対流圏二酸化炭素の超高精度三酸素同位体異常定量

对流层二氧化碳超高精度三氧同位素异常测定

基本信息

批准号：
22K19846
负责人：
中川書子
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

二酸化炭素は主要な温室効果気体であり、対流圏における濃度増加が大きな問題となっている。この増加は化石燃料の燃焼に伴って放出される人為起源二酸化炭素が単純に蓄積して引き起こされている訳ではなく、多くは海洋や陸域生態系との間で活発な相互作用をし、最終的に対流圏に蓄積するのは全人為起源二酸化炭素の半分程度とされている。そのため、対流圏における炭素循環やその経時変化について理解することは温暖化防止や温暖化の進行に対する生態系の応答を理解する上で重要である。大気中の二酸化炭素の起源や挙動の指標として、質量数12と13の炭素原子比や、質量数16と18の酸素原子比が、古くから活用されてきた。しかしこれら従来からある同位体比指標は、光合成などの吸収過程でも値が変化してしまうため、抽出できる情報の確度が低かった。近年、二酸化炭素の三酸素同位体組成、すなわち質量数16と18の酸素原子に対する質量数17の酸素原子の相対過剰量が、二酸化炭素の起源の差異のみを単純に反映して微小変化することが明らかになった。しかし、従来の二酸化炭素の三酸素同位体組成分析法は、危険性が高く、かつ入手困難な強還元剤を必要としたため、実測は困難であった。そこで本研究は、強還元剤を一切使わずに二酸化炭素の高精度三酸素同位体組成分析を実現する自動分析計を開発した。新手法では、二酸化炭素を水素と反応させて水に変換し、キャビティリングダウン型分光計を用いてこの水の三酸素同位体異常を分析する。同一試料を、導入量を変えて複数回測定することによってブランク補正をすることに成功し、一試料当たり40umolの二酸化炭素を導入・測定することで、その三酸素同位体組成を0.025‰ 以内の高い精度で測定できるようにした。また三酸素同位体組成既知の水と平衡化させた二酸化炭素の三酸素同位体組成を測定することで確度補正を行うことに成功した。

二氧化碳是一种主要的温室气体，对流层中二氧化碳浓度的增加已成为一个主要问题。这种增加不仅仅是由于化石燃料燃烧释放的人为二氧化碳的积累造成的；据估计，其中大部分还与海洋和陆地生态系统积极相互作用。因此，了解对流层的碳循环及其随时间的变化对于防止全球变暖和了解生态系统对全球变暖进程的响应具有重要意义。质量数为12和13的碳原子比以及质量数为16和18的氧原子比长期以来一直被用作大气中二氧化碳的来源和行为的指标。然而，这些传统的同位素比指标在其所能提取的信息方面准确性较低，因为它们的值在光合作用等吸收过程中会发生变化。近年来，二氧化碳的三氧同位素组成，即质量数为 17 的氧原子相对于质量数为 16 和 18 的氧原子的相对过量，发生了轻微的变化，这仅仅反映了二氧化碳来源的差异。变得清晰。然而，传统分析二氧化碳三氧同位素组成的方法需要使用危险性高且难以获得的强还原剂，导致实际测量困难。因此，在本研究中，我们开发了一种自动分析仪，无需使用任何强还原剂即可对二氧化碳进行高精度的三氧同位素组成分析。新方法通过与氢气反应将二氧化碳转化为水，并使用腔衰荡光谱仪分析水中的三氧同位素异常。通过以不同的导入量多次测定同一样品，成功进行了空白校正，每个样品导入40μmol二氧化碳进行测定，从而能够测定0.025‰以内的三氧同位素组成。高精度。我们还通过测量与已知三氧同位素组成的水平衡的二氧化碳的三氧同位素组成，成功地校正了准确性。