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æ°´ç´ çµåˆã®å®Œå…¨æ€§: O-Oé–“ã«1個ã®HãŒã‚ã‚‹

æ°·ã®è¦å‰‡ã®ã¿ã§Hä½ç½®ã¯æ±ºå®šã—ãªã„
é…列ã«ã¯è‡ªç”±åº¦ãŒæ®‹ã‚‹ã€‚点欠陥ãŒä¸€å®šç¢ºçŽ‡ã§ç™ºç”Ÿã—ã€ã“ã®ç¢ºçŽ‡ã¯æ¸©åº¦ãŒé«˜ã„ã»ã©é«˜ãã€ãã‚Œã«ä¼´ã„イオン形æˆãŒèµ·ã“ã‚‹ → 電場をã‹ã‘ã‚‹ã¨é›»å­ã®å‹•ããŒè¦‹ã‚‰ã‚Œã‚‹

bond
◠水素原å­(H)
◠酸素原å­(O)
------ 共有çµåˆ, 0.99 Å, çµåˆåŠ›å¼·ã„
- - - - æ°´ç´ çµåˆ, 1.77 Å, çµåˆåŠ›å¼±ã„
+ 正電è·ã‚’帯ã³ã¦ã„ã‚‹
- è² é›»è·ã‚’帯ã³ã¦ã„ã‚‹

3. 化学的特性

(a) 誘電率 (ε, permittivity, dielectric constant
水誘電率大 → イオン間斥力・引力を減ら㙠→ 溶解質(特ã«é›»è§£è³ª)ã®è§£é›¢ã‚’促ã—溶解度ãŒå¢—ã™ãŸã‚生体内ã§ã®é›»è§£è³ªç§»å‹•ã‚’促ã—ã‚„ã™ã„

Benzene________2.28
CH4______ε-90___2.07___ε70____1.85
H2O______ε0___87.74___ε100__56.38

NaClã‚’H2Oã«æº¶ã‹ã™ã¨Benzeneã®ç´„40å€ã®èª˜é›»çŽ‡ → 容易ã«Na+ + Cl-ã¨ã„ã†è§£é›¢çŠ¶æ…‹ã§å­˜åœ¨
NaClã¯Benzene中ã§ã¯æ²ˆæ®¿
r2 = c1c2/DF
MKSA有ç†ç³» 9 × 109 (N·m2/c2) = 1/4πε0 (ε0: 真空状態誘電率)
クーロンã®æ³•å‰‡, F = 1/4πε0·(c1c2/r2) [真空中] →

1/εs·(1/4πε0)·(c1c2/r2) = (1/4πε)·(c1c2/r2) [物質中]

(b) ç·©è¡æ¶²
å°‘é‡ã®é…¸ã‚„塩基を加ãˆã¦ã‚‚pHãŒæ®†ã©å¤‰åŒ–ã—ãªã„溶液

ç·©è¡ä½œç”¨ã®å¤§ããªæº¶æ¶² Ex. 乳酸-酢酸塩ã€å¡©é…¸-クエン酸ナトリウム

一般ã«å¼±é…¸ã¾ãŸã¯å¼±å¡©åŸºã¨ã®çµ„ã¿åˆã‚ã›ã«ã‚ˆã‚‹å¡©ç­‰ã®é©å½“ãªæ··åˆã«ã‚ˆã‚ŠpHã®æ§˜ã€…ãªå€¤ã¨ãªã‚‹ç·©è¡æ¶²ã‚’作る
体内ã¯ä¸­æ€§ã«è¿‘ã„(Ex. 筋肉pHã¯å¸¸ã«7.2程度) → 乳酸ãŒãŸã¾ã‚Šå¼•ã付ã‘ã‚’èµ·ã“ã—ãŸæ™‚ãªã©ã¯6.5ã¾ã§ä¸‹ãŒã‚‹
 → ホメオスタシスã®åƒãã§æ­£å¸¸å€¤ã«æˆ»ãã†ã¨ã™ã‚‹

乳酸発酵: C6H12O6 → 2C3H6O3 (lactic acid) + 47kcal

glucose + lactic acid + O2 → H2O + CO2 + ATP 

              滴定曲線    Ka                pK
  1 H3PO4  ⇔ H+ + HPO4-   7.5 × 10-3 mol   2.12
  2 H2PO4  ⇔ H+ + HPO42-  6.23 × 10-8 mol  7.21
  3 HPO42- ⇔ H+ + PO43-   4.8 × 10-13 mol  12.32

water
体内ã§ã¯2ã®å½¢ã§å­˜åœ¨
glycine: NH2-CH2-COOH
NH3CH2COO- + H+ ⇔ NH3CH2COOH __ 2.3
CH3COO- + H+ ⇔ CH3COOH _________ 4.74
å¼·é…¸: -COO-ã‚’-NH3+ãŒå¸å¼•ã™ã‚‹ã®ã§Hを放出ã—ã‚„ã™ã„

指示薬

滴定ã§å½“é‡ç‚¹æ¤œçŸ¥ã«åŠ ãˆã‚‰ã‚Œã‚‹è©¦è–¬
色変化ã€æ²ˆæ®¿ãƒ»æ¿ã‚Šç”Ÿæˆã€è›å…‰æ¶ˆæ»…ãªã©è‚‰çœ¼ã§ç›´æŽ¥è¦³å¯Ÿã§ãる急激ãªå¤‰åŒ– → 当é‡ç‚¹ã‚’指示(一般的)
試薬ã«è¦æ±‚ã•ã‚Œã‚‹äº‹é …
  1. åå¿œã®é‹­æ•æ€§
  2. 色彩
  3. å†é…¸åŒ–ã«å¯¾ã™ã‚‹å®‰å®šæ€§
  4. 脂質ä¸æº¶æ€§
  5. ç²’å­å¤§ãã•åŠã³å†çµæ™¶å‚¾å‘ (tetrazoliumã®é›£ç‚¹)
  6. 入手ã®å®‰æ˜“ã•ã¨å€¤æ®µ
化学åå¿œã«ã‚ˆã‚‹åˆ†é¡ž

pH指示薬: 陽å­ã®æŽˆå—åå¿œã«å¿œç­”
酸化還元指示薬: é›»å­ã®æŽˆå—åå¿œã«å¿œç­”
å¸ç€æŒ‡ç¤ºè–¬: 特定ã®æ²ˆæ®¿åå¿œã«å¿œç­”
金属指示薬(キレート指示薬): キレート生æˆã‚„解離åå¿œã«å¿œç­”

水移動 (water transportation)

æ‹¡æ•£ diffusion: 溶質分å­ã¨æº¶åª’分å­ãŒåˆ†å­é‹å‹•ã«ã‚ˆã‚Šå‡ç­‰ã«äº¤ã˜ã‚Šåˆã†ã“ã¨
膜を通ã—ãŸæ°´ç§»å‹•: 生体内ã®æ°´ç§»å‹•ã«ã¯è†œãŒå­˜åœ¨

ç•°ãªã‚‹æº¶æ¶²æŽ¥ã™ã‚‹ → 自由移動分å­ç§»å‹• → 互ã„ã«åˆ©ç”¨å¯èƒ½ç©ºé–“ã‚’å‡ä¸€ã«ä½¿ç”¨ã¨ä»®å®š
⇒ æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«ç™ºç”Ÿ (拡散速度 ∝ √分å­é‡)

Def. 浸é€åœ§ osmotic pressure: 溶媒分å­ã‚’移動ã•ã›ã‚‹åŠ›ã®å¤§ãã•
transport Law. 浸é€åœ§ã®æ³•å‰‡ (van't Hoffå¼): pv = nRT

p: 浸é€åœ§(圧力)

1 atom =
76.00 cm × 13.595 g/cm3 × 98.0665 cm/sec2 =
1.0130 (g·cm/sec2, or dyn/cm2)

v: 溶液体ç©
n: 溶質モルmol数
R: (モル)気体定数(ガス定数) (molar) gas constant

= 0.082 (l·atm)/(K·mol)
= 82.057 (cm3·atom/K·mol)
= 8.3144598 J/(K·mol)
= 1.987 (cal/K·mol)

T: 絶対温度 = 273 + x (°C)

If T = constant → 浸é€åœ§ ∝ モル濃度 (溶質ã®ç¨®é¡žã«é–¢ä¿‚ãªã„)
Hypertonic (高張) > Isotonic (等張) > Hypotonic(低張)

ψ = ψπ(in) + ψπ(out) 平衡状態
ψ(in) = ψπ(in) + ψp(in) = ψ(out)
1 atom → ψ(out) = ψπ(out), ψp(out) = 0
ψπ(in) = ψπ(out) - ψp(in)z

Ex. A: ψp = 5 bars. ψπ = -12 ⇔ B: ψp = 3. ψπ = -6

ã“ã“ã§Aã¨Bã¯éš£ã‚Šåˆã£ã¦ã„ã‚‹
ψA = ψp(A) + ψπ(A) = 5 - 12 = -7,
ψB = ψp(B) + ψπ(B) = 3 - 6 = -3,
ψA - ψB = -7-(-3) = -4
∴ Δψ (æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«) = -4
æ°´ã¯æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«ã®é«˜ã„æ–¹ã‹ã‚‰ä½Žã„æ–¹ã¸ç§»å‹•: æ°´ã®å‹•ã B → A

一般ã«ã€[è‰æœ¬ < 潅木 < 樹木]ã€[表皮 < 海綿組織 < 柵状組織]

Ex. 海岸æ¤ç‰©ãƒ»ä¹¾ç”Ÿæ¤ç‰©ã®æµ¸é€åœ§ã¯å¤§ãã„

Def. 自由エãƒãƒ«ã‚®ãƒ¼ free energy, Δ: 外部ã‹ã‚‰ç†±(エãƒãƒ«ã‚®ãƒ¼)を与ãˆãšã«ä¸€å®šæ¡ä»¶ä¸‹ã§è¡Œã†ä»•äº‹ã¨ã—ã¦åˆ©ç”¨å¯èƒ½ãªã‚¨ãƒãƒ«ã‚®ãƒ¼
Def. 化学ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« chemical potential: Δ/化åˆç‰©1mol

ã“ã®å¤§ãã•ã«ã‚ˆã‚Šæ°´ã®ç§»å‹•åŠ›ã¯æ±ºã¾ã‚‹
J = P·ΔC

J: é€éŽã§ãã‚‹ç²’å­ã®æ•°
P: é€éŽæ€§ä¿‚æ•° permeability coefficient
C: 内外ã®æ¿ƒåº¦å·®

J = D/x·ΔC

D: 拡散係数
x: 膜ã®åŽšã•

Def. é›»å­åŒ–å­¦ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« electrochemical potential
ãƒãƒ«ãƒ³ã‚¹ãƒˆå¼ Nernst equation: Δε = -2.3RT/ZF·log(ai/ao)

