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船舶観測とモデリングによる西部北太平洋における微量金属元素の内部循環プロセス解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K24982
補助金の研究課題番号 22H03728 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分63010:環境動態解析関連
研究機関東京大学

研究代表者

小畑 元  東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (90334309)

研究分担者 則末 和宏  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (50335220)
岡 顕  東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (70396943)
西岡 純  北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (90371533)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2025年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワード微量金属元素 / 粒子 / 分配比 / 西部北太平洋 / 黒潮 / 親潮
研究開始時の研究の概要

海水中の鉄をはじめとするいくつかの微量金属元素は植物プランクトンにとっての必須栄養素であり、その循環プロセスは海洋の一次生産にも影響を及ぼす。本研究では、親潮・黒潮の生態系を維持するための主要なメカニズムとして、海水中の微量金属元素の生物地球化学的循環を研究する。高度なクリーン技術を駆使して海水試料を採取し、赤道域から亜寒帯にかけての西部北太平洋において、溶存態・粒子態微量金属元素の南北鉛直断面分布を明らかにする。さらに分布をコントロールするプロセスについて解析を進めていく。また数値モデリングによってこれらのプロセスをモデル化し、実測値と比較しながらモデルの改良を進めていく。

研究実績の概要

海水中の鉄をはじめとするいくつかの微量金属元素は植物プランクトンにとっての必須栄養素であり、その循環プロセスは海洋の一次生産にも影響を及ぼす。本研究では、親潮・黒潮の生態系を維持するためのメカニズムの一つとして、海水中の微量金属元素の生物地球化学的循環を研究する。本年度は、国際GEOTRACES計画の一環として、2023年6月に白鳳丸KH-23-2次研究航海を西部北太平洋において実施した。昨年度実施できなかった北太平洋亜寒帯域において鉛直採水を行った。繊維索ケーブルにCTD多重採水システムを接続し、クリーン洗浄したニスキン-X採水器を24本搭載した。 採取した溶存態用試料はクリーンエリアで加圧濾過し、酸添加して保存した。一方、全可溶態用試料は未濾過のまま酸添加した。懸濁粒子試料も採取し、冷凍保存した。海水試料中の溶存態微量金属元素については、キレート樹脂カラムで濃縮・分離を行い、高分解能誘導結合プラズマ質量分析計により測定を行っている。さらに、懸濁粒子試料についても測定を行い、その鉛直分布を明らかにした。本年度は、同じ方法により過去にサンプリングしたベンガル湾東部の海水中の微量金属元素(鉄・銅・亜鉛・マンガン・カドミウム・鉛)を分析した。ベンガル湾東部におけるこれらの元素の鉛直断面分布を明らかにすることに成功した。特にベンガル湾の沿岸域および縁辺海に複数の鉄の供給源が存在していることが示された。一方、海水中の微量金属元素の生物地球化学循環の数値モデル化についても検討を行った。西部ベーリング海などの縁辺海から供給される亜鉛について、その影響を定量的に議論した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2022年度、国際GEOTRACES計画の一環である白鳳丸KH-22-7次研究航海において東経 155度および150度の南北測線の観測を行う予定であった。しかし、原油価格の高騰により航海の一つのLegが2023年に持ち越され、6月に白鳳丸KH-23-2次研究航海として実施された。
本年度の航海においても非金属の樹脂繊維索ケーブルを使ったクリーン採水システムが順調に稼働し、北太平洋亜寒帯において十分な海水試料を採取することができた。海水中の鉄に対して汚染のない試料が得られ、当初の目的通りの試料を採取することができた。海水試料中の溶存態微量金属元素を分析するためのキレート樹脂カラム濃縮システム、高分解能誘導結合プラズマ質量分析計は問題なく稼働している。これらのシステムを使って得られた東部ベンガル湾における微量金属元素分布は海洋科学的な一貫性があり、過去のデータと比較しても十分に質の高いデータであった。このデータをもとに、ベンガル湾における海水中の微量金属元素分布の季節変動についても議論を行うことができた。さらに、西部北太平洋の懸濁粒子中の微量金属元素も順調に測定できており、KH-22-7次研究航海のいくつかの観測点では、その鉛直分布を明らかにすることができた。数値モデルを用いた海水中の微量金属元素分布の再現も順調に研究が進められており、国際学会における研究発表も行った。上記の進捗状況から、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

