海洋表層における生物起源微量気体の生成・分解過程とその気候変化への応答

2010 年度 実績報告書

• 研究領域: 海洋表層・大気下層間の物質循環リンケージ
• 研究課題/領域番号: 18067001
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 角皆 潤 北海道大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (50313367)
• 研究分担者: 中川 書子 北海道大学, 大学院・理学研究院, 助教 (70360899) ; 谷本 浩志 独立行政法人国立環境研究所, 大気圏環境研究領域大気化学研究室, 室長 (30342736)
• キーワード: 大気化学 / 海洋化学 / 生物地球化学 / 気候変動 / 微量気体 / PTR-MS / 同位体 / 窒素固定

研究概要

地球環境変化に対する海洋のフィードバック効果を定量化することが急務である。そこで本研究では、強力な赤外放射活性を示したり、有機エアロゾル核を形成したりすることで、大気化学的に重要で、かつ海洋がその収支に重要な役割を果たしていると考えられる微量気体成分について、その海洋表層における生成(分解)過程の詳細や環境条件変化に対する生成(分解)量の応答を明らかにすることを目的としている。また最新の地球化学的分析手法を駆使して大気・海洋の各種パラメータを定量し、他班に貢献することも併せて目的としている。
平成22年度は計画の最終年度にあたり、亜熱帯域におけるこれまでの観測結果を再検証および補完することを目的として、北太平洋亜熱帯海域における二回目の総合観測航海(白鳳丸KH10-1次航海;SNIFFS II)に参加して、EI-PTR-MSを用いた大気-海洋間のDMS(ジメチルサルファイド)等のガス交換に関する観測や、培養中に溶存態の固定態窒素(TDN)へ移行する窒素固定速度等の観測を実施した。今回の観測はA03班の鈴木光次博士(北海道大学)と連携しながら観測を行うことで、微量気体成分とプランクトン種の対応関係を定量的に議論可能とした。またA02班内他グループの岩田徹博士(岡山大学)と連携して、フラックスブイにPTR-MSを組み合わせることで、プロファイル法によるDMSの大気-海洋間のガス交換速度の実観測を実現した。このような実験および考察を通じて各微量気体分子の生成・分解素過程の解明を行い、最終的には海洋の一般的なパラメータ(動・植物プランクトンの量や組成、バクテリアの活性、有機物量など)を用いて海洋から大気への各微量気体成分の放出量予測を実現し、目標である環境変化に対する定量的応答について考察を進めた。また得られた一連の成果を海外の学会で発表するとともに、観測の成果を中心に、論文にまとめ欧文誌に投稿し、一部は受理された。

