宮城教育大学環境教育研究紀要

第７巻 (2004)

気体検知管による二酸化炭素の放出・吸収の測定テスト－炭素循環を理解する教材化にむけて－
川村寿郎 *・紺野昇 **・菅原敏*

Simplified Test for CO2 Release and Absorption Using the Gas Detecting Tubeand the Teaching Material to Understand the Carbon Cycles
Toshio KAWAMURA, Noboru KONNO and Satoshi SUGAWARA
要旨：炭素循環における大気への二酸化炭素の放出と吸収を理解する教材の開発をめざし、気体検知管を使って，さまざまなものを対象にして二酸化炭素濃度の変化を測定するテストを行った。測定対象を段階的に組み合わせることによって、炭素循環を体験的に理解できる学習プログ
ラムが作成できそうである。
キーワード：炭素循環、二酸化炭素、気体検知管、地球環境、環境学習教材

これまで二酸化炭素を検知する方法として、石灰水

１．はじめに環境学習の中で、身の回りの物質がさまざまに様態がふつうに用いられてきた。石灰水は安価ではあるもを変えながら循環していることを最初に理解する意義のの、事前にまとまった量と容器を準備しなければなは大きい。水はその代表であり、「水の循環」はこれらない。また、微量の濃度ではほとんど検知できず、までの環境学習の中でもひんぱんに取り上げられてき濃度の定量的な変化もわからない。そこで、最近では、た。しかし、現在の地球環境問題の中で、水と並んで携帯性があってどこでも使用でき、微量の濃度でも検重要な循環物質である炭素（または二酸化炭素）につ知できるという利点をもつ気体検知管がかなり普及しいては、まだ対象とされることが少ない。これは、水てきた。これは理科の授業でよく取り扱われているほと異なり、二酸化炭素は気体であるため目に見えず、か、環境学習でも、文部省（1995）の環境教育指導資発生や吸収などの移動が実感できないことによる。

料をはじめとして、気体検知管を使った事例がいくつ二酸化炭素が大気中の温室効果ガスであり、それがか見受けられる。

近年急速に増加して、地球温暖化のもとになっている

本研究では、地球規模での炭素循環を念頭におき、ことがよく知られるようになった。しかし、大気中の大気への二酸化炭素の放出と吸収を実感する体験とし二酸化炭素の濃度（0.37％）を正しく知っている者はて、気体検知管を使った測定を行うために、さまざま少なく、大学生（本学学生）でさえそれを数％と答えなものを対象にして放出や吸収の際の二酸化炭素濃度る者が多い。また、大気中の二酸化炭素の発生源が、の変化について試験的に測定テストを行った。対象学すべて人為的なものとみる者も少なくない。これらは年は小学校高学年とし，屋外でも実施可能な簡便的な過剰なほどの情報知識の結果かも知れないが、そもそ測定を想定した。テストの結果を考慮に入れた学習プも地球環境での炭素循環という基本的な見方が備わっ

ログラムの作成はまだ不十分であるが、炭素循環に関ていない現れとみることもできよう。大気への二酸化連づけた測定の内容について、これまでの検討結果を炭素の発生や吸収を実感する機会があれば、こうした報告する。

状況は少なからず改善されるに違いない。

＊

宮城教育大学理科教育講座 , ＊＊宮城教育大学教育学部理科教育専攻－59 －気体検知管による二酸化炭素の放出・吸収の測定テスト２．
二酸化炭素の放出と吸収の基本的概念て明らかになっているわけではない。産業革命以後の

１）炭素循環

人間活動で大気中に放出されたはずの二酸化炭素は、地球の中で、地圏、気圏、水圏、生物圏および人間大気中に徐々に残留しているのは確かであるが、現在圏を通じて移動する物質の中で、酸素に次いでその移動の大気中には、量的にみておよそ半分しか蓄積されて量が大きいものが炭素である。炭素がさまざまな時空スおらず、残りの行方は“ミッシングシンク”とも言わケールで各圏を回ることを総じて「炭素循環」と言う。

