ホウ酸－ホウ酸イオン間のホウ素同位体交換反応における平衡定数はホウ素同位体化学の基礎となっている。その理論値は1.0194(25℃)と報告されているが、これは真空中の値であり、実際の系では様々な影響によりこの値からずれることが考えられる。本発表では、分子軌道法計算により水和と多量体生成が平衡反応に及ぼす影響について報告する。

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阿蘇カルデラ内の南郷谷では火山性起源を示す(Na, K-SO₄)型地下水が噴出している。その分布と無機成分の挙動を明らかにするため、南郷谷全域で試料を採取し地下水の分析を行った。硫黄安定同位体比は、西部の広い地域と深井戸の試料で13-18‰を示し火山性起源の硫酸成分であった。東部地域では6-10‰とこれとは異なる値を示した。

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土壌水の挙動を明らかにする方法の一つとして, 土壌水の酸素・水素安定同位体比を用いる方法が有効であると考えられるが, そのためには土壌中での同位体比の形成過程について明らかにすることが重要である。本発表では, 筑波大学構内において定期的に採取した土壌水の安定同位体比データの鉛直プロファイルの時系列データを示し, これらの形成過程について考察を行った。

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富山県の西部に位置する庄川扇状地の地下水について、その硝酸濃度の分布と季節変化を測定した。その結果、地下水がおもに降水で涵養されている扇状地中央部で、硝酸濃度が高かった。また、4月～7月に比べて9月以降は1.4倍ほど濃度が上昇した。地下水の硝酸は水田の窒素肥料がその起源であり、9月以降は水田の酸化的状態によって上昇したと思われる。

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非人為的な水質形成機構を解明するため、南アルプス・乗鞍火山および周辺地域での水質調査を実施した。試料の化学組成に基づいて岩石水相互作用の平衡論的考察を行ったところ、乗鞍岳周辺の水質形成は岩石成分の溶脱と、過渡的に発生する鉱物による表面のイオン交換で説明されることが判明した。

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ヒ素含有地下水の出現する大阪府泉州地域の井戸でヒ素および主成分組成の季節変化を観測した。またヒ素溶出には, 生物化学作用が関与している可能性があることから, 地下水中の硫酸イオンの硫黄同位体比を測定し, 微生物活動の水質への影響を検討した。そしてそれらの結果からヒ素濃度の季節変化の原因について明らかにした。

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火山地帯は, 他の地形と比べ貯水能力が高く, 水文学的に重要な位置を占める。本研究では, 鳥取県・大山火山中腹に湧出する地下水の, 化学組成, ストロンチウム同位体比, ナトリウム-22濃度の測定をおこない, 大山地下水の降水とのかかわり, 岩石との相互作用など地下水流動形態に対し, どのような制約をもたらすのかを議論する。

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神奈川県西部・丹沢山地の3水系の河川水および湧水を、2000年5月～2002年4月にわたり採取・分析した。各水系は流域の地質・土壌と対応すると思われる特徴的な溶存成分濃度（Na, K, Mg, Si, HCO₃^-, SO₄^2-, Cl^-, NO₃^-)を示す。溶存成分濃度の季節変化には同様な傾向が認められた。化学風化によるCaの月間流出量は約500kg／km²・monthと推定された。

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本講演では2001年3月から2002年2月にかけて淀川水系において計18測点で溶存全窒素, 溶存全リン, 溶存有機炭素および栄養塩等の観測を行った結果を報告する。溶存全窒素や溶存全リンは桂川および木津川との合流点で急激に濃度増加する事が分かった。一方, 溶存有機炭素濃度はこれら支流河川との合流による明確な濃度増加が見られなかった。

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沖縄島北部には硫酸酸性土が出現する。少雨時にその上の流水を調べたら、pHが2.80-4.37、電気伝導率は249-2630μmcm^-1であった。Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, 濃度は各々17mgL^-1以下、 Cl^-100mgL^-1以下、NO₃^-は検出されなかった。それらに比べSO₄^2-は最大2353mgL^-1で高かった。今回は重金属も測定した。これらを基に硫酸酸性土を流れてきた水が河川水にどんな影響を及ぼしているかを論じたい。

