海の化学で自然の仕組みと謎を解き明かす

地球の環境問題にせまる物質循環研究

地球上のあらゆる物質は、大気や海、生物などの間を循環しています。この「物質循環」の研究で一番注目されているのは地球温暖化の主な原因である二酸化炭素の炭素循環で、ほかにも窒素循環、リン循環、硫黄循環などすべての元素が研究対象となっています。そのうちのひとつ「ヨウ素」は、オゾン層の破壊物質になり得ることから物質循環の仕組みを明らかにする研究が行われています。

ヨウ素の物質循環

「海や大気を循環するヨウ素」は、そのほとんどが海水中に無機ヨウ素として存在します。海洋植物に取り込まれた無機ヨウ素は、その一部が有機ヨウ素ガスやヨウ素分子になって大気中に放出されます。大気中のヨウ素は速やかに光分解されてヨウ素原子を放出し、そのヨウ素原子が大気中のオゾンを破壊することが注目されています。大気のヨウ素はいずれ雨となって地表に降り注ぎ、海に戻ります。
大気や海洋表層の有機ヨウ素は古くから調べられてきましたが、実は海底の堆積物にも有機ヨウ素のガスが含まれていることがわかりました。北海道の噴火湾では、毎年5～6月に有機ヨウ素化合物のヨードエタンが海底で急激に増えています。植物プランクトンの珪藻が腐るタイミングでヨードエタンが発生することは分かったのですが、その化学反応についてはまだわかっていません。

ヨードメタンとヨードエタン、ジヨードメタン

大気、海中、堆積物に含まれている有機ヨウ素ですが、主成分となる有機ヨウ素の種類はそれぞれ異なります。大気中では「ヨードメタン」が、海水中では「ヨードメタン」や「ジヨードメタン」が、堆積物では「ヨードエタン」が主な成分ですが、この違いについてもまだわかっていません。また、ジヨードメタンにも大きな謎があります。ジヨードメタンは光分解されやすい物質にもかかわらず、噴火湾では毎年5月以降に光が届く表層の海水で濃度が急増しているのです。堆積物のヨードエタンと表層海水のジヨードメタンの謎を解き、ヨウ素循環をより理解するために研究が続けられています。

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先生情報 / 大学情報

北海道大学水産学部海洋生物科学科准教授大木淳之先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

海洋学、地球環境科学

先生が目指すSDGs

メッセージ

高校の授業では、海に関する分野は「地学」にあたります。しかし大学で海について研究する場合、地学だけでなく、物理や化学、生物、数学など、あらゆる角度からのアプローチが可能です。そのため、高校のうちに多様な科目をしっかり学んでおくと、その経験が独自の研究テーマを見つける助けになります。
そして「世界初」の発見を見つけるべく、自分のテーマを定め、実験・観測を重ね、分析し、成果として世に発表する経験は、必ずあなたの糧になります。北海道大学でともに学び、さまざまな業界に羽ばたいてほしいです。

先生への質問

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北海道大学は、学士号を授与する日本最初の大学である札幌農学校として1876年に創設されました。初代教頭のクラーク博士が札幌を去る際に学生に残した、「Boys, be ambitious！」は、日本の若者によく知られた言葉で本学のモットーでもあります。また、140余年の歴史の中で教育研究の理念として、「フロンティア精神」、「国際性の涵養」、「全人教育」、「実学の重視」を掲げ、現在、国際的な教育研究の拠点を目指して教職員・学生が一丸となって努力しています。