れている（中澤ほか，1999）。

炭素循環は、時間スケールとして、数億年～数百万大気への二酸化炭素のフラックスとして、大気と海年のオーダーと数年～数百年のオーダーで異なった循

洋との間では、海面への吸収（溶解）が放出を上回っ環系をなしている（平，2001）。前者は地質年代スケーており、マイナスとなる。海洋中では表層水の生物活ルのものであり、それは地球の歴史そのものと言える。

動を介した中・深層水との収支で、ほぼバランスがと後者は、産業革命以後の地球環境の変動であり、人間れており、陸上からのフラックスも入れた余剰分は海圏の関与が大きい。

底（実際には生物死骸）として堆積固定される。一方、地質年代スケールの炭素循環では、固体地圏の役割

大気と陸上との間では、森林において、光合成によるが大きい。地球誕生時の炭素が、プルーム活動、プレー吸収が呼吸と分解による放出を上回る点ではマイナス

トテクトニクス、火山活動、風化／浸食／堆積作用、である。森林に吸収された二酸化炭素は有機炭素とし生物活動によって循環しながら地圏の中に固定されてて土壌中に蓄積固定される。しかし、人間活動によるゆき、地圏が現在最大の炭素リザーバー（貯蔵量）を化石資源の燃焼や消費および森林の破壊などによってもっている。現在も続く地球内部からの脱ガスによる放出される量が年間 71 億 t あり、海面と森林の吸収炭素の放出を除けば、20 ～ 30 億年前以降には、気圏によるマイナス量を大きく上回る。植林による吸収量や水圏と接する地圏表層部では、風化／浸食／堆積作を減じても、年間およそ 32 億 t の炭素量が大気中に用と生物活動が重要である。前者は地圏の主たる構成蓄積されてゆく。

物である珪素と炭素の酸化物の移動／集積であり、循大気中に微量に含まれる気体の中で、地球から放射環の基盤をなす。後者は、化石生物による炭素の固定される赤外線を吸収する性質の気体を温室効果ガスとであり、地球史では、特に約 25 億年前以降の海洋で言い、水蒸気、二酸化炭素、メタンなどがある。中での光合成生物による炭酸塩生産と約４億年前以降の陸も二酸化炭素は、大気全体からみると微量であるが、上での森林樹木による炭化水素固定と酸素の大気へのこの 200 年で急速に増加している。この増加により地放出が主要である。それらは、現在、地圏中の石灰岩球全体の気温が上昇して、これまでの気候・海洋・生および石炭・原油（およびメタンハイドレート）とし物など地表全般の環境が変化しつつあり、それは大気て固定されており、これらの化石資源を人間圏が消費への二酸化炭素のフラックスをさらに高めてゆくと懸して、本来の循環系を乱している。

念されている。

２）二酸化炭素の放出と吸収
前述の地質年代スケールの炭素循環における地圏の役割と異なり、数百年～数千年のオーダーでの炭素循
環では、海洋（特に中・深層）と陸上の土壌のリザーバーとしての役割が大きく、数年～数百年では、大気への二酸化炭素のフラックス（流量）が重要となり、これが現在の地球環境問題に大きく関わる。
地圏表層の大気、海洋、森林、および地表の土壌では、図１に示すような炭素循環が行われている。しかし、そのフラックスやリザーバーの見積もりは、まだすべ

図１．炭素循環と１年間の炭素収支量のモデル．国立科学博物館ホームページをもとに簡略化．数値は億 t．
河川の運搬，海洋生物との収支，海洋中での堆積固定，およびメタンハイドレートは含めていない．

－60 －宮城教育大学環境教育研究紀要

第７巻 (2004)て石灰岩に固定されていることも理解する。

３．気体検知管について
現在、教材として市販されている簡易気体検知管に【実験方法】①キャップ付きのペットボトル（炭酸飲は北川式とガステック社製とがあり、両者とも、二酸料用 500化炭素、酸素、窒素、酸化硫黄、アンモニア、硫化水

