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論文

Importance of root uptake of $$^{14}$$CO$$_{2}$$ on $$^{14}$$C transfer to plants impacted by below-ground $$^{14}$$CH$$_{4}$$ release

太田 雅和; 田中 拓*

Journal of Environmental Radioactivity, 201, p.5 - 18, 2019/05

 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)

放射性廃棄物地下処分施設から漏洩する$$^{14}$$CH$$_{4}$$は、土壌中で微生物による酸化を受けて$$^{14}$$CO$$_{2}$$となる。既存の$$^{14}$$C移行モデルでは、土壌中$$^{14}$$CO$$_{2}$$の植生への移行が主に葉面吸収によって起こることが仮定されている。一方、$$^{14}$$CO$$_{2}$$の経根吸収の影響は把握されていない。本研究は、$$^{14}$$CO$$_{2}$$の経根吸収が植生への$$^{14}$$C移行に及ぼす影響を評価するため、土壌中の$$^{14}$$CH$$_{4}$$の輸送と酸化をモデル化し、これを陸面$$^{14}$$CO$$_{2}$$移行モデル(SOLVEG-II)に組み込んだ。モデルによる土壌中$$^{14}$$CH$$_{4}$$移行の計算性能は、深部土壌への$$^{13}$$CH$$_{4}$$注入の野外実験データを用いて検証した。次に、モデルを地下水面(深度1m)からの$$^{14}$$CH$$_{4}$$の連続放出時の陸面$$^{14}$$C移行に適用した。土壌中で根が浅く分布(深度11cm)する状況では、植生への$$^{14}$$C移行では$$^{14}$$CO$$_{2}$$の葉面吸収の影響が支配的となり、葉への$$^{14}$$C蓄積の80%に寄与した。一方、根が地下水面近くまで分布(深度97cm)する状況では、葉への$$^{14}$$C蓄積の半分以上(63%)が経根吸収によってもたらされた。更に、メタン酸化が土壌深部(深度20cmあるいは80cmまで分布)で起きた場合には、葉に蓄積した$$^{14}$$Cの全量が経根吸収によってもたらされた。これらの結果から、根が地下水面近くまで分布し、$$^{14}$$CH$$_{4}$$の酸化が土壌深部で起きる場合は、$$^{14}$$CO$$_{2}$$の経根吸収が植生への$$^{14}$$C移行において支配的となることが明らかとなった。

論文

日本海における放射性炭素の分布(速報)

荒巻 能史*; 外川 織彦; 北村 敏勝

第16回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.170 - 172, 2004/02

1993年に、ロシアによる放射性廃棄物の極東海域への投棄が明らかになった。これを受けて、原研では日本海における人工放射性核種の移行挙動を調査してきた。従来の人工放射性核種濃度のモニタリングに加え、1998年より日本海の海洋学的特徴を詳細に解明し、周辺地域における原子力施設の増加,放射性廃棄物投棄などの何らかの原因による放射性核種の海洋への流入に対応する海洋環境評価システムの構築に役立てることを目的として日本海研究を遂行してきた。本講演では、これまでの調査において採取・分析された放射性炭素濃度分布の一部を速報的に報告するとともに、日本海海水、特に深層水の循環について考察を加える。

論文

石狩湾堆積物中の高いC/N比の有機物と重金属

濱原 和弘*; 重光 雅仁*; 乗木 新一郎*; 福山 龍次*; 荒巻 能史; 乙坂 重嘉

沿岸海洋研究, 41(1), p.53 - 60, 2003/08

北海道石狩湾の北緯43度30分、東経141度20分の地点で重力式採泥器を用いて約40cmの柱状試料を採取した。Cs-137法によって堆積速度を0.56cm/yrと求めた。1945年から1981年の間に有機炭素/有機窒素比が20という大きな比を持つ有機物が堆積していた。放射性炭素によれば、当該試料が周辺に対して200-300パーミル低い値を示し、石炭等の放射性炭素を含まない物質の混入をうかがわせた。また、この有機物部分には、鉄,銅,亜鉛そしてクロムが濃縮されていた。1981年以降の堆積物は、有機炭素/有機窒素比は約10-15に減少した。また、微量金属の濃縮も顕著ではなかった。石狩湾の化学環境は1930年以前にもどりつつある。

