2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of high-precision nitrogen isotope analysis as a new index of dissolved organic matter sources in aquatic environments
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18K18189
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| Research Institution | Lake Biwa Environmental Research Institute |
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Principal Investigator |
山口 保彦 滋賀県琵琶湖環境科学研究センター, 総合解析部門, 研究員 (50726221)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 窒素同位体比 / 溶存有機物 / 琵琶湖 / アミノ酸 / 微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、溶存有機窒素を無機窒素から分離・精製して、その窒素同位体比を微量かつ高精度に分析する手法を開発し、水圏環境中の溶存有機物の分解性や生成源の指標として確立することを目的としている。2018年度は、研究環境の整備と、分析手法に関する基礎的条件の検討を主に進めた。まず、湖水試料から溶存有機物と粒子状有機物を効率的に回収するための濾過手法を検討した。数百mL～数Lスケールでは、ナイロン製プランクトンネット、ガラス製GF/Fフィルター、ポリカーボネート製メンブレンフィルターの三段階濾過で、細菌細胞を除去した溶存有機物画分を効率的に回収できた。10Lスケール以上では、ポリエーテルスルホン製カートリッジフィルターを用いることで、大容量の濾過が可能になった。それぞれフィルターや濾過器具の洗浄手法も検討し、低ブランクでの濾過が可能になった。次に、窒素同位体比の微量測定法として、脱窒菌法と細管EA-IRMS分析を検討した。湿式分解による有機窒素から硝酸塩への変換時のブランクや、EA-IRMS分析でのCO2ピークの干渉が、それぞれ問題になったので、2019年度以降に解決策を検討する。さらに、有機窒素の分解性や生成源を推定するための補完的手法として、ガスクロマトグラフ質量分析計（GC-MS）を用いた湖水溶存有機物中アミノ酸の鏡像異性体別定量法を確立した。加水分解や誘導体化、GC-MS分析等の条件を検討し、10 fmol程度の検出限界でアミノ酸鏡像異性体を定量できた。さらに、小規模（Lスケール）なパイロット実験として、琵琶湖北湖の湖水を用いた有機物長期分解実験を開始し、時系列で溶存有機物と粒子状有機物を濾過回収して分析を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の1年目であるので、研究環境の整備と、分析手法に関する基礎的条件の検討を主に進めた。まず、有機物分析のための様々な前処理機器や設備、クリーン環境を、研究室に整備できた。さらに、溶存有機窒素の窒素同位体比分析のための、第一段階である効率的かつ低ブランクな濾過法を確立できた。第二段階である溶存有機窒素の無機窒素からの分離・精製と、第三段階である微量窒素同位体比測定法については、課題が残った。また、アミノ酸分析は前倒しで2018年度に手法を確立した。さらに、小規模スケールでの有機物分解実験を行ったことで、2019年度以降に予定している、大規模（数十Lスケール）での実験に向けた知見が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度には、溶存有機窒素の無機窒素からの分離・精製と、微量窒素同位体比測定法について分析法の開発を重点的に進める。2019年度には、限外濾過システムと固相抽出システムを研究室に導入できる予定であり、溶存有機物を湖水から大量に濃縮する手法について、条件検討を進める。また、サイズ排除クロマトグラフィーを用いた溶存有機物分画についても条件検討をさらに進める。さらに、他の研究機関の研究者と協力し、有機窒素湿式分解のブランクの低減と、EA-IRMS分析でのピーク干渉の低減に取り組み、有機窒素の微量窒素同位体比測定を可能にする。
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| Causes of Carryover |
湖水濾過や溶存有機物精製、同位体比分析、アミノ酸分析等に関する消耗品は、分析前処理過程の数や方法によって変動するため。2019年度の溶存有機物精製と同位体比分析のための消耗品に充当する予定。
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