2023年度の白鳳丸KH-23-2次研究航海は無事に実施することができた。予定された全22観測点で鉛直的に海水試料を採取することができた。今後は海水中の溶存態微量金属元素の分析および結果の解析に力を入れていく。世界レベルのクリーン技術を駆使し、研究分担者と協力して分析を進めていく。海水試料の濃縮・分離システムは順調に稼働しており、海水の試料処理は順調である。また高分解能誘導結合プラズマ質量分析計も分析可能な状態を維持できている。この2年で採取した海水試料の分析を進めるとともに、過去の研究航海で得られた海水試料の分析も同時並行で進めていく。特に東部ベンガル湾航海で得られた海水試料については、分析結果をまとめ、解析を進める。過去に観測があまり行われていない東部ベンガル湾における微量金属元素の鉛直断面分布は貴重なデータであり、季節変動までの議論を行うことに新規性がある。本研究で得られた成果は国際学術誌において出版する。また、2024年8-9月には南インド洋での研究航海に参加できる予定である。この航海でも海水試料を採取し、インド洋での微量金属元素分布解明に努め、北太平洋との比較を行う。海水中の粒子試料については、濃度が低いため分析は困難であるが、今のところ測定は順調に進んでいる。今後は分析結果の取りまとめと解析を進めていく。一方、数値モデリングについては、より観測結果に近い物理場を利用し、微量金属元素分布の再現をさらに実施していく。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 7件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 8件)

  • [国際共同研究] University of Bengkulu(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] National Research and Innovation Agency(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Indonesian Institute of Science(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Origin and Transport of Dissolved Organic Matter in the Northwestern Margin of the North Pacific Inferred from Radiocarbon Signatures2024

    • 著者名/発表者名
      Otosaka, S., Y. Hou, M. Wakita, Y. Yamashita, J. Nishioka, H. Obata, Y. Miyairi, Y. Yokoyama, H. Ogawa
    • 雑誌名

      Journal of Coastal Research

      巻: 116 号: sp1 ページ: 181-185

    • DOI

      10.2112/jcr-si116-037.1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 海洋における微量元素・同位体の地球化学研究の進展:国際GEOTRACES計画の成果2023

    • 著者名/発表者名
      小畑元、西岡純、近藤能子、張 勁
    • 雑誌名

      地球化学

      巻: 57 号: 2 ページ: 35-54

    • DOI

      10.14934/chikyukagaku.57.35

    • ISSN
      0386-4073, 2188-5923
    • 年月日
      2023-06-25
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 海洋における微量元素・同位体のグローバルデータセット構築に向けたGEOTRACESの取り組み2023

    • 著者名/発表者名
      西岡 純, Schlitzer Reiner, 小畑 元, 近藤 能子, 張 勁
    • 雑誌名

      地球化学

      巻: 57 号: 2 ページ: 55-63

    • DOI

      10.14934/chikyukagaku.57.55

    • ISSN
      0386-4073, 2188-5923
    • 年月日
      2023-06-25
    • 関連する報告書
      2023 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] 海水中の白金族元素に関する研究の現状と今後2023

    • 著者名/発表者名
      眞塩 麻彩実,小畑 元
    • 雑誌名

      地球化学

      巻: 57 号: 2 ページ: 142-150

    • DOI

      10.14934/chikyukagaku.57.142

    • ISSN
      0386-4073, 2188-5923
    • 年月日
      2023-06-25
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Variations in Physiology and Genomic Function of <i>Prochlorococcus</i> Across the Eastern Indian Ocean2023

    • 著者名/発表者名
      Jiang Siyu、Hashihama Fuminori、Liu Hongbin、Yoshitake Kazutoshi、Takami Hideto、Hamasaki Koji、Ikhsani Idha Yulia、Obata Hajime、Saito Hiroaki
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Oceans

      巻: 128 号: 10

    • DOI

      10.1029/2023jc019898

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dissolved trace metals (Fe, Mn, Pb, Cd, Cu, and Zn) in the eastern Indian Ocean2023

    • 著者名/発表者名
      Ikhsani, I. Y., K. H. Wong, H. Ogawa and H. Obata
    • 雑誌名

      Marine Chemistry

      巻: 248 ページ: 104208-104208

    • DOI

      10.1016/j.marchem.2023.104208

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dissolved iron concentration and the solubility inferred by humic-like fluorescent dissolved organic matter in the intermediate water in the North Pacific including the marginal seas2023

