hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水素製造機能を持つ高効率固体電気化学リアクターの検討

水素は将来のエネルギー体系の基軸をなすと考えられている重要な燃料である。水素を燃料電池に供給して、クリーンな発電システムを構築する試みが活発になされている。本研究では高温型の固体電界質燃料電池において、電極上に直接炭化水素燃料を供給し、改質反応により水素を製造しながら発電を行う、内部改質型の燃料電池について検討した。燃料としてCH_4を用いる場合H_2O改質とCO_2改質の2種の方法が考えられるが、いずれの場合にも発電が可能であった。但し燃料過剰領域では炭素析出により大きく性能は低下した。メタノールを内部改質した場合は炭素析出は進行せず良好な発電が可能であった。一方、C_1炭化水素を用いた場合は炭素析出が激しく進行したために、燃料電池性能の劣化が著しい。この劣化は不可逆で、水素で炭素を除去した後でも電極性能は回復しなかった。低温型の高分子電界質燃料電池においても水素製造技術は極めて重要である。この燃料としては常温で液体のメタノールが適していると考えられる。メタノールは300°Cでも容易に改質されて水素となるが、その改質ガス中には1%程度のCOが含まれる。燃料中のCOは燃料電池のPt電極性能を劣化させるので、その低減法について検討した。水性ガスシフト反応はCOと水蒸気の反応によってCO_2へ無害化する反応で、低温ほど平衡論的に有利である。この反応に最も活性な触媒はCu-Zn/Al_1O_3系であった。しかし低温では触媒活性が不十分なために、平衡転化率に近づけることができない。そこで反応ガス中に微量の酸素を混入して反応の促進を試みたところ、低温活性の向上に極めて有効であることが明らかになった。固体酸化物燃料電池(SOFC)は、水素以外にも炭化水素系燃料を直接導入して改質反応により内部で水素を製造し発電できる点が他の燃料電池に比べて際立った特長だが、内部改質型SOFCの実作動例のデータは極めて乏しい。本年度は、メタンとメタノールを燃料とした内部改質型SOFCの発電特性を調べるとともに、固体高分子電解質型燃料電池への直接供給を目的とした改質ガスからのCOの選択的除去法について検討した。メタンの水蒸気改質反応CH_4十H_2→CO十3H_2において、炭素析出を避けるためには、H_2O/CH_4は比少なくとも1.0以上である必要がある。一方、多量のH_2Oを添加すれば炭素の析出は抑制できるが、極端に水蒸気が多くなると発電特性は低下する。電池外部の改質器で予め改質したガスを供給する外部改質のほうが、内部改質よりも開回路電圧と過電圧の両方で優れていることが分かった。これは、外部改質ではCH_4がほぼ平衡転化率に達しているのに対し、改質反応と電極反応が電極触媒上で同時に進行する内部改質の場合、アノードとして用いられているNi-YSZサ-メットの量は改質触媒としては不足なため、平衡転化率に到達しにくいためと考えられる。一方、メタノールを燃料とする場合、H_2が生成する経路には水蒸気改質反応以外に熱分解反応がある。発電条件である1000°Cでは、メタノールが熱分解反応CH_3OH→2H_2+COによってH_2にほぼ100%転化することが分かった。大量のH_2Oを供給しなくても炭素析出などが発生しないためメタンを燃料とする場合に比べて高い発電出力が得られるので、電極に直接供給する燃斜としてはメタンよりメタノールのほうが適当と考えられる。さらに、改質ガス中の微量のCOを除去するためには水性ガスシフト反応と選択的酸化反応の組み合わせが有効であり、特にCu/ZnO-Al_2O_3系複合酸化物蝕

媒が優れていることがわかった。水素は将来のエネルギー体系の基軸をなすと考えられている重要な燃料である。水素を燃料電池に供給して、クリーンな発電システムを構築する試みが活発になされている。本研究では高温型の固体電解質燃料電池において、電極上に直接炭化水素燃料を供給し、改質反応により水素を製造しながら発電を行う、内部改質型の燃料電池について検討した。燃料としてCH_4を用いる場合H_2O改質とCO_2改質の2種の方法が考えられるが、いずれの場合にも発電が可能であった。但し燃料過剰領域では炭素析出により大きく性能は低下した。メタノールを内部改質した場合は炭素析出は進行せず良好な発電が可能であった。一方、C_2炭化水素を用いた場合は炭素析出が激しく進行したために、燃料電池性能の劣化が著しい。この劣化は不可逆で、水素で炭素を除去した後でも電極性能は回復しなかった。低温型の高分子電解質燃料電池においても水素製造技術は極めて重要である。この燃料としては常温で液体のメタノールが適していると考えられる。メタノールは300°Cでも容易に改質されて水素となるが、その改質ガス中には1%程度のCOが含まれる。燃料中のCOは燃料電池のPt電極性能を劣化させるので、その低減法について検討した。水性ガスシフト反応はCOと水蒸気の反応によってCO_2へ無害化する反応で、低温ほど平衡論的に有利である。この反応に最も活性な触媒はCu-Zn/Al_2O_3系であった。しかし低温では触媒活性が不十分なために、平衡転化率に近づけることができない。そこで反応ガス中に微量の酸素を混入して反応の促進を試みたところ、低温活性の向上に極めて有効であることが明らかになった。
作動記憶理論とバイリンガル二重符号化理論に基づく手話言語の記憶過程に関する研究

