[M-TT37] 地球化学の最前線：高度分析装置と地球惑星科学

[MTT37-02] 対流圏二酸化炭素の高精度三酸素同位体異常定量法開発

*常川 駿¹、角皆 潤¹、中川 書子¹ (1.名古屋大学大学院環境学研究科)

キーワード：二酸化炭素、高精度、三酸素同位体

対流圏二酸化炭素 (CO₂) の三酸素同位体組成 (Δ¹⁷O) は地球表層環境の炭素サイクルを定量化する上で有用なトレーサーとなる。しかしこれをトレーサーとして活用するには、0.01‰前後の高精度でΔ¹⁷Oを定量化する必要がある。このような高精度でCO₂のΔ¹⁷Oを測定するため、従来はO₂に定量的に変換した上で質量分析されてきたが、O₂に変換するには非常に反応性の高いフッ化物などの試薬を使う必要があり、より安全で簡便な大気CO₂のΔ¹⁷O定量手法が求められていた。
本研究ではCO₂をH₂Oに定量的に変換した上で、これをキャビティリングダウン分光法 (CRDS) を用いて測定する新しいCO₂のΔ¹⁷O高精度測定法を開発した。まず大気CO₂を真空ラインに導入し、沸点差を利用して窒素 (N₂) や酸素 (O₂)、水 (H₂O) と分離した後、質量数と沸点が近いN₂Oは－70℃に冷却したPorapakPSカラム (長さ3m 内径0.31cm) を用いて分離する。精製したCO₂はニッケル触媒のもと水素と600°Cで反応させ、メタン (CH₄) と水 (H₂O) に変える。CH₄は除去し、精製したH₂OのΔ¹⁷OをCRDSで測定した。
本研究では大気CO₂を精製し、CO₂をH₂Oに変える真空ラインを新規に開発し、CO₂の精製条件、CO₂の還元反応条件、H₂OのΔ¹⁷O分析条件の検討を行った。本研究で開発した測定法は (1) 取り扱いが安全で簡単である、(2) 測定時間が短い (一試料50分)、(3) 比較的高精度で測定できる、という利点がある。本研究で開発した新しい測定法を用いることにより、大気CO₂のΔ¹⁷Oを0.015‰ (1σ) 以内の精度で測定することができた。この測定法を用いて名古屋の都市大気と自動車の排気ガス試料を採取して、含まれるCO₂のΔ¹⁷Oを測定して比較したところ、都市大気の方が0.22‰高くなることが明らかになり、トレーサーとして活用できることが確認できた。