Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

硫化ジメチル / 揮発性有機化合物 / 硫酸塩粒子 / 海洋生物起源気体 / 植物プランクトン / 海洋大気 / エアロゾル / 渦相関法 / 珪藻 / MSA / DMS

軽元素測定に特化した蛍光X線分析装置を用いることで、簡便で迅速に海水中懸濁粒子の化学組成を計測するシステムを確立した。また、フッ素との蛍光反応を利用し、大気中のDMS濃度を10Hz程度の時間分解能で測定できる船上搭載型装置の開発に成功した。
夏季における北太平洋亜寒帯海域での鉄散布実験を行った白鳳丸航海、春季の生物生産の高い三陸沖での淡青丸航海、夏季に北太平洋亜寒帯海域の東西変化を調べる「みらい」航海において、海水中と大気中の生物起源物質の同時測定を行った。その結果、人工的に植物プランクトンのブルームを起こした鉄散布海域では、海水中のブロモメタン濃度とその大気へのフラックスの増加が見られた。また、プリムネシオ藻と海水中のブロモメタン濃度との間に正の相関を見いだした。三陸沖での自然ブルームが起こっている時期に、海水中のジヨードメタンやクロロヨードメタンが高濃度であり、大気中濃度も高く,海洋の生物活動が大気化学組成に影響していることを実測した。植物プランクトン起源の硫化ジメチル(DMS)については、北緯47度線上において、経度180度〜西経140度にかけて海水中濃度が顕著に増加し、海洋の生物生産、特にDMSPの生産が高い種の増加を反映していた。同時に観測した懸濁物粒子化学組成も、円石藻起源のCa濃度の増加を示し、海水中のDMS濃度上昇、そして、大気中のDMS濃度上昇にも対応していた。
以上、海水中での海洋生物種に対応した生成気体物質が同定され、その生成過程が明らかになった。また大気へのこれらの気体放出量を見積もる上で、海域の生物組成を反映した懸濁粒子化学組成測定手法や大気中へのフラックス直接計測手法が確立され、今後の大気海洋間の物質循環研究の発展に大きく貢献するものである。

有害有機大気汚染物質 / 大気中フミン様物質 / マイクロ固相抽出 / 雨水 / 霧水 / 露水 / ヘンリー則 / 揮発性有機化合物 / 降水 / エアロゾル / 多環芳香族炭化水素 / 固相マイクロ抽出 / 富士山 / 降水洗浄機構 / 表面張力 / 増感光分解 / 重金属

本研究期間中に以下のことを明らかにした.
1)ヘッドスペース固相マイクロ抽出-ガスクロマトグラフ質量分析法による降水中VOCsの迅速定量法を検討した.その結果,0-50nMの範囲で直線性が得られ,0.01〜0.14nMの検出限界が得られた.また,降水試料からのVOCs抽出効率は良好であることを明らかにした.
2)大気中ではトルエンとナフタレン類が高濃度であり,降水中ではトルエン、キシレンが高濃度で明らかにした.大気中VOCs濃度は夏に高く,冬に低い傾向が見られたのに対し,降水中VOCs濃度は夏に低く,冬に高くなる傾向があった.
3)降水中VOCs濃度の実測値は,大気中VOCs濃度と温度補正したヘンリー定数とから求めた計算値より明らかに高いことを明らかにした.
4)雨水中全フミン様物質の増加に伴い,二環芳香族炭化水素がヘンリー則からの予測値以上に溶解することが分かった.大気中フミン様物質のモデル物質として,市販の試薬フミン酸を用いた室内実験を行ったところ,水相フミン酸濃度の増加に伴い,二環芳香族炭化水素の気液分配係数が増加することが明らかになった.しかし,雨水および露水中VOCsの高濃縮を説明することはできなかった.
5)水圏フミン物質は増感剤としての作用が指摘されていることから,降水中VOCsの増感光分解の可能性を検討した.その結果,フミン酸存在下の方が非存在下よりもナフタレン類濃度の光分解速度が大きいことが分かった.予備的検討ではあるが,降水中VOCsのフミン様物質による増感光分解の可能性が示された.

【研究分担者】
津田敦	東京大学	海洋研究所	准教授	(Kakenデータベース)
橋本伸哉	静岡県立大学	環境科学研究所	教授	(Kakenデータベース)
永尾一平	名古屋大学	大学院・環境学研究科	助教	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
原宏	東京農工大学	農学部	教授	(Kakenデータベース)