= å—動輸é€ã®è¨ˆç®—
i: 膜内部 inner, o: 外部 outer →
ai/ao: (膜内外ã®)化学ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«å·®
PV = RT

R: 気体定数, F: ファラデー定数, Z: イオンãƒãƒ£ãƒ¼ã‚¸, T = K

Δε = -Klog(内å´ã®æ¿ƒåº¦/外å´ã®æ¿ƒåº¦) (イオン濃度)

Def. å…¨ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« total potential: æ¤ç‰©ã®çµ¦æ°´ã«é–¢ã™ã‚‹å…¨ã¦ã®ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«

= å˜ä½é‡ã‚ãŸã‚Šã®ã‚¨ãƒãƒ«ã‚®ãƒ¼
Fs = -(∂Ψ/∂s) (dyne/g)

Fs: 特定方å‘sã«å˜ä½è³ªé‡ã®æ°´ã«ä½œç”¨ã™ã‚‹åŠ›
è² å·ã¯åŠ›ãŒψã®æ¸›å°‘æ–¹å‘ã§ã‚ã‚‹ã“ã¨ã‚’示ã™ãŸã‚

Def. Ψ: ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«(ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«é–¢æ•°)
⇒ æˆåˆ†ã«åˆ†è§£ (国際土壌科学学会ISSS定義)

é‡åŠ›ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« gravimetric potential, Z
浸水ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« submerged potential (ISSS定義ã›ãš), S

特定点ãŒè‡ªç”±æ°´é¢ä¸‹ã«æ²ˆã‚“ã§ã„ã‚Œã°ãã®ç‚¹ã®åœŸå£Œä¸­ã®åœ§åŠ›ã¯å¤§æ°—圧より大ãã„ → ã“ã‚Œã«ã‚ˆã‚‹ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«

毛管ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« capillary potential, M

= マトリックãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« matric potential
⇒ Sã¨Mã¯ã©ã¡ã‚‰ã‹ä¸€æ–¹ãŒå¿…ãš0

空気ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« pneumatic potential, G
⇒ 圧力ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« pressure potentiqal, P = M (or S) + G

土壌水ã®ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«ã«å¯¾ã™ã‚‹å…¨ã¦ã®åœ§åŠ›å¤‰åŒ–ã‚’åˆè¨ˆã—ãŸã‚‚ã®

浸é€ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« osmotic potential, O: OV = -π(dyne/cm2)

⇒ Ψ = Z + P + O
é‡åŠ›ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« Z

W = ρ(dV)gz
Zm = W/(ρdV) = gz (erg/g)

dV: 基準点ã‹ã‚‰zã®é–“ã«ãŠã‘ã‚‹å¾®å°å®¹ç©(輸é€ã•ã‚Œã‚‹æ°´ã®å¾®å°å®¹ç©)
z: 基準点ã‹ã‚‰ã®é«˜ã•
g: é‡åŠ›
Zm: å˜ä½è³ªé‡ã‚ãŸã‚Šã®é‡åŠ›ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«

Zv = W/dV = ρgz ≡ å˜ä½å®¹ç©ã‚ãŸã‚Šé‡åŠ›ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«
Zw = W/ρg(dV) &equv; å˜ä½é‡é‡ã‚ãŸã‚Šé‡åŠ›ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«

浸水ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« (ピエゾメトリックãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«) S

p (æ°´é¢ã‹ã‚‰æ·±ã•hã«ãŠã‘る壌水圧力) = ρgh (dyne/cm2)
ä»•äº‹é‡ W = pdAl = pdV (erg)

dA: æ–­é¢ç© (cm2), l: é•·ã• (cm)

SV = p (dyne/cm2) ≡ å˜ä½é¢ç©ã‚ãŸã‚Šã®æµ¸æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«
Sm = W/ρdV = p/ρ ≡ å˜ä½è³ªé‡ã‚ãŸã‚Šã®æµ¸æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«
Sw = WρgdV = p/ρg = h (cm) ≡ å˜ä½é‡é‡ã‚ãŸã‚Šã®æµ¸æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«
Def. ピエゾメトリックヘッド piezometric head ≡ h

→ ピエゾメータ piezometerã§æ¸¬å®š

毛管ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« M (Buckingham 1907, Ψ) ⇒ 土壌水分特性

τ = (2σ)/r

τ : 負圧(圧力欠æ)    σ : 水表é¢å¼µåŠ›    r: (土壌間隙ã®æœ‰åŠ¹)åŠå¾„

MV = p (dyne/cm2) ≡ å˜ä½é¢ç©ã‚ãŸã‚Šã®æ¯›ç®¡ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«
Mm = p/ρ ≡ å˜ä½è³ªé‡ã‚ãŸã‚Šã®æ¯›ç®¡ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«
Mw = p/ρg (cm) ≡ å˜ä½é‡é‡ã‚ãŸã‚Šã®æ¯›ç®¡ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«

→ テンシオメータtensiometer (pF)ã§æ¸¬å®š

空気ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« G

W = dV(A'0 – A0) = dVp0

p0: 標準大気圧(p)を基準ã¨ã—ãŸå¤–部気体圧 = A'0 – A0
A0: 標準大気圧ã«ãŠã‘るプール → A'0: 移動点

GV = W/dV = A'0 – A0 = p0 ≡ å˜ä½å®¹ç©ã‚ãŸã‚Šç©ºæ°—ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«

A'0 = ρgh'0, A0 = ρgh0

GW = W/ρg(dV) = h'0 - h0 (cm)

Def. 絶対圧 aboslute pressure, pW: 土壌水ã«ä½œç”¨ã™ã‚‹æ°—体圧A'0を基準ã¨ã—ã¦æ¸¬å®šã•ã‚Œã‚‹åœ§

p = pW – A'0 (dyne/cm2)
⇒ GV + MV = p + p0 = pW – A0

圧力ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« P

Gã¨åœŸå£Œæ°´åœ§åŠ›pãŒ0より大ãã„ã‹å°ã•ã„ã‹ã«ã‚ˆã‚‹S (or M)ã¨ã®ç·å’Œ

æ°´ç†ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« φ (Φ) = Z + P = Z + (M or S) + G

ΦW = H (cm)

Def. æ°´ç†æ°´é ­, H = z + h + (h'0 – h0)
z: 基準点より上ã®è€ƒæ…®ä¸­ã®é«˜ã•
h'0 – h0: å•é¡Œã«ã—ã¦ã„る点ã«ãŠã‘る土壌水é¢ä¸Šã®æ¥ãŸå¨åœ§ã¨æ¨™æº–大気圧ã¨ã®å·®

Law. ダルシーã®æ³•å‰‡ (Darcy's law) (Darcy 1856)
地下水æµé€Ÿ = é€æ°´ä¿‚æ•° × å‹•æ°´å‹¾é… →

J = -K·(dh/ds) (m3/m2s = m/s)

Law. ãƒãƒ¼ã‚²ãƒ³ãƒ»ãƒã‚¢ã‚ºã‚¤ãƒ¦ã®æ³•å‰‡ Hagen-Poiseuille law
åŒä¸€æµä¸‹æ¡ä»¶ä¸‹ → 毛細管内をæµã‚Œã‚‹æ°´é‡ã¯åŠå¾„ã®4ä¹—ã€æµé€Ÿã¯2ä¹—ã«æ¯”例
Def. æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« water potential (ψ): Δを水特性ã«ã¤ã„ã¦ä½¿ç”¨ã™ã‚‹ç”¨èªž

= æ°´ã®åŒ–å­¦ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« chemical potential on water

Δψ = ψA - ψB : A-Bé–“ã®water potentialã®å·® ⇒ 純水: ψ = 0
⇒ ã‚ã‚‹ç³»ã®ψã‹ã‚‰ç´”æ°´ã®ãれを引ãã€æ°´ã®éƒ¨åˆ†ãƒ¢ãƒ«ã§å‰²ã£ãŸé‡

æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«(ψ)ã¯é›»ç£åŠ›ã€å¸ç€åŠ›ã€è¡¨é¢å¼µåŠ›ã€é‡åŠ›ã€å¼¾æ€§åŠ›ç­‰ã«ã‚ˆã‚Šå¤‰åŒ–ã™ã‚‹ãŒã€ã“れらã®å½±éŸ¿ã™ã‚‹ç³»ã®ψã¯ç´”æ°´ã®ψより低ã„ã“ã¨ãŒæ™®é€šãªã®ã§ç´”æ°´ã®ψã‚’0 Mpaã¨ã™ã‚Œã°è² å€¤ã‚’ã¨ã‚‹(ψ = -å¸æ°´åŠ›)
å˜ä½: ψ atom, bar, dynes/cm²

1 bar = 10 dynes/cm² = 750 mmHg = 0.995 atom,
1 atom = 1032.8 g/cm² = 1.01 bar,
Mpa: 1 bar = 0.987 atm = 0.1 Mpa

Def. 浸é€ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« osmotic potential, ψπ (or π): 溶質ã®é›»ç£åŠ›ã‚ã‚‹ã„ã¯åˆ†å­é–“力ã«ã‚ˆã£ã¦ç”Ÿã˜ãŸψ

Ex 砂糖溶液中ã«ç§»å‹•ã™ã‚‹ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«

Def. 圧ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«, ψp: 中ã«ç”Ÿã˜ãŸãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«
Def. マトリックãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ« matric potential, τ: = 土壌ã®çµ¦æ°´åŠ›ã€‚土壌中ã®æ°´ã®è¡¨é¢å¼µåŠ›ã«ã‚ˆã£ã¦ç”Ÿã˜ãŸψ
Def. 溶液ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«, ψ ≡= ψπ + ψp

平衡状態ã§ã¯ã€ψ(inside) = ψ(outside)

測定原ç†

水移動測定: 拡散圧・拡散圧ä¸è¶³ãƒ»æµ¸é€åœ§ãƒ»å¸æ°´åŠ›ç­‰ã‚’使用ã—測定 (熱力学的ã«ä¸å分ãªæ¸¬å®š)
water potential Pfeffer (生ç†å­¦, 独): 溶液浸é€ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«æ¸¬å®š(図)

生ã˜ã‚‹åœ§åŠ›ã¯æº¶æ¶²æ¿ƒåº¦ã«æ¯”例
p = k1·1/V … (1)

Van't Hoff

生ã˜ã‚‹åœ§åŠ›ã¯çµ¶å¯¾æ¸©åº¦ã«æ¯”例
p = k2·T … (2)

