Quantitative clarification on the cycle of phosphate in the hydrosphere by using the triple oxygen isotopes of phosphate as a tracer

以磷酸盐三氧同位素为示踪剂定量阐明水圈中磷酸盐的循环

• 批准号: 22K20381
• 负责人: 三歩一 孝
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20381/
• 关键词: 溶存無機態リン酸; 三酸素同位体組成; 現場濃縮; 水酸化アルミニウム; カラム吸着; 河川; 栄養塩循環; 水環境

水環境中におけるリン酸（PO43-）循環の理解は、環境変化の現状診断や将来予測を実現する上で重要である。リン酸の負荷源推定の指標として、リン酸の三酸素同位体組成（D'17O）が新たな指標として有用であることがSambuichi et al. (2023)で報告されている。本研究では、滋賀県野洲川を研究対象としてリン酸のD'17Oを分析し、水環境におけるリン酸循環の定量的な理解を深めることを目的とする。明確な人為汚染のない一般的な河川のリン酸濃度は、1umol/L前後かそれ以下と低濃度であるため、D'17O分析に必要な量のリン酸を確保するためには100L以上の河川水を採水する必要がある。実際には、そのような大容量の水試料を現場から持ち帰るのは負荷が大きく困難であるため、リン酸を現場で濃縮し減容することが求められる。そのため、現場リン酸濃縮法の開発のために水酸化アルミニウムを吸着担体としたリン酸吸着実験を行った。具体的には、直径4mm程度の粒状水酸化アルミニウム（Alビーズ）を直径7cm高さ23cmのカラムに充填し、リン酸溶液を通水しリン酸吸着量を見積もった。その結果、リン酸二水素カリウムを超純水に溶解して調製した10umol/Lのリン酸溶液を約0.6L/minの流量でAlビーズカラムに通水すると、通水したリン酸の約20％がAlビーズに吸着することが明らかになった。その後、リン酸が吸着したAlビーズを80度に加熱した5mmol/Lの水酸化ナトリウム溶液に5分間浸漬することで吸着したリン酸の約50%を抽出できることがわかった。また、Alビーズへの吸着前後でD'17Oが変化しないことから、D'17O分析を目的としたサンプリングに適した濃縮手法であることが明らかになった。

了解水环境中的磷酸（PO43-）循环对于诊断当前环境变化状态和预测未来非常重要。 Sambuichi 等人 (2023) 报道，磷酸 (D'17O) 的三氧同位素组成可作为估计磷酸负荷来源的新指标。在本研究中，我们分析了滋贺县野须河中的磷酸 D'17O，旨在加深对水生环境中磷酸循环的定量了解。一般没有明显人为污染的河流中磷酸浓度较低，约为1umol/L以下，因此为了确保D'17O分析所需的磷酸量，需要采集100L以上。需要对河水进行采样。现实中很难从现场带回如此大量的水样，因此需要对现场磷酸进行浓缩和减量。因此，为了开发一种原位磷酸浓缩方法，我们以氢氧化铝为吸附载体进行了磷酸吸附实验。具体而言，在直径7cm、高23cm的柱子中填充直径约4mm的粒状氢氧化铝（Al珠），使磷酸溶液通过柱子，求出磷酸的吸附量。 。结果，当通过将磷酸二氢钾溶解在超纯水中制备的10μmol/L磷酸溶液以约0.6L/min的流速通过Al珠柱时，发现约20％被吸附在Al上。珠子。随后发现，将吸附有磷酸的铝珠浸入加热至80度的5 mmol/L氢氧化钠溶液中5分钟，可萃取出约50%的吸附磷酸。此外，由于D'17O在吸附到Al珠之前和之后没有变化，表明该浓缩方法适合用于D'17O分析目的的取样。