北極モスツンドラ湿原の凍土融解・流出過程における有機炭素の分子種別変動機構の解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H04307
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 藤嶽 暢英 神戸大学, 農学研究科, 教授 (50243332)
• 研究分担者: 近藤 美由紀 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境リスク・健康領域, 主任研究員 (30467211) ; 川東 正幸 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 教授 (60297794) ; 内田 雅己 国立極地研究所, 国際北極環境研究センター, 准教授 (70370096) ; 大西 健夫 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (70391638) ; 大塚 俊之 岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 教授 (90272351) ; 布施 泰朗 京都工芸繊維大学, 分子化学系, 准教授 (90303932)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 高密度炭素生態系 / 北極圏 / 溶存有機物 / 炭素循環 / モスツンドラ湿原

研究実績の概要

本研究は、高緯度北極地域に分布する高密度炭素生態系であるモスー ツンドラ湿原に蓄蔵されている炭素の凍土融解や海洋への流出過程における量的・質的変動を解析する研究である。研究対象地はノルウェー・スバールバル諸島のステュファレット湿原であるが、COVID-19の影響による搭乗予定機の欠航、試料採取地における北極グマの出現による緊急退避によって想定した永久凍土採取が実施できなかったため、代表者の研究室に保有していた試料を用いて、凍土融解水の太陽光による光分解実験を実施した。
活動層と凍土層から得られた融解水を石英管に分注し、12℃の水中（水深5 cm）に固定して自然太陽光に曝した。対照区は暗所12℃に設置した。積算水中照度を考慮して４つの異なる曝露期間を経たものを用意し、溶存有機炭素 (DOC)濃度測定、吸光分析、蛍光分析や 1H NMR分析による解析を行った。なお、本研究で開発した光分解システムによって初めて実環境に近い水中光分解実験が可能となった。ただし、融解水が無菌的ではなかったために、微生物分解と光分解の作用を分離評価することができなかった。そこで、ろ過除菌処理を行った融解水による光分解実験を実施した。積算照度8000 klxhに至るまで活動層と凍土層の両方でDOC濃度の有意な変化は認められず、光分解はDOMをCO2への無機化までは誘導しないことが示された。蛍光分析の結果からは、光が蛍光性をもつ腐植成分から蛍光性を持たない成分に変性させることが示唆された。さらに、1H NMR分析の結果からは、活動層では光条件下で炭水化物性成分の減少が認められ、凍土層では大きな変化が認められなかったことから、活動層と凍土層は異なる光感受性をもつことが示唆された。以上の成果は、温暖化による凍土層融解の促進に伴って溶出するDOC特性明らかにしたものとして有益な情報である。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [学会発表] 高緯度北極湿原における凍土融解水の溶存有機物に光分解が及ぼす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 阪上詩織・壷田紘花・近藤美由紀・内田雅己・木田森丸・鈴木武志・藤嶽暢英
  • 学会等名: 日本腐植物質学会第38会講演会
• [学会発表] EGA-MS 分析法を用いたスコットランドピートの成分評価法 (2022)
  • 著者名/発表者名: 武田直也・初雪・布施泰朗・木田森丸・藤嶽暢英
  • 学会等名: 日本腐植物質学会第38会講演会
• [学会発表] 高緯度北極湿原における凍土融解水中の溶存有機物の光分解作用の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 阪上詩織・壷田紘花・木田森丸・鈴木 武志・藤嶽暢英
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2022年度東京大会