南極アイスコア中の硫酸の酸素同位体異常に基づく過去の大気酸化力の復元

基于南极冰芯硫酸氧同位素异常重建过去大气氧化能力

• 批准号: 19J00682
• 负责人: 石野 咲子
• 金额: $ 3.24万
• 依托单位: Kanazawa University (2021)National Institute of Polar Research (2019-2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J00682/
• 关键词: 酸素同位体異常; 南極; 硫酸エアロゾル; アイスコア; 大気酸化過程

本年度は南極アイスコア中のΔ17O(SO4)値の分析に注力した。南極ドームふじ近傍で掘削された浅層アイスコア試料（過去約2000年分）の提供を受け、コア表面の汚染除去作業、溶存硫酸イオンの精製・分離、およびΔ17O(SO4)値の測定をすべて完了した。結果、Δ17O(SO4)値は過去2000年間にかけて3-5‰の範囲で有意な増減を示し、西南極のアイスコアを分析した先行研究データ（2-4‰）とは異なる傾向が観測された。これに加えて、前年度に発見した「大気や雪中において、メタンスルホン酸（MSA）の酸化によってΔ17O(SO4)値が特異的に高い硫酸が生成される」という知見を踏まえ、同試料中のMSAイオン濃度の分析を実施した。さらに当初の計画に加え、火山噴火由来の硫酸の寄与を検討するため、マルチコレクター型誘導結合プラズマ質量分析法（MC-ICP-MS、東京大学 大学院理学系研究科 地球惑星科学専攻共用機器を利用）により、同試料のδ34S(SO4)値の分析も実施した。以上を含む化学指標との相関解析を行なった結果、いずれもΔ17O(SO4)値との明確な相関は見られなかった。このことから、アイスコア中のΔ17O(SO4)値は、①硫酸生成に関わる大気酸化反応経路の変化、②雪中でのMSA酸化による硫酸生成の寄与率、③大気への硫黄供給源の違い、といった情報を複合的に反映している可能性が示唆された。また本年度は、前年度に発見した指標変質に関する知見を、国際学会において発表した。この知見は本研究の「Δ17O(SO4)値の変動要因の理解」という視点に限らず、「極域大気中のエアロゾル生成過程の理解」にも重要な研究として評価され、大気化学分野の国際学会において若手研究者ポスター賞を受賞した。

This year's analysis of Δ 17O (SO4) values in the South Pole was focused. We have completed the supply and treatment of shallow samples (about 2000 years ago) excavated near Antarctica, the decontamination of surface samples, the purification and separation of dissolved sulfuric acid, and the measurement of Δ 17O (SO4) values. The results show that Δ 17O (SO4) values have been increasing intentionally from 3 to 5‰ over the past 2000 years, and the trend of variation in the West Antarctic has been measured. The analysis of MSA concentration in the same sample was carried out. In addition, the analysis of δ 34S (SO4) value of the same sample was carried out by the mass analysis method (MC-ICP-MS, Department of Geoscience, Graduate School of Science, University of Tokyo). The above results include the correlation analysis of chemical indicators and the correlation analysis of Δ 17O (SO4) values. The Δ 17O (SO4) value in the sulfur source indicates the possibility of (1) the transformation of sulfuric acid production related to the oxidation of sulfuric acid,(2) the rate of sulfuric acid production related to MSA acidification in snow, and (3) the combination of information related to the oxidation of sulfur source. This year's annual report on the quality of indicators related to knowledge, international society report This knowledge was recognized by the International Society for the Division of Chemical Sciences of Japan for its important research on "Understanding the Essential Causes of Δ 17O (SO4) Value Change" and "Understanding the Formation Process of the Polar Region".

项目成果

東南極における大気硫酸の硫黄安定同位体組成の均一性と氷期-間氷期の硫黄起源のシフトに対する示唆

东南极洲大气硫酸硫稳定同位素组成的均匀性及其对冰期和间冰期之间硫起源变化的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: 石野咲子;服部祥平;Savarino Joel;Legrand Michel;Albalat Emmanuelle;Albarede Francis;Preunkert Susanne;Jourdain Bruno;吉田尚弘
• 通讯作者: 吉田尚弘

Oxidation of methanesulfonate into sulfate at inland Antarctica evidenced by 17O-excess signature

17O 过量特征证明南极内陆甲磺酸盐氧化成硫酸盐

• 发表时间: 2021
• 作者: Ishino Sakiko;Hattori Shohei;Legrand Michel;Chen Qianjie;Alexander Becky;Shao Jingyuan;Huang Jiayue;Jaegle Lyatt;Jourdain Bruno;Preunkert Susanne;Yamada Akinori;Yoshida Naohiro;Savarino Joel
• 通讯作者: Savarino Joel

三酸素同位体組成（Δ17O）から示唆された東南極における特徴的な大気硫酸生成反応

三氧同位素组成 (Δ17O) 显示东南极洲特征性大气硫酸生成反应

• 发表时间: 2020
• 作者: 石野咲子;服部祥平;Legrand Michel;Chen Qianjie;Alexander Becky;Shao Jingyuan;Huang Jiayue;Jaegle Lyatt;Jourdain Bruno;Preunkert Susanne; 山田明憲;吉田尚弘;Savarino Joel
• 通讯作者: Savarino Joel

University of Washington(米国)

华盛顿大学（美国）

IGE, Universite Grenoble Alpes/CNRS/Ecole Normale Superieure (LGL-TPE)(フランス)

IGE、格勒诺布尔阿尔卑斯大学/CNRS/巴黎高等师范学院 (LGL-TPE)（法国）