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当地域の絹雲母化帯は今まで, 27.5億年前の無酸素大気環境下で形成された玄武岩からの土壌で鉄がすっかり溶脱されていると解釈されてきたが, 我々は還元的な熱水変質帯と解釈している。この研究ではcmサイズからmサイズで脈状に発達する絹雲母化帯の周辺に鉄の異常付加帯があることを明らかにしたので紹介する。野外での地質現象と, EPMAやXRDを使った鉄緑泥石の鉱物学的特性を紹介する。

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インド洋ロドリゲス三重会合点、「かいれいフィールド」において熱水プルームの採取および現場化学計測を行った。この地域の熱水噴出孔からは典型的なブラックスモーカーが噴出していたが、熱水プルーム採取の際の現場pH計測では、他の熱水域のような顕著なpH低下は検出されなかった。熱水中の気体含有量も極めて低かったことから、海底下での気液分離の可能性が示唆される。

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噴気ガスの化学組成が火山活動の激しさの指標になる可能性が指摘されてきた。本研究では, 噴気ガスとともに放出される揮発性金属元素の量の変化と, 同位体組成の変動に相関が見られるか, 相関があれば脱ガスによるレイリーモデルにより同位体組成の変動が説明できるか検討する。三宅島の2000年噴火の火山灰試料とラバウルTavurvur火山の火山灰試料について検討する。

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カメルーン・マヌーン湖はニオス湖と並んで溶存CO₂濃度が高く、湖水爆発に伴うガス災害の再発が懸念されている。2001年2月にニオス湖に設置されたガス抜き設備とほぼ同じものが2002年中にマヌーン湖にも設置され、ガス抜きが開始される予定である。この発表では2001年12月に実施されたマヌーン湖とニオス湖の最新の水質調査結果等を示す。

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カメルーンのニオス湖・マヌーン湖は高濃度CO₂による湖水爆発ガス災害の再発が懸念されている。CO₂と共存する希ガスの同位体組成は、ガスの起源と湖底への供給を知る指標となる。しかし、湖底の希ガスを大気起源希ガスの汚染無く採取分析する事は、これまでの採取試料の経験から以外に難しいことが分かった。そこで、2001年12月には、チューブを湖底のおろして、種々の深度の試料を直接採取した。この、最も大気汚染の少ないことが期待される試料の希ガス組成について報告する。

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高温環境下である海底熱水循環系内部における微生物活動の有無を検証する目的で、沖縄トラフ伊平屋凹地海底熱水域において、ベント毎に分けて熱水試料の採取と溶存メタンの炭素安定同位体比を中心とした分析を行った。熱水は多連式ガスタイト採水器を用いて噴出口に直接採水口を挿入して採取した。分析の結果、溶存メタンの炭素安定同位体比は-52から-55permilPDBと分析精度を有意に超える不均一を示し、地域的には熱水地帯の北寄り部分がその他の地域と系統的に異なることがわかった。さらに現在、鳩間海丘でも観測を行っており、この結果も合わせて海底熱水系内部にける微生物活動が熱水溶存メタンに与える影響ついて考察する。

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沖縄トラフ南部海底に位置する鳩間海丘および第4与那国海丘では活発な熱水活動が起こっている。両熱水系は地理的に近接しているが、第4与那国海丘熱水系はトラフ軸の延長線上に位置し、背弧のriftingと関係した活動と考えられるが、鳩間海丘熱水系は島弧の火山列に属する。熱水の化学組成はこのようなtectonicな背景を反映すると考えられるので、両者の比較を行った。これまでに得られている主成分データは、しかしながら両熱水系の熱水エンドメンバー組成がほぼ等しいことを示している。主成分分析結果とともに化学合成生物群集のエネルギー源となる硫化物の硫黄同位体組成の分析結果を報告する。

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中部沖縄トラフ海底熱水系は1996年に最初の熱水サンプルが採取され、それ以降2002年まで継続的に試料採取がなされている。熱水の組成は、塩分濃度が減少するという他の海底熱水系で例を見ない変動を示している。また、これらの調査により、熱水噴出口の地理的分布も詳細に明らかにされた。これらのデータをもとに熱水の組成変動をもたらしている機構を考察する。

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鳩間、第四与那国および黒島海丘熱水ー冷湧水生物群集より採取した各種生物試料の軟組織炭素－窒素－硫黄安定同位体組成を、生息環境の溶存メタンおよび硫化水素と1セットとして測定し、生物間のエネルギーの流れについて考察した。