本研究は,音声言語を主なる対象としてきた認知・言語心理学の分野で,新たに手話という音声を伴わない言語を第2言語として取り上げ,その記憶過程を実証的に解明しようとするものである。作動記憶理論に基づく実験1から実験4までは,二重課題法を用いて,手話学習の未経験者に音声言語である日本語と視覚言語である手話との対連合学習を行わせた。手話単語のイメージ性の高低や動作幅の大小も要因操作した。実験1では並行課題として構音抑制課題を採用し,実験2では,並行課題として空間成分に関わる「ペダル踏み」課題を採用した。その結果,第2言語としての手話の語彙学習では,音韻短期記憶が音声言語ほどには重要な役割を果たさず,視・空間短期記憶も重要な役割を果たさないことが示唆された。しかし,手話の符号化には視覚的イメージなど視覚成分に関わる視・空間情報の処理と一時的保持が不可欠と考えられる。そこで,実験3では図形記憶課題を,さらに実験4では記号記憶課題を,それぞれ並行課題として採用し,視・空間短期記憶の役割を再検討した。その結果,学習試行数の増加に伴う手話単語の再生成績の上昇パターンは,図形・記号記憶課題の有・無条件間で異なり,図形や記号の視覚的リハーサルが手話動作の符号化を妨害することがわかった。視覚成分に関わる視・空間短期記憶は,第2言語としての手話の学習に重要な役割を果たすといえる。さらにバイリンガル二重符号化理論に基づく実験5では,手話の中級学習者に,日本語-日本語表現,日本語-手話翻訳,手話-日本語翻訳,手話-手話表現の4課題を偶発学習事態で行わせ,日本語の自由再生成績を比較した。その結果,日本語表象システムと手話表象システムは独立して機能し,しかも相互に結合していることが明らかとなった。また,手話動作に含まれる視覚情報は,絵や写真のそれとは質的に異なることも示唆された。本研究は,音声言語を主なる対象としてきた認知・言語心理学の分野で,新たに手話という音声を伴わない言語を対象とし,その記述過程を実証的に解明しようとするものである。平成11年度は,作動記憶理論を枠組みとし,手話言語の記憶過程における音韻的短期記憶の機能を明らかにするため,二重課題法を用いた実験研究を行った。従来の音声言語を対象とした研究では,第1言語と第2言語の単語の対連合学習において,音韻的短期記憶が重要な役割を果たすとされている(e.g.,Papagno et al.,1991)。音韻的短期記憶は,第2言語としての手話単語の符号化でも重要な役割を果たすのであろうか。本実験では,二重課題としての構音抑制の有・無と,松見(2000)に基づく手話単語のイメージ性の高・低,さらに学習試行数3の3要因を,いずれも被験者内変数として操作し,この問題を検討した。被験者は,手話の学習経験がない大学生と大学院生で,ビデオ画面に日本語単語と一緒に提示される手話表現を,実際に手を動かして符号化し,その後,刺激語として提示される日本語単語に対して,手話で動作表現するよう求められた。実験の結果,試行数の増加に伴う再生成績の上昇パターンは,構音抑制の有・無にかかわらず,手話単語のイメージ性の高・低によって異なることがわかった。また,各試行におけるイメージ性の高・低による成績差の生じ方は,構音抑制の有り・無し条件間で類似していることもわかった。構音抑制を行って内的な音声リハーサルを妨害しても,手話単語の符号化が難しくなるとはいえず,音韻的短期記憶が,手話言語の記憶過程において,音声言語ほどには重要な役割を果たしていない可能性が示された。

なお本実験の結果については,日本心理学会第64回大会(平成12年11月:国立京都国際会館)で口頭発表する予定である。本研究は,音声言語を主なる対象としてきた認知・言語心理学の分野で,新たに手話という音声を伴わない言語を対象とし,その記憶過程を実証的に解明しようとするものである。平成12年度は,作動記憶理論を枠組みとし,手話単語の記憶過程における視・空間短期記憶の機能を明らかにする実験研究を行った。松見(2000b)は,音声言語どうし(第1言語と第2言語)の対連合学習に重要な役割を果たす音韻的短期記憶(Papagno et al.,1991)が,手話言語の記憶過程では,それほど重要でない可能性を示した。そこで本研究では,手話動作を符号化するには,視覚・運動イメージという視・空間情報を処理し,それを一時的に保持する必要があるので,むしろ視・空間短期記憶が重要な役割を果たすのではないかと考え,これを検証することを目的とした。実験では,並行課題である「ペダル踏み」の有・無と,松見(2000a)に基づく手話単語のイメージ性の高・低,さらに学習試行数の3要因を,すべて被験者内変数として操作した。被験者は,手話の学習経験がない大学生で,ビデオ画面に日本語単語と対提示される手話動作を,手を動かして符号化し,その後,視覚提示される日本語単語に対して手話で動作表現するよう求められた。その結果,試行数の増加に伴う再生成績の上昇パターンは,手話単語のイメージ性の高・低で異なるが,並行課題の有・無条件間では類似していることがわかった。「ペダル踏み」が手話動作の符号化を妨害したとはいえず,視・空間短期記憶も手話言語の記憶過程では重要な役割を果たしていない可能性が示された。ただし,本実験の並行課題は空間成分にかかわる課題であり,視覚的イメージなど視覚成分にかかわる並行課題を用いた検討が今後必要であろう。本実験の結果は,日本教育心理学会第43回総会(平成13年9月:名古屋国際会議場)で口頭発表される予定である。平成13年度は,作動記憶理論に基づく実験1,2と,バイリンガル二重符号化理論に基づく実験3を行った。手話の符号化には,視覚・運動イメージという視・空間情報の処理と一時的保持が不可欠だが,平成12年度の実験では,視・空間短期記憶が重要な役割を果たすという結果は得られなかった(松見,2001)。ただし,この実験では「ペダル踏み」という空間成分に関わる並行課題が採用され,視覚的イメージなどの視覚成分に関わる並行課題を用いた検討がさらに必要となった。そこで実験1では,並行課題として図形記憶課題を用い,手話単語の動作幅の大小を操作して,手話学習未経験者に手話単語と日本語単語の対連合学習を行わせた。実験2では,並行課題として記号記憶課題を用い,手話単語のイメージ性の高低を操作して,同じく手話学習未経験者に手話単語と日本語単語の対連合学習を行わせた。その結果,学習試行数の増加に伴う手話単語の再生成績の上昇パターンは,図形・記号記憶課題の有・無条件間で異なり,図形や記号の視覚的リハーサルが手話動作の符号化を妨害することがわかった。視覚成分に関わる視・空間短期記憶は,手話の学習に重要な役割を果たすといえよう。
窒素固定ホットスポットにおける生物多様性とその要因