    • 著者名/発表者名
      Yamashita, Y., and J. Nishioka
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research-Biogeosciences

      巻: - 号: 3

    • DOI

      10.1029/2022jg007159

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of nutrients and temperature in shaping distinct summer phytoplankton and microzooplankton population dynamics in the western North Pacific and Bering Sea2023

    • 著者名/発表者名
      Kailin Liu, Jun Nishioka, Bingzhang Chen, Koji Suzuki, Shunyan Cheung, Yanhong Lu, Huijun Wu, Hongbin Liu
    • 雑誌名

      Limnology and Oceanography

      巻: - 号: 3 ページ: 649-665

    • DOI

      10.1002/lno.12300

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Zinc and silicon biogeochemical decoupling in the North Pacific Ocean2023

    • 著者名/発表者名
      Sugino, K. and A. Oka
    • 雑誌名

      Journal of Oceanography

      巻: 79 号: 1 ページ: 61-76

    • DOI

      10.1007/s10872-022-00663-4

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 海水中の微量金属元素に対する有機配位子の電気化学分析法2022

    • 著者名/発表者名
      小畑元, 黄国宏
    • 雑誌名

      地球化学

      巻: 56 号: 3 ページ: 33-46

    • DOI

      10.14934/chikyukagaku.56.33

    • ISSN
      0386-4073, 2188-5923
    • 年月日
      2022-09-25
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Organic complexation of copper in Japanese estuarine waters using reverse titration method2022

    • 著者名/発表者名
      Wiwit, K. H. Wong, H. Fukuda, H. Ogawa, A. S. Mashio and H. Obata
    • 雑誌名

      Journal of Oceanography

      巻: - 号: 4 ページ: 335-348

    • DOI

      10.1007/s10872-022-00674-1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sub-picomolar determination of dissolved palladium in seawater2022

    • 著者名/発表者名
      A.S. Mashio, A. Ichimura, H. Yamagishi, K.H. Wong, H. Obata, H. Hasegawa
    • 雑誌名

      Mar. Chem.

      巻: 243 ページ: 104124-104124

    • DOI

      10.1016/j.marchem.2022.104124

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Vertical profiles of 226Ra and 228Ra activity concentrations in the western Subarctic Gyre of the Pacific Ocean2022

    • 著者名/発表者名
      Tazoe, H., Obata, H., Hara, T., Inoue, M., Tanaka, T., Nishioka, J.
    • 雑誌名

      Frontiers in Marine Science

      巻: 9 ページ: 824862-824862

    • DOI

      10.3389/fmars.2022.824862

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Very strong but exchangeable organic ligand of cobalt in the marginal sea2022

    • 著者名/発表者名
      K.H. Wong, J. Xu, Y. Kondo, S. Takeda, A.S. Mashio, H. Hasegawa, H. Obata
    • 雑誌名

      Limnol. Oceanogr.

      巻: 67 号: 6 ページ: 1299-1312

    • DOI

      10.1002/lno.12078

    • 関連する報告書
      2022 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] Effect of copper-binding organic ligands on phytoplankton growth in Japanese coastal waters2024

    • 著者名/発表者名
      Hajime Obata, Wiwit, Kuo Hong Wong, Chia-Jung Lu, Hideki Fukuda, Hiroshi Ogawa, Kazutaka Takahashi, Asami S. Mashio, Shigenobu Takeda
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distributions of dissolved bismuth and lead isotope ratios in the East China Sea and adjacent waters2024

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Norisuye, Hayato Kuriyama, Shun Kakuta and Hajime Obata
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distributions of dissolved Te(IV) and Te(VI) in the eastern Indian Ocean2024

    • 著者名/発表者名
      Tohru Fukazawa, Hajime Obata, Kazuhiro Norisuye
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] North-south longitudinal distributions of suspended particulate trace elements in the western North Pacific2024

    • 著者名/発表者名
      Kodai Shimizu, Tohru Fukazawa, Hajime Obata, Jun Nishioka, Hideki Minami, Yuzuru Nakaguchi and Kazuhiro Norisuye
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sources of dissolved organic carbon in the western North Pacific traced by radiocarbon signatures2024

    • 著者名/発表者名
      Shigeyoshi Otosaka, Yui Sakai, Masahide Wakita, Yunxuan Hou, Youhei Yamashita, Jun Nishioka, Hajime Obata, Yosuke Miyairi, Yusuke Yokoyama and Hiroshi Ogawa
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Understanding the Longevity of North Pacific Sedimentary Margin Iron Sources2024