れて（図３）、それに希塩酸（2％ HCl）50素など 300 数種の気体濃度を検知できる。今回は測定けて浸してから、すぐにキャップを閉める。

範囲の幅が広いことから、ガステック社製の二酸化炭②３分間放置した後、検知管（2L）をキャップの穴（あ素検知管の 2L（測定範囲：0.13 ～ 3％）と 2H（測定らかじめ開けておく）から入れて測定する。

範囲：1 ～ 20％）および酸素検知管の 31B（測定範囲：【実験結果】上記の分量で測定した結果、二酸化炭素3 ～ 24％）を用いて測定した。なお、二酸化炭素検知濃度は 2.5％であった。石灰岩や塩酸の分量を替えて管は、学校現場でも近年よく用いられるようになり、測定してみたが、上記の分量がほぼ適当量であった。

平成 10 年の学習指導要領改訂後の教科書にも掲載さ

石灰岩をより細かく砕き、塩酸を加えてよく振るなどれている。小学校では、６学年理科の「生物とその環の操作をしてみたところ、濃度は急に上昇した。

境」の単元で、人（または動物）の呼吸を調べる際に２）コンクリートブロックの溶解による二酸化炭素の使用されることが多い。

）の中に、砕いた石灰岩（約 300g）を入程度をか放出

検知管は、図２-1 に示すように、ガス採集ポンプ【ねらい】コンクリートなどの人工物として、二酸化にセットして吸引する。ただし、二酸化炭素 2L 検知

炭素を含む物質を人間活動の中で利用していることを管では、0.25％以下では目盛りが読み取りにくい（図理解する。また、岩石やコンクリートを溶かすほどの２-2）ため、児童が使用するには 0.1％毎（ほぼ 1mm）強い酸性雨が現在降っていることを例示する。の補助目盛をつけておくような工夫が必要である。可【実験方法】①集気用のポリ袋（容量約 50 ）の中で、能であれば、約 0.20％以下の濃度測定では、別途 2ELビニール皿の上に置いたコンクリートブロック（39（測定範囲：0.03 ～ 1％）を使用することが望ましい。

× 19 × 19c m）に希塩酸（2％ H C l）200程度をかけてから、ポリ袋を密閉する（図３）。

４．測定テスト② 30 分以上放置した後、ポリ袋の端に穴を開けて、１）岩石の溶解による二酸化炭素の放出検知管（2L）を挿入して測定する。

【ねらい】自然の現象の中では、風化・浸食の過程で【実験結果】30 分後には 2.1％、１時間後には 2.5％

岩石が雨（弱酸性）で溶解する際に、多量の二酸化炭に達し、それ以後はほとんど上昇しなかった（図４）。

素が発生する。地球の炭素循環の基本として、生物活有為な測定値を得るには、集気袋からできる限り排気動とは無関係に、ふつうに二酸化炭素が大気に放出中してから密閉する必要があり、希塩酸濃度をやや高くされているとともに、地球上の二酸化炭素が固体とし

図２．ガス検知管（ガステック式）．１：ガス吸引ポンプに取り付けたところ．２：二酸化炭素検知管（2L）．

－61 －図３．石灰岩の溶解による二酸化炭素の放出と水への吸収
１：ペットボトル内での希塩酸による石灰岩の溶解
２：石灰岩の溶解によって放出される二酸化炭素の集気と水への吸収．

気体検知管による二酸化炭素の放出・吸収の測定テスト④水の入った方のペットボトルを軽く振った後、再びキャップの穴に検知管（2L）を挿入して測定する。
【実験結果】二酸化炭素濃度は、上記の③では 2.0％、④では約 0.7％であり、水 100を入れた場合には、1.3％であった。しかし、これは検知測定するガスの吸引を考慮すれば、必ずしも減少量がすべて水に溶解して吸収された量とは言えない。そのため、有為な減少を示すとすれば、より大きな容量のペットボトルで行うことが必要である。
４）土壌呼吸による二酸化炭素の放出
図４．コンクリートブロックの溶解によって放出される二酸化炭素を集気しているようす．

