Effects of weak organic acids on the size distribution and size-dependent metal binding of humic substances as studied by flow field-flow fractionation

流動場分画法を用いた腐植物質への金属イオンの結合に及ぼす有機酸の影響評価

山下 祐司*; 斉藤 拓巳

Yamashita, Yuji*; Saito, Takumi

腐植物質はサイズや官能基組成の点で不均質な天然有機物であり、幅広い金属イオンと結合し、動態を変化させる。本研究では、ナノメートルスケールの連続的なサイズ分画が可能な流動場分画法を用いて、腐植物質のサイズ分布に与える有機酸の影響、および、腐植物質の分子サイズに依存した金属イオンの結合量の比較を行った。通常、pH緩衝剤としてもちいられるTris, MES, MOPSの3種類の有機酸存在下でのAldrichフミン酸(PAHA)のサイズ分布を調べた結果、Tris, MESでは、それぞれ、サイズの増加と減少が見られ、MOPSでは、有機酸無しの場合と同様のサイズが得られた。これらの結果は、TrisおよびMESとの相互作用により、PAHAのサイズが変化したことを示唆する。MOPS存在下で、PAHAに結合したユーロピウムとウランのサイズ分布を調べたところ、これらの金属イオンが特定の5nmのサイズを持つPAHA分子に高い親和性を示すことが分かった。

Humic substances are natural organic matters with heterogeneity in the size distribution and composition of there functional groups. In this study, the effects of organic acid, which are often used as pH buffering agents, on the size of a humic substance and size-dependent binding of metal ions on the humic substance were investigated by flow-field flow fractionation (Fl-FFF). Comparing the three organic acids, Tris, MES, and MOPS, the size of purified Aldrich humic acid (PAHA) changed in the presence of Tris and MES, suggesting that the interaction with these organic acid modulated the molecular structure of PAHA; on the other hand, MOPS hardly affect the size of PAHA. Size-dependent binding of europium (Eu) and uranium (UO) were also studied by Fl-FFF in the presence of MOPS. The binding of these metal ions were not homogeneous with respect to the size of PAHA; they exhibited high affinity to PAHA fractions with 5 nm hydrodynamic diameter.