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海底熱水や冷湧水など高水圧の海底や湖底に湧出する流体は揮発性成分に富んでいることが多い。このような流体を一般的な採水器を用いて採取して一気圧の地上に持ち帰ると揮発性成分がその溶解度を超えて発泡し散逸してしまうことが多い。本研究では現場環境の圧力のまま試料を持ち帰る多連式ガスタイト海底湧水採取装置WHATSを開発したので報告する。

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海底堆積物は, 生物体を形成する基本的な有機物であるアミノ酸の, 海における主要な貯留層である。海底熱水系における生物発生の可能性や, 生存条件の適否を検討する上で堆積物中のアミノ酸組成とそれらの熱的安定性を知ることは重要である。本研究では, 天然堆積物中に存在するアミノ酸の熱水条件下における安定性について検討した。

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電解質水溶液の飽和蒸気圧はデバイーヒュッケル式あるいはその拡張式で多くの場合表現されている。300℃を越す温度条件では, イオンの会合が無視できない場合がある。このために, デバイーヒュッケル式やその拡張式での取り扱いが複雑になる。本研究では, 熱水溶液の臨界圧力を変数にとって, Wagner and Pruss (1993)の純水に関する蒸気圧式を修正した。修正式は, 0℃から350℃まで, 臨界圧力が求められている電解質の濃度範囲で実験結果を良好に再現する。

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本研究では、粒子との反応性の高いトリウムの中でも、半減期の長い²³⁰Tｈ・²²⁸Thをトレーサーとして用いて、インド洋の6測点における粒子フラックスを見積もり、この海域の生物・物質循環過程を評価することを目的として行った。

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新規に合成したイミノジ酢酸系キレート樹脂を用いたカラム濃縮法、ルミノール－過酸化水を系化学発光法を組み合わせた海水中マンガンの自動分析法を開発した。電解濃縮カラムを用いた従来の分析法に比べて一桁近い発光強度が得られた。また本法と電解濃縮法の特性を用いたマンガンのスペシエーションについて検討した。

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化石の主体を構成する炭酸カルシウム中の希土類元素のパターンを、山口県秋吉台鳶の巣産の石灰岩の REE で規格化すると、サンゴ化石とフズリナ化石とでパターンに顕著な違いがある。サンゴ化石は柄杓状（plough-like) で、フズリナ化石は一種の[dislocation 効果]を示す事が多いのが、特徴である。また、後者は、水和数が8から9に変化する効果として説明出来る。前者は全く未知の効果であるが、サンゴ類の生物学的な効果と解釈される。この特徴は現在のcoral complex にも認められる。（例えば、奄美大島の珊瑚礁。）古生物学的、及び、環境学的に有意義な効果と考えられる。

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熱帯・亜熱帯浅海域に生息するサンゴは, その骨格に生息時の環境変化を様々な形で記録しながら成長する。なかでも, 酸素同位体比は海水の温度と塩分に依存するとされており, ENSO復元のための水温・降水量・湧昇流などの指標として用いられている。本研究では, グアム島のサンゴ試料を用いて, ENSOイベントに伴う西太平洋の海洋環境変化がその骨格にどのような形で記録されているかを探求した。

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本研究では生物活動が盛んなサンゴ礁の炭素循環を解明する事を目的とした。サンゴ礁において海水中のPCO₂をpH、DO、アルカリ度から連続的(2000年～)に求め、大気-海洋間のフラックスを計算した。アルカリ度-全炭酸の変化量から生物代謝量を見積もった。2000年の大気-海洋間のCO₂フラックスは0.43gC/m²であり、生物代謝によるCO₂放出量の約1/1000程度である事がわかった。

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海底堆積物中や冷湧水域で形成された自生炭酸塩岩中のメタンの抽出、炭素同位体比の測定を初めて行った。メタンの炭素同位体比は、炭酸塩岩の炭素同位体比ともある程度相関を示し、メタンは炭酸塩岩の形成時に取り込まれた可能性が高い。この手法を様々な自生炭酸塩岩に応用することで、メタンの海底下での循環、炭酸塩岩の成因の理解に新たな知見が得られる可能性がある。

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陸上地下水系と連動した大陸棚に存在する淡水性海底湧水系は、 栄養塩など様々な物質を海洋に供給するため生物生産を含む海洋における物質循環を考える上で極めて重要である。ここでは、 富山湾をモデルケースとして、 日本海・地球規模の海底淡水湧出の実態およびその沿岸海洋環境への影響評価に関する研究の近況を報する。

