto, K. Takasugi, S. Matoba, S. Hattori, R. Uemura, and K. Horiuchi
  • 学会等名: International Partnerships in Ice Core Sciences 3rd Open Science Conference (IPICS)
  • 国際学会
• [学会発表] Stratigraphic observations of SE-Dome II ice core from southeastern Greenland drilled in 2021 (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K., Y. Iizuka, A. Hori, S. Ishino, M. Sasage, M. Matsumoto, K. Takasugi, T. Saito, S. Matoba, S. Hattori
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] グリーンランド南東ドームアイスコアの電気伝導度測定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 捧真優、飯塚芳徳、藤田秀二、川上薫、斎藤健、松本真依、高杉啓太、的場澄人、堀彰、石野咲子、服部祥平
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] グリーンランド南東ドームアイスコアの年代決定に向けた過酸化水素分析手法の確立 (2021)
  • 著者名/発表者名: 石野咲子、川上薫、飯塚芳徳、的場澄人、服部祥平
  • 学会等名: 日本地球化学会第68回年会