(1), (2)å¼ã§k1, k2を気体定数Rã¨ãŠã(→ 仮定: 溶質ãŒã‚¬ã‚¹æ§˜ã«è‡ªç”±ã«å‹•ã)

p = RT/V, φ = -RT/V
1 mol気体 → 1 atom 0°C 22.4 l/mol
1 mol溶液(液体) → 溶質1molãŒ1 l中ã«å­˜åœ¨
→ 1mol溶液ã®æµ¸é€ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«ã¯ψπ = 22.4 atm
実際ã«ã¯å¸Œé‡ˆæº¶æ¶²ã§æˆç«‹ã™ã‚‹å…¬å¼ (電解質ã§è§£é›¢ã‚’èµ·ã“ã™ã¨ã‚¤ã‚ªãƒ³ãŒåˆ¥ã€…ã®æº¶è³ªç²’å­ã¨ã—ã¦åƒããŸã‚浸é€åœ§ã¯å¤§ãããªã‚‹) → 解離ã™ã‚‹å ´åˆã«ã¯åˆ¥ãªæ–¹æ³•ã§æ¸¬å®šã™ã‚‹å¿…è¦

water potential
RH: 相対湿度 relative humidity

浸é€åœ§ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«æ¸¬å®š
1. 蒸発平衡法: 空気中ψ = 液中ψ

サイクロメーター psychrometer
-ψπ = RT/V·ln(P0/P)

R: 気体定数, T: 絶対温度, V: æ°´å比容 partial molecular weight of water, P0: T0時水蒸気圧, P: 空気中水蒸気圧
-ψ: 10.7log10(100/RH) bars

2. 氷点é™ä¸‹æ³•: å‡å›ºç‚¹é™ä¸‹ã‚’利用

1 M溶液 22.4 atom 純水よりも1.86°C下ãŒã‚‹
-ψπ = 22.4 × (氷点é™ä¸‹æ¸©åº¦[測定値]/1.86)

膜é€éŽæ€§

å…¨é€æ€§: ã‚らゆる分å­ã‚’通éŽã•ã›ã‚‹ Ex. 細胞å£
åŠé€æ€§: 溶媒ã¯é€šã™ãŒæº¶è³ªã¯é€šã•ãªã„ Ex. 細胞膜ã€ã‚»ãƒ­ãƒãƒ³è†œ
ä¸é€æ€§: ã‚らゆる分å­ã‚‚é€éŽã•ã›ãªã„ Ex. ビニール膜

液胞膜 tonoplastã€è¡¨é¢è†œ plasmalemma → é¸æŠžçš„é€éŽæ€§ differential permeability 有
transport
water potential = 0__________浸é€åœ§ãƒãƒ³ãƒ—

a) åŠé€æ€§è†œ semi-permeable membrane: æ°´ã¯é€šã™ãŒä»–ã®åˆ†å­ã¯é€šã•ãªã„

æ°´ã¯ç´”æ°´ → ç ‚ç³–æ°´ã¸ã¨ç§»å‹•ã—æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«or濃度勾é…ã‚’å°ã•ãã™ã‚‹(オスモシス osmosis)
transport
semi-permeable membrane + sugar solution

b) åŠé€æ€§è†œå†…ã«æ°´ç§»å‹•ã—æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«ã‚’å°ã•ãã—ã€åŠé€æ€§è†œã¯è†¨ã‚‰ã‚“ã çŠ¶æ…‹ã¨ãªã‚‹(膨圧 turgor pressure)

土壌ã‹ã‚‰ã®å¸æ°´

根毛 root hair ã«ãŠã‘ã‚‹H2Oã¨æ°´ã«æº¶ã‘ãŸç„¡æ©Ÿç‰©è³ªã®å–ã‚Šã“ã¿
地中水分・無機物質・塩類: æ¤ç‰©ã¯ã‚¤ã‚ªãƒ³ã§ãªã„ã¨é¤Šåˆ†å¸åŽã§ããªã„
↓ … å¸æ°´åŠ› → イオンãŒå¤–ã‹ã‚‰å†…ã¸ç§»å‹•ã™ã‚‹è¦å› 

1) 浸é€åœ§
2) 能動輸é€

根毛→æ ¹(内皮・仮導管)→茎(導管・仮導管)→葉(導管・仮導管)
[→葉脈(柵状組織・海綿状組織)→ (æ°´ç©´→水液) or (æ°—å­”→蒸散→水蒸気)]
æ ¹ root: æ°´å¸åŽã«å¯¾ã—é©å¿œã—ãŸæ§‹é€ 
根内部ã®æ°´ãƒ»æ „養分移動ã«ã¯3様å¼ãŒçŸ¥ã‚‰ã‚Œã‚‹
1. ã‚¢ãƒãƒ—ラスト apoplast: 土壌中溶液ãŒã¾ãšå§‹ã‚æ‹¡æ•£ã«ã‚ˆã‚Šè‡ªç”±ã«åºƒãŒã‚‹ã‚‚ã®ã§ã€ã“ã®éš›ã¯ã‚¤ã‚ªãƒ³ãŒå«ã¾ã‚Œã‚‹

内å´apoplastã®æ–¹ãŒã‚¤ã‚ªãƒ³æ¿ƒåº¦é«˜ãã€å†…部ψπã¯å分大 → 外å´apoplastã‹ã‚‰å†…å´apoplastã¸æ°´ç§»å‹•
水移動ã¯ä¸»ã«apoplast部分ã§è¡Œã‚れる + イオンã¯èƒ½å‹•è¼¸é€ã«ã‚ˆã‚Šç´°èƒžå†…ã«å–è¾¼ã¾ã‚Œã‚‹
細胞間空間ã€ä¸é€£ç¶š(内皮ã®å¤–å´ã¨å†…å´ã§casparian stripã«ã‚ˆã‚Šä¸é€£ç¶š (note discontinuity at casparian strip)

2. シンプラストsymplast å¤–å´ → O2æ¿ƒåº¦å‹¾é… → 内å´

O2濃度: å¤–å´ > å†…å´ → 呼å¸ã«ã‚ˆã‚Šã‚¨ãƒãƒ«ã‚®ãƒ¼ã‚’å¾—ã‚‹
内å´ã¯O2ä¸è¶³ã¨ãªã‚‹ãŒã‚¤ã‚ªãƒ³ã‚’ç•™ã‚エãƒãƒ«ã‚®ãƒ¼ãªããªã‚‹ã¨ã‚¤ã‚ªãƒ³æ”¾å‡ºã™ã‚‹
→ 土壌コロイド中ã®å¸ç€ã‚¤ã‚ªãƒ³ã‚’放出ã•ã›å¸åŽã™ã‚‹æ©Ÿèƒ½
細胞内原形質: plasmodesmata有ã—連続(connections from cell to cell are via plasmodesmata)

プラスモデスム (plasmodesmata, sg. plasmodesma): 細胞を連çµã™ã‚‹å°ã•ãªç©´

外å´ã®symplastã«ã‚ˆã£ã¦å†…å´ã®symplastã«å–è¾¼ã¾ã‚Œã‚‹ → ãã®å¾Œå°Žç®¡éƒ¨ã«é€ã‚Šè¾¼ã¿å–ã‚Šè¾¼ã¿éŽç¨‹çµ‚了

3. 移é€ç´°èƒž transcellular

アクアãƒãƒªãƒ³ (aquaporins, AQP)ã«ã‚ˆã‚‹ç§»å‹•

cf. ãŠåŒ–ã‘å°éº¦: é‚„æµæ³•ã«ã‚ˆã‚‹æ ½åŸ¹çµæžœ

é‚„æµæ³•: 水耕液をゆã£ãã‚Šé‚„æµ → éžé‚„æµ(通常)水耕法・畑栽培ã¨æ¯”ã¹é¢ç©ã§2-3å€ã€å€‹ä½“ã§10å€ã®åŽé‡
通常法: æ ¹ã‹ã‚‰å¸åŽã•ã‚ŒãŸé¤Šåˆ†ã¯æ‹¡æ•£ã®ã¿ã§ç§»å‹• vs é‚„æµæ³•: 養分ãŒæ‹¡æ•£ã®ã¿ä»¥ä¸Šã«ç§»å‹•ã§ãã‚‹

æ¤ç‰©ã«ãŠã‘ã‚‹æ°´ water for plant

乾生æ¤ç‰©: ç ‚æ¼ ã€æµ·å²¸ã€é«˜å±±ç­‰ã®ç¤«åœ°ã«å¤šã„
葉: é‡çŠ¶ã«å¤‰åŒ–ã—è£å´ã«å·»ã。è£ã«çšºãŒã§ã多毛。蒸散防ã貯水組織発é”
茎: 低ã„。貯水組織ã‚ã‚Š
æ ¹: 大ãã発é”
湿性æ¤ç‰©: æ± ã€æ¹–ã€æ²¼ã€å·ç­‰
葉: 通気組織ã¯æ°´ä¸­ã®ãŸã‚未発é”ã€è¡¨é¢ã«æ°—å­”ã€æ°´ä¸­è‘‰ã¯ç´°è£‚-帯状ã§æµã‚Œã«è€ãˆã‚‹
茎: 通導組織ãŒç™ºé”ã—ãªã„
æ ¹: 発é”ãŒæ‚ªã„。å¸æ°—根をæŒã¤ã‚‚ã®ãŒã‚ã‚‹

欠ä¹ãƒ»è’¸æ•£

æ°´ä¸è¶³: 乾燥ã—ãŸéƒ¨å±‹ã«è‘‰ã‚’ç½®ã葉中ã®æ°´ã‚’蒸発ã•ã›ã‚‹ã€‚水中ã«è‘‰ã‚’ã¤ã‘ã‚‹ã¨è’¸æ•£ã¯æ­¢ã¾ã‚‹ã€‚æ°´ã¯1割ä½apoplastを通りå¾ã€…ã«ã‚†ã£ãã‚Šã¨è’¸æ•£ãŒè½ã¡ã‚‹
å¸æ°´åŠ›
= 浸é€åœ§ (動物細胞)
= 浸é€åœ§ – 膨圧 (æ¤ç‰©ç´°èƒž)

æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«ã®å·®ã«æ²¿ã„移動 → æ¤ç‰©ä½“内ã§ã®ç§»å‹• (æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«å·®ç”Ÿã˜ã‚‹)

