天然水中難分解性・準分解性および易分解性有機炭素のHPLCによる定量法の開発

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本研究は、天然水中に溶存する有機物を分子サイズにより分画し、それぞれの分画の季節的な濃度の変動や、安定性などについて詳しく調べるとともに、それぞれの分画をHPLC-SECにより簡易的に定量できるかどうかを検討することを目的として行なった。分子サイズ分画は限外濾過装置(Millipore-Pellicon-2 mini Cassette)を用いて行なった。濾過膜面積は0.1m^2、膜洗浄はメーカー(Millipore)が推奨している方法に従った。膜には15L以上の超純水を通し、試料の濾過の前に膜を通ったMilli-Q水の有機炭素量が0mgCl^<-1>であることを確認した。試料は、先ず50kDaの濾過膜によって濾過し、次に5kDaの濾過膜によって濾過した。濾過によって分画した試料を、分画a(a>50kDa)、分画b(5kDa<b<50kDa)、分画c(c<5kDa)とした。各分画の溶存有機炭素濃度を測定すると共に、三次元励起蛍光スペクトル(EEM)を測定した。分子量5kDa以下の低分子量の分画は琵琶湖水中溶存有機物の大部分を占め、水深や季節によって0.49〜1.48mgCl^<-1>と幅広い変動を見せた。特に8〜10月、夏季の水深15m付近までの表層では、平均して約1.3mgCl^<-1>という比較的高い濃度で存在しており、鉛直方向での濃度変動が見られた。表層での濃度上昇は、表層での生物活動、あるいは河川からの流入負荷によるものであると考えられた。また、1、2月、冬の循環期になると鉛直方向での濃度変動はあまり見られず、表層から低層まで約1.0mgCl^<-1>の一定濃度で存在した(Feb:7.5mを除く)。一方、中分子量の分画は、鉛直方向での濃度の変動も、季節的な濃度の変動もあまり見られず、約0.14mgCl^<-1>の濃度で存在した。高分子量の分画は、3分画のうちでは、0.10mgCl^<-1>程度という最も低い濃度で中層付近に比較的多く存在していた。春季・夏季の表層に一時的な濃度の増加が見られるが、深層(40m〜70m)では、1年を通じて0.04mgCl^<-1>の値でほぼ一定の濃度を示した。高分子量分画には腐植物質やタンパクに起因する蛍光ピークが観測された。このうち、腐植物質についてはHPLC-SECにより分離され、蛍光検出器により検出されたピーク面積から、有機炭素濃度を簡易的に計算することができた。計算結果から、腐植物質は湖の低層で最大40%を占めることが分かった(Limnology, submitted)。その他の蛍光物質はピーク面積と有機炭素濃度の相関を得ることは難しく、また、蛍光をもたない有機物に関しても、フォトダイオードアレイ検出器により得られた220nmにおける吸収ピーク面積と溶存有機体炭素濃度の間にはっきりした相関は認められなかった。