| 研究課題/領域番号 |
16K06921
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
山口 良隆 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (20344236)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 亜酸化銅 / 船底塗料 / 海洋環境 |
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| 研究実績の概要 |
海洋環境リスク評価の高度化に向けたマルチ環境対応型海水中銅存在形態モデルの構築を目指し、初年度のはじめに、銅状態や海水成分を分析するための装置や実海水中の銅状態を再現及び観察するための実験環境の整備を行った。次に、船舶密度の高いとされる東京港の海水中に含まれる海水成分及びそれらの濃度について把握を行った。さらに、実験室系において、海水中で銅イオンと有機物を混合し、溶液中の金属イオン濃度より、金属と有機物の結合状態を判断した。
試料海水の中に含まれる低濃度の銅を分析する装置や、海水中に含まれる水素イオン濃度(pH)、全アルカリ度、溶解性有機物(DOC)濃度及び塩分濃度等を計測する装置を整備した。海水中の銅形態を把握するための前処理法の検討を行った。その中で、海水中の銅が計画より低濃度になる場合があることを想定し、海水中の銅を濃縮が可能である通水型の固相カートリッジ法を採用した。
東京港の複数カ所で海水の採水を行い、実際の海水中における全銅、labile銅濃度、pH、全アルカリ度、DOC濃度及び塩分濃度の計測を行い、東京港における各海水中の各成分の取りうる範囲を把握した。
天然海水中に存在するDOCのモデル物質としてエチレンジアミン四酢酸(EDTA)とフルボ酸を採用し、人工海水中での銅形態モデル実験を行った。各物質を人工海水にsub-mg/Lレベルで溶解させた。次に、各DOC試料溶液にCu(II)イオンを溶解させ、さらに銅以外の別の金属イオンの添加を行った。各溶液について数日間静置後に各金属イオン濃度の計測を行った。その結果、EDTAとCu(II)、EDTAのFe(III)の組み合わせにおいて、溶液中での金属イオン濃度の減少が観測された。これらは金属-有機物の結合に寄与していると考えられる。
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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
初年度は、実験を行うための装置や環境の整備、天然海水中に含まれる成分や濃度の把握、実験室系での海水中の金属成分分析より、銅-有機物結合状態について推察を行った。
実験に使用する機器類について、リアルタイム計測用の銅センサー以外の整備が行えた。銅センサーは、淡水において高精度で計測可能であるが、海水中の銅濃度計測おいて、塩濃度が大きく影響をするために、採用しなかった。また、海水中のlabile銅計測を行うために、薄膜拡散勾配(DGT)法を用いる予定であった。しかし、海水中に溶解した低濃度の銅において、目的物質を拡散で採取するpassiveなDGT法では、定量分析が可能な銅量を採取できない場合があることが、想定された。そこで、海水中の銅を濃縮可能な通水型の固相カートリッジ法に変更を行った。
実海水中の銅形態の形成に海水中のpH、塩分濃度、DOC濃度及び全アルカリ度等が関係すると言われている。そこで東京港の複数カ所で採水した試料で、それぞれの値を実測し、各物質の取りうる範囲を把握した。また他の海域について文献等の調査を行った。
DOCのモデル物質としてエチレンジアミン四酢酸(EDTA)とフルボ酸を採用し、それらをsub-mg/Lレベルの濃度で、人工海水に溶解させた。さらにDOCが溶解した溶液に、Cu(II)イオンを10、100及び1000 ppbになるように添加し、さらに別の複数の金属イオンも添加した。各溶液を数日間静置後に、各金属イオン濃度の計測を行った。この組み合わせの中で、EDTAとCu、EDTAのFeの組み合わせにおいて、溶液中での金属イオン濃度の減少が観測された。これら減少した金属イオンは、有機物と結合に寄与したと推測される。
以上の通り、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度においては、海水中の有機物と金属結合の定性的な関係が得られた。２年目は定量的な知見を得ることを目指す。そのために、銅と有機物の基軸的な結合状態を決定し、その状態にpH、塩分濃度、DOC濃度等の外的因子を系統的に変化させた場合について、銅と有機物の関係を中心にした海水中の銅状態変化の観察を行う。
また海洋環境関連の研究者や塗料等の企業関係者等と行った結果、本研究の議論において、日本の海域の銅状態やpH、全アルカリ度、塩分濃度及びDOC濃度等について、不明な点が多いことが指摘された。そこで本研究において、船舶密度の高い海域での調査を増やしてほしいとの要望があった。本件については、可能な限り対応をしていきたい。
銅源近辺の海水中の銅形態についても、調査を行う。今まで実験室系において、Cu(II)イオンに硝酸銅を使用している。しかし、実際に船底塗料の防汚物質として使用されているものは、亜酸化銅である。そのため亜酸化銅物質由来の海水中の銅物質の状態は、硝酸銅由来のものと相違があるかについて実験で検証を行う。
以上のように海水中銅形態モデルの構築を目指し、防汚物質由来の銅状態解明、実験室系及び実海域での銅挙動の解明を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
海水中の塩が、銅計測に悪影響を及ぼす可能性があるために、リアルタイム分析用の銅イオンセンサーの採用・購入を見送った。さらに予定をしていたDGT法では、低濃度で溶解している銅の検出ができない可能性が想定されたために、通水濃縮型の固相抽出カートリッジ法に変更を行った。DGTは、英国からの輸入品であり、国内生産品である固相カートリッジに変更したことにより、コストが下がった。これらを含む研究内容の調整を行ったことにより、予算の実行が変更になった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
研究計画に基づき、適正に予算を執行して行く予定である。
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