平成27年1-3月にコペンハーゲン大学のLasse Riemann教授の下で次世代シーケンサーを用いた窒素固定生物群集組成解析法を学んだ。本年度はここで分析されたデータを解析することにより、南太平洋の東西亜熱帯海域の窒素固定生物群集組成を明らかにした。同時に観測されたセジメントトラップで得られた沈降粒子と基礎生産の結果から、窒素固定生物群集組成が貧栄養海域の生物ポンプ(生物を介した深海への炭素輸送)の効率を決定していることがことが示唆された。自由生活者であるTrichodesmiumやCrocosphaeraが主要な水塊では溶存有機物の濃度が高く、窒素固定生物以外の植物プランクトン(特にProchlorococcus)の現存量が増加していたが、生物ポンプの効率は周辺の水塊に比べて減少していた。TrichodesmiumやCrocosphaeraは固定した窒素の大部分を排出することが知られており、そのために再生生産が高まっていたと考えられた。一方、共生性のUCYN-Aが優占する海域では生物ポンプの効率は増加していた。UCYN-Aが固定した窒素はそのホストに効率よく使われることが知られているが、この生物ポンプ効率の増加はそのような窒素の使われ方が関わっていたと考えられた。窒素固定生物群集は貧栄養海域内でも環境によって大きく異なることが知られている。地球上での貧栄養海域の大きさを考慮すると、将来的な窒素固定生物群集の変化は全球の炭素循環を変えてしまう可能性がある。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は本研究の目的の一つである、窒素固定ホットスポットの海洋生熊系における重要性を明らかにする点において大きな発見があった。熱帯・亜熱帯貧栄養海域は表層における栄養塩供給が極めて乏しく、生産の低い不毛な地域というイメージから「海の砂漠」と比喩されている。この貧栄養海域の中でも島付近では基礎生産が活発になり、また魚類生産も高まることが古くから知られていた。この現象は「島効果」と呼ばれ、この要因は島に定常流がぶつかることによって島影に湧昇が生じるためであるとこれまでの間考えられてきた。これに対し、本研究では西部南太平洋貧栄養海域において窒素固定によって駆動される島効果のプロセスが存在することを発見した。本研究では現場観測と衛星データ解析を組み合わせることで、窒素固定性シアノバクテリアのTrichodesmium属がこの島付近で雨期の河川流出がきっかけで増殖することを示した。Trichodesmium属は窒素固定を行いながら島から外洋域に広がっていく。これによって広範な海域で窒素供給が行われることとなり、基礎生産が上昇すると考えられた。調査海域の島の面積は四国と九州を足したほどであったが、島周辺での基礎生産が上昇する海域は控えめに見積もっても日本国土の約6倍に当たる面積を占めた。この現象は調査海域だけではなく、他の貧栄養海域の島周辺でも起こっている可能性がある。この広大な生態系の形成は陸域からの栄養塩の供給によって起こる。この点が従来の定説であった湧昇による島効果と大きく異なる。湧昇による島効果は人間活動の影響を受けないが,本研究で発見した島効果は島での人間活動の影響をうけることから、土地利用の変化が広大な海域に影響する可能性がある。平成26年度の研究により、昨年度発見した窒素固定による島効果が黒潮でも起こっていること、またこの現象が北太平洋の窒素収支にも影響を与えている可能性を明らかにした。シアノバクテリアのTrichodesmium属は窒素固定による島効果の鍵となる窒素固定生物と考えられており、また同時に黒潮における主要な窒素固定生物であることが明らかとなっている。黒潮はTrichodesmium属の現存量が周辺海域に比べて顕著に多くなることが古くから知られていたが、その要因はわかっていなかった。本研究による5回の観測航海によって、黒潮は他の周辺海域と比べて窒素固定の制限要素となる鉄やリンの濃度が高いわけではないことが示された。一方、島周辺の集中観測ではTrichodesmium属のブルームを観測し、同時に観測した流れ場と栄養塩環境からそのブルームは島近傍から外洋に向かって流れていたことが示唆された。琉球列島は珊瑚礁に囲まれた島が多く、過去の他の海域の研究では礁内においてTrichodesmium属がブルームを形成しやすいことが明らかとなっている。本研究による数値シミュレーションの結果、島から放出されたTrichodesmium属は概ね黒潮に乗って流れていくことが示された。これらの結果から、黒潮においてTrichodesmium属の現存量が増加するのは、黒潮が周辺海域よりも栄養塩環境がよいからではなく、島付近で増殖したTrichodesmium属が黒潮に供給されているためであることが示唆された。我々の過去の研究により黒潮の窒素固定は北太平洋の窒素収支に影響を与えていることが明らかとなっている。本研究は島周辺で起こる一見ローカルな現象が大規模スケールの物質循環に影響を与えている可能性を示した。

同時に観測されたセジメントトラップで得られた沈降粒子と基礎生産の結果から、窒素固定生物群集組成が貧栄養海域の生物ポンプ(生物を介した深海への炭素輸送)の効率を決定していることがことが示唆された。自由生活者であるTrichodesmiumやCrocosphaeraが主要な水塊では溶存有機物の濃度が高く、窒素固定生物以外の植物プランクトン(特にProchlorococcus)の現存量が増加していたが、生物ポンプの効率は周辺の水塊に比べて減少していた。TrichodesmiumやCrocosphaeraは固定した窒素の大部分を排出することが知られており、そのために再生生産が高まっていたと考えられた。一方、共生性のUCYN-Aが優占する海域では生物ポンプの効率は増加していた。UCYN-Aが固定した窒素はそのホストに効率よく使われることが知られているが、この生物ポンプ効率の増加はそのような窒素の使われ方が関わっていたと考えられた。窒素固定生物群集は貧栄養海域内でも環境によって大きく異なることが知られている。地球上での貧栄養海域の大きさを考慮すると、将来的な窒素固定生物群集の変化は全球の炭素循環を変えてしまう可能性がある。研究計画の当初、窒素固定ホットスポット(島)が周辺海域の生態系に影響を及ぼしているというところまでは予測していた。しかし、本年度に発見したように島周辺の現象(島効果)が北太平洋の物質循環にまで影響を及ぼしているというスケールの違いまでは予測していなかった。このような視点はこれまでの研究にないものであり、本研究により物質循環研究において新たな視座が与えられたと考える。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はnifH遺伝子(窒素固定を担うニトロゲナーゼをコードする遺伝子)の次世代シーケンス解析法を学ぶためにデンマーク、コペンハーゲン大学のLasse Riemann研究室に1月から3月までの2ヶ月間滞在した。当該研究室は世界で初めてnifH遺伝子の次世代シーケンス解析法を発表した研究室であり、分析からデータ解析のノウハウが蓄積されている。ここでは昨年度参加した白鳳丸KH-13-7航海及び2011年に参加した白鳳丸KH-11-10航海において採取したDNA及びRNAサンプルの分析を行った。両航海はそれぞれ南太平洋亜熱帯域の西部(KH-13-7)と東部(KH-11-10)を観測しており、KH-13-7航海では窒素固定による島効果と見られる基礎生産の上昇が見られた一方、KH-11-10航海では周辺に島はなく、島効果は観測されなかった。そのためこれらのサンプルの分析により、島効果のある海域とそうでない海域の窒素固定生物群集の違いを明らかにできると考える。今後はこのデータの解析と論文執筆を進める。研究計画の当初、窒素固定ホットスポットが周辺海域の生態系に影響を及ぼしているというところまでは予測していた。しかし、本年度に発見したように、雨期の河川流入がきっかけとなって窒素固定が活発となり、それによって広汎な海域の生産に影響を及ぼすというような、陸と海の連関までは予測していなかった。本年度で得た成果は島での人間活動が海洋生物生産に影響を与える可能性を示したことから、海洋保全を議論する上でも重要であると考えられ、この発見を契機に様々な研究分野の発展が期待される。
波動方程式の外力項の内部観測による決定問題の数理解析的研究

