| 研究課題/領域番号 |
19H04233
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
宮崎 雄三 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (60376655)
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| 研究分担者 |
鈴木 光次 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (40283452)
山下 洋平 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (50432224)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 有機態窒素 / 海洋大気エアロゾル / シアノバクテリア / 有機エアロゾル / 窒素固定生物 |
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| 研究実績の概要 |
学術研究船白鳳丸により太平洋上で採取した大気・海水試料を用いて、大気エアロゾルの反応性窒素量を測定し、海水中の窒素固定速度を中心とする微生物パラメータと比較した。亜熱帯太平洋上において、水溶性有機態窒素（WSON）濃度は東経200度より東部で有意に大きく、海洋表層のクロロフィルa濃度の変動と同期していた。さらにWSON濃度は海洋表層での窒素固定速度と有意な正の相関を示した。この観測事実および観測期間中はエアロゾル質量に対する海洋表層からの直接放出（海飛沫）の寄与が小さかったことなどから、本海域において窒素固定生物により生成された反応性窒素が、海洋表面から大気に放出され、大気中でWSONが二次生成されるプロセスが初めて示唆された。簡易的な経験式から見積もった、海洋から大気へ放出される窒素エアロゾルのうち、WSONの正味の最大放出フラックスは主要成分であるアンモニウム塩のフラックスの値に匹敵した。この結果から、海洋-大気間における窒素収支や大気の放射収支を数値モデル等で評価・予測する上で、時期や海域（特にHNLC海域）によっては海洋表層微生物活動に由来するWSON生成が重要であることが示唆された。
この観測結果を室内実験で検証するための海洋微生物培養－大気捕集システムを構築した。さらに代表的な窒素固定生物であるトリコデスミウムを用いた人工海水培養-大気捕集実験を試験的に行い、培養条件や大気捕集条件の検討を行った。約10日間に渡る試験的な実験のなかで、気相の反応性窒素成分の有意な大気放出が見られることも確認した。
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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
観測結果から示唆された、窒素固定生物による大気有機態窒素の生成について、室内実験で検証するための海洋微生物培養－大気捕集システムの構築・室内実験の準備も進んでおり、当初の研究計画について概ね順調に進展していると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は、前年度に確立した海洋微生物培養－大気捕集システムを使って、一般的なシアノバクテリアであるトリコデスミウムを用いた室内培養-大気捕集実験を集中的に行う。恒温槽内に設置した人工海水中でトリコデスミウムを培養し、その間にインパクターを用いて24時間毎の大気捕集を行う。インパクターは3段階で捕集し、エアロゾル捕集ステージおよび２段のガス捕集ステージ（酸性、アルカリ性）で各々エアロゾル相とガス相の窒素成分を捕集する。フィルター捕集した大気試料はオフラインで化学分析し、有機態窒素および無機態窒素、他の海塩粒子指標となる無機イオンを測定する。また、海水試料は24時間毎に採取し、クロロフィルaなどの微生物指標を測定する。これら培養-大気測定実験により、トリコデスミウムによる反応性窒素成分の放出の有無、粒子相-気相分配、放出量の支配要因（海水温度、光強度など）を明らかにするため、研究を推進していく。
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