原形質分離 (é™ç•Œæ¿ƒåº¦)
(液胞発é”ã—ãŸ)æ¤ç‰©ç´°èƒžã‚’高張液ã«æµ¸ã—ãŸæ™‚ã€åŽŸå½¢è³ªä½“ãŒåŽç¸®ã—細胞å£ã‹ã‚‰åˆ†é›¢ã™ã‚‹ç¾è±¡ã€‚細胞膜ã¨æ¶²èƒžè†œã®åŠé€æ€§ã®ãŸã‚ã«é«˜å¼µæ¶²ä¸­ã§ã¯ç´°èƒžæ¶²ãŒè„±æ°´ã•ã‚Œã¦è†¨åœ§ã‚’減ã˜ã€ã‚„ãŒã¦é™ç•ŒåŽŸå½¢è³ªåˆ†é›¢ã®çŠ¶æ…‹(ã“ã®æ™‚ã®è†¨åœ§0)ã«ãªã‚‹ã€‚æ›´ã«è„±æ°´ãŒé€²ã‚ã°åŽŸå½¢è³ªä½“ã¯åŽç¸®ã—細胞å£ã‹ã‚‰é›¢ã‚Œã€ç´°èƒžæ¶²ã®æµ¸é€åœ§ãŒå¤–液ã¨ç­‰ã—ããªã£ãŸã¨ãåŽç¸®ã¯æ­¢ã‚€

原形質分離剤: 細胞膜ãŒãã®æº¶è³ªã«å¯¾ã—åŠé€æ€§ã‚’æŒã¤ã“ã¨ãŒå¿…è¦ã§ã€åˆ†å­é‡ã®æ¯”較的大ãã„éžé›»ç•Œè³ª(Ex ç³–)ã‚„ã€æº¶è§£åº¦ã®é«˜ã„中性塩を良ã用ã„ã‚‹

åŠé€è†œ semi-permeable membraneを介ã—片方ã«æº¶åª’(æ°´)ã€ä»–æ–¹ã«æº¶æ¶² → æ°´ã¯åŠé€è†œã‚’通り溶液å´ã¸æµ¸é€

→ Def. 浸é€åœ§: 水移動を止ã‚ã‚‹ãŸã‚ã«æº¶æ¶²å´ã«åŠ ã‚る圧
→ Def. 膨圧: 細胞ã®å†…圧ã¨å¤–圧ã®å·®

Def. é™ç•ŒåŽŸå½¢è³ªåˆ†é›¢: 原形質分離開始直å‰ã«è¿‘ã„状態
æ¤ç‰©çµ„織を様々ãªæµ¸é€åœ§ã‚’æŒã¤æº¶æ¶²ã«æµ¸ã™

water potential
a: 浸é€åœ§, b: 膨圧, c: å¸æ°´åŠ› = a – b

→ é™ç•ŒåŽŸå½¢è³ªåˆ†é›¢ç‚¹ã§ã®å¤–液(等張液)臨界濃度ãŒæ±‚ã¾ã‚‹
= ãã®æ¤ç‰©çµ„ç¹”ã®æŒã¤å›ºæœ‰ã®æµ¸é€ä¾¡ã‚’知るã“ã¨ãŒã§ãã‚‹

(ç”°å´Ž 1985)

旱魃 drought
高温空気ãŒåºƒç¯„囲を覆ã†ç†±æ³¢ã«ä¼´ã†è‡ªç„¶ç¾è±¡
(s.l.) 通常é™æ°´é‡ã‚ˆã‚Šã‚‚雨é‡è‘—ã—ãå°‘ãªããªã‚Šæ°´ãŒæ¶¸ã‚Œã‚‹ç¾è±¡
(s.s.) 農業ã«å¿…è¦ãªé™æ°´è¶³ã‚Šãšã€åŽç©«ã«å¤šå¤§ãªå½±éŸ¿ã‚’åŠã¼ã™ã“ã¨

人為: 気候変動ã«ä¼´ã†ä¹¾ç‡¥åœ°ã§ã®é™æ°´é‡æ¸›å°‘ + ä¿æ°´åŠ›ã®ã‚る森林ä¼æŽ¡

  1. 永続的: 生育を許ã•ãªã„ç ‚æ¼ ã€ã‚ã‚‹ã„ã¯å¼·è€æ—±æ€§droguht toleranceæ¤ç‰©ãŒç”Ÿè‚²ã™ã‚‹ä¹¾è‰åŽŸã«ã¿ã‚‰ã‚Œã‚‹
  2. 季節的seasonal: å¤æœŸã«é™é›¨ã®é›†ä¸­ã™ã‚‹é›¨ç·‘林・サãƒãƒ³ãƒŠãƒ»ã‚¹ãƒ†ãƒƒãƒ—地方ã€ã‚ã‚‹ã„ã¯å†¬æœŸã«é™é›¨ã®é›†ä¸­ã™ã‚‹ç¡¬è‘‰æ¨¹æž—ãŒç™ºé”ã™ã‚‹åœ°ä¸­æµ·æ©Ÿæ§‹ãªã©ã«è¦‹ã‚‰ã‚Œã‚‹
  3. å¶ç™ºçš„: 熱帯・亜熱帯ã®é™é›¨æž—ãŠã‚ˆã³æš–帯・温帯・寒帯ã®ç…§è‘‰æ¨¹æž—・å¤ç·‘林・常緑é‡è‘‰æ¨¹æž—ãŒåˆ†å¸ƒã—ã€é™é›¨ãŒå¤šãã—ã‹ã‚‚季節的ã«åらãªã„地域ã§èµ·ã“ã‚‹
被害
  1. 致死的被害 lethal injury: 日本ã§ã¯ç ‚丘等ã§è¦‹ã‚‰ã‚Œã‚‹
  2. åŽé‡ä½Žæ¸›çš„被害yield diminishing injury: 旱魃時ã®æ°—孔閉鎖ã€æ°´ä¸è¶³ã«ã‚ˆã‚‹å…‰åˆæˆé€Ÿåº¦æ¸›å°‘ãŒåŽŸå› 

æ¤ç‰©ã®æ°´è¼¸é€

æ°´å—å‹•è¼¸é€ passive transport
蒸散 transpiration → 大気中ã¸ã®æ°´ã®æ”¾å‡º
ガス交æ›: CO2 ⇔ H2O → ã“ã®ã‚¬ã‚¹äº¤æ›ã®éš›ã«æ°´ãŒå¤±ã‚れる → æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«å¤‰åŒ–

æ°—å­” stomataé–‹é–‰ã«ã‚ˆã‚‹: 気孔大ãã• = 一般 16-12 μmã€æœ€å¤§ 100 μm 

         葉        リンゴ トウモロコシ オレンジ カボãƒãƒ£
         表 (/cm²)      0         6047        0     2791
         è£ (/cm²)  38760         9922    44961    27132

(Dounan FG 1911)

ドナンã®è†œå¹³è¡¡ Dounan equilibrium
移動ã§ããªã„イオンをæŒã¤å ´åˆã®è†œå¹³è¡¡å¼
åŠé€è†œç‰‡å´ã«AB ⇔ A+ + B-, RB ⇔ R+B-ã®ã‚ˆã†ã«è§£é›¢ã™ã‚‹ã‚¤ã‚ªãƒ³ã‚’入れR+ã®ã¿ãŒã“ã®è†œã‚’通らãªã„ã¨ã™ã‚‹ã¨ã€A+ãŠã‚ˆã³B-ã¯è†œã‚’通ã—ã¦ä»–æ–¹ã«ç§»ã‚‹ãŒRã®å­˜åœ¨ã«ã‚ˆã£ã¦è†œã®ä¸¡å´ã«ãŠã„ã¦A+, B-ã®æ¿ƒåº¦ã«ä¸å‡è¡¡ãŒç”Ÿã˜ã¤ã¤è†œå¹³è¡¡ã«é”ã™ã‚‹ → å¼, λ ≡ 平衡定数

λ = (膜内部ã®æ­£é›»è·ã‚’æŒã¤ã‚¤ã‚ªãƒ³)/(膜外部ã®æ­£é›»è·ã‚’æŒã¤ã‚¤ã‚ªãƒ³)

= (膜内部ã®è² é›»è·ã‚’æŒã¤ã‚¤ã‚ªãƒ³)/(膜外部ã®è² é›»è·ã‚’æŒã¤ã‚¤ã‚ªãƒ³)

λ: 濃度ã«ç„¡é–¢ä¿‚ã§æ¸©åº¦ã¨åœ§åŠ›ã®ã¿ã«ã‚ˆã£ã¦å¤‰ã‚る関数

Ex: KCl: [Ki+]/[Ko+] = [Cli-]/[Clo-] = 2/1 × n/n (å‚考: ゴールドマンå¼)

æ°´èƒ½å‹•è¼¸é€ active transport
→ Δψã«é€†ã‚‰ã£ãŸæ°´ã®ç§»å‹• (エãƒãƒ«ã‚®ãƒ¼ä»£è¬ã«ã‚ˆã‚Šä¿ƒé€²)

å—動輸é€ã¨ç•°ãªã‚‹ç‚¹: エãƒãƒ«ã‚®ãƒ¼æ¶ˆè²»ã€‚細胞膜é€éŽæ€§ã‚’利用
水補給: 水を失ã†ã¨å¤§éƒ¨åˆ†ã®æ°´ã¯æ ¹ã‹ã‚‰ä¾›çµ¦ã•ã‚Œã‚‹

ã¿ã‹ã‘上自由ãªç©ºé–“ apparent free space, AFS: ã‚る溶液ã«ã¤ã‘ãŸæ™‚ã€ãã®æº¶æ¶²ãŒã™ã内部ã¸ç§»å‹•ã§ãる空間。拡散ã«é–¢ä¸Ž

AFS = (組織中溶液é‡)/(外液ã®æº¶æ¶²é‡)

= 6-10% (æ ¹)
= 7-10% (細胞å£ãƒ»ç´°èƒžå†…空間 → æ‹¡æ•£ã®å ´æ‰€)

根圧 root pressure: æ ¹ã‹ã‚‰æ°´ãŒä¸Šæ˜‡ã™ã‚‹åœ§åŠ› (2-3 bars)

↓ 高木ã§ã¯æ ¹åœ§ã ã‘ã§æ°´ç§»å‹•ã¯èª¬æ˜Žã§ããªã„

å‡é›†åŠ›èª¬: 根圧ã«ä»£ã‚ã‚‹æ°´ã®ç§»å‹•åŠ›ã®æºã¨ã—ã¦æœ‰åŠ›ãªèª¬

頂部ã§è’¸æ•£ã‚’è¡Œã†ã¨æ°´ã®çµåˆåŠ› cohesive force ã«ã‚ˆã£ã¦æ°´ãŒæ°´æŸ±çŠ¶ã¨ãªã‚Šä¸Šéƒ¨ã¸ç§»å‹•ã™ã‚‹
Ex. RH (relative humidity) 50% → ψ = -10.7log(100/RT) = -1000 bars (water potential) - æ°´ã¯åˆ‡ã‚Œãªã„ 

