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2019 年度 実績報告書

その場分光観測による腐植物質生成模擬過程の速度論的追跡

研究課題

研究課題/領域番号 18J10249
研究機関大阪大学

研究代表者

中屋 佑紀  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
キーワード腐植物質 / メイラード反応 / 紫外可視分光法 / 赤外分光法 / 三次元蛍光分光法 / 有機物無機物相互作用
研究実績の概要

Nordicフルボ酸・フミン酸水溶液の加熱退色過程およびグリシン・リボース混合水溶液のメイラード様褐変過程での254nm吸光度(UV254)の時間変化を一次反応モデルにより近似して見かけの反応速度定数を求め,その温度依存性からアーレニウスの式により15℃での反応速度定数および半減(増)期の予測値を100-2000年程度と見積もった.退色過程・褐変過程はそれぞれ腐植様物質の分解・生成過程に対応すると考えられる.分解の見かけの反応速度定数が生成に比べて小さく,水圏環境では腐植様物質が残存する可能性がある.
また,水圏の天然試料として英虞湾底質のフミン酸のUV254およびCODをTOCにより規格化した指標の深さ方向の変化を一次反応モデルにより近似し,見かけの反応速度定数と半増期を求めた.これらはフミン酸画分中のπ電子共役系を持つ構造の増加に対応すると考えられる.これらは平均水温15℃を仮定するとメイラード様褐変反応により予想した腐植様物質生成過程より早い時間スケールになることが示唆された.実際の環境中では,反応物の濃度や共存鉱物の効果等を考慮する必要がある.
一方,前年度に引き続き,土壌試料の非破壊特性評価手法として,三次元蛍光分光法の適用を試みた.黒ボク土,灰色低地土,黄色土のアルミナ・マグネタイト粉末による希釈試料の蛍光スペクトルに対し,クベルカ・ムンク理論を応用したスペクトル補正法を試みたところ,有機物量の少ないアルミナ粉末(白色)との混合試料については蛍光消光の影響を補正できる可能性が示唆された.一方,マグネタイト粉末(黒色)との混合試料については蛍光消光の影響をうまく補正することができなかった.このような蛍光消光効果の補正は,黒ボク土などの黒色土を含む様々な土壌粉体の蛍光スペクトルを定量的に理解するうえで重要であり,さらなる検討が必要である.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Three dimensional excitation-emission matrix fluorescence spectroscopy of typical Japanese soil powders2020

    • 著者名/発表者名
      Nakaya Yuki、Nakashima Satoru、Moriizumi Mihoko、Oguchi Masahiro、Kashiwagi Shinsuke、Naka Nobuyuki
    • 雑誌名

      Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy

      巻: 233 ページ: 118188~118188

    • DOI

      10.1016/j.saa.2020.118188

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of kinetic competition among formation and degradation processes of dissolved humic-like substances based on hydrothermal reactions measured by ultraviolet-visible spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Nakaya Yuki、Nakashima Satoru、Otsuka Takahiro
    • 雑誌名

      GEOCHEMICAL JOURNAL

      巻: 53 ページ: 407~414

    • DOI

      10.2343/geochemj.2.0575

    • 査読あり
  • [学会発表] 溶存腐植物質の生成・分解過程の紫外可視分光追跡と速度論的解析2019

    • 著者名/発表者名
      中屋佑紀,中嶋悟,大塚高弘
    • 学会等名
      日本腐植物質学会第35回講演会
  • [図書] 図説 日本の温泉(「5-3 汐の湯温泉」の章)2020

    • 著者名/発表者名
      (一社)日本温泉科学会
    • 総ページ数
      212(123)
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-16075-8

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公開日: 2021-01-27  

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