研究テーマ

N2Oの循環

N2Ocycle /

土壌や水環境中の微生物によって作られる一酸化二窒素(亜酸化窒素ともいう。化学式N2O)という物質の循環を調べる研究を行っています。 N2Oは二酸化炭素(CO2)やメタン(CH4)と同様に地球温暖化をもたらすと同時に、成層圏(高度約10-50㎞に存在する大気層) では紫外線で分解されて、オゾン層を破壊する作用をもつ気体です。さまざまな環境で試料を採取してN2Oの濃度や安定同位体の存在度を調べたり、 実験室で模擬実験を行ったりすることにより、さまざまな発生源でN2Oがどのように生成しているのか、どのように分解されているのか、どんな発生源 からの放出が多いのか、などについて明らかにしようとしています。

海洋酸性化が微量気体生成に及ぼす影響

OA-N2O /

大気中で増加した二酸化炭素(CO2)が海水に溶け込むことで海洋酸性化が進み、サンゴや貝などへの影響が懸念されています。海洋には微量気体の生成や消費を担う多種多様の微生物がいますが、それらへの酸性化の影響についてはまだよくわかっていません。酸性化を模擬した実験で、微生物によるN2Oなどの生成速度やその生成過程がどのように変化するかを、濃度測定と同位体比測定を用いて明らかにしようとしています。

*本研究は科学研究費 基盤研究Bの助成を受けて行っています。

水素(H2)の循環

H2budget /

水素は大気中に約500ppb(1ppbは体積比で10億分の1)の濃度で存在していますが、 今後化石燃料や原子力に依存しないエネルギー源として水素の利用が増加すると、 濃度が増加する可能性があります。しかし現在の地球上の水素収支は十分にはわかっておらず、 人間活動に伴う水素の付加が将来の大気環境に与える影響の予測は困難です。 そこで、私たちは物質循環解析の有効な指標である安定同位体比を利用して、 人間も含む生物圏のさまざまな発生源から放出されたり吸収されたりする水素の同位体的特徴 および局地的な発生・消滅過程の影響を受けていないバックグラウンドレベルでの大気中水素同位体比の 長期の変動を明らかにすることを目的とした研究を行っています。

観測・模擬実験の例

  • 大気観測
    balloon /

    国立環境研、国立極地研、東北大学、宇宙航空研究開発機構(JAXA)などとと協力して沖縄・波照間島、ロシア・シベリア上空、カナダでの対流圏(地上)大気中 のN2Oアイソトポマー比のモニタリングを行っています。また、宇宙航空研究開発機構(JAXA)、東北大などと協力して、大気球を利用して日本上空の 成層圏(高度10~35㎞)大気中のN2Oアイソトポマー比の観測を行っています。

    右の写真はJAXAの大樹航空宇宙実験場(北海道)において放球(打ち上げ)する直前の科学観測用大気球とゴンドラ(成層圏大気試料採取装置)の様子です。

  • 海洋観測
    ocean /

    海洋研究開発機構(JAMSTEC)と協力して、さまざまな海域で表面から海底までの海水中に含まれるN2Oや起源物質の濃度・同位体比観測を行って います。

    右の写真はJAMSTECの観測船「みらい」の船上にてさまざまな深度の海水試料を集める採取装置の様子です。

  • 陸域観測
    FACE

    農業環境技術研究所、野菜茶業研究所などと協力して農業土壌中で発生するN2Oとその起源物質(アンモニア、硝酸などの窒素化合物)の濃度・同位体 観測を行っています。

    右の写真は、つくばみらい市のFACE実験圃場(指定区域内の大気中CO2濃度を周囲よりも高く保って植物や土壌生態系の応答を調べる施設)において 土壌や土壌ガスのサンプリングを行っているところです。

  • 微生物培養実験
    AOB /

    静岡大学、東京大学などと協力して、硝化菌、脱窒菌、糸状菌などの培養実験を行い、微量気体の生成・消滅過程における安定同位体比の変動を調べています。

    右の写真は、海洋性硝化菌をpHや酸素濃度などの条件を一定に制御して培養し、生成する微量ガス濃度をモニタリングしている様子です。

  • 各種発生源観測
    cow-sampling /

    人間活動に伴う発生源(自動車排ガス、バイオマス燃焼、下水・家畜排泄物処理過程など)で生成するN2Oなどの濃度・同位体比観測を行っています。

    右の写真は畜産草地研究所の牛の飼育設備における、牛から放出されるガスの試料を採取しているところです。