                            土壌水  根  茎   葉  空気中
        ψ (æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«)  -0.5   -2  -5  -15   -1000
        Δψ (lower-upper)         1.5   3   10     985

water potential
······ water uptake
------ transpiration

water potential water potential
ベルト: å¹¹ãŒå¤§ãããªã‚‹ã¨ç·©ã¿ã€å°ã•ããªã‚‹ã¨ç¸®ã‚€
→ 上部(頂部)ã‹ã‚‰å¼·ã„力ã§å¼•ã‹ã‚Œã‚‹ã¨å¹¹ãŒç¸®ã‚€
= 夕方ã‹ã‚‰æœæ–¹ã¾ã§ã«ã‹ã‘ã¦ã¯å¹¹ãŒå»¶ã³æ˜¼ã«ã¯ç¸®ã‚€

孔辺細胞ã®
膨圧変化
water potential
膨圧å°
孔辺細胞ã¯
上下細胞å£ãŒ
厚ãã€å·¦å³ç´°èƒž
å£ãŒè–„ããªã£ã¦
ã„ã‚‹
water potential
膨圧大
æ°—å­”ãŒç›´ç·šçš„
ã«ãªã£ã¦éš™é–“
ãŒã§ãã‚‹(= é–‹ã)

水分調節 water adjustment

蒸散作用 transpiration: æ¤ç‰©ä½“ã‹ã‚‰æ°´åˆ†ãŒè’¸ç™ºã™ã‚‹ã“㨠= クãƒã‚¯ãƒ©è’¸æ•£(å°‘é‡) + 気孔蒸散(大部分)
気孔開閉 (気孔)

ガス交æ›ã®95%以上を担ã†ç¨®å¤š - æ¤ç‰©å¤§åž‹åŒ–ã«é–¢ä¸Ž
Darwin F (Darwin Cæ¯å­): å…‰ã«åå¿œã—é–‹ãã“ã¨ã‚’発見

↓ 孔辺細胞*ã¯è‘‰ç·‘体æŒã¡å…‰ãŒå½“ãŸã‚‹ã¨å…‰åˆæˆã‚’ã™ã‚‹(= 昼)
↓ å…‰åˆæˆã«ã‚ˆã‚ŠCO2減少
↓ CO2減少ã®çµæžœã€ç´°èƒžå†…pHãŒå¤‰åŒ–ã™ã‚‹
↓ pH変化 → デンプン分解酵素åƒãã‚„ã™ããªã‚‹
↓ デンプンãŒåˆ†è§£ã•ã‚Œç³–é‡ãŒå¢—ã™
↓ ç³–(溶質分å­)増加 → 孔辺細胞浸é€åœ§⇑
↓ 浸é€åœ§⇑ → 孔辺細胞ã¸ã®æ°´å¸åŽã™ã™ã‚€
↓ æ°´å¸åŽã®çµæžœè†¨åœ§ãŒå¤§ãããªã‚‹
↓ æ°—å­”ãŒé–‹ã
↓ æ°—å­”ãŒé–‹ã蒸散ãŒä¿ƒé€²ã•ã‚Œã‚‹

苔類ã§ã¯è‘‰ç·‘体ãªã—

水利用効率 (water-use efficiency, WUE)

Def. 葉ã‹ã‚‰å¤±ã‚ã‚ŒãŸæ°´ã«å¯¾ã—å…‰åˆæˆã§ç‚­ç´ å›ºå®šã§ããŸæ¯”率
ジレンマ: CO2ã‚’ç²å¾—ã™ã‚‹ãŸã‚ã«æ°—孔を開ãã¨æ°´ãŒé€ƒã’ã‚‹ Def1. 生態系: åŽé‡(å…‰åˆæˆé‡)/蒸発散é‡
Def2. 個葉: å…‰åˆæˆé€Ÿåº¦/蒸散速度

CO2ç²å¾—ã«æ°—孔を開ã → 蒸散↑ (葛藤)

if 蒸散速度 ∝ 気孔開度 ⇒ WUE: æ°—å­”ã®é–‹é–‰ã‚’見ã¦ã„ã‚‹
CO2濃度↑ → WUE↑

⇒ δ13Cã«ã‚ˆã‚‹WUE推定

[水耕法 (water culture), 作物ã®pH (pH for crops)]

pH (potential of hydrogen, pH)

= 水素イオン指数 (hydrogen-ion exponent or pH) ã¨è¨€ã†äººã¯å°‘ãªã‹ã‚ã†
= ピーエッãƒ/ペーãƒãƒ¼ (自分ãŒå­¦ç”Ÿã®é ƒã¯å¾Œè€…ã®èª­ã¿ãŒæ™®é€šã ã£ãŸãŒ)
æ´»é‡ (アクティビティ/活動度, activity, a or A): 実質的効果をåŠã¼ã™æ¿ƒåº¦

イオン濃度高 → é‡ã«è¦‹åˆã£ãŸåŠ¹æžœç™ºæ®ã—ãªã„
→ æ´»é‡ < 濃度 → 濃度希薄: æ´»é‡ ≈ 濃度
ai = exp(Δμi/RT)

μi: iæˆåˆ†ã®åŒ–å­¦ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«, R：気体定数, T: 熱力学的温度

æ´»é‡ä¿‚æ•° activity coefficient, γ: ç†æƒ³çš„ãªåŠ¹æžœã‹ã‚‰ã®å®Ÿè³ªçš„効果ã®ãšã‚Œ

ai = γiχi

ai: iæˆåˆ†ã®æ´»é‡
χi: iæˆåˆ†ã®ãƒ¢ãƒ«åˆ†çŽ‡

pH計算: ヘンダーソン・ãƒãƒƒã‚»ãƒ«ãƒãƒ«ãƒ’å¼ (Henderson-Hasselbalch equation)
pH = pKa + log([A-]/[HA])

[A-]: é…¸HAã®å…±ç›Šå¡©åŸºAã®ãƒ¢ãƒ«æ¿ƒåº¦
[HA]: 酸モル濃度
pKa: 解離定数

⇒ pHã¯é…¸ã¨ãã®å…±å½¹å¡©åŸºã®æ¯”ã®ã¿ã§æ±ºå®š - 実際ã¯ãã†ã§ã¯ãªã„
1: H2O ⇄ H+ + OH-

Ka = [H+][OH-]/[H2O] = constant
pH = -log[H+] = log(1/[H+])

2: AH ⇄ H+ + A-

Ka = [H+][A-]/[HA]
-logKa = -log[H+] + log[A-]/[AH]
pH = pKa + log[A-][HA]

3: Ka = ([H3O+][A-])/([H2O][HA])H2O

Ka = ([H3O+][A-])/[HA], H3O+ = H+
[H+] = K·[HA]/[A-]
∴ -log[H+] = -logKa - log([HA]/[A-])
pH = pKa + log([A-]/[HA])

Ex 1. 0.1M CH3COOHã¨0.2M CH3COONaã®æ··åˆæ¶²ã®pH

CH3COOH ↔ H+ + CHCOO-
K = ([H+][CH3COO-])/[CH3COOH]

= 1.8 × 10-5 M = -log(1.8 × 10-5) = 4.74

4.74 + log(0.2/0.1) = 5.04 ∴ pH = 5.04

Ex 2. 1M CH3COOHã®pH

K = ([H+][CH3COO-])/[CH3COOH] = a2/(1 - a) = 1.8 × 10-5
∴ a = 0.0043 M
-log(4.3 × 10-3) = 2.4 ∴ pH = 2.4

Q. 0.01M HNO3, pH = 2.08 → æ´»é‡ä¿‚æ•°γを求ã‚よ
A. -log(aH+) = 2.08 ∴ aH+ = 0.00832 ⇒ γ = 0.00832/0.01 = 0.832
Def. pH指示薬(酸塩基指示薬) = 溶液pHã«ã‚ˆã‚Šå¤‰è‰²ã™ã‚‹è©¦è–¬
  • 指示薬(ç•¥å·): 変色域 (色)
  • メãƒãƒ«ãƒã‚¤ã‚ªãƒ¬ãƒƒãƒˆ methyl violet (MV): 0.1-3.2 (黄-é’ç·‘)
  • ãƒãƒ¢ãƒ¼ãƒ«ãƒ–ルー thymol blue (CR): 1.2- 2.8 (赤) __ 8.0- 9.6 (é’)
  • メãƒãƒ«ã‚ªãƒ¬ãƒ³ã‚¸ methyl orange (MO): 3.1- 4.4 (赤-橙黄)
  • ãƒãƒ«ãƒ¬ãƒƒãƒ‰ methyl red (MR): 4.2- 6.3 (æ©™)
  • リトマス litmus: 4.5- 8.3 (赤-é’)
  • ブロムãƒãƒ¢ãƒ¼ãƒ«ãƒ–ルー bromothymol blue (BTB): 6.0- 7.6 (黄-é’)
  • フェノールレッド phenol red (PR): 6.8- 8.4 (黄-赤)
  • フェノールフタレイン phenolphthalein (PP): 8.3-10.0 (ç„¡-ç´…)
生物群 (低ã„æ–¹ã®pHé™ç•Œ)

Vertebrate (3.5-4), Invertebrate (< 2), Protozoa (< 2), Higher plant (2-4), Eukaryotic algae (-0), Pilz (fungi), -0, Prokaryotic algae(4-5), Bacteria (0)

[土壌物ç†, æ°´åœ, åœŸå£Œåœ (pedosphere), 水文学]

土壌水分 (soil water)

土壌水ã®çŠ¶æ…‹: 様々ãªã‚¤ã‚ªãƒ³æœ‰æ©Ÿç‰©ãŒæº¶ã‘ã¦ã„ã‚‹

æ°´ã®æµæŸqã«å¯¾ã™ã‚‹æŠµæŠ— r ⇒ q = Δψ/r

æ°´ã®ç§»å‹•æ€§ã‚’決ã‚ã‚‹

  1. 表é¢å¼µåŠ›ãƒ»å‡é›†åŠ›å¤§: 孔隙中ã«ä¿æŒã•ã‚ŒåœŸå£Œä¸­ã§ã®ç§»å‹•ã‚‚容易 → イオン移é€ã«ã‚ˆã‚Šæ¤ç‰©å¿…è¦é¤Šåˆ†ã®ä¾›çµ¦
  2. 比熱大: 高温時ã«è’¸ç™ºã«ã‚ˆã‚Šç†±ã‚’奪ㆠ↔ 低温時ã«æ°·çµã«ã‚ˆã‚Šç†±æ”¾å‡ºã—地温急変防止
  3. 土壌中動æ¤ç‰©ãƒ»å¾®ç”Ÿç‰©ç”Ÿæ…‹ç³»æ§‹é€ ã‚’決ã‚ã‚‹

