溶存無機炭素の同位体組成による新たな流域診断指標の構築（平成 25年度）
Freshwater environmental analysis by using 13C and 14C natural abundances in dissolved inorganic carbon

研究概要

河川水中の溶存無機炭素は主として流域の土壌呼吸由来の炭酸ガスが溶け込み地下水へと押し出されて出てきたものであることから、集水域に負荷された分解性有機物についての情報を得ることができ、河川へ流出する有機物プールに比べ、流域の炭素代謝の総合指標として適している。さらに、溶存無機炭素の濃度と同位体組成（δ13C, Δ14C）を組み合わせることで溶存無機炭素の由来（土壌呼吸、大気、炭酸塩）と主たる分解基質を解析することができるが、網羅的に研究された例はほとんどない。本研究は石灰岩地帯を含む多様な水試料を採水し、δ13C, Δ14Cから導かれる新たな同位体指標を創出し、流域の炭素代謝を明らかにすることを目的とする。

研究の性格

• 主たるもの：基礎科学研究
• 従たるもの：技術開発・評価

全体計画

本申請課題では多様な水試料を採水し、石灰岩地帯を含む多様な地域で溶存無機炭素の同位体組成を比較研究することで、流域の炭素代謝の新たな指標を創出する。初年度にはGIS解析により、採水流域の確定を行うと同時に、霞ヶ浦流域で定期モニタリングを行っている河川を対象に日変化、季節変化、出水時の変化を調べるために高頻度採水を行う。採水直後に呼吸を止めた試料水と数日もしくは数１０日後に止めた試料水の溶存無機炭素の濃度、pH、Alkalinity、δ13Cを測定する。すでにonlineで溶存無機炭素のδ13Cを自動測定する前処理ラインは作成済みである。溶存無機炭素のΔ14C測定のためのグラファイト化の前処理の自動化を進める。２年目以降は遠隔地や大規模出水時の採水を引き続き行い、Δ14C測定を進める。最後に得られた結果をもとに、溶存無機炭素のδ13CとΔ14Cによる流域の炭素循環の指標化を行う。

今年度の研究概要

今年度は主として放射性同位体比(Δ14C)分析方法の確立と研究協力者との連携構築を行う。
　溶存無機炭素の安定同位体比(δ13C)の測定には現在所属している湖沼環境研究室の所有する固体試料のδ13C測定を行っているラインにHeでのバブリング＆トラップ機能を追加し、さらにShimadzuのSHINCARBONSTというGCカラムを使うことで分離し、質量分析計に導入して測定する。本前処理ラインはすでに作成済みである。
　溶存無機炭素の放射性同位体比(Δ14C)の測定は現在所属研究機関である国立環境研究所の加速度マス(AMS)を用いる。加速度マスによる分析自体は同研究所の環境計測研究センターの研究協力者に委託する予定であるが、グラファイト化までの前処理は研究代表者自身が中心になって行う。現在その操作手順の習得を化学領域部門の研究協力者の協力の下、行っているところであり、onlineでのグラファイト化のラインを作成する。