論文

Vertical profiles for the $$Delta^{14}$$C around the Bussol strait

荒巻 能史; 渡邉 修一*; 久慈 智幸*

Proceedings of the International Symposium on Atmosphere-Ocean-Cryosphere Interaction in the Sea of Okhotsk and the Surrounding Environment, p.34 - 35, 2001/03

1998年の国際プロジェクト「オホーツク海観測」において、オホーツク海と太平洋の水交換の場として注目されているブッソル海峡周辺において放射性炭素測定のための採水が行われた。測定については、原研の加速器質量分析装置(JAERI-AMS)を用いた。2000m以浅の鉛直分布を各観測点間で比較すると、オホーツク海側が太平洋に対して相対的に高い放射性炭素濃度が検出された。これはオホーツク海の海水が太平洋のそれよりも「若い」ことを示している。また、ブッソル海峡の分布では水深400m程度まで同程度の濃度を示しており、潮汐の影響が非常に大きく、水の交換に大きな影響を及ぼしていることがわかった。講演では、オホーツク海と太平洋との間の海水交換について議論を進める。

論文

Distribution of radiocarbon in the southwestern north pacific

荒巻 能史; 水島 俊彦; 久慈 智幸*; Povinec, P. P.*; 外川 織彦

Radiocarbon, 43(2B), p.857 - 867, 2001/03

1997年に行われたIAEAによる太平洋放射能調査において、南西部北太平洋海域の5観測点で、放射性炭素測定のための試料が得られた。うち3観測点は、1973年に採水,測定が行われたGEOSECSと同地点であり、25年間での鉛直分布の変化が確かめられた。残り2点は、ビキニ環礁周辺であり、採水の前年に行われたフランスによる核実験の影響を見るものであった。上記3点の鉛直分布は、1950年代に始まった先進国による核実験由来の$$^{14}$$Cが、海水の移流,拡散により、より下層へ広がっている様子がうかがえ、緯度や表層流の影響が大きいことが示唆された。一方、ビキニ環礁周辺では近年の核実験による影響がみとめられないことがわかった。

論文

西部北太平洋における$$Delta^{14}$$Cの分布と人為起源炭素の追跡

荒巻 能史; 渡邉 修一*; 角皆 静男*; 久慈 智幸*; 水島 俊彦; 外川 織彦

JAERI-Conf 2000-019, p.73 - 75, 2001/02

西部北太平洋では、冬季の活発なガス交換によって、そこで形成される北太平洋中層水に大気中CO$$_{2}$$が大量に溶け込み、北太平洋全域へ運ばれているとの報告がある。海水の溶存無機炭酸中の$$^{14}$$Cは、この中層水の動態を明らかにする上で重要な化学トレーサーとしての役割をもつ。本研究は、むつ事業所に設置されたAMSによって$$^{14}$$Cが測定された最初のデータである。このデータの解析から大気中に放出された人為起源のCO$$_{2}$$の海洋での挙動について考察を加えた。

報告書

AMSによる海水中の放射性炭素測定のための化学的前処理法

荒巻 能史

JAERI-Research 99-007, 22 Pages, 1999/02

JAERI-Research-99-007.pdf:1.52MB

原研むつ事業所は、平成9年4月に加速器質量分析装置(AMS)を設置した。当装置は、$$^{14}$$C/Cの精密測定が可能である。そこで本研究室では、AMSによる海水中の$$^{14}$$C測定のための前処理法を新たに開発した。海水中の$$^{14}$$Cを測定するためには、(1)溶存している無機炭酸を二酸化炭素として抽出、(2)その二酸化炭素をグラファイトに還元する、の2つの行程が必要である。従来法では、作業が複雑なうえ、一試料あたり40分程度の時間を要した。新たに開発した方法では、(1)について、処理時間が2分の1以下に短縮されたうえ、回収率も向上し、(2)については、従来法の一部改良により簡便な作業が可能となった。

