鉄安定同位体比・化学種に基づく海洋大気エアロゾル中の鉄溶解性の支配要因の解明

基于铁稳定同位素比和化学物质阐明海洋和大气气溶胶中铁溶解度的控制因素

基本信息

批准号：
21K17886
负责人：
栗栖美菜子
金额：
$ 3万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、海洋大気中の微小粒子(エアロゾル)中の鉄に着目し、その溶解性の支配要因を探る。可溶性の鉄の海洋表層への供給は、植物プランクトンの生産を活発化させ、海洋の炭素循環や気候変動にも影響しうる。エアロゾルの鉄溶解性を支配する要因として、鉄の供給源の違い(鉱物粒子か、人為起源か)や大気輸送中の化学反応による化学種の変化が考えられる。本研究では鉄安定同位体比の違いがエアロゾル中の鉄の起源の指標になるという発見をもとに、洋上で採取した粒径別エアロゾルに対して、同位体分析により起源を明らかにした上で、大気輸送中の反応を反映する鉄化学種も分析し、鉄の溶解に寄与する要因を明らかにする。2022年度は、2021年2-3月に北太平洋西部亜寒帯域から亜熱帯域にかけて採取されたエアロゾル、2017年7月に北太平洋亜寒帯域において採取されたエアロゾルの鉄同位体分析と鉄溶解率の分析を進めた。また、放射光実験施設において鉄化学種の分析も進めた。鉄同位体は、沿岸域から3000km程度の範囲において、燃焼起源の低い値が明瞭に見られた。日本沿岸と北米沿岸とを比べると日本沿岸の方がより低い同位体比が観測され、東アジア由来のエアロゾルに燃焼起源鉄が多いことが観測的に示された。また、冬よりも夏のほうがより低い同位体比が観測され、鉱物粒子の飛来が少ない夏に相対的に燃焼起源鉄の影響が大きくなることが確かめられた。外洋域では鉱物粒子に近い同位体比が広く観測され、他のモデル計算などから推定されるよりも燃焼起源鉄の影響が小さいことが示唆された。鉄の溶解率は、燃焼起源が多い地点では高い傾向が見られたが、一方で燃焼起源鉄の影響が見られない外洋域でも高い溶解率を示す場合があった。今後、データセットを揃えて、総合的な議論を進めていく。

在这项研究中，我们将重点关注海洋大气中微粒（气溶胶）中的铁，并探讨控制其溶解度的因素。向海洋表面供应可溶性铁会刺激浮游植物的产生，这也会影响海洋碳循环和气候变化。控制气溶胶中铁溶解度的可能因素包括铁源（矿物颗粒或人为源）的差异以及大气输送过程中化学反应引起的化学物质的变化。在这项研究中，基于铁稳定同位素比的差异是气溶胶中铁来源的指标这一发现，我们通过根据颗粒大小对海上收集的气溶胶进行同位素分析来澄清来源，我们还将分析铁的化学形态。反映大气传输过程中的反应，并阐明导致铁溶解的因素。 2022财年，我们将对2021年2月至3月从北太平洋亚北极西部至亚热带地区收集的气溶胶以及2017年7月从亚北极北太平洋收集的气溶胶进行铁同位素分析和铁溶解速率分析。我们还在同步辐射实验设施中进行了铁化学物质的分析。关于铁同位素，在距离沿海地区约3000公里的范围内，可以清楚地看到由于燃烧起源而导致的低值。比较日本海岸和北美海岸，日本海岸的同位素比率较低，这表明来自东亚的气溶胶含有更多的燃烧产生的铁。此外，夏季观察到的同位素比率低于冬季，这证实了燃烧产生的铁的影响在夏季相对较大，此时到达的矿物颗粒较少。在公海中，广泛观察到接近矿物颗粒的同位素比率，这表明燃烧产生的铁的影响小于其他模型计算估计的影响。在存在大量燃烧产生的铁的地方，铁的溶解速率往往较高，但另一方面，在未观察到燃烧产生的铁的影响的公海区域，也可以看到高溶解速率。未来我们将收集数据集并进行全面的讨论。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Application of Fe isotope ratios for a better understanding of the Fe cycle in the surface ocean and lower atmosphere

应用铁同位素比更好地了解表层海洋和低层大气中的铁循环

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
諌本和士;伊藤茜;森本貴裕，谷水雅治;Minako Kurisu
通讯作者：
Minako Kurisu

北太平洋亜寒帯域におけるエアロゾル・海水中の鉄安定同位体比に基づく海洋表層の鉄の起源推定

基于北太平洋副极地气溶胶和海水中铁稳定同位素比估算海洋表层铁的来源

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
栗栖美菜子;坂田昂平;小畑元;西岡純;Tim M. Conway;鈴木勝彦;柏原輝彦;高橋嘉夫
通讯作者：
高橋嘉夫

Contribution of combustion Fe in marine aerosols over the northwestern Pacific estimated by Fe stable isotope ratios

DOI：
10.5194/acp-21-16027-2021
发表时间：
2021-10-29
期刊：
ATMOSPHERIC CHEMISTRY AND PHYSICS
影响因子：
6.3
作者：
Kurisu, Minako;Sakata, Kohei;Takahashi, Yoshio
通讯作者：
Takahashi, Yoshio

東アジア由来の燃焼起源エアロゾルの鉄安定同位体比の推定：福江島におけるエアロゾルの鉄安定同位体比の季節変化

来自东亚的燃烧气溶胶中铁稳定同位素比的估算：福江岛气溶胶中铁稳定同位素比的季节变化

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Xinxin Mo;Yoshio Takahashi;Matthew G. Siebecker;Wenxian Gou;Zhao Wang;and Wei Li;Akiko Yamaguchi and Yoshio Takahashi;板井啓明・田村一紗・高橋嘉夫;吉屋一美・山本伸次・高橋嘉夫;小長谷莉未・河村直己・山口瑛子・高橋嘉夫;大竹翼・大門嵩泰・実松健造・高橋嘉夫・佐藤努;田中啓資・長澤真・田中雅人・山口瑛子・高橋嘉夫;白石史人・秋元貴幸・富岡尚敬・高橋嘉夫・松本良・Snyder Glen;平井英人・関根康人・張乃忠・野田夏実・高橋嘉夫・鍵裕之;清水優希・高橋嘉夫・増田曜子・佐藤咲良・砂村倫成・小暮敏博・妹尾啓史;栗栖美菜子・朱春茂・宮川拓真・金谷有剛・鈴木勝彦・柏原輝彦・高橋嘉夫・原田尚美
通讯作者：
栗栖美菜子・朱春茂・宮川拓真・金谷有剛・鈴木勝彦・柏原輝彦・高橋嘉夫・原田尚美

Estimation of the contribution of combustion Fe in marine aerosols over the North Pacific using Fe stable isotope ratios

使用 Fe 稳定同位素比估算北太平洋海洋气溶胶中燃烧 Fe 的贡献