【ねらい】地球上の炭素循環において、土壌中に蓄積される炭素量は膨大である。土壌中には多種多様な微生物類（バクテリア、菌類）や動植物類が生活しており、それらが分解や呼吸を行っている。森林土壌では、これに樹木の根からの呼吸も加わる。ここでは、こうした「土壌呼吸」によって大気中に二酸化炭素が放出されていることを理解する。
【実験方法】①森林土壌のうち、土壌層位の上部（A0層～ A 層）にあたる部分（おもに腐葉土の部分）または畑土壌の表層部約１k g を集気用のポリ袋（容量約50 ）の中に入れて密閉する（図５）。

図５ 希塩酸をかけたコンクリートブロックの溶解による二酸化炭素濃度の変化．

②４時間以上放置した後、ポリ袋の端に穴を開けて、検知管（2L ／ 2H）を挿入して測定する。
【実験結果】森林土壌と畑の土壌を同じ条件で測定し（5％程度）すれば、より速く濃度が上昇する。

た結果、二酸化炭素濃度は森林土壌の方がより高く上

３）水への二酸化炭素の吸収昇する。気温の低い晩秋期に１時間毎に測定したとこ【ねらい】二酸化炭素は水に溶けて吸収されることをろ、二酸化炭素濃度は、３時間後までは大きな差はな

基本的に理解する。その上で、地球の炭素循環の中で、いが、その後は森林土壌の方が次第に高くなり、６時大気中の二酸化炭素は、基本的には、地球表層の７割間後には畑土壌の２倍以上となった（図６）。また、を占める海洋に吸収されてゆくことを例示する。

同じ時期に、落葉混じりの森林土壌を測定したとこ【実験方法】①水 300を入れたペットボトル（炭酸ろ、５時間後には 1.2％で、１日後には 4.0％となった。

飲料用 500 ）のキャップに穴を開けて、ビニール

そのため、この実験では、気温の高い時期に、半日程チューブ（内径 6mm、長さ 30cm）を取り付けてから、１）度放置した方がより有為の濃度変化を測定することがで使用した石灰岩砕片の入ったペットボトルキャップできる。につなぐ（図３）。

５）ヒトの呼吸による二酸化炭素の放出②石灰岩の入った方のペットボトルに、希塩酸（2％【ねらい】動物は呼吸によって二酸化炭素を放出してHCl）50程度を入れてからすぐにキャップを閉める。

おり、われわれ人間も例外ではない。成人１人によ③３分以上放置してから、水の入った方のペットボト

る呼気中の二酸化炭素濃度は、安静時で 1.32％、極ルのキャップの穴に検知管を挿入して測定した後、ビ軽作業時で 1.32 ～ 2.42％、 軽作業時で 2.42 ～ 3.52

ニールテープで塞ぐ。

％、中等作業時で 3.52 ～ 5.72％、重作業時で 5.72－62 －宮城教育大学環境教育研究紀要

第７巻 (2004)

測定する。
【実験結果】上記の実験のポリ袋では、平均 3.5％程度であった。より大きなポリ袋（容量約 50 ）では 2.5％程度であり、呼気の回数も多く必要とするので、容量10 以下の適当な大きさが望ましい。集気袋からできる限り排気してから密閉することも必要である。この実験は小学校理科６学年でも取り上げられており、気体検知管の使い方の最初の練習を兼ねるとともに、できれば運動前後での呼気の濃度の違いを調べてもよ
図６．腐葉土の呼吸によって放出される二酸化炭素を集気しているようす．