報告書

段丘堆積物の14C年代測定

not registered

PNC-TJ7454 97-002, 79 Pages, 1997/03

PNC-TJ7454-97-002.pdf:1.86MB

地下水の流れや分布などの地質環境を長期間にわたって予測するためには、隆起・沈降量を考慮した将来の地形や地質構造に関するデータが必要である。隆起・沈降量の予測には、変動が何時から開始し、どのような速度で継続しているかを解明する必要がある。本調査では、各地の隆起・沈降運動の開始時期や変動速度の開析に必要な段丘の形成年代を求めるため、段丘を覆う堆積物の年代測定を行った。今年度は、特に年代値データが不足している関東、九州、東北地方を対象に、計23試料の年代測定を行った。

口頭

活断層露頭における黒色土の放射性炭素年代の深度分布によるイベント認定の試み

安江 健一; 廣内 大助*; 松原 章浩; 國分 陽子

no journal, , 

地層処分のサイト選定や原子力施設の耐震評価においては、断層の活動時期の把握が重要である。活断層の活動時期を正確に把握するためには、断層周辺の堆積物について確度の高い堆積時期の決定が必要である。そのため、本研究では、断層周辺の黒色土を用いて、深度方向に連続的な放射性炭素年代の分布を明らかにし、活断層の活動に係るイベントの認定について検討した。測定試料は、横ずれ活断層である阿寺断層のトレンチ壁面から採取された黒色土である。測定の結果、約1万$$sim$$2千年前の値が得られ、深度が浅くなるに連れて若くなる傾向が認められたが、一部で速度が速くなる部分(約7,500年前、約2,000年前)や年代値が逆転する部分(約6,000年前、約4,000年前)が存在する。これらは、断層変位の低下側での堆積量の増加、断層変位や地震動による崩壊に伴う下位層の混入が考えられる。このように、黒色土の放射性炭素年代測定を連続で行うことで、これまで見落とされていた地質イベントも検出できる可能性がある。本結果の解釈については、阿寺断層全体の活動セグメントの問題も踏まえて慎重に検討する必要がある。

口頭

Source apportionment of carbonaceous matter in PM$$_{2.5}$$ at NOTO peninsula using $$^{14}$$C analysis

山田 怜奈*; 池盛 文数*; 中村 俊夫*; 南 雅代*; 渡邊 隆広; 木ノ内 健人*; 松木 篤*

no journal, , 

環境変動のメカニズムを理解するためにエアロゾル粒子中の主な成分の一つである炭素の寄与率と供給源を明らかにすることが必要である。著者らの最近の研究により、能登半島における微小なエアロゾル粒子には炭素成分がおおよそ50%以上含まれていることが明らかになっている。エアロゾル粒子に含まれる炭素成分は多様であり、それらの化学形態と供給源を推定することは困難であった。そこで、本研究では放射性・安定炭素同位体比を用いて、エアロゾル粒子中の炭素成分の分析を行った。能登半島の先端にある大気観測拠点(NOTOGRO)において、2014年6月26日から7月26日まで一週間ごとにPM$$_{2.5}$$ハイボリュームエアサンプラーを用いてエアロゾル粒子を採取し、炭素同位体比測定を行った。$$^{14}$$C濃度測定は名古屋大学のタンデトロン加速器質量分析計、$$delta$$$$^{13}$$C測定には安定同位体比質量分析計を用いた。採取した4試料の放射性炭素濃度はそれぞれ約70pMC(パーセントモダンカーボン)であった。これらの結果は、化石燃料由来の物質のみではなく、現代の植物の影響や人為的なバイオマス燃焼由来物質の寄与が相対的に大きいことを示す。

口頭

A Study on the radiocarbon distributions of dissolved organic carbon in the central Pacific Ocean

Jeon, H.; 小川 浩史*; 乙坂 重嘉

no journal, , 

海水中の溶存有機炭素が持つ放射性炭素(DO$$^{14}$$C)の濃度は、海洋における有機炭素の起源、滞留時間、輸送経路を議論する際の指標となることが知られている。発表者らは、中央太平洋における海水中のDO$$^{14}$$C濃度の南北断面から、大洋レベルでの有機物循環を明らかにすることを目的として研究を進めている。海水中のDO$$^{14}$$C濃度分析には、試料にUVを照射し、試料中の有機物の全量を酸化分解した後、生成した二酸化炭素中の炭素同位体比を加速器質量分析装置で計測する手法が用いられている。しかしながら、この酸化分解には、高温を発生する大型の装置を必要とすることや、その手順が煩雑なことなどから、DO$$^{14}$$Cの濃度の報告例は限られている。本研究の第一段階として、発表者らは、低圧水銀ランプと酸化触媒を組み合わせ、試料を低温に維持したまま、高い効率で溶存有機物を酸化させる手法を開発することとした。本講演では、これまでに太平洋で得ているDO$$^{14}$$C分布の計測結果を概観し、DO$$^{14}$$Cの分布を決定する生物学的・非生物学的過程について議論するとともに、DO$$^{14}$$C分析法の改良点について報告する。