é®æ°´å£:
土壌水分垂直分布 →æ·±ã•æ•°cm以上 = 常時çµæ§‹æ¹¿ã‚‹ – é®æ°´å£ã«ã‚ˆã‚‹
è’¸ç™ºé‡ > 土壌下方ã‹ã‚‰ã®ä¾›çµ¦ ⇒

地表é¢ä¹¾ç‡¥æ¥µç«¯ã«é€²ã‚€ → 抵抗増大(負圧増大)ã—æ°´ã¯æ°´è’¸æ°—体ã¨ã—ã¦ã—ã‹ç§»å‹•ã§ããªã„ – é®æ°´å£å½¢æˆ

water
é™é›¨å¾Œæ•°æ—¥ã§é®æ°´å£ãŒå½¢æˆã•ã‚ŒåœŸå£Œã‹ã‚‰ã®æ°´åˆ†è’¸ç™ºã‚’防ã

a. 粒度特性: 砂質土ã¯æ¯›ç®¡ä¿æ°´ãŒä¸­å¿ƒã§ã€é«˜ã„å¸å¼•åœ§ã«å¯¾ã—å¼±ãã„ãŸã‚急激ã«å«æ°´çŽ‡ãŒä½Žä¸‹ã™ã‚‹ãŒã€ç²˜è³ªåœŸã§ã¯æ¯”表é¢ç©ãŒåºƒã表é¢ä¿æ°´ãŒå“越ã—ã€ã‚る程度高ã„å¸å¼•åœ§ã«å¯¾ã—ã¦ã‚‚å«æ°´çŽ‡ã‚’維æŒã§ãã‚‹

[比表é¢ç©] = [表é¢ç©/é‡é‡] – 物質ãŒç´°åˆ†åŒ–ã•ã‚Œã‚‹ãŸã³ã€æ–°ã—ã„表é¢ç©ãŒå¢—ãˆå¤§ãããªã‚‹
Ex. モンモリロナイト: 茶匙1æ¯ ≈ 表é¢ç© 500畳 – 多é‡ã®ç‰©è³ªä¿æŒå¯
粘土鉱物                                   ã‚«ã‚ªãƒªãƒŠã‚¤ãƒˆ  ãƒãƒ­ã‚¤ã‚µã‚¤ãƒˆ  ãƒ¢ãƒ³ãƒ¢ãƒªãƒ­ãƒŠã‚¤ãƒˆ  ã‚¢ãƒ­ãƒ•ã‚§ãƒ³
陽イオン交æ›å®¹é‡ (meq./100 g)      2-10         60-1100          60-100          30-135
比表é¢ç© (m2/g)                            10-55          5-100               770             1050

b. 土粒å­ç‰¹æ€§: 粘土粒å­ãŒæ°´ä¸­ã«å…¥ã‚‹ã¨å¹³å¦ãªè¡¨é¢ã¯è² é›»è·ã‚’æŒã¡æ¥µæ€§ã®ã‚る水分å­ã¯åœŸç²’å­è¡¨é¢ã«å¸ç€ã—å¸ç€æ°´è†œãŒã§ãる。厚ã‘ã‚Œã°ç²’å­é–“å発力ã¯å¤§ã¨ãªã‚Šæ°´ã‚’給水ã—体ç©ã‚’増大ã•ã›ã‚ˆã†ã¨ã—ã€ã•ã‚‰ã«ä¿æ°´æ€§é«˜ããªã‚‹ã€‚è–„ã„ã¨ä»Šåº¦ã¯å¸ç€åŠ›ãŒå¤§ãããªã‚Šã€ç¶¿æ¯›åŒ–ã—ã‚„ã™ãä¿æ°´æ€§ã‚‚高ã„
c. 間隙特性: 土壌水分特性曲線ãŒæãよã†ã€ç ‚質土ã®ã‚ˆã†ãªç²—ã„é–“éš™ã§ã¯å¸å¼•åœ§ã¯å°ã•ãä¿æ°´æ€§ã¯ä½Žã„ãŒã€ç²˜è³ªåœŸã®ã‚ˆã†ãªå¾®ç´°ãªé–“éš™ã§ã¯å¸å¼•åœ§ãŒå¤§ãã„ãŸã‚ä¿æ°´æ€§ã¯é«˜ã„ = æ°´ã‚‚ã¡ã€æ°´ã¯ã‘
soil water
土壌水分測定法 |-------砂柱法-------||--------加圧æ¿æ³•--------|________|------蒸気圧法------|
_____________|-----------水柱å¸å¼•æ³•-----------|___|-圧膜法・é å¿ƒæ³•-|
__________________________|-å¸å¼•æ³•(減圧法)-|
_____________|-------------テンシオメーター-------------|
_____________|---------ナイロンブロック---------||---石è†ãƒ–ロック---|
_____________|------------------------熱ä¼å°Žåº¦æ³•-----------------------|
_____________|---------乾熱法・実容ç©æ³•ãƒ»ä¸­æ€§å­æ³•ãƒ»èª˜é›»ä½“法・サイクロメーター---------|
土壌水分区分ã¨æ°´ãƒãƒ†ãƒ³ã‚·ãƒ£ãƒ«ãƒ»æ°´åˆ†æ’æ•° → 水ストレス (water stress)
テンシオメーター(テンションメーター) tensiometer: pF測定器具

土壌ã¨ã®å¯†ç€æ€§æ‚ªã„ã¨ç›´ã空気ãŒå…¥ã‚‹ - 実際ã¯æ­£ç¢ºæ¸¬å®šå›°é›£
⇒ TDRç­‰ã€æ°´åˆ†çŽ‡æ¸¬å®šç”¨ã®å–扱楽ãªæ©Ÿå™¨æ™®åŠ

水分æ’æ•° water constant

æ¤ç‰©å¿œç­”ãŒå¤‰åŒ–ã™ã‚‹æ°´åˆ†çŠ¶æ…‹å¤‰åŒ–点 Ex. èŽå‡‹ç‚¹ãƒ»æ°¸ä¹…èŽå‡‹ç‚¹ãƒ»ç²˜ç€ç‚¹
èŽå‡‹ç‚¹(èŽã‚Œç‚¹, èŽå‡‹ä¿‚æ•°) wilting point (wp)
土壌水分を減少ã•ã›ãŸã¨ãæ¤ç‰©ãŒèŽã‚Œå§‹ã‚る点

pF ≈ 3.8

一時èŽå‡‹ç‚¹ temporary wp: æ¤ç‰©èŽã‚Œã‚‹ãŒæ°´ä¸Žãˆã‚‹ã¨å›žå¾©ã™ã‚‹æœ€å°‘å«æ°´é‡

pF ≈ 3.9

永久èŽå‡‹ç‚¹ permanent wp: 飽和湿度(100%)ã«æˆ»ã—ã¦ã‚‚回復ã—ãªã„å«æ°´é‡

pF ≈ 4.2 ⇒ 15気圧ã§å¸ç€ä¿æŒã•ã‚Œã¦ã„ã‚‹æ°´ã¯æ¤ç‰©åˆ©ç”¨å¯èƒ½
永久èŽã‚Œ permanent wilt: 根周囲全水分使ã£ãŸçŠ¶æ…‹ (ψ = 0)

永久èŽã‚ŒçŽ‡ permanent wilting percentage: ãã®åœŸå£Œæ°´åˆ†é‡

æ°´åˆ†å½“é‡ moisture equivalent
湿土ã«é‡åŠ›ã®1000å€ã®é å¿ƒåŠ›ã‚’与ãˆã¦ã‚‚土壌中ã«æ®‹ã‚‹æ°´åˆ†(%)

pF = 2.7-3 ⇒ 大孔隙中ã®æ¯›ç®¡æ°´ã¯æ®†ã©ãªã„
粗砂土 ≈ 3-4%ã€é‡ç²˜åœŸ ≈ 46%

毛管止点 lento-capillary point

乾土ã«æ¹¿åœŸã‚’接触 → 毛管力ã«ã‚ˆã‚Šæ¹¿åœŸã‹ã‚‰ä¹¾åœŸã«æ°´ç§»å‹• →
湿土水分å«é‡ä½Žä¸‹ → 水移動åœæ­¢ = 毛管止点

容水é‡(ä¿æ°´é‡) water holding capacity, whc
土壌ãŒå­”隙中ã«ä¿æŒã§ãã‚‹æ°´åˆ†é‡ ≈ é™é›¨ç›´å¾Œã®åœŸå£Œå«æ°´é‡

⇒ ä¿æ°´æ€§ (= 水移動力) → æ¤ç‰©æˆé•·
water
濾紙ã¨ã‚¬ãƒ¼ã‚¼ã§å¡žã___シャーレã«æ°´ã‚’1 cm入れã€ã“ã®ç¼¶ã‚’ã¤ã‘ã‚‹
→ 上部ã®åœŸãŒæ¹¿ã£ã¦ã‹ã‚‰24 hr放置 → 上下ã®ç¼¶ã®å«æ°´é‡(比)求ã‚ã‚‹ = 容水é‡(%): 一般ã®ç•‘ã¯60%ä½

æœ€å¤§å®¹æ°´é‡ (≈ 飽和容水é‡): 全土壌間隙ãŒæ°´ã§æº€ãŸã•ã‚ŒãŸæ™‚ã®æ°´åˆ†é‡

≈ 土壌ã®å…¨ç©ºéš™é‡ → 土壌ã‹ã‚‰æ°´ã‚’å–り去る力ãŒåƒã„ã¦ãªã„状態

Ex. 湛水状態ã®æ°´ç”° → pF = 0

[湿原] åœæ»žæ°´é¢ã¨æŽ¥ã™ã‚‹ç›´ä¸Šéƒ¨ã«ã‚る土壌ã®æ°´åˆ†

åœƒå ´å®¹æ°´é‡ field capacity (≈ æœ€å°‘å®¹æ°´é‡ minimum whc):
é‡åŠ›æ°´0ã¨ãªã‚Šæ°´ä¸‹æ–¹ç§»å‹•ãªã„状態ã®æ°´åˆ†é‡