(1)波動方程式に対する逆問題の条件付き適切性の研究:まず、時間に関して不変である外力項を決定する逆問題を考察した。J. L. Lionsらが1980年代に提案したHilbert Uniqueness Methodといわれる境界制御における方法を本研究課題に適用し、外力項の境界観測に対する連続依存性を示した。さらに係数決定問題において、ある位相によって“疎"である例外集合を除けば、境界観測は波動方程式の係数を一意的に決定し、さらに係数の境界観測への連続依存性も示すことができた。(2)振動源を誤差を含む観測データから安定な方法で再構成する正則化の手法に対して近似解の収束を証明した。これは数値解析的見地からみて有用な成果である。(3)熱方程式に対する逆問題の条件付き適切性の研究:熱方程式の解における平滑化の性質によって、係数の観測データへの連続依存性に関しては、弱い評価しか一般には期待できない。しかしながら、適当な条件の下に時間に関するメリン変換を用いてこの問題を(1)で考えた問題に帰着させることによって熱方程式に対する逆問題を考察した。
高齢化社会の出現と工場労働組織の再編成

若年労働力不足は、裏を返せば労働力の中高年齢労働力と女性労働力の活用の必要を示している。これは景気の好不況を超えた構造的な問題である。この新しい局面に対応して工場の作業環境改善、エルゴノミクス的改善、作業組織の再編成等、様々な試みがおこなわれている。これらの新しい動きを、自動車産業、電気電子機器産業の日本の工場について調査研究した。その際とくに工場の作業組織再編成に焦点を合わせて、立ち入った検討を行ってきた。またその点で、ベルト・コンベアを廃止した世界最初の自動車工場ボルボのウデヴァラ工場を比較研究の基準とするため、調査し、またその関係者と共同研究を行ってきた。日本の自動車企業では、一方で、流れ生産は維持しながら、ベルトコンベアは廃止したホンダ高根沢、ダイハツ池田ミゼット工房、他方で、ベルトコンベアをも維持しながら、工程編成、作業編成に工夫を加えて標準作業の中身の過度の単純化を回避しようとする工夫(=完結工程)がある。また電気・電子機器企業では、ベルトコンベアを廃止したセル生産が急速に広まりつつある。労働力としては、中高年の経験者及び女性の活用が共通した特徴である。また作業の中身を見ると、細分化された分業を見直して、仕事の範囲を広げ、仕事の中身を充実させるのが共通した特徴である。また機械化を優先するというより、人と機械の共存が特徴になっている。これらの諸点は、ウデヴァラで開発、蓄積されたきた生産システムとかなりの点で共通性をもっている。若年人口の減少、若者の製造業離れ、グローバライゼイションによる製造現場でのグローバル・スタンダードの確保の必要等によって、日本の製造現場の職場環境も大きく変わりつつある。中高年者、女性にも対応できるようにし、その結果として、若者をもひきとめようというのである。こうした狙いをもった職場改善としては、工場の作業環境改善、自動化の推進、作業組織の再編成が主なものであるが、このいずれにも日本独自の工夫がみられる。野原はこのうち作業組織の再編に分析を集中している。その内容は以下の通りである。自動車産業の組立作業において、ベルトコンベアを維持しながらも、作業者の作業をこれ以上細分割することをやめて、作業者の作業に車の機能からみた文脈上の関連を出来るだけ確保し、作業者が、自分が何をやっているのかわかるようにする。特に作業者1020名程度で構成される最小作業単位においては、完全にひとつの部品機能が完結するようにする。これを「(自律型)完結工程」と呼んでいる。この新しい概念の導入の結果、作業は覚えやすくなり、何をやっているかわかるので、改善可能性や、やりがいも増大し、これと作業環境改善、「半」自動化を組みあわせることによって、中高年労働力でも対応できる職場になりつつある。またこの完結工程という概念を全社におし広げることによって、作業標準化に新たな基準がつけくわえられ、作業標準化は歴史上第2段階に入ったということが出来る。これは景気の好不況を越えた構造的な問題である。

労働力としては、中高年の経験者及び女性の活用が共通した特徴である。また作業の中身を見ると、細分化された分業を見直して、仕事の範囲を広げ、仕事の中身を充実させるのが共通した特徴である。また機械化を優先するというより、人と機械の共存が特徴になっている。これらの諸点は、ウデヴァラで開発、蓄積されてきた生産システムとかなりの点で共通性をもっている。
CAF法による高粘度油の輸送に関する基礎研究

海上に流出した難揮発性の油は波にもまれると水を取り込み、油中水滴型のエマルションになり高粘度化する。高粘度化したエマルションの回収は、高い圧力損失の発生や管路の閉塞が起きるため、通常の機材では困難である。本研究では原油の輸送で行われているCAF(Core Annular Flow)法の適用を検討した。CAF法とは管壁側に水の層、中央に高粘度の油を配した輸送方法である。以下に研究結果の概要を示す。1)エマルションの粘度C重油を用いて含水率を変えた粘度測定を行い、エマルションの粘度は含水率が0.75で元の油の数百倍に達することを明らかにし、エマルションの粘度と含水率および温度の関係を求める計算式を作成した。2)圧力損失3種の管径による流送送実験より、CAFの圧力損失はいずれも水のみの圧力損失を僅かに上回る程度になる事が明らかになった。3)高さ関数による計算CAFが平行平板間を流れる乱流と仮定し、k-εモデルおよび油水の界面を表す高さ関数を導入した計算を行った結果、界面の変動が比較的少ない場合にはCAFの圧力損失は水を僅かに上回る程度になる事が確認できた。しかし流速が速い場合や油の粘度が低い場合には界面の変動が大きくなり、高さ関数を用いた計算では対応出来ない事が判明した。4)改良VOF法による計算界面を斜線で分離する改良VOF法による計算を行った。計算精度の検証のために行った切欠き円盤の回転問題では良好な結果が得られた。この方法を用いることで粘度、流速を変えた油コアの圧力損失の計算や分離と合体が起きる複雑な油コアの計算が可能になった。5)回収装置一連の実験と計算結果を基に、企業と共同して吸い込み口にCAFの発生装置を付けた高粘度油に対応出来る回収機を開発した。海上に流出した難揮発性の油は海上で波にもまれると水を取り込み、油中水滴型のエマルションになり高粘度化する。含水率と粘度の関係を明らかにするためのC重油を用いて含水率を変えた粘度測定を行った。その結果エマルションの粘度は含水率が0.75の場合に最大になり、元の油の粘度の数百倍の達することが明らかになった。同様の実験をA重油で行ったがエマルションは出来ず、油中水滴型のエマルションは難揮発性の高粘度油の特徴である事も明らかになった。このような高粘度化したエマルションの回収は通常備蓄されている機材では困難である。粘度の高いエマルションによる高い圧力損失の発生や管路の閉塞が起きるからである。そこで高粘度油を低圧力損失で回収するために、原油の輸送で行われているCAF(Core Annular Flow)法の適用を検討した。CAF法とは管壁側に水の層、中央に高粘度の油を配した輸送方法であり、圧力損失は水のみの圧力損失を僅かに上回る程度になると報告されている。実験に先立ち、CAFを平行平板間を流れる乱流と仮定し、k-εモデルおよび油水の界面を表す高さ関数を導入した計算を行った。その結果、界面の変動が比較的少ない場合にはCAFの圧力損失は水を僅かに上回る程度になる事が確認できた。しかし流速が早い場合や油の粘度が低い場合には界面の変動が大きく高さ関数を用いた計算では対応出来ないことも分かり、より汎用性のある界面を斜線で分離する改良VOF法による計算を行った。