い。
６）植物の呼吸による二酸化炭素の放出【ねらい】動物と同様に、植物も呼吸によって二酸化炭素を放出している。ここでは、樹木の呼吸を例として二酸化炭素の放出について理解する。
【実験方法】①日没後、樹木の葉・枝を集気用のポリ袋（容量約 50 ）で覆い、排気してから、枝にひもでくくり付けて密閉する。
②夜明け前まで放置した後、ポリ袋の端に穴を開けて、検知管を挿入して測定する。
【実験結果】一般に植物では、茎や幹の部分よりも花序や葉の部分での呼吸が大きく、しかも成長期のも図７．土壌の呼吸による二酸化炭素濃度の変化．のほど呼吸量が大きいとされる（小林，1982）。今回、葉の面積の比較的大きいツバキを用いて、12 月の夜間に 2 時間毎に測定したところ、12 時間後には検知管の測定下限（0.13％）をわずかに上回る濃度（約0.15％）が検出され、通常の空気中の濃度（0.037％）
より高くなることがわかった。また、同様な方法で同じ時期にマツ（針葉樹）で測定を行ったところ、2 時間毎に徐々に濃度が高くなることが確認された。しかし、これは検知管の測定誤差内にあり、十分正確な結果とは言えない。この実験では、代謝活動の活発な気図８．落葉混じりの森林土壌の呼吸による二酸化炭素濃度の変化．

温の高い春期～夏期に成長期の植物を用いることが望～ 9.02％とされる（空気調和・衛生工学会規格ホーあり、放出される二酸化炭素濃度を野外で測定するこムページによる）。ここでは、動物の呼吸による二酸とは困難と言える。そこで暗室または暗箱を用いて完化炭素の放出として、最も身近な例として、ヒトの呼全に遮光し、１～２日後に測定すれば有為な測定量に気の二酸化炭素濃度を調べる。

なるとみられる。

【実験方法】①集気用のポリ袋（容量約 5 程度）に呼７）樹木の光合成による二酸化炭素の吸収と酸素のましいが、その時期は光合成をしない夜間が短時間で放出気を数回送り込んでふくらませて密閉する。
②ポリ袋の端に穴を開けて、検知管（2L）を挿入して－63 －【ねらい】大気中の二酸化炭素は、陸上ではもっぱら気体検知管による二酸化炭素の放出・吸収の測定テスト

森林で吸収されており、森林の林間では、日中には基素は、おもに有機炭素として蓄積される。これらの炭本的に二酸化炭素に欠乏した状態にある。ここでは、化水素や炭素が燃焼することにより、大気中に再び二樹木が光合成を行うことによって、二酸化炭素を吸収酸化炭素として放出されている一方で、人間は燃焼にすることを基本的に理解する。

よる種々のエネルギーを得ている。ここでは、固定さ【実験方法】①日中に樹木の葉の多い部分を集気用のれた炭素が燃焼によって再び二酸化炭素となって大気ポリ袋（容量約 50 ）で覆い、排気してから、枝にひ中に放出されることを確認する。

もでくくり付けて密閉する。

【実験方法】①七輪の中で木炭（200 ～ 300g）の火を②ポリ袋の端に穴を開けて、呼気を吹き込んで、袋をおこし、その上に煙突と金属製の漏斗を重ねてから膨らませる。

（図 11-1）、ペットボトル（500 ）または集気用のポ③ 30 分以上放置した後、ポリ袋の端に穴を開けて、リ袋（容量約 10 ）に注入して密閉する。

検知管を挿入して測定する。

②キャップまたはポリ袋の端に穴を開けて、検知管【実験結果】夏期の晴天の日にカエデを対象として測（2H）を挿入して測定する。

定したところ、二酸化炭素濃度は最初 2.0％から２時【実験結果】ペットボトルに３分間集気して測定した間後からは 0.25％以下に減少した（図 10-1）。同じ時

結果、二酸化炭素濃度は 5 ～ 6％であった。この実験は、期にカキとマツを対象として、同様な方法（最初の二二酸化炭素が空中にあまり拡散せずに高濃度で測定で酸化炭素濃度は 2 ～ 3％）で４時間後に測定したとこ

きることと発生する熱を下げるための工夫をしたもの

ろ、両者とも検知できない量（0.13％以下）に減少しである。これとは別に、持ち運びが容易なハンディコた。一方、同じ時期にカエデを対象にして、同様な方ンロを使ってポリ袋（容量約 50 ）へ 1 分以上集気し法で酸素濃度を測定したところ、最初 16％から６時
間後には 21％に上昇した（図 10-2）。なお、測定の際に、葉からの蒸散によるポリ袋内の水蒸気や水滴への二酸化炭素の吸収、水蒸気の検知管への影響、ポリ袋からの二酸化炭素の発生については、夜間に同様の条件で測定した結果との比較から、ほぼ無視できるものと判断される。
８）燃料の燃焼による二酸化炭素の発生【ねらい】森林の光合成によって吸収された二酸化炭

