最新の安定同位体分析技術を応用した海洋物質循環速度定量法の革新

• 研究領域: 新海洋像：その機能と持続的利用
• 研究課題/領域番号: 25121506
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 角皆 潤 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50313367)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2013年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 同位体 / 溶存酸素 / 窒素固定 / 硝化速度 / 新生産速度 / 西部北太平洋 / 日本海 / 溶存態有機窒素

研究実績の概要

以下に列挙する各研究を推進するため、白鳳丸等を用いた観測航海に参加し、試料を採取した。また比較用に、湖沼系である琵琶湖でも同様の試料採取を行った。
（１）表面混合層中および混合層直下の亜表層水中の溶存酸素の三酸素同位体組成を定量し、これを使って観測海域毎の総一次生産速度を定量する。
（２）海水中の溶存硝酸の三酸素同位体組成を定量し、大気沈着由来の硝酸の混合比のカラム積算値と各海域における大気硝酸の沈着フラックスの分布から、各海域の新生産速度や有機態窒素からの再生速度（硝化速度）を定量する。
（３）従来から行われている粒子状有機窒素への15N移行速度に基づく窒素固定速度の観測（15N-PON法）に加えて、溶存有機窒素への15N移行速度に基づく窒素固定速度の観測（15N-TDN法）を同時に実現し、各海域における総窒素固定速度を定量する。
得られた溶存硝酸の三酸素同位体組成の鉛直分布から、西部北太平洋亜寒帯海域における有光層内の全溶存硝酸イオン中に占める大気沈着由来の硝酸イオンの混合比を求めた所、少ない海域でも0.6 %程度、多い海域だと1.1 %程度であることが明らかになった。また同海域における大気からの平均的な硝酸沈着速度を、観測した各点における大気沈着由来の硝酸の供給速度とすると、得られた大気沈着由来の硝酸イオンの混合比から、有光層に対する全硝酸イオン供給速度（=新生産速度）が0.9から1.3 (mmol m－2 d－1)程度であることが明らかになった。また同様の手法を他の海域に応用し、日本海では3.2 (mmol m－2 d－1)程度、琵琶湖では3.3 (mmol m-2 day-1)程度であることが明らかになった。成果を国内の学会で発表するとともに、欧文誌に投稿した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Quantifying the effects of clear-cutting and strip-cutting on nitrate dynamics in a forested watershed using triple oxygen isotopes as tracers (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsunogai, U., Komatsu, D. D., Ohyama, T., Suzuki, A., Nakagawa, F., Noguchi, I., Takagi, K., Nomura, M., Fukuzawa, K., and Shibata, H.
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 11 号: 19 ページ: 5411-5424
  • DOI: 10.5194/bg-11-5411-2014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 同位体環境科学 —第3講 安定同位体比によるプロセス解析— (2014)
  • 著者名/発表者名: 角皆 潤, 中川 書子
  • 雑誌名: 大気環境学会誌 巻: 49 号: 5 ページ: A63-A72
  • DOI: 10.11298/taiki.49.A63
  • NAID: 130004871464
  • ISSN: 1341-4178, 2185-4335
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Megacities and large urban agglomerations in the Coastal Zone: Interactions between atmosphere, land and marine ecosystems. (2013)
  • 著者名/発表者名: von Glasow, R., T. Jickells, A. Baklanov, G.R. Carmichael, T. Church, L. Gallardo, C. Hughes, M. Kanakidou, P. Liss, L. Mee, R. Raine, P. Ramachandran, R. Ramesh, K. Sundseth, U. Tsunogai, M. Uematsu, and T. Zhu
  • 雑誌名: AMBIO 巻: 42 号: 1 ページ: 13-28
  • DOI: 10.1007/s13280-012-0343-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Otolith δ18O of Pacific bluefin tuna Thunnus orientalis as an indicator of ambient water temperature. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kitagawa, T., T. Ishimura, R. Uozato, K. Shirai, Y. Amano, A. Shinoda, T. Otake, U. Tsunogai, and S. Kimura
  • 雑誌名: Marine Ecology Progress Series 巻: 481 ページ: 199-209
  • DOI: 10.3354/meps10202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel microbial populations colonized in deep granitic groundwater from Grimsel Test Site, Switzerland. (2013)
  • 著者名/発表者名: Konno, U., M. Kouduka, D.D. Komatsu, K. Ishii, A. Fukuda, U. Tsunogai, K. Ito, and Y. Suzuki
  • 雑誌名: Microbial Ecology 巻: 65 号: 3 ページ: 626-637
