少量試料に適用可能な簡易分析法に基づく深部地下水中の溶存有機物の特性評価

Characterization of dissolved organic matter in deep groundwater by simple analytical methods applicable for small sample volumes

望月 陽人  ; 笹本 広   ; 馬場 大哉*; 生垣 加代子*

Mochizuki, Akihito; Sasamoto, Hiroshi; Bamba, Daiya*; Ikigaki, Kayoko*

地下水中の腐植物質の特性評価は一般的に、大量の地下水から分離精製された腐植物質を利用して実施される。しかし、腐植物質の分離精製には多大な時間と労力を要するうえ、地下水量が少ない地域には適用困難である。そこで、少量の試料にも適用可能である簡易特性分析法として、三次元蛍光分析,ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)、およびイオンクロマトグラフィー(IC)を北海道・幌延地域の地下水と地表水に適用し、腐植物質をはじめとする溶存有機物(DOM)の特性評価を試みた。少量の地下水試料から取得された三次元蛍光スペクトルは、大量の地下水から分離精製した腐植物質のものと類似しており、深度差も小さい一方で、地表水とはピーク位置が異なっていた。GPCにより、地下水中のDOMの大部分を分子量1,2002,000Da程度の腐植物質が占め、その分子量は深度とともに減少することが示された。これらは、分離精製した腐植物質の特性とも調和的であった。また、地下水中のDOMに占める低分子量有機物の割合は小さいことがICにより示され、GPCの結果とも整合していた。以上より、本研究で適用した分析方法は、地下水中のDOMの特性を簡易に評価するのに有効な方法であることが示唆された。

Characterization of humic substances in groundwater are usually carried out using isolated humic substances from large volume of groundwater. However, the isolation process expends much time and effect, and such method is not available if the volume of groundwater collected is small. In this study, convenient characterization methods available to small volume of samples (3D-fluorescense analysis, Gel permeation chromatography and ion chromatography) were applied to groundwater and surface water in the Horonobe area, Hokkaido, to characterize dissolved organic matter (DOM) including humic substances. 3D-fluorescense spectrum obtained from small volume of groundwater was similar to those from isolated humic substances, and showed little variation with depth. However, the peak position of spectrum for surface water was different from those for groundwater. Gel permeation chromatography showed that DOM in groundwater mainly consists of humic substances with molecule weight of approximately 1,2002,000 Da, and that the molecule weight decreases with depth. These results were consistent with the characteristics of isolated humic substances. Ion chromatography revealed that low molecule weight organic matter was minor component of DOM in the groundwater, which was consistent with the result of gel permeation chromatography. These results indicate that the methods applied in this study are useful for convenient characterization of DOM in groundwater.