口頭

Improvement of photochemical extraction system for radiocarbon study of dissolved organic carbon in the central Pacific Ocean

Jeon, H.; 乙坂 重嘉; 山下 洋平*; 小川 浩史*

no journal, , 

海水中には、大気中の二酸化炭素に匹敵する量の溶存有機炭素(DOC)が存在している。DOCが持つ放射性炭素(DO$$^{14}$$C)濃度は、海洋における有機炭素の起源、滞留時間、輸送経路を議論する際の指標として役立つことが期待されている。しかしながら、DO$$^{14}$$Cの分析には、高温を発生する大型の装置を必要とすることや、その手順が煩雑なことなどから、報告例は限られている。低圧水銀ランプと酸化触媒を組み合わせ、試料を低温に維持したまま、高い効率で溶存有機物を酸化させる手法を開発したため、その性能について詳しく解説する。加えて、計画中の中央太平洋における海水中のDO$$^{14}$$C濃度の南北断面調査が、大洋レベルでの有機物循環を解明するうえで重要な役割を果たすことについて述べる。

口頭

化学的前処理法の違いによる放射性炭素年代測定に対する影響評価

山田 隆二*; 國分 陽子; 若月 強*; 安江 健一

no journal, , 

斜面崩壊、地すべり、土石流などマスムーブメント及び断層変位は、発生地域の地形を大きく変える自然現象であり、将来の地質環境の予測・評価ではそれらの履歴を復元し長期的な地形の安定性を評価することが重要である。過去に発生した現象により堆積物に埋没した樹木片試料などを用いた放射性炭素年代測定に基づいて履歴の復元を行うためには、既存文献のデータをコンパイルし、分析者や前処理法が異なる年代測定結果を比較することが必要となる。本研究では、島根県津和野町の土砂堆積物中から採取した樹木試料を用いて、化学的洗浄法(酸-アルカリ-酸処理、セルロース抽出等)、洗浄処理者や同位体比測定者を様々に組み合わせた放射性炭素年代測定結果を評価した。放射性炭素年代値が約2200年より若い試料では、実験プロトコルに従っている限り、処理者、測定者の違いによる年代値のばらつき、不一致は測定誤差より小さい。約4万5千年の試料では、化学的洗浄法, 処理者, 測定者の組合せによって測定誤差を超えたばらつきが見られるものの、結果の加重平均値は試料採取した露頭層序と一致することから、特定の実験場の要素に起因する系等誤差の影響は小さいと考えられる。

口頭

Measurement of radiocarbon in marine dissolved organic carbon by UV oxidation using grid lamps of low pressure mercury

Jeon, H.; 乙坂 重嘉; 山下 洋平*; 小川 浩史*

no journal, , 

海洋での炭素循環に溶存有機炭素(DOC: Dissolved Organic Carbon)が果たす役割を明らかにするツールとして、DOCとして存在する放射性炭素(DO$$^{14}$$C)の活用が期待されている。しかしながら、DOCの濃度が極めて低いことに加えて、高い濃度で塩類が存在する海水中のDO$$^{14}$$Cの定量は困難であり、その報告例は少ない。その限られた研究例では、海水からDO$$^{14}$$Cを抽出する方法として、消費電力が比較的大きく、高音を発生する中圧水銀ランプを用いて海水に紫外線を照射する方法が採用されてきた。講演者らは、よりエネルギー効率の高い対向式の平面低圧水銀ランプを用いることで、試料を低温に維持したまま、高い効率で溶存有機物を酸化させる手法を開発した。講演では、同位体比が既知の標準試料や、DOC濃度の低い深層海水に本法を適用して得たDO$$^{14}$$Cの計測結果から、その性能について解説する。

