[MIS14-P11] 干潟の高濃度リン酸を説明する新過程に関する実験的検討
キーワード：干潟、リン酸、高濃度
干潟の高濃度リン酸を説明する新過程に関する実験的検討
14153044 永田光陽
（指導教員：楊宗興）
【はじめに】
一般にリン酸は河川中では非常に低濃度(<0.3µmol/L)であるが，干潟の間隙水では100µmol/L以上もの非常に高濃度のリン酸が測定されている(中野 卒業論文2017)。よって従来から考えられているように上流からのリターや下水からのリン酸供給があったとしても、この高濃度をつくるとは考えにくい。本研究では干潟に高濃度のリン酸を供給する新しい仕組みとして土壌粒子の重要性を提唱する。土壌粒子から無酸素状態にてリン酸が溶出する供給経路である。そこで本研究では、室内実験にて土壌粒子を還元環境中で風化させ、水中へのリン酸放出があるか検討した。
【試料と方法】
干潟の発達している千葉県小櫃川の上流の岩石（表面5cm~10cm）を採取した。実験室に持ち帰り粉砕後、ふるい分けした2mm以下の土壌粒子をガラス瓶に20g入れた。ここに超純水200ml加え、還元剤として亜硫酸ナトリウム5%(他の)を2ml添加したものと還元剤が無い瓶を用意した。次にすべてのガラス瓶にて炭酸風化を促すために二酸化炭素を2分間曝気し、酸素の無い還元的環境とした。10日間毎に25ml採取し、モリブデンブルー法によりリン酸濃度、モリブデンイエロー法によってケイ酸濃度を測定した。濃度の経時的な変化はone-way ANOVAおよびTukeyの検定を，培養25日間の濃度の増加速度における還元剤有・無の差はt検定を用いて評価した。
【結果と考察】
培養瓶中のリン酸濃度は経時的に増加し（Fig. 1A,還元剤有，無どちらも p<0.05），ケイ酸濃度も経時的に増加した(Fig.1B,還元剤有，無どちらもp＜0.05)。ケイ酸の増加は炭酸風化による。したがって、無酸素条件においては炭酸風化に伴うリン酸の放出が生ずることが示された。ケイ酸濃度の増加速度は還元剤の有無（31.8±0.1, 31.5±0.5 μmol L-1 day-1）により統計的に有意な差があったものの(p<0.001)，その差は非常に小さかった（0.4±0.4μmol L-1 day-1）。その一方，リン酸濃度は還元剤を入れた方が増加速度が有意に大きかった(還元剤有無それぞれ 0.05±0.01, 0.02±0.00μmol L-1 day-1, p＝0.019)。その差は、酸化鉄が還元されることでリン酸が溶出したことによると考えられる。したがって無酸素条件下での土壌粒子の風化・還元過程が、干潟での高濃度リン酸の供給に寄与していると考えられる。
14153044 永田光陽
（指導教員：楊宗興）
【はじめに】
一般にリン酸は河川中では非常に低濃度(<0.3µmol/L)であるが，干潟の間隙水では100µmol/L以上もの非常に高濃度のリン酸が測定されている(中野 卒業論文2017)。よって従来から考えられているように上流からのリターや下水からのリン酸供給があったとしても、この高濃度をつくるとは考えにくい。本研究では干潟に高濃度のリン酸を供給する新しい仕組みとして土壌粒子の重要性を提唱する。土壌粒子から無酸素状態にてリン酸が溶出する供給経路である。そこで本研究では、室内実験にて土壌粒子を還元環境中で風化させ、水中へのリン酸放出があるか検討した。
【試料と方法】
干潟の発達している千葉県小櫃川の上流の岩石（表面5cm~10cm）を採取した。実験室に持ち帰り粉砕後、ふるい分けした2mm以下の土壌粒子をガラス瓶に20g入れた。ここに超純水200ml加え、還元剤として亜硫酸ナトリウム5%(他の)を2ml添加したものと還元剤が無い瓶を用意した。次にすべてのガラス瓶にて炭酸風化を促すために二酸化炭素を2分間曝気し、酸素の無い還元的環境とした。10日間毎に25ml採取し、モリブデンブルー法によりリン酸濃度、モリブデンイエロー法によってケイ酸濃度を測定した。濃度の経時的な変化はone-way ANOVAおよびTukeyの検定を，培養25日間の濃度の増加速度における還元剤有・無の差はt検定を用いて評価した。
【結果と考察】
培養瓶中のリン酸濃度は経時的に増加し（Fig. 1A,還元剤有，無どちらも p<0.05），ケイ酸濃度も経時的に増加した(Fig.1B,還元剤有，無どちらもp＜0.05)。ケイ酸の増加は炭酸風化による。したがって、無酸素条件においては炭酸風化に伴うリン酸の放出が生ずることが示された。ケイ酸濃度の増加速度は還元剤の有無（31.8±0.1, 31.5±0.5 μmol L-1 day-1）により統計的に有意な差があったものの(p<0.001)，その差は非常に小さかった（0.4±0.4μmol L-1 day-1）。その一方，リン酸濃度は還元剤を入れた方が増加速度が有意に大きかった(還元剤有無それぞれ 0.05±0.01, 0.02±0.00μmol L-1 day-1, p＝0.019)。その差は、酸化鉄が還元されることでリン酸が溶出したことによると考えられる。したがって無酸素条件下での土壌粒子の風化・還元過程が、干潟での高濃度リン酸の供給に寄与していると考えられる。