計算精度の検証のために行った切欠き円盤の回転問題では良好な結果が得られている。この方法を用いることで粘度、流速を変えた油コアの圧力損失の計算や分離と合体が起きる複雑な油コアの計算も可能になった。海上に流出した難揮発性の油は海上で波にもまれると水を取り込み、油中水滴型のエマルションになり高粘度化する。C重油を用いて含水率を変えた粘度測定を行った結果、エマルションの粘度は含水率が0.75の場合に元の油の粘度の数百倍の達することが明らかになったこのような高粘度化したエマルションの回収は高い圧力損失の発生や管路の閉塞が起きるため、通常の機材では回収が困難である。本研究では原油の輸送で行われているCAF(Core Annular Flow)法の適用を検討した。CAF法とは管壁側に水の層、中央に高粘度の油を配した輸送方法である。実験を行った結果、CAFの圧力損失は水のみの圧力損失を僅かに上回る程度になる事が明らかになった。実験に加え2種のシミュレーションを試みた。1)CAFを平行平板間を流れる乱流と仮定し、k-εモデルおよび油水の界面を表す高さ関数を導入した計算を行った。その結果、界面の変動が比較的少ない場合にはCAFの圧力損失は水を僅かに上回る程度になる事が確認できた。しかし流速が速い場合や油の粘度が低い場合には界面の変動が大きく高さ関数を用いた計算では対応出来ない事が分かった。2)より汎用性のある界面を斜線で分離する改良VOF法による計算を行った。一連の実験と計算結果を基に、吸い込み口にCAFの発生装置を付けた回収機を開発し、高粘度油に対応出来る事を明らかにした。
代数体のイデアル類群の類数

pを一般の奇素数とする。p-1次の虚巡回体に対して、類数がpで割れるための十分条件を与えた。この条件は、以前私が与えたものより弱いもので、従って類数がPで割れるようなp-1次の虚巡回体をより多く得ることができるという利点がある。証明の方針は、以前のそれとほぼ同じであるが、Chebyshev多項式を用いたところが新しい点である。また、与えた十分条件を満たすかどうかの判定法を与え、これにより計算機に乗る形で条件を書き直すこともできている。さらに、p≡1(mod4)を満たす素数pに対して、p-rankが2以上のイデアル類群を持つp-1次の虚巡回体の構成法の例を与えた。そして、p=5とp=13の場合にそれを適用し、計算機を利用することによって、41個の虚4次巡回体と11個の虚12次巡回体を具体的に与えた。また、この結果とフィボナッチ数列、ルカ数列の性質を利用することにより、5-rankが2以上のイデアル類群を持つ虚4次巡回体の無限個の構成に成功した。さらに徳島大学の片山真一氏との共同研究により、素数5をp≡1(mod4)を満たす素数にまで拡張し、p-rankが2以上のイデアル類群を持つp-1次の虚巡回体の無限族を構成した。実際には、さらに強く、p-1次巡回体上にp次の不分岐巡回拡大を生成する有理数係数の多項式を与えている。この多項式には、一昨年に私と東京都立大の今岡雅之氏が与えたものを利用した。一次分数変換を用いて、Shanksタイプと呼ばれる3次多項式からワンパラメータを持つ3次巡回多項式の族を構成した。この多項式が持つ性質として、2つの根をθ_1,θ_2とするとき、{θ_1,θ_2}が整環Z[θ_1,θ_2]の基本単数系となること、またある条件の下では{θ_1,θ_2}が分解体の基本単数系となることを示した。これにより、その分解体の類数に対する下界も得られた。この結果と計算機(GP/PARI)を用いることにより、この族に属する多項式が与える3次巡回体の中で、類数が1万未満のものをすべて決定した。ワンパラメータを持つ3次多項式の族で以前から知られていたものとしては、Shanksタイプ、Lecacheuxタイプの2つのみであるが、これらの多項式と、今回与えた多項式との関係についても明らかにした。また、ある4次巡回体Mのイデアル類群の5-rankと、Mに対して素数5での鏡映的関係にある2つの2次体κ_1,κ_2のイデアル類群の5-rankとの間にある関係を明示的な等式として与えた。これはκ_1及びκ_2の元から、有理数体に正規で、M上5次の不分岐巡回拡大を生成する多項式をすべて構成することによる。この結果を用いることにより、1978年に、ある虚4次巡回体に対して類数が5で割れるための必要十分条件を与えたParryの結果に対する別証明を与えることができた。最後に、計算機(GP/PARI, MAPLE8)を用いたいくつかの数値実験が、今回の結果の指針を与えたことを付記しておく。
隣接二金属中心を有する遷移金属触媒の創製とその合成反応への応用

