超微量有機分子レベル水素同位体比測定法の開発と地球環境科学への応用

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12359003
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 奈良岡 浩 東京都立大学, 理学研究科, 助教授 (20198386)
• 研究分担者: ブリンカット デビット 東京都立大学, 理学研究科, 助手 (60301412)
• キーワード: 水素同位体 / 有機分子レベル / n-アルカン / 陸上高等植物 / 堆積物 / 熱分解 / 拡張型同位体比質量分析計

研究概要

本研究の第一の目的である数十〜数百ナノグラム(10^<-9>g)程度の分子レベル安定水素同位体比の測定方法を開発することを最優先した。まず、備品として拡張型安定同位体比質量分析計の導入設置を行った。このタイプの質量分析計はオンライン状態で用いるヘリウムなどのキャリアーガスが分析管内で試料ガスに干渉しないように飛行面積を幅広くとっている。さらにガスクロマトグラフと拡張型同位体比質量分析計を結ぶインターフェースとしてマイクロボリューム熱分解炉(〜1440℃)を用いて有機化合物の水素をオンライン状態で直接H_2に変換した。熱分解のための触媒として光沢グラファイトなどを試してみたが、中空のセラミックチューブだけでも測定に十分なH_2を発生した。しかし、熱分解によるH_2への変換効率はまだ100%ではなく、メタンなどの低分子炭化水素の生成も若干確認された。現在のところ、40〜60ナノグラム程度の水素をもつ炭化水素類の標準試薬を用いて、7〜8パーミル以内の分析精度で水素同位体比測定が可能となった。予備的に陸上高等植物ワックスや湖・河川・湾内堆積物などの比較的長鎖n-アルカンが含まれいる試料について分子レベル水素同位体比測定を行った。今後の課題としてはガスクロマトグラフや熱分解炉インターフェースの改良により、10ナノグラム程度の水素を持った有機分子の水素同位体比測定を可能とし、有機化合物の存在量が少ない海洋堆積物や隕石試料に応用したい。

研究成果

• [文献書誌] H.Naraoka,A.Shimoyama ら: "Isotopic evidence from an Antarctic carbonaceous chondrite for two reaction pathways of extraterrestrial PAH formation"Earth and Planetary Science Letters. 184. 1-7 (2000)
• [文献書誌] H.Naraoka,R,Ishiwatari: "Molecular and isotopic abundances of long-chain n-fatty acids in open marine sediments of the western north Pacific"Chemical Geology. 165. 23-36 (2000)
• [文献書誌] H.Naraoka,K.Yamada ら: "Recent sedimentary hopanoids in the north western Pacific alongside Japanese Islands"Organic Geochemistry. 31. 1023-1029 (2000)
• [文献書誌] D.Brincat,K.Yamada ら: "Molecular-isotopic stratigraphy of long chain n-alkanes in Lake Baikal Holocene and glacial age sediments"Organic Geochemistry. 31. 287-294 (2000)
• [文献書誌] T.Okuda,H.Naraoka ら: "Separation of PAHs in environmental samples by use of solid-phase extraction system for carbon isotope analysis"J.Mass Spectrom.Soc.Japan. 48. 387-394 (2000)
• [文献書誌] 力石嘉人,内藤卓,奈良岡浩: "有機物の水素-炭素同位体組成と地球化学サイクル"月刊海洋. 32. 570-575 (2000)