Development of high-precision nitrogen isotope analysis as a new index of dissolved organic matter sources in aquatic environments

2022年度は、以下の2項目について、下記の通り、研究を進めた。(1)　溶存有機物（DOM）の分子サイズ別分画濃縮：限外濾過と固相抽出を組み合わせ、環境水からDOMを分子サイズ別に分画濃縮するための手法開発に取り組んだ。分画濃縮試料のサイズ排除クロマトグラフ-全有機炭素計（SEC-TOC）分析から、分子サイズ分画の効率を評価した。分子量カットオフサイズ30kDaの限外濾過膜で濃縮と脱塩を十分に実施することで、低分子DOMと無機窒素を除去した、ほぼ純粋な高分子DOMを回収できた。また、限外濾過の濾液を固相抽出することで、高分子DOMと無機窒素を除去した、ほぼ純粋な低分子DOMを回収できた。これにより、高分子DOMと低分子DOMそれぞれの窒素同位体比の値を分析できるようになった。(2)　DOMの分子サイズ別の分解特性解明：琵琶湖湖水や野洲川河川水を用いた長期有機物分解実験試料（合計18実験）のSEC-TOC分析から、高分子DOMと低分子DOMそれぞれの生分解特性（分解速度定数、易分解割合）を調べた。分子サイズ別の分解速度定数の変動について、SEC-TOCの分析パラメータを用いて回帰分析を実施した。分子サイズ別濃度比や腐植様蛍光強度等の値を用いることで、高分子DOMと低分子DOMそれぞれの分解速度定数を予測できることが分かった。これにより、天然環境中でのDOMの生分解特性を、分解実験をしなくとも、高い時空間解像度で把握できるようになった。

2022年度は、以下の2項目について、下記の通り、研究を進めた。(1)　溶存有機物（DOM）の分子サイズ別分画濃縮：限外濾過と固相抽出を組み合わせ、環境水からDOMを分子サイズ別に分画濃縮するための手法開発に取り組んだ。分画濃縮試料のサイズ排除クロマトグラフ-全有機炭素計（SEC-TOC）分析から、分子サイズ分画の効率を評価した。分子量カットオフサイズ30kDaの限外濾過膜で濃縮と脱塩を十分に実施することで、低分子DOMと無機窒素を除去した、ほぼ純粋な高分子DOMを回収できた。また、限外濾過の濾液を固相抽出することで、高分子DOMと無機窒素を除去した、ほぼ純粋な低分子DOMを回収できた。これにより、高分子DOMと低分子DOMそれぞれの窒素同位体比の値を分析できるようになった。(2)　DOMの分子サイズ別の分解特性解明：琵琶湖湖水や野洲川河川水を用いた長期有機物分解実験試料（合計18実験）のSEC-TOC分析から、高分子DOMと低分子DOMそれぞれの生分解特性（分解速度定数、易分解割合）を調べた。分子サイズ別の分解速度定数の変動について、SEC-TOCの分析パラメータを用いて回帰分析を実施した。分子サイズ別濃度比や腐植様蛍光強度等の値を用いることで、高分子DOMと低分子DOMそれぞれの分解速度定数を予測できることが分かった。これにより、天然環境中でのDOMの生分解特性を、分解実験をしなくとも、高い時空間解像度で把握できるようになった。