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4.閉鎖系植物及び動物・居住実験施設等における炭素の移行・代謝に関する調査研究

4.1 炭素移行モデル作成試験
4.1.1 大気から作物への動的炭素移行モデルの作成

大型再処理施設から放出される14Cの環境移行のモデル化、及び速度論的な被ばく線量評価に資するため、前年度までの試験に引き続き、ジャガイモと飼料作物に13CO2をばく露し、生育時期による13C固定量の違い、作物の成長における作物内の炭素転流の寄与を明らかにした。

また、前年度までに得られたイネ、コマツナ、ダイズおよびダイコンでの実験データに基づき、大気中の14C濃度からイネ、葉菜、豆類および根菜の可食部中の14C濃度を予測する数学モデルを構築した。

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4.1.1大気から作物への動的炭素移行モデルの作成(162KB)

4.1.2 肉牛における炭素の移行・蓄積に関する研究

大型再処理施設の周辺地域で生産されている牛肉への牧草を介した14C移行を評価する予測モデルを構築するため、13Cで標識した牧草を経口摂取させ、呼気、尿、糞、血液および筋肉への炭素移行データを収集した。

また、次年度の乳牛への14C移行係数に関する実験調査に反映させるため、前年度までに得られた小型反芻動物(ヤギ)における乳汁への炭素移行データに基づき、経口摂取された14Cの乳汁への移行を予測する数学的モデルの基本設計を行った。

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4.1.2肉牛における炭素の移行・蓄積に関する研究(232KB)

4.1.3 ヒトにおける炭素代謝に関する研究

平成18〜19年度における糖質、たんぱく質摂取時の炭素代謝に引き続き、13C標識パルミチン酸並びに13C標識ラッカセイ油を用いて、脂質摂取時の炭素代謝試験を行った。被験者の呼気、尿、便および血液中の13C同位体比を8ヶ月間追跡することにより、炭素の短期及び長期の体外排出データを収集した。

また、前年度までに収集した試験データに基づき、経口摂取した14Cの人体内における残留量を、炭素の摂取形態(3大栄養素構成比)から予測する数学的な基本モデルを作成した。

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4.1.3ヒトにおける炭素代謝に関する研究(211KB)

4.1.4 実験系の運用技術開発

平成21年度に実施する大気−植物炭素移行モデルの有効性検証試験では、閉鎖系植物実験施設内の大気中13CO2濃度を任意の値に調整する必要がある。このため、閉鎖系植物栽培室内の大気13CO2/12CO2濃度比の時間的・空間的変動を抑え、植物に供給するCO2のδ13C値を十分な精度に調整する方法を確立した。

ウシと人における炭素代謝モデルの作成に必要な全排出炭素量を簡便かつ効率的に測定する方法として、閉鎖型生態系実験施設の廃棄物処理設備による排泄物中炭素量測定、並びに閉鎖系居住実験施設における人の呼気中CO2ガス排出量測定の有効性を検証するとともに最適な実験条件を求めた。

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4.1.4実験系の運用技術開発(310KB)

5. 閉鎖系陸・水圏実験施設における生態系炭素等移行に関する調査研究

5.1 湿地生態系構築と炭素移行に関する試験

閉鎖系陸圏実験施設内に構築した湿地生態系において、生態系の炭素交換速度、植物の地上部および地下部のバイオマス炭素量、土壌微生物バイオマス炭素量などのデータが得られた。これらのデータを用いて、湿地生態系における炭素移行・蓄積基本モデルのパラメータを求めた。このモデルで計算された各炭素リザーバー量や、生態系呼吸速度などの変動予測値は、実測値と概ね一致した。また、生態系からのメタン放出量については、短期変動予測では違いがあったものの、長期変動予測ではよい一致が見られた。

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5.1湿地生態系構築と炭素移行に関する試験(203KB)

5.2 海洋生態系における元素の移行に関する試験

閉鎖系水圏実験施設のアマモ群落における主要な腐植質食者(マナマコ)の有機物消化率、堆積物への炭素移行に関連する有機物(枯死海草並びにウニ糞)分解速度、等のデータを得た。さらに、これまでに得られた個体レベルでのデータを基に、海草群落生態系での炭素移行に関する基本モデルを作成し、閉鎖系水圏実験施設内の海草群落におけるアマモの全炭素量、枯死量等についての予測値を実験データと比較した。

また、青森県の太平洋沿岸海域に生息している海産生物を対象とし、海水から海産生物へのトリチウム移行に関する試験を開始した。本年度は、自由水型トリチウム(FWT)について、D2Oを用いた室内実験により海水-海産生物間における移行・交換速度を求めた。魚類以外の生物(ウニ、ナマコ、ホタテ等)では、魚類より速い交換速度が得られた。

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5.2海洋生態系における元素の移行に関する試験(199KB)

6. 微生物系物質循環に関する調査研究(土壌における炭素の蓄積と放出の調査)

バイオマスの再利用に伴う14Cの農耕土壌-大気における挙動予測に資するため、13C標識稲ワラ等を用いて、収穫後の稲残渣の土壌への残留と鋤き込み、稲ワラを材料とした堆肥の施用などにより、土壌における炭素の蓄積と放出の調査を行った。

水田に鋤き込まれた13C標識稲ワラ中の炭素は、土壌中での有機物分解により、8ヵ月後までに約18%が二酸化炭素として大気中に放出された。また、鋤き込んだ稲ワラ中炭素が稲に再吸収される可能性が示された。

13C標識稲ワラと牛糞を主原料として堆肥を熟成する過程においては、稲ワラ中の有機物の分解は、牛糞中の有機物分解より約2.4倍速く、堆肥中炭素における稲ワラおよび牛糞由来炭素の寄与は、概ね1:2であった。熟成した13C標識堆肥が施された畑地では、施用後4ヶ月間で堆肥中の炭素の約17%が二酸化炭素として放出された。また、水田での稲と同様、堆肥中炭素の一部が栽培された植物(ニンジン)へと移行した。

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6微生物系物質循環に関する調査研究(土壌における炭素の蓄積と放出の調査)(179KB)

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