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2018 年度 実績報告書

海洋沿岸におけるヨウ素循環の解明-有機物分解に伴うヨウ素の化学形態変化-

研究課題

研究課題/領域番号 16H02929
研究機関北海道大学

研究代表者

大木 淳之  北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (70450252)

研究分担者 野村 大樹  北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (70550739)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
キーワードヨードエタン / 珪藻 / ブルーム / 堆積物 / エタノール醗酵
研究実績の概要

2018年4,5,6,8,10,12月、2019年3月に北海道大学練習船うしお丸にて、北海道噴火湾で海洋観測を実施した。また、2018年6-7月に同大学練習船おしょろ丸にて、北部ベーリング海および南部チャクチ海で海洋観測を実施した。海洋表面から海底直上の水を鉛直的に採取して、有機ヨウ素ガス種(ジヨードメタン、クロロヨードメタン、ヨードエタン、ヨードメタン)の濃度を測定した。また、マルチプルコアラ―もしくはアシュラ採泥器を用いて、海底堆積物の柱状サンプルを採取した。堆積物表面から1cmごとに酸化還元電位とpHを計測したのちに、堆積物を切り分けて間隙水を絞り取った。間隙水中の栄養塩類、有機ヨウ素ガス種の濃度を測定した。北海道噴火湾では、2018年3月に珪藻のブルームが発生したのを確認しており、その1か月後から海底付近でヨードエタンの濃度が上昇して6月に最高濃度を記録した。噴火湾でもベーリング海でも、堆積物中では、表面0-1 cmでヨードエタンの濃度が著しく高いことを発見した。両海域とも、主な基礎生産者は植物プランクトンの大型珪藻類である。堆積物表面に降り積もった珪藻細胞が死滅・分解する際にヨードエタンが発生することが考えられた。2019年3月の噴火湾観測にて、珪藻ブルーム時に珪藻の懸濁物を集めて、珪藻細胞を微生物分解させる培養実験を行った。培養ボトルの中が無酸素になるとヨードエタンが発生することがわかった。新鮮な珪藻細胞に含まれる糖類がエタノール発酵して、ヨウ素分子と反応することでヨードエタンが発生する仮説を立てるにいたった。次に解決すべき課題は、海底付近でヨウ素分子が発生するメカニズムの解明である。これが沿岸海域におけるヨウ素循環解明の鍵になる。

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

沿岸堆積物でのヨウ素循環の解明に近づくことができた。珪藻細胞がエタノール発酵する過程、ヨウ素分子が発生する過程が鍵になることが推測された。ヨウ素分子発生については、マンガンや鉄の酸化水酸化物の溶解(還元反応)により、海水中のヨウ化物イオンが酸化される過程が推測される。これらを証明する実験に取り組み始めたので、順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

珪藻細胞を微生物により分解させる室内実験を行う。珪藻細胞がエタノール発酵する過程、ヨウ素分子が発生する過程を再現する。ヨウ素分子発生については、マンガンや鉄の酸化水酸化物の溶解(還元反応)により、海水中のヨウ化物イオンを酸化させる。これによりヨードエタンの発生を確かめる。室内培養実験と並行して、海洋観測を継続する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Sediment-Associated Phytoplankton Release From the Seafloor in Response to Wind-Induced Barotropic Currents in the Bering Strait2019

    • 著者名/発表者名
      Abe Hiroto、Sampei Makoto、Hirawake Toru、Waga Hisatomo、Nishino Shigeto、Ooki Atsushi
    • 雑誌名

      Frontiers in Marine Science

      巻: 6 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fmars.2019.00097

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Upward transport of iron at the west shelf edge?slope of the Okinawa Trough in the East China Sea2018

    • 著者名/発表者名
      Sasayama Ryohei、Hioki Nanako、Morita Yuichiroh、Isoda Yutaka、Imai Keiri、Ooki Atsushi、Kuma Kenshi
    • 雑誌名

      Journal of Oceanography

      巻: 74 ページ: 367~379

    • DOI

      10.1007/s10872-018-0468-y

    • 査読あり
  • [学会発表] 北部ベーリング海におけるイソプレン、ブロモホルム、ジブロモメタンの分布2018

    • 著者名/発表者名
      木島聡志、南川佳太、大木淳之
    • 学会等名
      日本地球化学会年会
  • [学会発表] 植物プランクトン増殖と死滅における有機ガスの発生2018

    • 著者名/発表者名
      大木淳之、金子圭吾、大津将史、南川佳太、木島聡志、野村大樹
    • 学会等名
      日本地球科学連合大会(JPGU)

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公開日: 2019-12-27  

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