図９ 樹木の光合成による二酸化炭素の吸収を調べている
ようす．

図 10．樹木の光合成による二酸化炭素濃度と酸素濃度の変化．１：二酸化炭素濃度の変化．２：酸素濃度の変化．

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第７巻 (2004)

図 12．自動車排気ガスの二酸化炭素を集気しているようす

図 11．炭の燃焼によって放出される二酸化炭素を集気しているようす．１：七輪での炭の燃焼で放出される二酸化炭素の集気．下から，七輪，ステンレス製煙突，同漏斗を重ねてペットボトルに二酸化炭素を集気する．２：ハンディコンロでの炭の燃焼で放出される二酸化炭素のポリ袋への集気．

排気ガスを直接吸うことになり、危険である。そのため、集気を短時間（30 秒以内）で行い、マスクや軍手を着用するなどの安全面の配慮が欠かせない。

５．学習のすすめ方て測定したところ、二酸化炭素濃度は 1 ～ 2％であり、現在起こっている地球環境問題の中で、人間活動に七輪の木炭や石油ストーブでも同様な濃度が測定されよる大気中の二酸化炭素濃度の上昇に起因する地球温た。そのため、より簡便な測定とするには、低濃度用暖化が最大の問題であることはよく知られており、そ検知管（2E L）を使い、耐熱性の集気袋から検知する

うした情報がメディアや授業での説明などから多くのか七輪の上の暖気を直接測定しても構わない。ただし、児童にとっても既知となりつつある。しかし、知識といずれにしても必ず軍手など着用し、火傷や換気などしては備わっていても、それを体験的に実感するために十分注意する必要があることは言うまでもない。には、上記のような測定を通じて例示することが効果

９）自動車排気ガスの二酸化炭素の発生的といえる。上記の測定実験は、いくつか組み合わせ【ねらい】
人間の活動は炭化水素などの燃焼による種々て行うべきものが含まれており、それらを段階的に行のエネルギーによって現在支えられているが、それにうことが学習の進め方として必要であろう。

よって大気中に大量の二酸化炭素が放出されている。

大気を中心とした地球規模での二酸化炭素の放出／

ここでは、産業革命以後の動力燃料の大量消費によっ吸収の中で、最初は、石灰岩の溶解による放出と水へて大気中の二酸化炭素濃度が増加し、温暖化をはじめの吸収を同時に並行して行い、陸上岩石の風化と海洋とするさまざまな地球規模の環境変化をもたらしていへの吸収を例示すべきであろう。これによって地球規ることを理解するための導入とする。

模での炭素循環における海洋の役割や、二酸化炭素貯【実験方法】①自動車の排気口に集気用のポリ袋（容蔵庫としての石灰岩の役割などについて暗示して理解

量約 50 ）を開いて排気ガスを約 30 秒間集めた後、できる。その上でコンクリートブロックの溶解を行い、袋をふさいで密閉する。

石灰岩を原料とする人工物の風化によって人為的に二②ポリ袋の端に穴を開けて、検知管（2H）を挿入して酸化炭素が放出されていることを理解する。
次に生物の呼吸による二酸化炭素の放出について、測定する。
【実験結果】2000c c クラスのガソリンエンジン乗用車

動物、樹木、土壌の各々を対象にして測定する一方で、で 30 秒間集気した結果、二酸化炭素濃度は約 3.5％

樹木の光合成による二酸化炭素の吸収と酸素の放出のであった。集気する時間が１分間では約 4.5％、２分測定を平行して行う。これはもちろん森林における二間では 6.0％であった。この実験では、集気する際に酸化炭素の吸収と放出を例示するものであり、地球上－65 －気体検知管による二酸化炭素の放出・吸収の測定テストの炭素循環の中での森林の果たす役割とともに、土壌呼吸などは野外でも簡単に実施できる。また、木炭のの呼吸が大きなウェイトを占めることを理解する。

