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海は元素の博物館である

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Academic year: 2022

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(1)

海は元素の博物館である 

主成分型  濃度:一定

 滞留:長い

除去型

 濃度:表層で低     深層へ増  滞留:短い

中間型

 濃度:表層で低     深層で増

     上に凸  滞留:中間

海水中の元素の分布の形

(2)

0.00.51.01.52.0

Hg

01020 30 40

Hf

!"

01234

0 1 2 3 4 5

H

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 1 2 3 4 5

Li

0 1 2 3 4 5

Na

0200 400 600 800

1A Mg

0204060 80

Be

0102030 40

2A 3A 4A 5A 6A 7A 8 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B O

# $ %& ' (

0 1 2 3 4

0 1 2 3 4 5

) $

(元素*)

pmol/kg nmol/kg µmol/kg mmol/kg mBq/kg

*

+,-.

/0.

4 123 X 5 6

7

8

59:;<=>?@ABCDDE6 B

0 1 2 3 4 5

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 01234

C

FGH

N

020 40 6080

NO3

O

12I 0100200300

F

0 1 2 3 4 5

01234

He

0 51015

Ne

0102030 40 0 1 2 3 4 5

K Ca

0102030 400102030 40

Sc

0100200300

Ti V

0204060 80 0 2 4 6

Cr

VI III

全量 x x x xxxxx

Mn

0.00.40.81.2

0 1 2 3 4 5

Al

0123 45

Si

0100200300 0123 45

P S

020 40 6080 0 200 400 600 800

Cl Ar

0 102030

0 1 2 3 4 5

01234

Rb

01234

0 1 2 3 4 5

Cs

0 1 2 3 4 5

01234

Fr*

(219) JKL

Sr

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6

050 100 150 200

Ba

02468

Ra*

(226) 0100 200 300 400

Y

01234

L

(57-71) MNOPQ

01234

A

(89-103) RSTUVQ

0100200300

Zr

L

A

02468

Nb

0.00.40.81.2

Ta

050 100 150 200

Mo

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6

Rh

04080 120 160

W

01234

(Tc*)

02040 60 80

Re

0.00.20.40.60.8 1.0

Fe

01234

Ru

<0.05pmol/kg

Os

01234

02040 60 80

Co

Ir

0.0000.0010.002

04812 16

Ni

0.00.20.40.60.8 1.0

Rh

Pt

0.00.20.40.6

0 2 4 6

Cu

01020 30 40

Ag

0.00.20.40.60.8

Au

04812 16

Zn

0.00.61.21.8

Cd

0204060 80 0 1 2 3 4 5

La

0 1 2 3 4 5 0.00.10.20.3

Ac*

(227) 0.00.10.20.3

Th Ce

0 510150 4 8 12

Pr

0.00.10.20.3

Pa*

(231) 0 10 20 30 40 50

Nd

05 10 152025

U*

01234

(Pm*)

01234

(Np*) (Pu*)

(239+240)

0.0 0.1 0.2

Sm

0246810

0.00 0.020.04

(Am*)

(241)

0 1 2 3

Eu

01234

(Cm*)

0 5 1015

Gd

01234

(Bk*) Tb

01234

Dy

0 5 1015

(Cf*)

0123401234

(Es*) Ho

012340 5 1015

Er

01234

(Fm*)

01234

(Md*)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

Tm

01234

(No*) Yb

0 5 1015

01234

(Lr*)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

Lu

01020 30 40

Ga

0.00.10.20.30.4

In

04080 120 160

Tl

04080 120 160

Ge

01020 30 40

Sn

!"

02040 60 80

Pb

01020 30 40

As

無機態

Sb

01234

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

Bi

01234

+ +++

+++ + + ++ ++++

++

+ +++ ++ + ++ + ++ +

++ x xxxx xxxxx xxxx xxxxxx xxx xxxx x xx x

Se

+

VI 全量 IV

Te

+ ++ +++ +++

++ ++

++ ++ +++xxxxxx

xxx x xx xxx xxx x IV

VI

WX 0.00.40.81.21.6

+ ++ xxx

x

02468

Po*

(210)

01234

Br

0 200 400 600 800

I

++ + ++ +++

++ ++ ++ ++ +++

+(-I) WX

Xe

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 +++++++

+

01234

At*

(219)

JKL

02468

Kr

02468 10

Rn*

(222)

1

2

3

4

5

6

7

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4

VNQ"

O2

Nozaki, Y. (2001) Elemental distribution: Overview. In, Encyclopedia of Ocean Sciences, Ed. by J. H. Steele, K. K. Turekian and S. A. Thorpe, Academic Press London, pp. 840-845.

海水中の元素の分布は様々

C

?

N

?

O

?

Si

?

P

?

