研究報告

環境水中の難分解性有機物の分画試験に関する検討
天日美薫＊・宮原絵美 ＊・横山佳裕＊＊

１．はじめに環境水中の難分解性有機物は，腐植物質と呼ばれる有機物で構成されており，難分解性の腐植物質は河川水中の溶存有機物（DOC）の 70 ～ 90％，湖沼中の DOC の約 40%，海水中の DOC の約 10% を占めていると報告されている。環境水中の DOC 濃度の一例を表１に示す。表１より，湖沼域などの閉鎖

図1性水域で富栄養化になっている水域では，DOC 濃溶存有機物の分類度が高い傾向にある。したがって，これらの DOC酸等の腐食物質や中性洗剤等の人為由来のものが多は水域に蓄積する難分解性有機物に相当し，CODいとされている。この疎水性 DOC が COD 上昇のを上昇させる原因となり，COD の環境基準値を満原因となる難文分解性有機物に相当すると考えられ足することができない要因の一つとなっている。しる。しかしながら，一般的に，環境水中の難分解性たがって，環境水中の難分解性有機物量を把握する有機物は，複雑で不均一であるため，その構造の特ことは，閉鎖性水域等で問題となっている COD 上定や濃度を測定するためには，複雑な分析操作が必昇原因の究明とその解決への足がかりとなることが要となり，膨大な時間やコストが必要とされる。し期待される。

たがって，COD 上昇の原因の究明とその解決への表１

足がかりとなり得る環境中の難分解性有機物の指標

環境水中の DOC 濃度をより簡便に測定できるようになることが求められている。本研究では，難分解性有機物の指標の一つとして有効と考えられる DOC に注目した。アクリルエステル系の樹脂を用いて DOC を親水性 DOCと疎水性 DOC に分画し，各画分の分布を把握することで，難分解性有機物の指標としての有用性について検討した。

環境中の溶存有機物の分類を図１に示す。環境水中の DOC は，親水性 DOC と疎水性 DOC に分類さ

２．実験方法れ，さらにそれぞれにおいて，酸性，中性及び塩基2.1性に分類される。親水性 DOC は，ラン藻類などの植物藻類由来のものが多く，疎水性 DOC はフミン＊

一般財団法人九州環境管理協会

調査分析部

分析対象試料

湖沼水，海水，河川水及び排水を分析試料として用いた。
＊＊環境部― 31 ―

2.2

３．結果及び考察

使用器具及び試薬

アクリルエステル系樹脂：非イオン性多孔質の3.1

操作ブランク試験

DAX-8 は，アクリルエステル系の樹脂により構成

溶存有機物の測定では，試薬や器具等からの汚染され，表面積が大きく，疎水性の有機物を吸着するを防ぐことが重要である。本試験で使用した超純水性質を有している。分画試験を実施する前に，不純を用いてブランク試験（n=3）を実施した結果を表物の除去やブランクを低減させるために，樹脂を水2 に示す。表 2 より，Blank1 の試験では，イオン酸化ナトリウムや塩酸で精製した。

交換水中の TOC 及び DOC 濃度は，0.1mg/L 未満で器具：試験で使用する主な器具は，樹脂を充填すあったが，親水性 DOC 及び疎水性 DOC 濃度は検るカラムとビーカー，孔径 0.45㎛のガラス繊維ろ出された。これは，DAX-8 樹脂による分画操作中紙（GFP）である。なお，本試験で使用する器具は，に，何らかの汚染が生じたためと考えられる。そこ

器具からの汚染を防ぐために，全てガラス製とし，で，Blank2 の試験で，分画試験直前に水酸化ナト洗剤及びアセトンで洗浄した後，550℃で乾燥させリウム（NaOH）溶液によるコンディショニングをた。

実施した結果，親水性 DOC 及び疎水性 DOC 濃度は，

TOC 計：分画試験により得られた溶離液中の全0.1mg/L 未満であった。このことから，分画試験を有機炭素を全有機炭素分析装置（TOC 計：島津製行う前に，水酸化ナトリウムによるコンディショニ

作所社製 AT5000）で測定した。

ングを実施することで，DAX-8 樹脂や器具からの汚染による分析値への影響を抑制することができる2.3ことが確認された。また，Blank2 の繰り返し試験

分画の作業手順

精製処理した DAX-8 樹脂を使用して，DOC の分画試験（図 2）を実施した。水試料を孔径 1㎛ろ紙により算出した親水性 / 疎水性 DOC の定量下限は以下に示すとおりであった。

でろ過を行い，ろ過の前後の試料の TOC 測定を実施した。ろ液を塩酸により pH2 に調整し，DAX-8

親水性 DOC の定量下限値：0.2 mg/L

樹脂に通水させ，吸着した有機物を水酸化ナトリ

疎水性 DOC の定量下限値：0.1 mg/L

ウム溶液により溶離させた。通過液と溶離液中のTOC を測定し，親水性 DOC と疎水性 DOC 濃度を算出した。

図２

表２

分画試験操作の概要― 32 ―

操作ブランク試験結果

３. ２

濃度が低くなるにつれて，COD 及び BOD 濃度が低回収率試験

分画試験の正確性を検討するために，疎水性有機くなることが確認された。一方，疎水性 DOC 分画物であるフミン物質溶液の親水性 / 疎水性 DOC 分溶液の COD 濃度は 3.2 ～ 3.5mg/L であるのに対し，画試験を実施した。分析結果を表 3 に示す。2 種類

