プログラミング可能なマイクロ法を用いた船上分析法の開発

• 研究課題/領域番号: 21K03673
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17020:大気水圏科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 八田 真理子 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), 副主任研究員 (00896110)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2023年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円); 2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: フロー法の改良 / 北極海 / 自動希釈法の開発 / マイクロ法 / ケイ酸塩 / リン酸塩 / 北極 / 自動分析法の開発 / マイクロフロー法 / ケイ酸塩分析

研究開始時の研究の概要

北極海の水循環や物質輸送は、近年の気候変動、急激な海氷の後退によって、大きく変化している。これによる物質循環や生物生産の変化を捉えるために、化学成分、特に栄養塩や微量金属のより広範囲かつ高頻度の試料採取および分析が求められる。しかし、現行の船上・陸上の分析手法は煩雑で、高精度・高品質のデータベースの拡大は難しい。本研究では、マイクロ法によるケイ酸濃度測定法の開発・改良を行い、船上分析手法の飛躍的な向上を目指す。また本研究は、国際共同プロジェクト航海への参加を通して、技術の相互比較と発展に貢献する。

研究成果の概要

北極海の水循環や物質輸送は、近年の気候変動、急激な海氷の後退によって、大きく変化している。これによる物質循環や生物生産の変化を捉えるために、化学成分、特に栄養塩や微量金属のより広範囲かつ高頻度の試料採取および分析が求められる。しかし、現行の船上・陸上の分析手法は煩雑で、高精度・高品質のデータベースの拡大は難しい。本研究では、マイクロ法によるケイ酸濃度測定法の開発・改良を行った。本研究を通して、北極航海や国際共同プロジェクト航海へ参加し、データベースの構築に大きく貢献した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新しい分析手法の開発を通して、本法で使用している分析装置を用いることで、複雑な化学反応を理解でき、またその最適化を効率的に行うことが可能となった。そのため、現在までに使用されているフロー法では、その煩雑さと測定に要する分析時間の長さ、またその変動のために、最適化が難しかった化学分析手法においても、本法を応用することで、最適化が可能となる。今後、吸光法や蛍光法を主とする分析法への応用によって、船上において汚染が少なく、またコンピュータ制御が可能な化学分析の大きな発展が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Automated calibration by a single standard solution prepared in deionized water by flow programming eliminates the schlieren and salinity effects and is applied to the determination of phosphate in sea water of different salinities (2023)
  • 著者名/発表者名: Hatta M., Ruzicka J., Measures C., Davis M.
  • 雑誌名: Talanta 巻: 253 ページ: 124041-124041
  • DOI: 10.1016/j.talanta.2022.124041
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Programmable flow injection in batch mode: Determination of nutrients in sea water by using a single, salinity independent calibration line, obtained with standards prepared in distilled water (2021)
  • 著者名/発表者名: Hatta Mariko、Ruzicka Jaromir (Jarda)、Measures Christopher I.、Davis Madeline
  • 雑誌名: Talanta 巻: 232 ページ: 122354-122354
  • DOI: 10.1016/j.talanta.2021.122354
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Method Validation of Programmable Flow Injection (pFI) For Shipboard Nutrient Analysis: Results From The International Nutrient Intercomparison Voyage (2024)
  • 著者名/発表者名: Madeline Davis, Mariko Hatta, Maxime Grand
  • 学会等名: Ocean Sciences meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Estimating uncertainties in at-sea nutrient measurements: Results from the International Nutrient Intercomparison Voyage (INIV 2023) (2024)
  • 著者名/発表者名: Tibben, S., Anderson, H., Schwanger, C., Wilson, J., Janssens, J., Rees, C., Hughes, P., Bakker, K., Becker, S.M., Wang, L., Tang, J-M., Fang, T., Davis, M., Hatta, M. Davis, M., Grand, M., Son, P., Daniel, A., Rabiller, E., Quesnel, S-A., Abad, M.I., Berdalet, E., Allender, S., Grochochi, E., Nguyen, J. et al.
  • 学会等名: Ocean Sciences meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Improving comparability of at-sea nutrient measurements by normalising to certified reference materials: Results from the International Nutrient Intercomparison Voyage (INIV 2023) (2024)
  • 著者名/発表者名: Anderson, H., Tibben, S., Schwanger, C., Wilson, J., Janssens, J., Rees, C., Hughes, P., Bakker, K., Becker, S.M., Wang, L., Tang, J-M., Fang, T., Davis, M., Hatta, M., Davis, M., Grand, M., Son, P., Daniel, A., Rabiller, E., Quesnel, S-A., Abad, M.I., Berdalet, E., Allender, S., Grochochi, E., Nguyen, J. et al.
  • 学会等名: Ocean Sciences meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Using programmable flow injection in batch mode to eliminate the Schlieren effect and enabling the use distilled water standards in seawater nutrient determinations (2022)
  • 著者名/発表者名: Madeline Davis, Mariko Hatta, Jaromir Ruzicka, Chris Measures
  • 学会等名: Ocean Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] AUTOMATED NUTRIENT ANALYSIS VIA PROGRAMMABLE FLOW INJECTION: FROM BENCHTOP TO UNATTENDED OPERATION AT SHORE STATIONS (2022)
  • 著者名/発表者名: Marine Lebrec,Mariko Hatta, Jessica Metter, Maxime Grand
  • 学会等名: Ocean Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Programmable flow injection with a long light path flow cell enhances sensitivity for spectrophotometric determination. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mariko Hatta, Jaromir Ruzicka, Christopher I.Measures
  • 学会等名: Pachifichem 2021
  • 国際学会 / 招待講演