新規窒素-リン複合四座配位子(Hdpfam)を開発し、それを用いて様々な二核錯体(M_2Ar_2(μ-X)(μ-dpfam),M=Pd,Pt,Rh)の合成を行った。それらの錯体を用いて、単核錯体では発現しない二核錯体特有の触媒反応の開発を行い、以下の知見を得た。1.二核白金錯体によるアルキン類のヒドロシリル化反応二つの白金を塩素配位子で架橋した二核錯体Pt_2Tol_2(μ-Cl)(μ-dpfam)を水素化ホウ素ナトリウムで処理して得られるヒドリドニ核錯体Pt_2Tol_2(μ-H)(μ-dpfam)がアルキン類へのヒドロシリル化のよい触媒となることを見出した。2.二核パラジウム錯体による芳香環C-H結合の活性化二核パラジウム錯体が、通常不活性と見られている芳香環C-H結合を活性化し、アルキンのヒドロアリール化反応を触媒することを見出した。反応機構の解明を行い、パラジウムによる芳香環C-H結合の直接活性化を経ることを明らかにした。3.二核パラジウム錯体によるオレフィンC-H結合の活性化二核パラジウム錯体が、通常不活性と見られているオレフィンC-H結合を活性化し、アルキンのヒドロアルケニル化反応を触媒することを見出した。4.二核パラジウム錯体によるsuzuki-miyaura反応ベンゼン溶媒中、二核パラジウム錯体によるsuzuki-miyaura反応が、cine体の生成を伴って進行することを見出した。5.二核パラジウム錯体によるダブルカルボニル化反応二核パラジウム錯体を触媒に用いるとヨードベンゼンのダブルカルボニル化反応が効率よく進行することを新たに見出し、反応機構の解明を行った。本研究課題の準備段階において新規窒素-リン複合四座配位子(Hdpfam)を開発し、それを用い様々な二核錯体(M_2Ar_2(μ-X)(μ-dpfam),M=Pd, Pt)の合成を行ってきた。また、その中で、二つの白金を塩素配位子で架橋した二核錯体Pt_2Tol_2(μ-Cl)(μ-dpfam)を水素化ホウ素ナトリウムとの処理によりヒドリドで架橋した二核錯体Pt_2Tol_2(μ-H)(μ-dpfam)へと変換できることを見出している。この錯体は一つの金属上にトリル基とヒドリドを有しており、トルエンのC-H結合が金属に酸化付加した錯体とみなすことができる。そこで、本年度はこの知見をもとに芳香族化合物のC-H結合活性化を経由する新規触媒反応の開発について検討した。その結果、ヒドリド架橋白金二核錯体では実現できなかったものの、ハロゲン架橋二核パラジウム錯体を水素化ホウ素ナトリウムで処理して生じる錯体が、ベンゼンのC-H結合をアルキンに付加させる触媒として機能することを見出した。触媒に改良を加えた結果、ヒドロキソ架橋パラジウム二核錯体とトリアルキルボランを触媒として用いることにより定量的に付加体が得られた。本反応は高い立体選択性で進行しcis付加体のみが得られた。また、芳香環上に電子求引性または電子供与性が存在しても良好な収率で生成物を得ることができ、電子リッチ芳香環にしか適用できなかった既知の反応に較べ大きく進歩したといえる。反応機構に関しては現在調査中であるが、本反応は単核錯体触媒では全く進行しないことを確認しており、反応機構の解明によって、さらなる二核錯体特有の新規触媒反応の開発が可能と考えられる。前年度の研究において、新規窒素-リン四座

配位子を有するパラジウム二核錯体が芳香環炭素-水素結合のアルキンへの選択的cis付加反応の触媒となり得ることを見いだした。しかし、反応機構を含め未解明な部分が多かった。そこで本年度はまず、この反応についてさらに検討を加えた。同族元素である白金の錯体の研究および反応に必要な添加剤の検討から、上記反応はヒドリド架橋パラジウム二核錯体を中間体として進行していることが明らかとなった。また、種々の実験から反応機構を提案することができた。一置換ベンゼンを反応に用いると、置換基が電子吸引性であるか電子供与性であるかに関わらずメタおよびパラ置換体のみが生成しオルト置換体はは全く得られなかった。そのメタ/パラ選択性は、芳香環求電子反応においてメタ選択性を示す置換基(アルコキシカルボニル等)を有する場合には低下し、オルト-パラ選択性を示す置換基(メトキシ、ハロゲン等)を有する場合には向上した。また、一置換ベンゼン同士の競争反応において電子吸引性置換基を有するベンゼンが優先して反応することから、本反応ではベンゼン環が求核的に攻撃を受けていると考えられる。ヘテロ芳香族の炭素-水素結合の付加反応についても現在検討中である。その他の触媒反応についても検討しており、パラジウム二核錯体がハロゲン化アリールのダブルカルボニル化反応に非常に有効であることを見いだした。一酸化炭素、アミン存在下で反応を行うとα-ケトアミドが高収率、高選択的に得られた。新規二核錯体の創製に関しても引続き検討し、ロジウム二核錯体の合成に成功した。昨年度までに合成しているロジウムパラジウム二核錯体、ロジウムパラジウム二核錯体とともに、ヒドロホルミル化における触媒活性を現在調査中である。前年度までに、新規窒素-りん複合四座配位子(Hdpfam)を有する様々な二核金属錯体を合成し、その中で、ヒドロキソ架橋二核パラジウム錯体Pd_2Tol_2(μ-OH)(μ-dpfam)がトリアルキルボラン存在下、芳香族化合物のC-H結合のアルキンへのcis-付加反応の触媒としてはたらくことが見出された。本年度はこの反応について以下の研究・調査を行った。1.予想される触媒サイクルの各素反応を錯体の量論反応により確認し、本反応の反応機構解明を行った。二核金属ヒドリド種が活性中間体と推定された。ここで得られた知見を触媒設計にフィードバックし、より高い活性を持つ触媒を開発するここができた。2.種々の官能基を有する芳香族化合物の反応性を検討し、置換基の電子的性質やかさ高さが本反応に与える影響を調査するとともに、本反応の一般性と限界について明らかにした。3.sp^2炭素を有するオレフィン類についてC-H結合活性化を試みたところ、スチレン誘導体に活性が認められ、アセチレンへ選択的にcis付加するという新反応を見出した。4.ヘテロ原子を含む芳香族化合物(チオフェン、ピロール、フラン)のC-H結合活性化を検討し、アルキンへのcis-付加反応が起こることを新たに見出した。5.新規ロジウム二核錯体の合成に成功し、これを触媒とするヒドロホルミル化反応を検討した。
生体硬組織診断のためのテラヘルツ・カラーCTに関する基礎研究