= 土壌ãŒé‡åŠ›ã«åã—ä¿æŒã§ãã‚‹æœ€å¤§æ°´åˆ†é‡ → pF = 1.5-1.7
[湿原] åœæ»žæ°´é¢ã‹ã‚‰é›¢ã‚Œåœ°ä¸‹æ°´ã¨é€£çµ¡ã™ã‚‹æ¯›ç®¡æ°´ãŒåˆ‡ã‚ŒãŸ(毛管作用消失)時ã«ä¿æŒã™ã‚‹æ°´åˆ†é‡

soil water 有効水: æ¤ç‰©åˆ©ç”¨å¯èƒ½ãªæ°´ ≈ 毛管水 → pF ≈ 1.5-4.0

= åœ˜å ´å®¹æ°´é‡ - èŽå‡‹ç‚¹ ⇒ æˆé•·ã®æ°´åˆ†ä¸Šã®æ±ºã‚手

粘ç€ç‚¹ sticky point
乾土(粘ç€æ€§0) → å°‘é‡ãšã¤æ°´åŠ ãˆã‚‹ → 粘ç€æ€§ Ex. æŒ‡ä»˜ç€ = 粘ç€ç‚¹
水分比 (%)
å«æ°´çŽ‡ = 水分é‡é‡/湿土é‡é‡ × 100 (%), 農学分野
å«æ°´æ¯” = 水分é‡é‡/乾土é‡é‡ × 100 (%), 農業土木分野
体ç©å«æ°´çŽ‡ (水分率) = 水分容ç©/åœŸå£Œå®¹ç© × 100 (%) = å«æ°´æ¯” × ä»®æ¯”é‡ → TDR

水分張力

æ¤ç‰©-土壌水関係ãŠã‚ˆã³åœŸå£Œç²’å­-æ°´å¸ç€ä¿æŒåŠ›é–¢ä¿‚を表ã‚ã™æŒ‡æ•°

(Schofield 1935)

pF・å«æ°´çŽ‡
pF = logh (h: 水柱ã®é«˜ã•)

çµåˆæ°´: 原形質内ã®æ§‹é€ ã¨çµåˆã—ã¦ãã®æ§‹æˆæˆåˆ†ã¨ãªã£ã¦ã„ã‚‹æ°´
自由水: ä»–ã®ç‰©è³ªã¨çµåˆã—ãªã„ã§æº¶åª’的役割を果ãŸã™
pF pF

å«æ°´æ¯”(é‡é‡å«æ°´çŽ‡) moisture content (m, %) : mc

= (Wwet – Wdry)/Wdry) = (W1 – W2)/(W2 – W0) × 100

W0: 容器é‡é‡
W1: (容器 + 分æžè©¦æ–™)é‡é‡
W2: (容器 + 乾土)é‡é‡

mc' = (Wwet – Wdry)/Wwet) ⇒ mc = mc' × (mwet/mdry)

体ç©æ°´åˆ†çŽ‡(体ç©å«æ°´çŽ‡) (v, %): v

= (W1 – W2)/Vt × 100

Vt: 採å–容器体ç©

実験

æ°´ã‚’ä¸è¦ã¨ã™ã‚‹å®Ÿé¨“ã¯å°‘ãªã„

純水 purified water

物ç†/åŒ–å­¦å‡¦ç† → ä¸ç´”物除去 → 純水 ≈ 蒸留水 distilled water (DW) + イオン交æ›æ°´
= 主ã«å¡©é¡žã‚„残留塩素ãŒæ®†ã©å…¨ã¦é™¤åŽ»ã•ã‚ŒãŸæ°´
→ å˜ã«ãƒ•ã‚£ãƒ«ã‚¿ãƒ¼ãƒ»æ´»æ€§ç‚­ç­‰ã§æ¿¾éŽã—ãŸã ã‘ã§ã¯ç´”æ°´ã¨å‘¼ã°ãªã„

除去方法: 長所 ↔ 短所
蒸留: ç²¾è£½ç°¡å˜ ↔ æ®ç™ºæ€§ä¸ç´”物ã¯é™¤åŽ»ã§ããªã„
イオン交æ›(樹脂): イオン性物質除去 ↔ éžã‚¤ã‚ªãƒ³æ€§ç‰©è³ªé™¤åŽ»ã§ããªã„
濾éŽ

UF(é™å¤–濾éŽ)膜: コロイドや高分å­ã®é™¤åŽ» → ミリãƒã‚¢ãƒ»ãƒŸãƒªQ (Milli-Q) (商標å, 超純水)
RO(逆浸é€): 低分å­é™¤åŽ»ã‚‚å¯èƒ½, 大é‡ç²¾è£½å‘ ↔ 膜特性ã«ã‚ˆã‚Šå®Œå…¨ãªä¸ç´”物除去ã¯ä¸å¯ → 狭義ã®RO (広義ã«ã¯UFも逆浸é€)

超純水 ultra-pure water: 純水製造対象外ã¨ãªã‚‹æœ‰æ©Ÿç‰©ãƒ»å¾®ç²’å­ãƒ»æ°—体等もå–り除ã‹ã‚ŒãŸæ°´

オートスãƒãƒ«(商標å): イオン交æ›æ³• → 蒸留法

基本æ“作

ピペット

pipette
(a) 先端目盛
(b) 中間目盛

1. メスピペット: 目盛を先端ã¾ã§åˆ»ã‚“ã ã‚‚ã®ã¨é€”中ã§çµ‚ã‚ã‚‹ã‚‚ã®ãŒã‚ã‚‹
先端目盛: 一定目盛ã¾ã§å¸ã„上ã’ãŸæ¶²ã‚’å…¨ã¦è½ã¨ã™
中間目盛: 一定目盛ã¾ã§å¸ã„上ã’ãŸæ¶²ã‚’最後ã®ç›®ç››ã¾ã§è½ã¨ã—æ­¢ã‚ã‚‹

(a) メスピペット混用é¿ã‘ã‚‹(ビンã«å…¥ã‚ŒãŸã¾ã¾ã«ã—ã¦ãŠã。å„液専用ピペット決ã‚ã‚‹)
(b) 試験管ã¯ä½¿ç”¨å¾Œã€æ´—浄ã—試験管立ã¦ã«é€†ã•ã«ç«‹ã¦ã¦ãŠã

→ 誤差ã¯ç¿’熟度等ã«ã‚ˆã‚‹å€‹äººå·®å¤§ = 習熟必è¦
2. マイクロピペット
å¾®é‡ã®æ¶²ä½“ã®åˆ†å–ç­‰ã«ä½¿ç”¨ (20 μl, 200 μl, 1000 μl用等)

Ex. ピペットマン, ギルソン社商標: 誤差ã®å€‹äººå·®ã¯ãƒ”ペットよりå°
マイクロピペット先端: ディスãƒãƒãƒƒãƒ—å–付
PCR実験: エアロゾルコンタミ防止ã«ç–Žæ°´æ€§ãƒ•ã‚£ãƒ«ã‚¿ãƒ¼ä»˜ãƒãƒƒãƒ—使用

å¾®é‡ãªã‚‰ãƒžã‚¤ã‚¯ãƒ­ãƒ”ペットã®æ–¹ãŒèª¤å·®æ¸›ã‚‹(ピペット誤差を無視ã§ãる大容é‡ãªã‚‰ãƒ¡ã‚¹ãƒ”ペットãŒæ—©ã„)
 手順
  1. 目盛調節ãƒã‚¸ã‚’回ã—目盛を目的ã®ä½“ç©ã«åˆã‚ã›ã‚‹(指定範囲以上ã«ç›®ç››èª¿ç¯€ãƒã‚¸ã‚’回ã•ãªã„)
  2. 先端ã«ãƒãƒƒãƒ—付ã‘ã‚‹ (隙間ãªã„よã†ãƒãƒƒãƒ—ラックãƒãƒƒãƒ—ã«ç›´æŽ¥ã—ã£ã‹ã‚Šä»˜ã‘ã‚‹, ãƒãƒƒãƒ—を素手ã§è§¦ã‚‰ãªã„)
  3. 空気中ã§ãƒ—ッシュロッドを第一ストップã¾ã§æŠ¼ã—下ã’ã‚‹(溶液中ã§æŠ¼ã—下ã’ã‚‹ã¨æ°—泡ã§ä¸æ­£ç¢ºã¨ãªã‚‹)
  4. ãƒãƒƒãƒ—先を液ã«æµ¸ã™(æ·±ãå·®ã—è¾¼ã¾ãªã„。特ã«é«˜ç²˜åº¦æº¶æ¶², 基本ã¯ãƒãƒƒãƒ—先端3 mm ä½ã‚’åž‚ç›´ã«)
  5. スムーズã«ãƒ—ッシュロッドを元ä½ç½®ã¾ã§æˆ»ã™(å‹¢ã„ã‚ã‚‹ã¨æ¶²ã‚’本体ã«å¸ã„è¾¼ã¿èª¤å·®å¤§ã‹ã¤æ•…éšœã®åŽŸå› )
    ペットマン本体ã«æº¶æ¶²ã‚’å¸ã„込んã å ´åˆã¯åˆ†è§£æ´—æµ„å¿…è¦ = ãã®ã¾ã¾ä½¿ã„続ã‘ãªã„
  6. å¸å¼•å®Œäº†ã‚’å¾…ã¤ãŸã‚ã€ãƒ—ッシュロッドを戻ã—終ãˆã¦ã‹ã‚‰ãƒãƒƒãƒ—先端を溶液ã«ã¤ã‘ãŸã¾ã¾æ•°ç§’é™æ­¢
  7. ãƒãƒƒãƒ—外å´ã«ä»˜ã„ãŸæ¶²ã‚’容器ç¸ã§ã—ã”ãè½ã¨ã™ã‚ˆã†ã«ã—ã¦ãƒãƒƒãƒ—を出ã™(ãƒãƒƒãƒ—外å´ã«ä»˜ã液ã¯èª¤å·®è¦å› )
  8. 液入れる容器å£é¢ã«ãƒãƒƒãƒ—先を付ã‘ã€ã‚†ã£ãりプッシュロッドを第一ストップã¾ã§æŠ¼ã—下ã’ã‚‹
    åŒãƒãƒƒãƒ—ã§åŒæº¶æ¶²ã‚’å†ã³æ¸¬ã‚‹ã¨ãã¯ã€å£é¢ã«ä»–液ãŒä»˜ç€ã—ã¦ã„ã‚Œã°ãƒãƒƒãƒ—å…ˆã¯å£é¢ã«ä»˜ã‘ãªã„
    = 毎回ãƒãƒƒãƒ—を代ãˆã‚‹å®Ÿé¨“も多ã„
  9. 第一ストップ状態ã§æŠ¼ã—ãŸã¾ã¾ã§æ¶²ãŒæµã‚Œè½ã¡ãªããªã£ãŸã‚‰ã€ãƒ—ッシュロッドを第二ストップã¾ã§æŠ¼ã—下ã’ãƒãƒƒãƒ—ã®å…ˆã«æ®‹ã£ãŸæ¶²ã‚’押ã—出ã™(高粘度溶液ã¯ç‰¹ã«å¿µå…¥ã‚Šã«)
  10. ゆã£ãりプッシュロッドを元ä½ç½®ã¾ã§æˆ»ã™(1回åã出ã—æ“作ã§å®šé‡ã§ãã‚‹ → ロッドを何度も上下ã•ã›ãªã„)
    ãƒãƒƒãƒ—を溶液ã«ã¤ã‘ã¦ã„ãªãã¦ã‚‚ã€ä¸€åº¦æº¶æ¶²ã‚’ã¯ã出ã—ãŸå¾Œã«ãƒ”ペットæ“作を繰り返ã™ã¨ã€ãƒãƒƒãƒ—ã«æ®‹ã£ãŸå¾®é‡ã®æº¶æ¶²ãŒãƒ”ペットマン本体(白ã„フォルダ部分)ã«å…¥ã‚Šæ•…éšœã¨æ±šæŸ“ã®åŽŸå› ã¨ãªã‚‹
  11. イジェクターボタンを押ã—ãƒãƒƒãƒ—ã‚’ã¯ãšã™(é©åˆ‡ãªã‚´ãƒŸå‡¦ç†ã‚’)
3. オートクレーブ(加圧蒸気滅èŒ) autoclave
ç´„2気圧下ã®é£½å’Œè’¸æ°—圧下ã§121°C ã§15-20分間滅èŒã™ã‚‹æ–¹æ³•
  1. 排水ãƒãƒ«ãƒ–é–‰ã‚ã€è¦å®šé‡ã®æ°´ã‚’底部ã«å…¥ã‚Œã‚‹(æ•·æ¿ã®ãƒ¬ãƒ™ãƒ«ã¾ã§)
  2. 金属製カゴã«æ»…èŒã™ã‚‹åŸ¹åœ°ã‚„器具を入れã€ã‚ªãƒ¼ãƒˆã‚¯ãƒ¬ãƒ¼ãƒ–内ã«å…¥ã‚Œã‚‹
  3. 蓋や排気å¼ã‚’ã—ã£ã‹ã‚Šé–‰ã˜é›»æºã‚’入れる
  4. 温度を121°Cã€æ™‚é–“(タイマー)ã‚’15分ã«ã‚»ãƒƒãƒˆã—スタートボタン押ã™
  5. æ»…èŒçµ‚了ã—圧力0を確èªã—排気å¼é–‹ã‘ã‚‹
  6. é™ã‹ã«è“‹ã‚’é–‹ã‘æ»…èŒã—ãŸå™¨å…·ç­‰ã‚’å–り出ã—ã€é›»æºã‚’切る

