分析化学
担当：佐藤 久（A5-14）
1
分析化学の目的
分析化学の目的：
なぜこの授業をやるのか分かりましたか？
基礎的な勉強なしには
分析化学は、全ての化学の基本。測らないと何も分からない。
地震、津波、放射性物質問題の解決も分析から。
皆さんがこの震災に最も貢献できることは、正しい知識を持った環境工学者
になること。
皆さんが思っている以上に、北大・環境への企業からの期待は大きい。
2
分析化学とノーベル賞
2008年 下村修 GFP（岡部）
2002年 田中耕一 質量分析法（船水、深澤、松藤、佐藤）
1993年 マリス PCR（岡部、佐野、松下）
1991年 エルンスト 高分解能NMR（木村、佐藤）
1985年 ハウプトマン、カール 物質の結晶構造を直接決定する方法の確立
1982年 クルーグ 結晶学的電子分光法の開発と核酸・蛋白質複合体の立
体構造の解明
1952年 マーティン、シンジ 分配クロマトグラフィーの発見
1948年 ティセリウス 電気泳動の発見
1936年 デバイ X線、電子線回折
3
MALDI法
(マトリックス支援レーザー脱離イオン化法)
（Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization)
タンパク質を壊さないでイオン化→→→質量分析可能→→→病気の診断、薬の開発
4
重金属の染色(佐藤)
Hg測定用蛍光色素
5
GFP(Green Fluorescent Protein：
緑色蛍光タンパク質
オワンクラゲ がもつタンパク質。
下村脩によって発見された。
下村はこの発見で、2008年にノーベル化学賞を受賞
した。
癌細胞の増殖の様子や，転移の様子，アルツ
ハイマー病で神経細胞が死んで行く様子など
が観察でき，病気そのものの理解に役立つだ
けでなく，癌の手術時に転移のあるリンパ節だ
けを見分けて切除するなど，治療への効果も
期待されます。
6
温室効果ガス発生に関する研究
温室効果ガス
(CO2、CH4、N2O)放出
枯れ木、枯れ草、
生物の死骸
微生物による分解
（腐敗）
有機物、窒素、
リン、ミネラル
CO2
N 2O
CH4
Who
Were
How many
What
だれが（どのような微生物が）
どこに
どれだけ存在し、
何をしているのか？
ミクロの世界を探求
7
Schulze 2005 Carbon unlocked from soils NATURE 437 205
環境問題はなぜ起こるのか？物質（元素）循環を考える
大気の成分は
酸素、窒素、二酸化炭素、アルゴン
目の前の二酸化炭素中の炭素（C）に
色を付ける
8
炭素循環
大気
植物
化石燃料と
セメント生産
土壌
海洋上部
海洋生物
海洋底部
溶解性有機物
<700
底泥
蓄積（Gt-C）
移動（Gt-C/年）
9
炭素循環
循環の乱れ（皆で輪になりボールを回す）
大気
植物
化石燃料と
セメント生産
土壌
海洋上部
海洋生物
海洋底部
溶解性有機物
<700
底泥
蓄積（Gt-C）
移動（Gt-C/年）
10
炭素循環
循環の乱れ（皆で輪になりボールを回す）
大気
植物
化石燃料と
セメント生産
土壌
海洋上部
海洋生物
海洋底部
溶解性有機物
<700
底泥
化石燃料
蓄積（Gt-C）
移動（Gt-C/年）
11
ハワイ マウナロアでのCO2観測
12
炭素循環
循環の乱れ（皆で輪になりボールを回す）
大気
植物
化石燃料と
セメント生産
土壌
海洋上部
海洋生物
海洋底部
溶解性有機物
<700
底泥
化石燃料
蓄積（Gt-C）
移動（Gt-C/年）
13
循環をスムーズに、の例
カーボンニュートラル：直訳すればカーボンは炭素、ニュートラルは中立なので「環境中の炭素循環量
に対して中立」
何かを生産したり、一連の人為的活動を行った際に、排出される二酸化炭素と吸収される二酸化炭素
が同じ量である、という概念。≒化石燃料を使わない、再生可能資源を使う。サステイナブル。
素晴らしい！！、・・・と思いましたか？（焼け石に水）
→→→環境問題解決法に100%正しいはない。
14
炭素固定化技術
15
日本科学未来館@お台場
日本科学未来館 館長
16
日本科学未来館@お台場
17
窒素循環
18
窒素循環（詳細）
酸化数
無機態窒素
+Ⅴ
+Ⅳ
+Ⅲ
硝酸イオン
NO3硝化
脱窒
NO2-
亜硝酸イオン
脱窒
一酸化窒素
NO
+Ⅱ
脱窒
+Ⅰ
N 2O
硝化
脱窒
0
N2
-Ⅰ
NH2OH
-Ⅱ
硝化
-Ⅲ
窒素固定
有機態
窒素
NH4+
亜酸化窒素（一酸化二窒素）
窒素ガス
ヒドロキシルアミン
アンモニウムイオン
19
富栄養化
20
富栄養化のメカニズム
栄養塩（窒素、りん化合物）の流入
→植物プランクトンの増大→赤潮
→（いずれ）死滅
→沈降
→腐敗
→大量の溶存酸素を消費
→貧酸素水塊、青潮
21