口頭

JAEA-AMS-TONOにおける放射性炭素年代測定の前処理技術開発の現況

渡邊 隆広; 國分 陽子; 藤田 奈津子; 松原 章浩*; 西尾 智博*; 三宅 正恭; 加藤 元久*; 磯崎 信宏*; 虎沢 均*; 西澤 章光*; et al.

no journal, , 

加速器質量分析法(AMS)の発展により、放射性炭素($$^{14}$$C)年代測定は地質試料の形成年代推定等、深地層の科学的研究に広く応用されている。各分野への応用展開が進むにつれて、AMSによる測定技術のみならず、汎用性のある前処理技術を構築し測定精度を維持するため、前処理の自動化や標準手法の整備が求められている。本研究では、JAEA-AMS-TONOにおいて、自動化機器の一部である元素分析(EA)燃焼法を用いた二酸化炭素精製とグラファイト調製による$$^{14}$$C測定を継続し、バックグラウンドの低減及び精確さの向上を検討した。測定結果は、標準試料であるIAEA-C1で0.13-0.16pMC、C5で22.7-23.0pMC、C6で148.3-151.1pMCであり、各標準試料の$$^{14}$$C濃度の合意値と$$pm$$2$$sigma$$の範囲で一致した。また、作業の効率化に加えて、地層中の植物片等の少量試料の$$^{14}$$C測定に対応するため、炭素量0.1から1mg以下での前処理作業についても検討した。標準試料IAEA-C4の測定では炭素量の減少とともに$$^{14}$$C濃度が増加する傾向が見られ、現代炭素の混入が推察された。今後は、グラファイト調製方法やガラスラインの改良等により汚染を低減させ、さらに少量での$$^{14}$$C測定を目指す。

口頭

島根県津和野町における大規模崩壊による堰止め湖の形成年代と堆積過程

若月 強*; 山田 隆二*; 國分 陽子

no journal, , 

2013年7月28日の豪雨により、島根県津和野町では、溶結凝灰岩地域において多数の表層崩壊と土石流が発生し、河道の側壁や河床が侵食されて、2013年よりも古い斜面変動による堆積物の露頭が断続的に出現した。6つの小流域などの露頭から、土砂堆積と同時に埋没・枯死したと考えられる木片試料を53試料採取して放射性炭素年代測定を実施した。ここで、2万年以前の試料に対しては、測定試料調製の二酸化炭素精製時に段階加熱処理を行ない、汚染の影響を減じた。津和野町名賀では、標高約418m付近の複数地点で堰止め湖堆積物と思われる黒色の粘土層が存在し、地形図から推定される大規模崩壊の堆積箇所よりも上流側に分布する。それらの年代は場所ごとに異なるが、多くが55ka以前から41kaを示すことから、大規模崩壊は5.5万年以前に発生し、それによる堰止め湖は少なくとも4.1万年前まで維持されたと考えられる。また、堰止め湖堆積物からなる露頭の1つでは、53kaから41kaまでの1.2万年間に約3.5mの堆積物が堆積していることから、約0.3m/1000年の堆積速度と計算された。

口頭

海水中の溶存有機態放射性炭素分析システムの改良

Jeon, H.; 乙坂 重嘉; 渡邊 隆広; 阿瀬 貴博*; 宮入 陽介*; 横山 祐典*; 小川 浩史*

no journal, , 

海水中の溶存有機炭素が持つ放射性炭素(DOC-14)の同位体比を精度よく分析し、その年代を決定することで、海洋での溶存有機物の分布に時間軸、すなわち、溶存有機物の分解速度や、海域間での移動時間等の情報を与えることが期待されている。われわれはこれまでに、海水中のDOC-14分析に成功させていたものの、大型の前処理装置を用いる必要があり、その分析を広く適用させるには至っていなかった。本発表では、この装置をより安全で取り扱いやすいものとするために加えた改良点について報告する。海水からのDOC-14の抽出には既往の方法を踏襲し、試料に紫外線(UV)を照射して生じた二酸化炭素を回収・精製し、C-14同位体比をAMSで計測する方法を採用した。大きな改良点として、UV光源に有機物の分解に適した短波長($$lambda$$=172nm及び185nm)のUVが照射可能な低圧水銀ランプを導入した。これによって、試料処理中の温度上昇を大幅に低減するとともに、照射装置のサイズを約半分に小型化することを可能にした。

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