(2021/08/10)

実験室ã®æ°´æ±²ã¿

  • 分å­å®Ÿé¨“用水ã¯C-507ã§é©å®œæ±²ã‚€å¿…è¦ãŒã‚ã‚‹
  • C-507ã§æ‰±ã£ã¦ã„る水㯠①I.R.O â‘¡Milli-Q ③イオン交æ›æ°´ã®3種。マイクロサテライト解æžã‚„DNA抽出ã«é–¢ã—ã¦ã¯â‘¢ã®ã‚¤ã‚ªãƒ³äº¤æ›æ°´ã§å分
  1. PowerãŒONã«ãªã£ã¦ã„ã‚‹ã®ã‚’確èª
  2. Flowを推ã—ã¦éŸ³ãŒé³´ã‚‹ã®ã‚’確èª
  3. 一度蛇å£ã‚’é–‹ã‘ã€æ°´ã‚’æµã—ホース内部を洗浄ã™ã‚‹
  4. ホースã®å£ãŒè§¦ã‚Œãªã„様ã«æ°´ã‚’タンクã«æ³¨ã
  5. 分é‡ã¯ã€å‰²ã‚Œã¦åŠåˆ†ã—ã‹å…¥ã‚‰ãªã„タンクãŒ10Lã€ä¸¸ã‚¿ãƒ³ã‚¯ãŒ20Lã§ä¸¡æ–¹å…¥ã‚ŒãŸã‚‰30L
  6. 使用分é‡ã‚’記帳ã™ã‚‹

æ¿¾éŽ (filteration)

固体･液体混åˆç‰©ã‚’固体を通ã•ãªã„網目ã®è†œã‚’通éŽã•ã›åˆ†é›¢ã™ã‚‹æ“作

準備

フィルター(濾紙)
æ¼æ–—: 濾紙ã®ç•³ã¿æ–¹ã§æ¿¾éŽåŠ¹çŽ‡ã¯å¤§ãã変化

æ¼æ–—
è„šé•·æ¼æ–—
グラスフィルター
ã¶ãµãªãƒ¼æ¼æ–—
æ¡å±±æ¼æ–—

å—器: 液体をå—ã‘る器具
å¿…è¦ã«å¿œã˜ã€æ¸›åœ§å™¨ãƒ»åŠ åœ§å™¨
å¸å¼•æ¿¾éŽ
アスピレータ・減圧器等ã«ã‚ˆã‚Šæ¸›åœ§ã—å¸å¼•
濾éŽé˜
濾紙 filter paper
グラスファイãƒãƒ¼ãƒ•ã‚£ãƒ«ã‚¿GF/F: 水質分æžç”¨æ°´ã®æ¿¾éŽã«ä¸€èˆ¬ã«ä½¿ç”¨

çªé…¸ã‚¤ã‚ªãƒ³ã‚³ãƒ³ã‚¿ãƒŸã«æ³¨æ„

メンブランフィルタ

セルロースアセテートメンブランフィルター: 孔径0.2 nm水質分æžæ¨™æº– (Advantec Toyo)

水質分æž

全項目分æžã«å¿…è¦ãªã‚µãƒ³ãƒ—ルé‡ã¯ã€æœ€ä½Ž100ml(ç†æƒ³250ml)。冷å‡ä¿å­˜

サロベツã§ã¯ã€æ¸¬å®šé …目絞ã£ã¦50 ml → クアトロ

全窒素, 全リン

ペルオキシ2硫酸カリウムã§é…¸åŒ–分解後ã€220 nmã‹880 nmå¸å…‰åº¦æ¸¬å®šã—定é‡ã‹ã€å…¨çª’素・全リン分æžè¨ˆã‚’使用。全窒素・全リン分æžè¨ˆã§ã¯ã€æº¶å­˜æ…‹ï¼ˆ0.5ミクロンフィルター通éŽã™ã‚‹ã‚‚ã®ï¼‰ã«é™ã‚‰ã‚Œã‚‹

NH4+, NO2-, Cl-, SO42-, K+, Na+, Ca2+, Mg2+: イオンクロマトグラフã§åˆ†æž
Fen+, SiO2: ICPã§åˆ†æžã™ã‚‹(鉄ã¯ã€2価ã¨3価を分ã‘測定ã™ã‚‹ãªã‚‰æ©Ÿå™¨åˆ†æžã§ã¯ä¸å¯èƒ½)

(Wetzel & Likens 2000)

イオンクロマトグラフ(IC)

HPLCã®1種。水溶液中イオンæˆåˆ†ã‚’分離ã—分æžã™ã‚‹è£…ç½®

溶離液(移動相)ã«é›»è§£è³ªæ°´æº¶æ¶²ã‚’用ã„ã€å›ºå®šç›¸ã«ã‚¤ã‚ªãƒ³äº¤æ›æ¨¹è„‚充填カラム使用
溶離液ã«æ³¨å…¥ã•ã‚ŒãŸè©¦æ–™æº¶æ¶²ä¸­ã®å„イオンæˆåˆ†ã¯ã€ã‚«ãƒ©ãƒ ã«å…¥ã‚Šã‚¤ã‚ªãƒ³äº¤æ›æ¨¹è„‚ã¸ã®è¦ªå’ŒåŠ›å¼·å¼±ã€ã‚¤ã‚ªãƒ³ä¾¡æ•°ã€ã‚¤ã‚ªãƒ³åŠå¾„ç­‰ã«ã‚ˆã‚Šåˆ†é›¢ã•ã‚Œã‚‹ã€‚分離イオンæˆåˆ†ã¯æº¶é›¢æ¶²ã¨å…±ã«ã‚µãƒ—レッサーã€æ¤œå‡ºå™¨ã«å…¥ã‚Šã€ã‚¤ã‚ªãƒ³ã‚¯ãƒ­ãƒžãƒˆã‚°ãƒ©ãƒ ã¨ã—記録ã•ã‚Œã‚‹ã€‚多ãã®å ´åˆã€æ¤œå‡ºå™¨ã«é›»æ°—ä¼å°Žåº¦æ¤œå‡ºå™¨ã‚’用ã„ã‚‹ãŒã€ICã®æº¶é›¢æ¶²ã¯é«˜é›»æ°—ä¼å°Žæ€§ã‚’æŒã¤ãŸã‚ã€ã‚µãƒ—レッサー(= ãƒãƒƒã‚¯ã‚°ãƒ©ã‚¦ãƒ³ãƒ‰ä½Žæ¸›è£…ç½®)を併用ã—ã€ã‚¤ã‚ªãƒ³æˆåˆ†ã‚’高感度検出
IC感度: ループ(容é‡æ•°10 μl）注入法 = æ•°10 ppb → 濃縮カラムを用ã„ãŸæ¿ƒç¸®æ³¨å…¥æ³• = ppb-pptレベル

試料å‰å‡¦ç†
液体試料: 純水抽出ã€å¸Œé‡ˆã¨æ¿¾éŽæ“作を行ã„ã€è©¦æ–™ä¸­ä¸»æˆåˆ†ã¨å¾®é‡ä¸ç´”物æˆåˆ†æ¸¬å®š
固体試料: 熱水ã€è¶…音波等ã«ã‚ˆã‚‹ç´”水抽出ã§è¡¨é¢ä»˜ç€æ±šæŸ“æˆåˆ†ã€ä¸¦ã³ã«åŠ æ°´åˆ†è§£ç­‰ã«ã‚ˆã‚‹ç”Ÿæˆæˆåˆ†æ¸¬å®š
ä»–ã«ã€æœ‰æ©ŸåŒ–åˆç‰©ä¸­ã®ãƒãƒ­ã‚²ãƒ³ã€ãƒªãƒ³ãƒ»ã‚¤ã‚ªã‚¦ç­‰ã®å«æœ‰é‡åˆ†æžã«ç‡ƒç„¼ã‚¬ã‚¹ã‚µãƒ³ãƒ—リング法等ãŒã‚ã‚‹

Ex. ダイオãƒãƒƒã‚¯ã‚¹, DX-120

溶存酸素 dissolved oxygen, DO
測定法
  • 化学分æžæ³•(滴定法)

    ウィンクラー法
    ウィンクラー・アジ化ナトリウム変法

  • 電気化学分æžæ³•(隔膜電極法): 溶存酸素計(酸素センサー)

    ガルãƒãƒ‹é›»æ± å¼
    (隔膜)ãƒãƒ¼ãƒ©ãƒ­ã‚°ãƒ©ãƒ•å¼

  • 光化学分æžæ³•(è›å…‰æ³•)
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