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The origin of iron and zinc in aerosols based on isotope fractionation process of metal elements during vaporization

基于金属元素汽化过程中同位素分馏过程的气溶胶中铁和锌的来源

基本信息

批准号：
21J11420
负责人：
名取幸花
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J11420/
关键词：
エアロゾル亜鉛同位体比鉄同位体比 XAFS

项目摘要

大気中に浮遊する微小粒子であるエアロゾルは、地球上の物質循環に重要な役割を果たしており、気候変動にも影響を与えることが知られている。一例として、外洋域において生物一次生産を制限する鉄や亜鉛の供給源としての重要性が示唆される。このうち、人為起源エアロゾル中の鉄は燃焼気化によって低い同位体比を示し、他の起源と区別できることが先行研究で明らかにされている。一方、大気中への気化を経た鉄の供給源としては火山活動も該当する。本研究では、火山起源エアロゾル中でも人為起源と同様に低い鉄同位体比が確認されるか検証し、過去の気候変動の原因と考えられているアイスコアや堆積物中の鉄の供給源を推定する指標としての鉄同位体比の利用可能性について考察することを目的とした。また、地球表層での気化に伴う同位体分別現象について元素間での系統的な理解を深めるため、室内燃焼実験を実施して粒径別エアロゾル試料を採取し、難揮発性元素の鉄と高揮発性元素の亜鉛の同位体比の特徴を比較した。本年度は、前年度までに阿蘇山と室内燃焼実験でそれぞれ採取した粒径分画エアロゾル試料の分析を進めた。阿蘇山の火山起源エアロゾルの微小粒径では、鉄・亜鉛ともに同位体分別が認められた。この値は人為燃焼試料より小さいが、産業革命以前の気候変動に関連したシグナルとしては本研究の分別も重要な意味を持つ可能性がある。また、室内燃焼実験のエアロゾル試料の分析からは、同条件下での燃焼気化による同位体分別効果は亜鉛よりも鉄の方が大きいことが示された。本研究のエアロゾルの分析からは、特に亜鉛に関して大気中濃度と化学種の情報を併せることで、様々な起源の同位体比を統一的に解釈できる可能性が示された。今後の発展課題として、アイスコア中のエアロゾルや大気降下物質を主要な供給源とする堆積物などの分析によって、大気中の鉄・亜鉛の起源の変動史が解明されることが期待される。

Large particles floating in the atmosphere are important for the circulation of matter on the earth. For example, the importance of iron and lead supply sources in the control of primary biological production in foreign countries is demonstrated. The origin of iron in China is due to its low isotope ratio, and its origin is due to its advanced research. The iron supply source of a large number of volcanic activities The purpose of this study is to investigate the anthropogenic origin of volcanoes, the identification of low iron isotope ratios, the identification of evidence, the causes of past climate changes, the estimation of iron supply sources in deposits, and the possibility of iron isotope ratios utilization. The characteristics of isotope ratio of iron and lead, which are refractory elements, are compared. This year, compared with the previous year, the indoor combustion of Aso Mountain was analyzed by particle size analysis. The volcanic origin of Mount Asu is recognized by the small particle size of iron, lead and iron isotopes respectively. This value is related to the changes in the weather before the industrial revolution, and it is possible to maintain the significance of this study separately. The analysis of the sample of indoor combustion and combustion under the same conditions shows that the isotope is different from that of iron. The analysis of this study shows the possibility of a unified solution of the isotope ratio of the origin of lead in high concentrations and information on chemical species. Future development issues include the analysis of deposits from major sources of heavy metals and the elucidation of the history of iron and lead in heavy metals.

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Speciation and isotopic analysis of zinc in size-fractionated aerosol samples related to its source and chemical processes

DOI：
10.1016/j.atmosenv.2022.119504
发表时间：
2022-11
期刊：
Atmospheric Environment
影响因子：
5
作者：
Sachika Natori;M. Fujiwara;Minako Kurisu;M. Tanimizu;T. Iizuka;Y. Takahashi
通讯作者：
Sachika Natori;M. Fujiwara;Minako Kurisu;M. Tanimizu;T. Iizuka;Y. Takahashi

燃焼気化に伴う同位体分別の考察に基づく大気エアロゾル中亜鉛の起源および大気中の挙動の解明

基于与燃烧汽化相关的同位素分馏的考虑，阐明大气气溶胶中锌的来源和行为