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。

Understanding the acid (PO43-) cycle in the water environment is important for diagnosing and predicting the current state of environmental change. A new indicator for estimating the source of acid loading is reported by Sambuichi et al. (2023). This study aims to analyze the acid D'17O in the water environment and to understand the acid cycle quantitatively. It is necessary to determine the concentration of acid in the river with general man-made pollution before and after 1 umol/L and to ensure the necessary amount of acid in the river water with more than 100L by D'17O analysis. In the meantime, the water sample with large capacity is difficult to be concentrated and reduced in volume. Development of on-site acid concentration method and its adsorption support Specifically, the diameter of granular water is about 4mm, and the diameter of granular water is 7cm and the height of granular water is 23cm. As a result, the solution of hydrochloric acid dihydrate was dissolved in ultrapure water and prepared at a flow rate of about 10umol/L. The solution of hydrochloric acid was prepared at a flow rate of about 0.6 L/min. The solution of hydrochloric acid was prepared at a flow rate of about 20%. After heating at 80 ° C, the solution was acidified with 5mmol/L of water and immersed in 5 minutes. About 50% of the acid was extracted. D'17 O analysis is aimed at improving the quality of the product.