BOD 濃度は 0.5mg/L 未満であり，微生物分解がさの濃度に設定したフミン物質溶液を測定した結果，れにくいことが確認された。以上のことから，本試溶液中の DOC 濃度と疎水性 DOC 濃度もほぼ一致

験で分画された疎水性 DOC は，生物分解されにくし，回収率も良好であった。

い難分解有機物であることが示唆された。

表３

回収率試験結果

3.5

湖沼水の親水性/疎水性DOC濃度の経時変化

湖沼水試料の BOD 濃度，親水性 DOC 濃度及び疎水性 DOC 濃度の分析結果を図 3 に示す。なお，試料は，25℃下の暗所で保存した。図 3 より，試料採取から日数が経過すると，親水性 DOC 濃度及び BOD 濃度は減少傾向であるのに対し，疎水性DOC 濃度は増加する傾向にあった。これより，環境水中の DOC は，時間が経過すると，生分解され3.3 試料中の難分解性有機物の分画試験結果
閉鎖系水域の水試料の DOC の分画試験結果を表にくい有機物へと変化していることが示唆された。

４に示す。これらの結果より，本分析法では数 mg/
L である水試料中の親水性及び疎水性 DOC の分画3.6

環境水試料中の DOC の分画試験結果

表 5 及び図 3 より，分画試験により得られた疎試験が± 10％内の精度で測定可能であることが確

水性 DOC は，難分解性有機物の指標となり得る可認された。

能性があることが示唆された。そこで，様々な環

表４分画試験結果3.4

親水性/疎水性DOC 分画溶液中のBOD 濃度

境水に対して実施した分画試験結果を図４ に示す。

湖沼水試料の親水性及び疎水性 DOC 分画溶液中の COD 及び BOD 濃度を表 5 に示す。この結果より，親水性 DOC 分画溶液については，親水性 DOC

表５

図３

各分画溶液の COD 及び BOD 測定結果

― 33 ―

疎水性及び親水性 DOC 濃度の経時変化

図4

様々な環境水中の分画試験結果
・環境水中のDOC濃度は時間が経過するにつれ図４より，以下の点が確認された。て，親水性DOC濃度及びBOD濃度は減少傾向【海水試料】であるのに対し，疎水性DOC濃度は増加する

水深が浅い海水 A 地点では，親水性 DOC と疎水傾向にあった。

性 DOC の割合は，表層と底層はほぼ同じであった。

・様々な環境水や排水試料に対して分画試験を実それに対し，水深が深い海水 B 試料では，両者の割合が大きく異なる傾向にあった。

施した結果，溶存有機物の特徴を把握できる可【湖沼水試料】

能性があることが期待される。
・環境水中の疎水性DOC濃度が増加すると，疎水性 DOC の割合が親水性 DOC よりも高い傾向にあった。これらの地点は，BOD 濃度は 3.0mg/LBOD濃度は低くなる傾向にある。

以下と低いのに対し，COD 濃度が 4.5mg/L と高い
今回の試験結果より，調査対象地域の水域におけ地点であり，難分解性有機物が COD 上昇 の一因であることが示唆された。

る疎水性 DOC は，化学分解されやすいが生物分解【河川水試料】

されにくい有機物の可能性が高いことが示され，閉上流で採水した試料と比較すると，下流の方が疎鎖系水域などにおける COD 上昇原因となる可能性

水性 DOC の割合が多い傾向にあった。これは，終があることが示唆された。今後，様々な水域の分画末下水処理場などの人為的活動が影響している可能

試験と水質分析を行い，閉鎖系水域等で問題となっ性があることが示唆された。ている水質汚濁の原因究明とその問題解決につなが【排水試料】ることが期待される。

疎水性 DOC の割合が多い傾向にあった。

参考文献
4．おわりに

1） ｢環境中の腐蝕物質腐植物質学会

本研究で実施した分画試験法により得られた疎水性 / 親水性 DOC 濃度は，これまで煩雑な分析操作その特徴と研究法｣

日本監修2） Ogawa, bull. Plankton Soc. Japan, 46(1): 34-42,と膨大な時間を必要とした難分解性有機物の評価手

1992

法になる可能性があることが示唆された。また，本

3）「湖沼において増大する難分解性有機物の発生研究における分画試験を様々な試料に適用した結源と影響評価に関する研究」，国立環境研究所

果，以下の点が確認された。

特別研究報告，1997-1999― 34 ―

4）「有害藻類発生湖沼の有機物，栄養塩類，生物群集の動態解析と修復効果に関する研究」，全
国環境研会誌，Vol.29, pp74-84, 2004
5）「環境中の腐植物質」，日本腐植物質学会監修，
2008

オジロサナエ
清流に生息するやや珍しいトンボ。
2 年かけて成虫になる。

― 35 ―