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低温実験室内で海水を凍結させると, 降雪のないときには円柱状氷が生成し, 降雪があると海氷の沈降, 海水の浸み込みが起こり, 粒状氷が生成する。円柱状氷の酸素同位体比は氷と水間の同位体分配により海水より高い。粒状氷は降雪と海水または円柱状氷との混合関係を示し, 降雪の寄与は, 30％程度である。この結果は古海水の酸素同位体比の推定に関して考慮する必要があるであろう。

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駿河湾の中央の東西断面に沿って海水試料を採取し, 海水の科学組成と安定および放射性炭素の分析を行った。水深1000以下では放射性炭素の濃度は一年をとおして一定となり, 年代に換算すると, 約1800年前となる。それ以浅では季節変化が認められる。浅海域では, 季節により深層水の流入が認められる。

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西部北太平洋（日本周辺海域）の4測点におけるＮｄ濃度及び同位体比の鉛直分布を求め、それに基づき水塊構造及びＮｄの供給源についての考察を行う。いずれの測点も1000ｍ付近でほぼ同一のＮｄ同位体比を示し、北太平洋中層水の影響が認められる。又、黒潮域の2測点は250m付近に低いＮｄ同位体比を示す水塊の貫入が認められるがこれは大陸由来のＮｄを反映したものであろう。

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西部赤道太平洋の4測点において、セジメントトラップ実験を行い、沈降粒子中のTh-230濃度を測定した。いずれの測点においても、Th-230フラックスは大きな季節変動を示し、特に3月に極大がみられた。また、空間的にも変動が観測された。これらの結果から、西部赤道太平洋におけるTh-230の粒子によるスキャベンジング過程について議論する。

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東京湾河口域における表層水中の溶存および粒子状Agの分布を報告する。表層海水や沿岸域でのAgの測定値は海域によって大きく変わり、その変動を支配する要因はまだ明らかではない。サンフランシスコ湾や南カリフォルニア沿岸域では人為起源と思われる高濃度の銀が検出されている。本研究の目的は人為起源や季節変動を含めて、東京湾河口域における銀の地球化学的挙動を解明することである。

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日本海東縁部の冷湧水活動にともなうバクテリアマット域で「よこすか/しんかい6500」YK01－06航海において海底直上水および間隙水のサンプリングを行い化学成分の分析とデータ解析を行った。その結果として湧水から高濃度で炭素同位体比の軽い微生物起源のメタンが検出された。また間隙水中のメタンは堆積物中の微生物による酸化が進行していることが分かった。

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近年の都市開発に伴う環境変化のため, 福岡市北部に位置する博多湾では水質汚染が懸念されている。そのため, 水質汚染の原因となる有機汚濁物質の循環課程を解明し, その起源を推定することは環境保全上, 重要である。本研究では, 夏季及び冬季の博多湾及び流入河川で懸濁態有機物と水底堆積物を採取し, それらの炭素及び窒素同位体比から博多湾の懸濁態有機物(及び堆積物)の起源推定を試みた。

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Nd同位体は地球化学的なトレーサーとして広く用いたれていた。これに対し、海水中のCe同位体比は測定が困難であったため、これまでほとんど報告されていなかった。海洋においてCeはNdよりも平均滞留時間が短いため、よりローカルな供給源の情報を得られると期待される。本研究では、海水中のCe同位体比の測定を行い、海洋におけるCeの供給、除去、混合過程を検討する。

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陸―海洋系の堆積物中の陸上由来有機分子の動向（分子分布・同位体組成）を分析する事は地球上の炭素サイクルを考える上で重要である。本研究では河川から湾、外洋にかけての表層堆積物試料を用い、従来陸上起源と考えられてきた有機分子について、分子レベル炭素同位体組成とともに、新たに水素同位体組成の特徴を明らかにし、起源・運搬過程を考察した。

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富山県片貝川扇状地の地下水が魚津市沖の海底から湧出していることが我々の最近の研究で明らかになった。本研究は海底湧水と片貝川扇状地における地下水の化学成分・安定同位体比・等を測定し、海底湧水となる地下水の涵養源を明らかにする。また、海底湧水の栄養塩濃度が表層海水より高いことから、海底湧水による海洋への栄養塩供給について考察する。

