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鉄安定同位体比・化学種に基づく海洋大気エアロゾル中の鉄溶解性の支配要因の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K17886
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
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

栗栖 美菜子  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(海底資源センター), 研究員 (80880864)

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 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード鉄安定同位体 / 化学種分析 / エアロゾル / 溶解性 / 鉄 / 安定同位体比 / 人為起源 / 海洋エアロゾル / 化学種 / 鉄安定同位体比 / 北太平洋西部域 / 海洋大気 / 同位体比
研究開始時の研究の概要

本研究では、海洋大気中の微小粒子(エアロゾル)中の鉄に着目し、その溶解性の支配要因を探る。可溶性の鉄が海表面に供給されることで、植物プランクトンによる有機物生産を促進し、海洋の炭素循環や気候変動に影響するためである。溶解性を支配する要因として、鉄の供給源の違い(鉱物粒子か、人為起源か)や大気輸送中の化学反応による化学種の変化が考えられる。本研究では鉄安定同位体比の違いがエアロゾル中の鉄の起源の指標になるという研究代表者らの発見をもとに、洋上で採取した粒径別エアロゾルに対して、同位体分析により起源を明らかにした上で、大気輸送中の反応を反映する鉄化学種も分析し、鉄の溶解に寄与する要因を明らかにする。

研究成果の概要

本研究では、海洋大気中の微小粒子(エアロゾル)中の鉄に着目し、エアロゾル中の鉄溶解性の支配要因を探った。研究助成期間を通して、抽出実験と同位体分析、化学種解析を併せた結果から、(1)陸上や、海上の沿岸域(陸から3000km程度)では、高い鉄溶解性を持つ人為起源エアロゾルが選択的に水溶性鉄として溶け出すことで、エアロゾル全体の溶解率の増加に寄与していること、(2)外洋域ではエアロゾル中の鉄に占める人為起源の割合が少なく、エアロゾル全体の溶解性には大気輸送中に酸などと反応することによる溶解性の増加がより大きく寄与していることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

溶存鉄の不足は海洋の植物プランクトンによる生産性を制限するため、鉄の供給過程の理解は重要な課題である。大気エアロゾルは供給源の一つであるが、その鉄の溶解性を支配する要因は詳しく分かっていなかった。本研究では鉄安定同位体比によってエアロゾルの起源を見分けた上で、化学種解析も併せて溶解性の変動要因を探り、沿岸域における燃焼起源鉄の存在の重要性と、外洋域や夏における大気輸送中の溶解反応の重要性を示した。本研究は、観測的に溶解性を左右する要因として「起源」と「反応」を区別して評価した初めての例であり、この結果はモデルによるグローバルな鉄供給過程の評価や、その炭素循環や気候変動への影響評価にもつながる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Contribution of combustion Fe in marine aerosols over the northwestern Pacific estimated by Fe stable isotope ratios2021

    • 著者名/発表者名
      Kurisu Minako、Sakata Kohei、Uematsu Mitsuo、Ito Akinori、Takahashi Yoshio
    • 雑誌名

      Atmospheric chemistry and physics

      巻: 21 ページ: 16027-16050

    • DOI

      10.5194/acp-2021-460

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Seasonal variations in the Fe flux from different sources of atmospheric aerosols in the western subarctic North Pacific2024

    • 著者名/発表者名
      Minako Kurisu, Koji Sugie, Fumikazu Taketani, Takuma Miyakawa, Teruhiko Kashiwabara, Katsuhiko Suzuki, Kohei Sakata, Jun Nishioka, Hajime Obata, Tim M. Conway, Yoshio Takahashi
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2024年大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Tracing atmospheric iron supplied to the subarctic North Pacific by stable iron isotope ratios2024

    • 著者名/発表者名
      Minako Kurisu, Kohei Sakata, Jun Nishioka, Hajime Obata, Tim M. Conway, Hannah R. Hunt, Matthias Sieber, Katsuhiko Suzuki, Teruhiko Kashiwabara, and Yoshio Takahashi
    • 学会等名
      Goldschmidt conference 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄安定同位体比に基づく北太平洋のエアロゾルと表層海洋中の鉄供給源推定2023

    • 著者名/発表者名
      栗栖美菜子、坂田昂平、西岡純、小畑元、Tim M. Conway, 鈴木勝彦、柏原輝彦、高橋嘉夫
    • 学会等名
      日本質量分析学会 第71回質量分析総合討論会2023 大阪
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 北太平洋亜寒帯域におけるエアロゾル中の鉄安定同位体比の空間分布・季節変化2023

    • 著者名/発表者名
      栗栖美菜子, 坂田昂平, 西岡純, 小畑元, Tim M. Conway, 鈴木勝彦, 柏原輝彦, 高橋嘉夫
    • 学会等名
      東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会微量元素・同位体を用いた海洋生物地球化学研究 (GEOTRACES-Japan)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Application of Fe isotope ratios for a better understanding of the Fe cycle in the surface ocean and lower atmosphere2022

    • 著者名/発表者名
      Minako Kurisu
    • 学会等名
      8th SOLAS Open Science Conference
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 東アジア由来の燃焼起源エアロゾルの鉄安定同位体比の推定:福江島におけるエアロゾルの鉄安定同位体比の季節変化2022

    • 著者名/発表者名
      栗栖美菜子, 朱春茂, 宮川拓真, 金谷有剛, 鈴木勝彦, 柏原輝彦, 高橋嘉夫, 原田尚美
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2022年大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 北太平洋亜寒帯域におけるエアロゾル・海水中の鉄安定同位体比に基づく海洋表層の鉄の起源推定2021

    • 著者名/発表者名
      栗栖美菜子、坂田昂平、小畑元、西岡純、Tim M. Conway、鈴木勝彦、柏原輝彦、高橋嘉夫
    • 学会等名
      日本海洋学会2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 北太平洋亜寒帯域におけるエアロゾル中の鉄化学種・安定同位体比に基づく起源別の鉄の寄与推定2021

    • 著者名/発表者名
      栗栖美菜子、坂田昂平、小畑元、西岡純、Tim M. Conway、鈴木勝彦、柏原輝彦、高橋嘉夫
    • 学会等名
      日本地球化学会第68回年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Estimation of the contribution of combustion Fe in marine aerosols over the North Pacific using Fe stable isotope ratios2021

    • 著者名/発表者名
      Kurisu, M., Sakata, K., Uematsu, M., and Takahashi, Y.
    • 学会等名
      The North Pacific Marine Science Organization (PICES-2021) annual meeting
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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