R7年 大規模水質特論 問3 問題と解説

　問 題　　　　　

ある海域のPOC(粒子状有機炭素)と植物プランクトン量の関係を調べたところy＝50x(yはPOC(mg/m³)、xはChl-a(mg/m³))の近似式が得られた。

クロロフィル-a濃度が12mg/m³のときの全酸素要求量(mgO₂/L)を求めよ。

ただし、植物プランクトンの酸素呼吸は式1で表されるものとし、m＝120、n＝15とする。酸素及び炭素の原子量はそれぞれ、16、12とする。

1. 0.6
2. 1.0
3. 1.6
4. 2.0
5. 2.6

 

 

 

 

 

　解 説　　　　　

まず、問題文よりChl-a＝12[mg/m³]であるため、POCは問題文で与えられた式を使うと次の(1)式のようになります。なお、下式では単位を[mg/L]に変換していますが、これは最終的な答え(全酸素要求量)の単位と合わせるためです。

次に、与えられた化学反応式に注目すると、(1)式で求めたPOC(粒子状有機炭素)は(CH₂O)_m(NH₃)_nH₃PO₄の炭素の部分「C_m」に相当します。一方、求めたいのは全酸素要求量なので「(m＋2n)O₂」です。

ここで、m＝120、n＝15であることを踏まえると、1[mol]のC₁₂₀と120＋2×15＝150[mol]のO₂が反応することがわかります。

また、(1)式よりC₁₂₀は0.6[mg/L]なので、C₁₂₀とO₂のモル濃度の比から、以下のように計算すれば問われている全酸素要求量を算出することができます。

以上から、正解は(4)となります。