タ イ と シ ベ リ ア の 湿 地 及 び 水 田 か ら 生 成 さ れ る メタ ン の 同 位 体 組 成中川書子・吉田尚弘（名古屋大学大気水圏科学研究所）
１）はじめにメタンは、現在対流圏に１、７ｐｐｍの濃度で存在する気体である（Ｃｒａｉｇ、１９８８）。メタン は 、 地 球 温 暖 化 や 光 化 学 反 応 系 に 影 響 を 与 え る （ Ｈ ａ ｎ ｓ ｅ ｎ ｅ ｔ 睦 、 １ ９ ８ ８ ） も の と して 重
要 な 気 体 で も あ る に も か か わ ら ず、 そ の 生 成 ・ 消 滅 の メ カ ニ ズ ム の 全 体 像 が 良 く 分 か っていない。大気中のメタンの同位体比は、メタンの生成源の同位体比とその寄与の割合と消滅の際の同位体効果のバランスにより成り立っている。大気中のメタンの同位体比と、各生成源の同位体比、消滅の際の同位体効果を解析することにより、その全体像を理解することを目的としている。
メタンの主要な自然発生源である湿地は、大部分が低緯度と北半球高緯度地域に分布する（ＭａｔｈｅｗｓａｎｄＦｕｎｇ、１９８７；ｙｘｓｅｌｍａｎｎａｎｄＣｒｕｔｚｅｎ、１９８９）。本研究では、メタンの生成機構、環境水とメタンの水素同位体比の関係、メタンの地球化学的循環を考察することを目的として、低緯度地域の代表としてタイの湿地と水田から放出されるメタ ン、 高 緯 度 地 域 の 代 表 と して シ ベ リ ア の 湿 地 と 天 然 ガ ス の メタ ン の 同 位 体 比 （ １ ３ Ｃ ・１４Ｃ・Ｄ）の測定を行なった。メタンは、酸化銅で、水と二酸化炭素にし、水は亜鉛で還元して水素にしてから、水素同位体比を測定し、二酸化炭素はグラファイト化を行なってから、加速器質量分析計で１４Ｃ濃度の測定を行なった。
２）試料採取地点
タイの試料は、タイ国マレー半島最南端（北緯６ 東経１０２ʻ）に位置するナラチワ州の 湿 地 と 水 田 か ら 生 成 さ れ る メタ ン で、 １ ９ ９ ０ 年 〜 １ ９ ９ ２ 年 に 採 取 さ れ た も の で あ る 。 この地域は、海水面変動により形成された泥炭地で覆われており、泥炭地の数ｍ下には、硫黄を多量に含む海成粘土層が存在する。
シベリアの試料は、永久凍土の広がる東シベリアとして、ヤクーツク市（北緯６２゛東 経 １ ３ ０ ） の ア ラス よ り 生 成 さ れ る メタ ン で、 １ ９ ９ ３ 〜 １ ９ ９ ４ 年 に 採 取 さ れ た も の で あ る 。
アラスは、永久凍土地帯特有の地形で、凍土が解けることによりできた嫌気的な湖である。永久凍土地域に広範囲に分布しており、そこからのメタン放出量は大きい。また、広大な湿地やガス田・油田が存在する西シベリアからは、プロトニコボ（北緯５６゛東 経 ８ ５ ） と ス ル グー ト （ 北 緯 ６ ２ 東 経 ７ ４ ） で、 湿 地 か ら 生 成 さ れ る メ タ ン と 大 気 試 料 が採取された。
３）結果と考察
タイの湿地と水田及びシベリアの湿地で生成されるメタンの炭素同位体組成の結果
を 図 １ に 示 す。 比 較 と して、 こ れ ま で に 測 定 さ れて い る 、 メタ ン の 炭 素 同 位 体 組 成­１５５

（ Ｑ ｕ ａ ｙ ｅ ｔ ａ に １ ９ ９ １ ） も 載 せる 。 メタ ン の １ ４ Ｃ 濃 度 は １ ３ Ｃ に 比 べ 測 定 が 困 難 で あ る だ めに、これまでの測定例数が少ないのが現状である。
水田の場合、大気中の二酸化炭素の１４Ｃ濃度とほとんど同じ位であることから、有機物の分解からメタン生成までの過程が早いと考えられる。これに対し、湿地では１４Ｃ濃度が１０〜３０％低いことから、有機物の分解が比較的ゆっくり行なわれていると考えられる。文献値の沼地や湿地等の結果と比べると、タイではほぼ同じ値であったが、シベリアでは１４Ｃ濃度が低めであった。文献値でも、アラスカやカナダのツンド
ラのデータは低めの値をとっており、高緯度地域での有機物の分解は、さらに遅い可能性が考えられる。また、シベリアの試料の場合、永久凍土中に閉じ込められていた古いメタンが多少混入している可能性も考えられる。
シ ベ リ ア の 湿 地 と 天 然 ガ ス の 炭 素 同 位 体 組 成 の 関 係 を 図 ２ に 示 す。 天 然 ガ ス 中 に は 、
１ ４ Ｃ が 存 在 せ ず、 １ ４ Ｃ 濃 度 を 使 え ば 微 生 物 起 源 で あ る 湿 地 と 天 然 ガ ス を は っ き り 区 別することができる。今後、シベリア上空大気のメタンの１４Ｃ濃度を測定することにより、それぞれどれくらい大気に寄与しているかが分かる。その際湿地の１４Ｃ濃度は、今回求めたような低い値を用いる必要がある。
メタンの安定同位体組成の結果から、炭素同位体比より、易分解性有機物の多いと考えられる水田では、炭素同位体比が高く、主に酢酸発酵過程により生成されているのに対し、湿地では、炭素同位体比が低いことから、主にＣ０２還元過程により生成されていることが分かった。水田でも、硫酸酸性土壌である泥炭質土壌のものは鉱物質土壌に比べ、Ｃ０２還元過程の寄与が大きい傾向が見られた。タイとシベリアでは水素同位体比が異なっており、高緯度地域のシベリアのほうが低いことから、環境水の水素同位体比が反映していることが分かった。湿地の場合、水素同位体比に大きな変動が見られた。Ｃ０２還元過程によりメタン生成が行なわれるような環境では、硫酸還元が活発であると考えられ、硫酸還元により軽い水素が使用されることにより、メタンの水素同位体比が高くなると考えられる。