生体硬組織の診断では、内部構造を3次元的に可視化するX線CTが一般に用いられる。しかし、X線CTで取得される画像は一般に単色の濃淡図(白黒)であるため、X線吸収を介して幾何学的な構造情報は取得できるものの、単色の濃淡情報から取得可能な情報には限界がある。もし、このようなCT技術をカラー画像化できれば、分光学的手法に基づいた成分分析が可能となり、幾何学的構造以外の様々な生体情報(化学構造、結晶構造など)が取得可能になる。本研究では、良好な物質透過性、極低侵襲性、広帯域スペクトル、分光計測やイメージング計測が可能といった特徴を有するパルス状テラヘルツ電磁波(THzパルス)に着目し、これを用いた高速THzカラーCTの開発を行う。昨年度は、位相整合条件を満たすようにパルスフロントを傾斜させたポンプビームで高効率非線形光学結晶からチェレンコフ放射を引き起こすことにより、従来法に対して、THz電場で50倍の増大を実現した。そこで、今年度は、この高出力THzパルスを用いて、高速THzカラーCT装置を構築した。開発装置では、発生させた高出力THzパルスを円筒レンズでサンプルに線集光し、サンプル透過THzビームに対して実時間2次元THz時空間イメージング光学系を適用することにより、THzカラーのライン投影イメージがリアルタイムで取得できる。したがって、THz線集光ビームがサンプル断面を横切るような光学配置を用いると、サンプルの連続回転のみで2次元断層イメージが取得できる。その結果、最短6秒での2次元断層イメージ取得に成功している。これは、点計測で機械式時間遅延走査を用いた従来THz-CT装置に対して、100倍以上の高速化が実現できていることになる。さらに、分光学的特性を有するサンプルに対して本装置を適用し、良好な結果を得た。高速THzカラーCTを実現するための技術的課題の1つが、THzパルスの高出力化による測定SN比の大幅な向上である。従来は、非線形光学結晶(テルル化亜鉛結晶)の共軸型位相整合によりTHzパルスを発生させていたが、生体硬組織を十分に高い測定SN比で実時間測定をするのに十分であるとは言い難かった。そこで、高効率非線形光学結晶(ニオブ酸リチウム結晶)からのチェレンコフ放射に対して傾斜パルスフロント型位相整合法を適用することにより、高出力THzパルスの発生を試みた。この手法では、回折格子とレンズ・ペアを用いてパルスフロント面を傾斜させた増幅フェムト秒レーザー光をニオブ酸リチウム結晶に入射することにより、結晶内で位相整合を保ちながらチェレンコフ放射を起こすので、効率的なTHzパルス発生が可能になる。本手法を用いることにより、従来のテルル化亜鉛結晶を用いた共軸型位相整合によるTHzパルス発生と比較して、THz電場で50倍(THzパワーで2500倍)の増大を実現した。その結果、測定SN比の大幅な向上が達成された。
DNAメチル化プロファイリングによる肺癌の個性診断

本研究ではDNAメチル化プロファイリングを肺癌の予後判定、個別化治療へ応用することを目的に、過去に癌の診断・治療が行われた症例の臨床データをretrospectiveに解析し、同時に各症例の癌組織より抽出したDNAのメチル化パターンを解析した。外科的切除を受けた肺癌350例の腫瘍組織および近接正常組織(ホルマリン固定パラフィン包埋ブロック)よりDNAを抽出した。抽出したDNAの内、腫瘍組織由来DNA150検体、正常組織由来DNA150検体をbisulfite処理し、MethyLight法によりp16,hMLH1,APC,MGMT,DAPK,MYOD1,TIMP3のプロモーター領域におけるDNAメチル化を定量した。腫瘍組織(T)と正常組織(N)におけるそれぞれの遺伝子のメチル化はp16,MYOD1,TIMP3において有意に腫瘍組織で高値であった。一方、MGMT, DAPKでは正常組織において有意に高値であった。APCのメチル化はT, N間に差を認めなかった。microsatellite instability(MSI)陽性癌の主因と考えられているhMLH1のHMはほとんど認められなかった。マイクロサテライト解析においても解析した80例中にMSI陽性の腫瘍は認められず、日本人の肺癌発症にはhMLH1 HMとMSIは関与していないと考えられた。腫瘍組織でのメチル化と臨床病理学的因子の関連を検討すると、p16のメチル化は有意に男性および扁平上皮癌に多く、一方APCのメチル化は腺癌で有意に多かった。予後との関連を検討すると、p16,APC,MYOD1のメチル化がそれぞれ予後不良な因子であった。予後因子としての意義をさらに検討する目的で90例の追加検体でp16,APC,MYOD1のメチル化を定量した。合計240例の検討に置いてp16,MYOD1のメチル化は予後不良因子であると確認された。以上の結果から、肺癌の予後因子としてP16,MYOD1のメチル化を利用できると考えられた。また、P16,APCのメチル化は病理組織学的な特徴と関連し、肺癌の個性診断に応用可能であることが示唆された。
四肢背腹軸異常を持つ突然変異マウスメロメリア(mem)の原因遺伝子クローニング

遺伝性四肢奇形マウス"メロメリア(mem)"は、前年度までの研究により,常染色体劣勢遺伝で四肢遠位の腹側構造が背側化を来たす表現形を示し、四肢形態形成に関わる遺伝子のうち腹側マーカーであるEngrailed-1(En-1)の発現が減少し、背側マーカーであるWnt-7aの発現が背腹境殺を越えて腹側にまで広がっていることがわかっている.さらに国立遺伝学研究所との共同研究で多型解析によるmem遺伝子の染色体マッピングを行い、メロメリアとJF1/Mishimaのバッククロス個体のうちメロメリア発症個体100匹のDNAについて調べ、mem遺伝子は13番染色体末端のマイクロサテライトマーカーD13Mit76とD13Mit131の間に存在する新規遺伝子であって,2番染色体に存在するEn-1とは異なる遺伝子であることを明らかにした。これは,mem遺伝子がEn-1,Wnt-7aを含む四肢形態形成遺伝子の上流で発現をコントロールしていることを示唆している.このためmem遺伝子の位置をさらに詳細に知るために、新たにメロメリア発症個体258匹を得てそのDNAを抽出し、同様に多型解析によるファインマッピングを行ったところ,mem遺伝子はまだ四肢形態形成に関わる遺伝子の存在が知られていない,13番染色体のさらに遠位側に存在することが明らかになった.津金が系統維持している突然変異メロメリア(mem)では,四肢の腹側構造が背側化を来たし,四肢の背側と腹側を決定しているとされるEngrailea-1、Wnt-7a両遺伝子の発現にも異常があることが明らかになっている.さらに前年度までの研究で,mem遺伝子は13晩染色体上に存在する新規遺伝子であることも明らかになった.このため,mem遺伝子のファインマッピングを行う目的で,メロメリアと明らかに遺伝的背景が異なり,国立遺伝学研究所で遺伝的多型がすでに明らかにされ系統維持されているJF1マウスをメロメリアホモ個体と交配し,得られたF1世代をメロメリアに戻し交配させ,新たに全769個体中258個体の異常発症個体を得た.さらに,それら258個体のDNAを抽出して各々PCR法にて連鎖解析を行った.この結果,mem遺伝子は昨年度までの研究でマッピングされた領域よりもさらに染色体の末端近くに存在することが明らかになった.現在他のマイクロサテライトマーカーを用いてこの位置を確認中であるが,この付近にはすでに明らかにされている遺伝子だけでなく,マイクロサテライトマーカーもほとんどマップされていないため,今後さらなる慎重な解析が必要となる.さらに,戻し交配における発症個体と正常個体の分離比は理論的には1:1になるはずであるが,メロメリアにおける発症個体は全個体中およそ34%に過ぎず,四肢の背腹軸異常の発症に対する修飾遺伝子の存在を裏付ける結果となった.遺伝性四肢奇形マウス"メロメリア(mem)"は、前年度までの研究により,常染色体劣勢遺伝で四肢遠位の腹側構造が背側化を来たす表現形を示し、四肢形態形成に関わる遺伝子のうち腹側マーカーであるEngrailed-1(En-1)の発現が減少し、背側マーカーであるWnt-7aの発現が背腹境殺を越えて腹側にまで広がっていることがわかっている.さらに国立遺伝学研究所との共同研究で多型解析によるmem遺伝子の染色体マッピングを行い、メロメリアとJF1/Mishimaのバッククロス個体のうちメロメリア発症個体100匹のDNAについて調べ、mem遺伝子は13番染色体末端のマイクロサテライトマーカーD13Mit76とD13Mit131の間に存在する新規遺伝子であって,2番染色体に存在するEn-1とは異なる遺伝子であることを明らかにした。これは,mem遺伝子がEn-1,Wnt-7aを含む四肢形態形成遺伝子の上流で発現をコントロールしていることを示唆している.このためmem遺伝子の位置をさらに詳細に知るために、新たにメロメリア発症個体258匹を得てそのDNAを抽出し、同様に多型解析によるファインマッピングを行ったところ,mem遺伝子はまだ四肢形態形成に関わる遺伝子の存在が知られていない,13番染色体のさらに遠位側に存在することが明らかになった.
異なる河川流出強度下での栄養塩輸送経路およびそのインパクトゾーンの解明