海水中の元素の分布に影響を与える要因

海水の流れ・動き

2006/4/16 2006/4/18

海への元素の供給経路 海でのプランクトン活動

http://www.eoc.jaxa.jp/satellite/sendata/image

(3)

H 2 0 965 g

Salt 35 g

船上自由テーマ:古代塩製塩・とうふ作り

製塩に使う海水

  30° 0.0’ N, 137° 40.0’ E, 2001 m

*海水を煮詰めるとどうなるか?

* ” にがり ” ってどんなもの?

*できた ” にがり ” でとうふを作ろう!

Cl:19.35

Na:10.77 SO 4 : 2.71

Mg Ca K Others

1.29 0.41 0.40 0.11 g/kg

船上研修/海洋観測の体験:海水中の化学成分を調べる

CTD-Crousel採水システム

栄養塩試料の採水

溶存酸素試料の採水

pH試料の採水

塩分試料の採水

(4)

研修テーマ:海の中の化学成分の分布とその役割を学ぶ

河川からの流入

“表層から深層”、”沿岸から外洋へ”

    海水中の化学成分がどのように変化するかを調べてみよう!

研修テーマ 6 :海水に溶けている栄養物質を調べる

海水に色をつけて栄養物質の濃度を測定する

海水に発色試薬を加えよく振り混ぜる

海水が発色した様子:濃度に応じて濃さが違う      (左;硝酸、右;リン酸)

色の濃さの度合いは比色計で測定

吸光度が表示

発色させた海水をセルに移す

セルを比色計に挿入

(5)

海水をろ過したフィルターの色

  一定量の海水をろ過した場合、海水中の植物

 プランクトン量と種類を反映する

ろ過したフィルターを、一定量の有機溶媒に浸し

クロロフィルaという色素抽出

この溶液中のクロロフィル

a

濃度を蛍光光度計で

測定

海水中の植物プランクトンの総量が推定できる

研修テーマ 7 :海の植物プランクトンを調べる

海水をろ過し植物プランクトンを集める

色素測定に用いる蛍光光度計

植物プランクトンは、光エネルギーを吸収する ためのクロロフィルaという色素をもっている

研修テーマ 8:海水中の酸素を調べる

海水中の植物プランクトンは、光合成の結果、酸素を作り出す

     生物は、呼吸して酸素を消費する

              死んだ生物は、バクテリアが酸素を使って分解する

海水の酸素量(溶存酸素)を測定するための

自動滴定計

      (1) 海水に試薬を加え、酸素をかっ色の沈殿として固定             Mn

2+ + 2OH ‐        Mn(OH) 2

            

Mn(OH) 2 + 1/2 O 2 

  

MnO(OH) 2

        (2) KIとHClを加えるとマンガンは酸化され、

             代わりにヨウ素が遊離

               

MnO(OH) 2 + 2I + 4H + Mn 2+ + I 2 + 3H 2 O

(3) このヨウ素をチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定

               I

2 + 2S 2 O 3 2‐ 2I + S 4 O 6 2‐

最後は、でんぷん溶液を加え青紫色に 海水中の酸素濃度(溶存酸素)は、

    どんな分布になっているか?

(6)

研修テーマ 9 :海水中の二酸化炭素を調べる 10 :海水中の pH を調べる

様々な元素の溶けている海水の

pH

はいくつだろうか?

海水中に溶けた二酸化炭素は

pH

に応じて

様々な化学形で存在:

海水のアルカリ度とpHを測定してみよう!

海水の主要陽イオンの総電価数と陰イオンの総電価数を比べた場合, 陽イオンの総電 価数の方が多く、この差は全アルカリ度と呼ばれている

水に二酸化炭素が溶けると、以下の式で表したよ うに二段階に解離して、2価の炭酸となる

全アルカリ度は以下の式で定義される

海水中の陽イオンの総電価数はどのくらい多いのか?

海水の

pH

は何で決まるのか? 海水にはどのくらい

CO 2

が溶けているか?

Total Alkalinity = [HCO 3 - ]+2[CO 3 2- ]+[H 2 BO 3 - ]

CO 2 + H 2 O H + + HCO 3 - HCO 3 - H + + CO 3 2-

研修テーマ 11 :海底の堆積物を調べる

A.海には様々な大きさ形の粒子が存在する

 ・海水に浮かんでいる粒子、海底にたまった粒   子を見て触って実感してみよう!

 ・小さなものは、電子顕微鏡を使って拡大して   みよう!

海水に浮かんでいる粒子をろ紙上に集めたもの

ミクロの世界を見るための電子顕微鏡

B.堆積物の化学成分を分析してみよう  ・沿岸と外洋では,堆積物の色が違いま   す.化学成分を測定してその違い原因

  を探ってみよう!

沿岸

海底の堆積物を採取する装置

沿岸と外洋の海底では堆積物の色も違う

沿岸

外洋

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