  • DOI: 10.1007/s00248-013-0184-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tracing atmospheric nitrate in groundwater using triple oxygen isotopes: Evaluation based on bottled drinking water. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, F., A. Suzuki, S. Daita, T. Ohyama, D.D. Komatsu and U. Tsunogai
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 10 号: 6 ページ: 3547-3558
  • DOI: 10.5194/bg-10-3547-2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitrogen isotopes in intra-crystal coralline aragonites (2013)
  • 著者名/発表者名: Atsuko Yamazaki, Tsuyoshi Watanabe, Naoto Takahata, Yuji Sane, Urumu Tsunogai
  • 雑誌名: Chemical Geology 巻: 351 ページ: 276-280
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2013.05.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strong relationship between dimethyl sulfide and net community production in the western subarctic Pacific (2013)
  • 著者名/発表者名: Kameyama, S., H. Tanimoto, S. Inomata, H. Yoshikawa-Inoue, U.Tsunogai, A. Tsuda, M. Uematsu, M. Ishii, D. Sasano, K. Suzuki, and Y. Nosaka
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 40 号: 15 ページ: 3986-3990
  • DOI: 10.1002/grl.50654
  • 査読あり
• [雑誌論文] Occurrence and potential activity of denitrifiers and methanogens in groundwater at 140 m depth in Pliocene diatomaceous mudstone of northern Japan. (2013)
  • 著者名/発表者名: Katsuyama, C., Nashimoto, H., Nagaosa, K., Ishibashi, T., Kinoshita, T., Yoshikawa, H., Aoki, K., Asano, T., Sasaki, Y., Sohrin, R., Komatsu, D., Tsunogai, U., Kimura, H., Suwa, Y., Kato, K.
  • 雑誌名: FEMS Microbiology Ecology 巻: 86 号: 3 ページ: 532-543
  • DOI: 10.1111/1574-6941.12179
  • 査読あり
• [学会発表] 硝酸の三酸素同位体組成を指標に用いた中栄養湖沼における窒素循環解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮内 貴規, 大山 拓也, 角皆 潤, 中川 書子, 小松 大祐
  • 学会等名: 2014年度日本地球化学会第61回年会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-09-16 – 2014-09-18
• [学会発表] 富栄養化湖沼における窒素循環速度の定量：硝酸の天然同位体トレーサーを用いた解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中川 書子, 大山 拓也, 角皆 潤, 小松 大祐, 梅田 信
  • 学会等名: 2014年度日本地球化学会第61回年会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-09-16 – 2014-09-18
• [学会発表] 同位体分別を利用した地球環境科学の基礎と応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 角皆 潤
  • 学会等名: 第9回日本地球化学会ショートコース
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] 栄養塩の生成量や消費量を測る：その意義と新手法への挑戦 (2014)
  • 著者名/発表者名: 角皆 潤
  • 学会等名: 大津臨湖実験所開所100 周年記念事業「京都大学の琵琶湖研究100年と今後の多様な共同研究のために」
  • 発表場所: コラボしが21
  • 年月日: 2014-07-26
  • 招待講演
• [学会発表] 溶存酸素の三酸素同位体組成を利用した貧栄養・中栄養水圏環境下の総一次生産量定量 (2014)
  • 著者名/発表者名: 角皆 潤, 南 翔, 佐久間 博基, 小松 大祐, 中川 書子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] 湧水系の溶存酸素の三酸素同位体組成：なぜ富士山湧水系は酸素に富んでいるのか？ (2013)
  • 著者名/発表者名: 角皆 潤
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] 湧水系の溶存酸素の三酸素同位体組成：なぜ富士山湧水系は酸素に富んでいるのか？ (2013)
  • 著者名/発表者名: 角皆 潤
  • 学会等名: 2013年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] 貧栄養・中栄養湖沼における大気沈着由来の硝酸の混合比 (2013)
  • 著者名/発表者名: 角皆 潤
  • 学会等名: 第19回大気化学討論会
  • 発表場所: 石川県七尾市和倉温泉のと楽
• [学会発表] 大胆予測：10年後の質量分析計はこうなる (2013)
  • 著者名/発表者名: 角皆 潤
  • 学会等名: 2013年質量分析学会同位体比部会プレゼミ「10年後のIRMS」
  • 発表場所: 広島湯坂温泉郷賀茂川荘
  • 招待講演