本研究では,異なる淡水流出強度下での淡水ー海水混合域における栄養塩輸送過程について,瀬戸内海の中でも特に閉鎖性の高い海域の沿岸部を対象に水温,塩分,酸素・水素安定同位体比(δ18O・δD)およびラドン(222Rn)等をマルチトレーサーとした解析を行い,淡水由来栄養塩のインパクトゾーンおよび輸送経路(河川水および地下水経由)の季節変化を確認し,それにともなう植物プランクトンの分布や現存量の変化を明らかにした.本研究では,異なる淡水流出強度下での淡水ー海水混合域における栄養塩輸送過程について,瀬戸内海の中でも特に閉鎖性の高い海域の沿岸部を対象に水温,塩分,酸素・水素安定同位体比(δ18O・δD)およびラドン(222Rn)等をマルチトレーサーとした解析を行い,淡水由来栄養塩のインパクトゾーンおよび輸送経路(河川水および地下水経由)の季節変化を確認し,それにともなう植物プランクトンの分布や現存量の変化を明らかにした.本研究では,淡水ー海水混合域における栄養塩の輸送過程について,異なる河川流出強度下における定量的評価を行うことを目標とし,(1)瀬戸内海の中でも特に閉鎖性の高い児島湾を主な対象に,塩分,酸素・水素安定同位体比(δ18O, δD)およびラドン(Rn-222)等をマルチトレーサーに用いた淡水由来栄養塩のインパクトゾーンおよび輸送経路(河川水および地下水経由)の推定を行うとともに,(2)異なる栄養塩輸送タイムスケールにおける沿岸低次生態系の応答について検討を行う.初年度であるH25年度は,主な研究対象地域である児島湾沿岸域において現地観測および採取試料の分析を実施するとともに,既存データ・文献の収集を行ってきた.その結果,平水時における河川由来の淡水フロントおよび植物プランクトンの空間分布等を確認することができた.また,沿岸域における河川水ー地下水交流が栄養塩動態・低次生態系に及ぼす影響,および堆積物から水体への栄養塩供給等についても評価も行ってきた.本研究では,淡水ー海水混合域における栄養塩の輸送過程について,異なる淡水流出強度下における定量的評価を行うことを目標とし,1.瀬戸内海の中でも特に閉鎖性の高い海域の沿岸部を対象に,水温,塩分,酸素・水素安定同位体比(δ18O, δD)およびラドン(Rn-222)をマルチトレーサーに用いた淡水由来栄養塩のインパクトゾーンおよび輸送経路(河川水および地下水経由)の推定を行うとともに,2.それにともなう沿岸低次生態系の応答について検討することを目的とした.H26年度は,主に大阪湾沿岸域を対象に淡水流出強度の異なる二つの時期(晩夏および冬季)における現地観測を実施し,河口から約10km沖合までの水温,塩分,δ18O,δD,栄養塩類(窒素およびリン)およびRn-222の空間分布を確認するとともに水試料および堆積物試料の採取と分析を行い,得られた結果に基づく解析を行った.その結果,Rn-222については全体的に濃度レベルが低く,対象区間では明瞭な地下水流出傾向が確認できなかったのに対し,河川水および下水処理場からの放流水由来の淡水のインパクトゾーンが季節によって変化する傾向が確認された.特に,晩夏は河口のごく近傍に比較的明瞭な淡水ー塩水境界が存在し,栄養塩濃度は河口近傍の表層において最も高く,その後沖合に向かって低下する傾向がみられた.一方で,冬季は鉛直混合の卓越にともない表層から底層にかけてより沖合まで全体的に塩分が低下する傾向がみられ,クロロフィルaおよび溶存酸素濃度(DO)も比較的高く,植物プランクトンの生産が活発になっている可能性が示唆された.26年度が最終年度であるため、記入しない。水文化学26年度が最終年度であるため、記入しない。初年度であるH25年度は,主な研究対象地域である児島湾沿岸域において現地観測および採取試料の分析を実施するとともに,既存データ・文献の収集を行ってきた.よって,本研究の目的である河川の流出強度の違いにともなう栄養塩動態・低次生態系の変化を解析するためのデータセットが整いつつあり,概ね研究計画に沿って進展していると考えられる.但し,季節変化等の把握については更なる現地データの蓄積が必要であり,来年度も継続して観測および分析を行っていく.(1)淡水由来栄養塩インパクトゾーンと栄養塩輸送経路の推定1現地観測および試料分析:1年目に引き続き,主に児島湾沿岸域を対象とした現地観測および採取試料の分析を継続し,海水中の塩分,水温,溶存酸素(DO)濃度,クロロフィル,栄養塩濃度,δ18O・δDおよびRn-222濃度の空間分布とその季節変化を確認する.また,児島湾流入河川水,児島湾に隣接する児島湖の湖水および沿岸地下水(地表水・地下水のエンドメンバー)も採取し,同様に成分の分析を行う.2インパクトゾーンおよび輸送経路推定:1の結果から,淡水由来栄養塩インパクトゾーンの空間分布および季節変化の推定を行い,さらに河川水・地下水流出成分の寄与率の推定も試みる.(2)異なる栄養塩輸送タイムスケールにおける沿岸低次生態系の応答の検討1(1)の結果から,対象海域における植物プランクトンの現存量,空間分布および季節変化を明らかにする.2以上の結果に基づき,滞留時間の変化に対する植物プランクトンの応答について検討する.