    • 著者名/発表者名
      Hannah Hunt, Matthias Sieber, Shotaro Takano, Nathan Timothy Lanning, Xiaopeng Bian, Shun-Chung Yang, Jessica N Fitzsimmons, Seth John, Hajime Obata, Jun Nishioka, Matthew A Charette and Tim Conway
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distributions and biogeochemical cycles of dissolved Mn, Fe, Cu, Zn and Pb in the eastern South Pacific2023

    • 著者名/発表者名
      Toyoshima, E., H. Obata, N. Kanna, H. Ogawa
    • 学会等名
      17th International Symposium on Water-Rock Interaction and the 14th International Symposium on Applied Isotope Geochemistry
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ベンガル湾における微量金属元素の分布とその循環2023

    • 著者名/発表者名
      小畑元、Idha Yulia Ikhsani、黄国宏、金泰辰、眞塩麻彩実、則末和宏
    • 学会等名
      日本地球学会第70回年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 西部北太平洋における懸濁粒子態微量元素の南北縦断面分布2023

    • 著者名/発表者名
      清水幸大・深澤徹・小畑元・南秀樹・中口譲・則末 和宏
    • 学会等名
      日本地球学会第70回年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 東部インド洋における海水中Te化学種の分布と海洋学的特徴との関連について2023

    • 著者名/発表者名
      深澤徹・小畑元・則末和宏
    • 学会等名
      日本地球学会第70回年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 北太平洋西部東経 155 度での溶存態ガス状金属水銀の生成ポテンシャルの鉛直分布2023

    • 著者名/発表者名
      武内章記・岡部宣章・丸本 幸治・多田雄哉・小畑元
    • 学会等名
      日本地球学会第70回年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 北太平洋東経 155°線における海水中形態別水銀濃度の分布と人為由来水銀による汚染度評価2023

    • 著者名/発表者名
      丸本幸治・多田雄哉・武内章記・小畑元
    • 学会等名
      日本地球学会第70回年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 東部インド洋における微量金属元素の供給過程2023

    • 著者名/発表者名
      小畑 元・Idha Yulia Ikhsani・Kuo Hong Wong・小川浩史
    • 学会等名
      日本海洋学会2023年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 白鳳丸KH-22-4次研究航海報告2023

    • 著者名/発表者名
      小畑元、乙坂重嘉、漢那直也、豊島栄太、小川浩史、福田秀樹、近藤能子、川上有希子、田副博文、村山愛子、今井望百花、西岡純
    • 学会等名
      海と地球のシンポジウム2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Characteristics of Water Masses and Nutrients conditions in the southern Sea of Okhotsk2023

    • 著者名/発表者名
      Nishioka, J., T. Toyota, A. Murayama, K. Ono, M. Imai, Y. Yamashita, K. Suzuki, T. Nakamura, K. I. Ohshima, H. Misudera
    • 学会等名
      The 37th International Symposium on the Okhotsk Sea & Polar Oceans
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 東部インド洋における鉄と硝酸塩の鉛直フラックス2022

    • 著者名/発表者名
      Ikhsani, I. Y、K. H. Wong、小川浩史、小畑元
    • 学会等名
      2022年度日本地球化学会第68回年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 中層水循環により縁辺海から北太平洋に輸送される溶存鉄の化学形態2022

    • 著者名/発表者名
      山下洋平、西岡純
    • 学会等名
      2022日本海洋学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 外洋海水中超微量Te化学種別定量分析法の確立2022

    • 著者名/発表者名
      深澤徹、小畑元、臼井聡、松岡史郎、則末和宏
    • 学会等名
      第35回日本分析化学会関東支部新潟地区部会研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 海水中懸濁粒子態微量元素の分析におけるフィルター上粒子分布の均一性と分析再現性評価2022

    • 著者名/発表者名
      清水幸大、林勇哉、則末和宏
    • 学会等名
      第35回日本分析化学会関東支部新潟地区部会研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 亜寒帯太平洋での亜鉛分布に関するモデル研究2022

    • 著者名/発表者名
      杉野公則、岡顕
    • 学会等名
      2022日本海洋学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 海洋炭素ポンプの診断およびそのCMIP5モデルへの適用2022

    • 著者名/発表者名
      岡顕
    • 学会等名
      2022日本海洋学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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