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本研究では富山湾の黒部川・片貝川両扇状地の沿岸で沿岸湧出海底地下水と周辺海水のサンプリングおよびメタン濃度の分析をおこなった。湧水のメタンの濃度を測定するとその濃度は周辺海水より有意に低いことがわかった。また、表層水のメタン濃度は外洋の表層の値に比べ高い値を示した。今回の発表ではこれらの特徴を示す原因などについて述べる予定である。

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鹿児島湾奥に位置する若尊カルデラ内およびその東部海丘上では「たぎり」とよばれる活発な海底噴気活動があることが知られている。この噴気とともに噴出する湧水を採取し、その化学組成を明らかにした。カルデラ底の200m地点で得られた試料は熱水活動を示唆するが東部海丘のハオリムシ群集内の試料は熱水活動の兆候を示さないことがわかった。

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開放的環境の湾口部及び閉鎖的環境の湾頭部からなる南九州最大の火山構造性内湾の鹿児島湾の海底堆積物調査を行った。今回は, 規則的にした底質の産状, 色指数・比重・帯磁率等の物理量, 及びマンガン・鉄・亜鉛等の可溶性重金属量の分布を明らかにした。測定諸量の相関関係及び湾岸周辺地域の地質環境に基づき, 湾口部と湾頭部の物理・化学量の偏在形態について考察する。

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鹿児島湾の底質には普遍的に硫酸還元バクテリアが棲息しており, 硫化水素を生産すると共に, 黄鉄鉱を海底に固定している。硫化水素, 黄鉄鉱, 底質直上の海水の硫黄同位体比を測定し, その広域変化を調べた。硫黄同位体比と硫黄含有量図で比較すると, 熱水噴気地域と通常の熱水活動のない地域ではその辺か傾向が異なる。異なる硫酸還元バクテリアが存在するか, 共生バクテリア（例えばメタン酸化細菌）が異なると思われる。

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鹿児島湾底質を採取し、混酸を用いた加熱分解後、総ヒ素及びアンチモンの定量を行い、水平及び垂直分布を調べた。両元素ともに分布に差異があり、垂直分布においては同じ傾向を示す地域が多く見られた。ヒ素では底層水と底質上層部に相関があり、特に湾北部にある海底噴気孔周辺では含有量の著しい変動が見られた。これらの結果について報告する。

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鹿児島湾北部の水深100ｍ及び200ｍには海底噴気孔が存在し、現在も活動を続けている。この鹿児島湾底質中の総水銀濃度を測定し、その三次元分布を見るとともに、分別定量を行いその化学形について検討を行なった。その結果、噴気孔周辺底質に高い割合で有機錯形成水銀が存在することが明らかになった。

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富栄養化の進んだ湾岸域において、栄養塩の負荷は河川や養殖場だけでなく、底泥堆積物からの栄養塩の溶出による寄与も大きい。本実験では、鹿児島湾の中でも比較的富栄養化の進んだ湾岸域だけでなく、たぎりという特殊な環境にも注目し、鹿児島湾全体の栄養塩溶出機構を知ることを目的とし、底泥からの栄養塩溶出速度および底泥堆積物の種類による栄養塩溶出への影響を調べた。

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大学キャンパス（船橋市）内で採水された降水量とその雨水の化学成分の変化について, 数年間の測定結果から考察する

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横浜市の中心部で1991年から降雨を採取し、雨の酸起因物質を測定している。11年間に採取された2000余りの試料のうち、酸性雨の割合は92％であった。酸起因物質である硫酸イオン・硝酸イオンと酸を中和する働きをしているアンモニウムイオンの降下量についても報告する。

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2000年長崎、与那国、つくばにおいて採取した降下物中のプルトニウムを測定した。プルトニウムの起源について黄砂の関連で論じる。

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本研究では、2000年の長崎、つくばの降下物及び黄砂等の試料を採取し、含有する微量元素を中性子放射化分析を用いて定量し、ランタノイド元素（Ln）パターン等の重要な情報を得た。その結果、長崎降下物試料の月別Lnパターンより、3月から5月が黄砂のパターンに極めて近いことが判明した。さらに、降下物試料を黄砂で規格化した値を用いて、降下物試料に黄砂がどの程度影響しているか概算した。

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