| 研究課題/領域番号 |
15K00516
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
中山 典子 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (60431772)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 海水中の金属硫化物 / ナノ粒子 / 熱水 / ナノサイズ分画法 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、海洋の生物一次生産に重要な役割を果たす鉄や銅、亜鉛などの微量金属元素が、酸素が十分存在する海水中に金属硫化物のナノ粒子として存在していることを検証することである。熱水活動により海水中へ供給される金属元素は、高濃度で噴出される硫化物と噴出口近傍で直ちに反応して硫化鉱物として沈着したり、あるいは既存の粒子に沈着して、噴出口から数百メートル以内でほとんど沈降除去されると考えたれてきた。そのため、熱水活動により供給される金属元素の海洋全体への寄与は非常に低いと考えられ、その存在は無視されてきた。しかし、近年になり熱水活動により海水中に供給された微量金属が、これまで考えられていたよりも遙かに長距離輸送されている事実が示された。その要因として、微量金属元素がナノ粒子態の金属硫化物を形成することで酸化/沈降除去から免れるという仮説が提唱された。供給源から離れた酸素が十分存在する海水中でも金属硫化物がナノ粒子態として存在しているかを明らかにするために、研究初年度である27年度には、①学術研究船「新青丸」による沖縄トラフ熱水域での観測に乗船して熱水噴出口付近から酸素が十分に存在する表層まで鉛直的にサンプリングを行い、孔径200 nmフィルターを用いてサイズ分画した海水中のサイズ別金属硫化物濃度の測定、②粒径200 nm以下に存在する金属硫化物について、溶存態として存在しているのか、それとも微小なナノ粒子態なのかについて解明を行うために、新たに孔径30 nmの中空糸膜フィルターを用いたより細かなサイズ分画法の確立とフィールド観測への応用、の2項目の作業内容を実施した。
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| 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
研究計画当初から27年度に実施する予定であった研究項目は、ほぼ予定通りに実施されている。沖縄トラフ熱水域における海水試料孔径200 nmのフィルターで濾過した場合と未濾過についての金属硫化物濃度の鉛直分布を得て、両者間の濃度にはほとんど違いが見られなかったことから、金属硫化物が溶存態として存在していることを明らかにした成果については、学術誌への投稿を行い発行済みである。さらに、200 nm以下のナノ粒子態の存在を確かめるための孔径30 nmの中空糸フィルターを用いたナノサイズ分画法については、濾過操作による吸着や汚染の影響がないことを確認し、実際のフィールド観測に応用した。湖沼での金属硫化物の調査に孔径30 nmの中空糸フィルターを用いたサイズ分画法を適用し、30－200 nmのサイズ区分にナノ粒子態金属硫化物が存在することを明らかにした。当初27年度に予定していた< 30 nm以下の限外濾過（1, 10, 30nm）法の確立は28年度に実施することに変更している。正味としてはほぼ過不足なく計画された内容が進捗していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初27年度に計画されていた、限外濾過法による、< 1 kDa, 1 kDa < d < 10 kDa, 10 kDa < d < 200 kDa, 200 kDa < d < 200 nm, d > 200 nm (粒子態)の5つのサイズ区分での分画法の確立を28年度前半にかけて実施する。これを 28年度に手賀沼や長崎県橘湾（熱水域）での調査によって得られている試料に適用し、サイズ別金属硫化物濃度を測定する。この結果をベースにして、28年度内には、金属硫化物を含んだ試料の電子顕微鏡による形状観察を実現出来るように研究を進めていく。顕微鏡観察には、まずは塩を含まない湖沼試料について優先的に進め、それぞれのサイズ区画に存在する金属硫化物の化学的特徴を描き出す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初27年度に計画されていた、限外濾過法による< 1 kDa, 1 kDa < d < 10 kDa, 10 kDa < d < 200 kDa, 200 kDa < d < 200 nm, d > 200 nm (粒子態)の5つのナノメートルオーダーのサイズ区分での分画法の確立という研究項目の実施順序を変更し、中空糸膜フィルター (孔径30 nm)を用いたサイズ分画法の確立と、その湖沼でのフィールド観測への応用を実施した。そのため、27年度に当初計画していた限外濾過法開発のための実験が28年度に延期されることになり、27年度予算における限外濾過法開発に関わる予算について次年度使用額が発生した。28年度に実施予定であったフィールド観測の一部を27年度に実施しており、研究内容としてはほぼ過不足なく計画された内容が進捗している。
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| 次年度使用額の使用計画 |
限外濾過法の開発並びにその手法のフィールド観測への応用のために必要となる機器や消耗品の購入に使用される。
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