燃焼や水への吸収は、身近な生活の中でも導入できる。

最後に、人為的な二酸化炭素の放出として、木炭のそのため、例えば、森林の中に立地する少年自然の家

燃焼や自動車排気ガスによる二酸化炭素の排出を測定などでは、野外活動としての測定が十分可能であるとする。その際に、木炭の燃焼によって放出された二酸ともに、野外炊事などで行う燃焼の中に測定を取り入化炭素をそのまま用いて、樹木の光合成による吸収をれることも可能であろう。

行えば、炭素の出入が直接わかり、かつ森林の二酸化炭素吸収の大きさも実感できる。

今回の測定に関連した環境学習を「総合的な学習の時間」のテーマとするならば、他の教科と合わせなが以上の測定の中で、放出または吸収の大きさがかな

ら、授業時間も比較的柔軟に設定して、いくつもの対り実感できる。例えば、呼吸による放出は 3％未満の象を測定することが望まれる。地球規模での炭素循環濃度変化で、測定にも長時間を要するのに対して、木としての二酸化炭素の放出／吸収の全体像が理解され炭の燃焼は数分程度で 5 ～ 6％となり、自動車排気でることによってはじめて、森林の吸収や人為的な排出はそれがさらに短い。すなわち、人為的な排出の方がの役割がクローズアップされることになるだろう。ま自然状態での放出よりも、短時間で多量に大気中に二た、測定と合わせて、二酸化炭素の収支や量の計算、酸化炭素を放出していることがわかる。一方、吸収の集気装置づくりなどの算数や工作の教科要素も取り入

方は、水への溶解と光合成によるが、これは数時間でれることもできるであろう。

数％程度の減少であり、燃焼や自動車排気よりは変化の割合は低い。ここから、大気中の二酸化炭素の吸収

謝は、放出に較べると、あまり効率的でないことが実感される。

辞本研究を行うにあたり、理科教育講座の平吹喜彦教
授には、森林や樹木の炭素移動について種々ご教示い大気を基準とした二酸化炭素の増加と減少についてただいた。記してお礼申し上げる。なお、本研究は（財）

は、図１の炭素循環の模式図をもとにして、児童にも日産科学振興財団の平成 15 年度理科教育助成を受け簡単に計算させることができる。放出と吸収で移動すて行った。研究の一部に日本学術振興会科学研究費補る炭素量を仮にすべて二酸化炭素量に換算（× 3.67）助金（課題番号 16611001）を使用した。

して、放出と吸収の差（117 億 t）を求める。そしてこの差の量が毎年大気中に蓄積されてゆくことと、二引用文献

酸化炭素が地球からの放射熱を妨げる温室効果を果た

小林萬壽男，1982．植物生理学入門－教師のための平していることを解説して、地球の気温が上昇を続けて易な解説－．268pp．共立出版．

いることを理解させる。その上で、こうした温暖化を文部省，1995．空気を調べる－空気中の酸素・二酸化食い止めるために、測定で実感した人為的な二酸化炭炭素などの濃度測定－．環境教育指導資料（事例編）：

素の排出量を減らすこととそのための方策へと発展さ

69-73．

せる。

平 朝彦，2001．地質学１ 地球のダイナミックス．
296pp．岩波書店．

６．おわりに

鳥海光弘・田近英一・吉田茂生・住 明正・和田英太郎・二酸化炭素の検知管は、0.1％程度の微量から 20％

大河内直彦・松井孝典，1996．岩波講座地球科学２程度までの範囲の濃度を簡単に測定することができ

地球システム科学，220pp．岩波書店．

る。数多く測定するとその購入費用がかかるものの、中澤高清・原 宏・住 明正・森田恒幸・米本昌平，

石灰水に較べると、測定対象や測定範囲が巾広く、は1999． 岩 波 講 座 地 球 環 境 学 ３ 大 気 環 境 の 変 化．

るかに多くの用途がある。

326pp．岩波書店．

今回行った測定テストの中で、樹木の光合成や土壌－66 －