研究成果

• [雑誌論文] Stable carbon isotope ratios of ethane over the North Pacific : Atmospheric measurements and global chemical transport modeling (2011)
  • 著者名/発表者名: Saito, T., O.Stein, U.Tsunogai, K.Kawamura, T.Nakatsuka, T.Gamo, N.Yoshida
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 116 ページ: doi:10.1029/2010JD014602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of PTR-MS to incubation experiments of the marine diatom Thalassiosira pseudonana (2011)
  • 著者名/発表者名: Kameyama, S., H.Tanimoto, S.Inomata, K.Suzuki, D.D.Komatsu, A.Hirota, U.Konno, U.Tsunogai
  • 雑誌名: Geochemical Journal 巻: 45(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of total N_2 fixation rates in the ocean taking into account both the particulate and filtrate fractions (2010)
  • 著者名/発表者名: Konno, U., U.Tsunogai, D.D.Komatsu, S.Daita, F.Nakagawa, A.Tsuda, T.Matsui, Y.-J.Eum, K.Suzuki
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 7 ページ: 2369-2377
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous determination of δ^<15>N and δ^<18>O of N_2O and δ^<13>C of CH_4 in nanomolar quantities from a single water sample (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirota, A., U.Tsunogai, D.D.Komatsu, F.Nakagawa
  • 雑誌名: Rapid Communications in Mass Spectrometry 巻: 24 ページ: 1085-1092
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin and fate of deep-sea seeping methane bubbles at Kuroshima knoll, Ryukyu forearc region, Japan. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsunogai, U., A.Kosaka, N.Nakayama, D.D.Komatsu, U.Konno, S.Kameyama, F.Nakagawa, H.Sumino, K.Nagao, K.Fujikura, H.Machiyama
  • 雑誌名: Geochemical Journal 巻: 44 ページ: 461-476
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-resolution measurement of multiple volatile organic compounds dissolved in seawater using equilibrator inlet-proton transfer reaction-mass spectrometry (EI-PTR-MS) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kameyama, S., H.Tanimoto, S.Inomata, U.Tsunogai, A.Ooki, S.Takeda, H.Obata, A.Tsuda, M.Uematsu
  • 雑誌名: Marine Chemistry 巻: 122 ページ: 59-73
  • 査読あり
• [雑誌論文] A quantitative examination of the detection sensitivities of proton-transfer reaction mass spectrometry for gaseous 2-propanol and acetic acid (2010)
  • 著者名/発表者名: Inomata, S., H.Tanimoto
  • 雑誌名: Bull.Chem.Soc.Japan 巻: 83(8) ページ: 900-904
  • 査読あり
• [学会発表] High-resolution measurement of DMS and volatile organic compounds dissolved in seawater using equilibrator inlet-proton transfer reaction-mass spectrometry (EI-PTR-MS) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kameyama, S., H.Tanimoto, S.Inomata, U.Tsunogai, A.Ooki, Y.Yokouchi, S.Takeda, H.Obata, A.Tsuda, M.Uematsu
  • 学会等名: American Geophysical Union, 2010 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 20101213-20101217
• [学会発表] Tracing atmospheric nitrate deposited onto western north Pacific. (2010)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, D.D., Tsunogai, U., Daita, S., Konno, U., Ohkubo, S.B., Nakagawa, F.
  • 学会等名: American Geophysical Union, 2010 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 20101213-20101217
• [学会発表] Simultaneous determination of stable isotopic compositions of nitrous oxide (δ^<15>N and δ^<18>O of N_2O) and methane (δ^<13>C of CH_4) in nanomolar quantities from a single water sample (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirota, A., U.Tsunogai, D.D.Komatsu, F.Nakagawa
  • 学会等名: American Geophysical Union, 2010 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 20101213-20101217
• [学会発表] 溶存酸素の三酸素同位体組成から求めた西部北太平洋の総一次生産量及び水塊の挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐久間博基・小松大祐・中川書子・角皆潤
  • 学会等名: 日本海洋学会秋季大会
  • 発表場所: 東京農業大学オホーツクキャンパス
  • 年月日: 20100906-20100910
• [学会発表] Sensitive, high-resolution measurement of dimethyl sulfide dissolved in seawater using proton transfer reaction-mass spectrometry : Development, applications, and first results (2010)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto, H., S.Kameyama, S.Inomata, U.Tsunogai
  • 学会等名: The 5th International Symposium on biological and environmental chemistry of DMS(P) and related compounds
  • 発表場所: NIO, Goa, India
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] Analysis of variations and hotspots of dimethyl sulfide in surface seawater of the western North Pacific Ocean : Results with equilibrator inlet-proton transfer reactionmass spectrometry (EI-PTR-MS) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kameyama, S., H.Tanimoto, S.Inomata, U.Tsunogai, A.Ooki, Y.Yokouchi, S.Takeda, H.Obata, A.Tsuda, M.Uematsu
  • 学会等名: The 5th International Symposium on biological and environmental chemistry of DMS(P) and related compounds
  • 発表場所: NIO, Goa, India
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] High-resolution measurement of multiple volatile organic compounds dissolved in seawater using equilibrator inlet-proton transfer reaction-mass spectrometry (EI-PTR-MS) (2010)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto, H., S.Kameyama, S.Inomata, U.Tsunogai, A.Ooki, S.Takeda, H.Obata, A.Tsuda, M.Uematsu
  • 学会等名: 3rd Bi-Annual Symposium "Future Ocean"
  • 発表場所: University of Kiel, Kiel, Germany
  • 年月日: 2010-09-16
• [図書] 生物学辞典 (2010)
  • 著者名/発表者名: 角皆潤, ほか著者多数
  • 総ページ数: 1634
  • 出版者: 東京化学同人
• [図書] 地球惑星科学入門 (2010)
  • 著者名/発表者名: 角皆潤, ほか42名
  • 総ページ数: 427
  • 出版者: 北海道大学出版