熊本大学 理学部

[日時]  11月21日（金）12時50分より14時20分まで
[場所]  理学部2号館3階C329講義室
[講師]  吉村 和久 先生　（九州大学 理学研究院 教授）
[演題]  化学平衡論に基づく古環境情報の抽出
[概要] マグマオーシャンをもつ惑星として約46億年前に誕生した地球は、現在、太陽から受け取る熱放射エネルギーと地球から宇宙へ放出する熱放射エネルギーがほぼ定常状態となった惑星へと進化してきた。さらに、太陽光をエネルギー源として地球表層 において活発な物質循環が起こっている。したがって、地球上で生起する現象は厳密には平衡状態にない。しかし、物質循環の時間スケールに比べて反応速度が大きい場合には、自然界の現象を化学平衡論で理解することが可能となる。ここでは、化学平衡が地球環境システム理解のツールとして有効であることを、今までに行った調査、研究成果の中から例を２、３挙げながら紹介する。
シリアのシルクロード最西端のオアシス都市パルミラにおいて２、３世紀の地下墳墓から見出された多数の人骨と歯には異常が多く認められた。
現在入手可能な天然水について化学平衡解析プログラムを用いて解析を行ったところ、フッ化物イオン濃度の上限はホタル石の溶解平衡により化学的な制御を受けていることがわかった。ただし、ホタル石の水に対する溶解度から予想される8.2ppmよりも低い値は、この地域の水の高濃度カルシウムイオンによる共通イオン効果によるものであった。
この地域は過去2000年以上にわたって乾燥地域であったことがわかっており、3ppmを超えることはないがフッ素症が発症するようなフッ化物イオン高濃度の水を古代パルミラ人は飲用としていたことになる。 鍾乳石の絶対年代を読み取る方法として鍾乳石に含まれるフルボ酸濃度の 年縞を計数する方法を確立し、確定した時間軸に基づいて鍾乳石の炭素 同位体比の変動を追跡した。ススキやカヤツリグサなどに代表される草原 植生の炭素同位体比が森林植生の場合より大きく、山口県秋吉台では 森林から草原植生への遷移が江戸時代であったことを明らかにすることが できた。
鍾乳石のような炭酸塩沈殿物中の不純物の多くは、イオン交換反応により 母液から取り込まれる。したがって、その平衡定数がわかれば、沈殿物中 の不純物濃度から母液中の不純物濃度を推定することが可能である。
硫酸イオン濃度からは酸性雨に関する情報を得ることができる。沖縄県西表島の石筍の硫酸イオン濃度から、西表島における酸性降下物量の変遷の復元に成功した。また、東大寺大仏建立の時代から銅鉱石の採掘、製錬が行われた秋吉台長登における酸性雨被害の歴史の解明を、石筍を用いて始めたところである。