謝 辞
タイの試料を提供していただいた、京都大学生態学研究センターの杉本敦子助手、ヤクーツクの試料を提供していただいた、国立環境研究所の野尻幸宏主任研究員に深く 感 謝 し ま す。 １ ４ Ｃ 濃 度 の 測 定 を 行 な う に あ た っ て、 御 指 導 く だ さ っ た 名 古 屋 大 学 年
代 測 定 資 料 研 究 セ ン タ ー の 中 村 俊 夫 助 教 授 、 池 田 晃 子 技 官 に 感 謝 の 気 持 ち を 捧 げ ま す。
グラファイトターゲット作成の御指導をくださった名古屋大学大気水圏科学研究所の小 栗 一 将 氏 に 感 謝 い た し ま す。 真 空 ラ イ ン 作 成 に あ た って は 、 名 古 屋 大 学 化 学 科 ガ ラ
ス エ 作 室 の 野 田 敏 明 技 官 に 大 変 お 世 話 に な り 、 こ こ で 厚 く 御 礼 申 し 上 げ ま す。 ま た 、名古屋大学工学研究科の森泉純氏には、真空ライン関する御助言を頂きありがとうご
ざ い ま し た 。 ま た 、 そ の 他 の 御 指 導 して 頂 い た 方 々 に も 深 く 御 礼 申 し 上 げ ま す。

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図１タイ及びシペリアの湿地と水田から放出されるメタンの炭素同位体組成刈器­６１．７

１２０４．４‰１０５７ｐＭ

１００８０ΣＱ．

Ｕ：］

６０４０２０­３３‰ＯｐＭ０７０­６５­６０­５５­５０­４５­４０­３５­３０
δ １ ３ Ｃ ‰図 ２ シ ベ リ ア の ア ラス か ら の メ タ ン

および天然ガスの炭素同位体組成１５７ｌｓｏｔｏｐｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｍｅｔｈａｎｅｅｍｉｔｔｅｄｆｒｏｍｗｅｔｌａｎｄｓｉｎ
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Ｍｅｔｈａｎｅ，ａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｒａｃｅｇａｓｗｈｉｃｈｃｏｎｔｒｏｌｓｔｈｅｅｎｅｒｇｙｂｕｄｇｅｔａｎｄｃｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆｔｈｅ
ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ，ｉｓｄｏｌｌｌｉｎａｎｔｌｙｅｒｎｉｔｔｅｄｆｒｏｍｗｅｔｌａｎｄｓ．Ｗｅｈａｖｅｓｔｕｄｉｅｄｒａｄｉｏｃａｒｂｏｎａｎｄｓｔａｂｌｅｃａｒｂｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｎ弛ｏｔｏｐｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｎｌｅｔｈａｎｅａｎｄｔｈｏｓｅｏｆｅｎｖ卜（）ｎｍｅｎｔａｌｗａｔｅｒｔｏ
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ｉｎｗｅｔｌａｎｄｓ．ＭｅｔｈａｎｅｆｒｏｍＳｉｂｅｒｉａｉｓ（ｊｅｐｌｅｔｅｄｉｎｄｅｕｔｅｒｉｕ１１１ｔｈａｎｍｅｔｈａｎｅｆｒｏｍ
Ｔｈａｉｌａｎｄ，ｗｈｉｃｈｒｅｆｌｅｃｔｓｔｈｅｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅｒａｔｉｏｓｉｎｅｎｖｉｒｏｒｌｍｅｎｔａｌｗａｔｅｒｉｎｔｈｉｓａｒｅａ．

１５８­

口頭発表
中川書子・吉田尚弘・野尻幸広り１Ａ．Ｍ２ｌｋａｒｃ）ヽ・（三三三），シベリアの永久凍土地帯からの湖から放出されるメタンの同位体組成，日本地球化学会要旨集，ｐ２８２

Ｎ．ＹｏｓｈｉｄａａｎｄＦ．Ｎａｋａｇａｗａ（１９９５），Ｒａｄｉｃ３（：ａｒ１３０ｎβｔａｂｌｅｃａｒｂｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｎｉｓｏｔｏｐｅｒａｔｉｏｓｉｎ
ｍｅｔｈａｎｅｆｒｏｍｓｏｍｅａＪｓｙｓｔｅｍｓｉｎｎｏｒｔｈｅｒｎＥｕｒａｓｉａｗｉｔｈｌ・ｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｔｈｏｓｅｉｎ
ｅｎｖｉｌ­ｏｎｍｅｎｔａｌｗａｔｅｒ，ＡｂｓｔｒａｃｔｏＨｎｔｅｒʻｒｌａｔｉｏｎａ１ＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＩＧＢＰ­ＮｏｒｔｈｅｒｎＥｕｒａｓｉａ
Ｓｔｕｄｙ，ｐ１９１５９­