Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
含んだ数種の試料について、水銀分析マニュアル法とクロスチェックを実施した。結果を表(1)-2に示す。開発法と同様に水銀分析マニュアル法でも3 μg/kg程度のメチル水銀が検出された。また開発法を用いてNo.82試料の添加回収実験を進めたところ、メチル水銀で78.3±6.8%（試料0.1 gに対し、0.3 ngを添加、n=3）の回収率となった。これらの結果から、No.82はメチル水銀を含んでおり、エチレーション法では何らかの理由で測定できていないものと考えられる。

表(1)-2 開発法、エチレーション法、水銀分析マニュアル法の比較

試料No	試料名	メチル水銀濃度(μg/kg)
開発法	量	量	量
mean	sd(n=3)	量	量
64	チカニキ③水田土壌(インドネシア共和国)	10.02	0.72	11.22	18.39
82	チカニキ①河川底質(インドネシア共和国)	3.58	0.16	0.06	3.01
108	鹿児島湾底質	0.68	0.02	0.83	1.06
109	スロベニアSt2左岸底質(スロベニア共和国)	6.59	0.28	5.30	4.47
122	白田切川底質(妙高山、新潟県)	0.19	0.04	0.17	0.00
128	水俣湾底質(袋湾 5-10cm、凍結乾燥)	1.30	0.00	0.74	1.75
129	水俣湾底質(袋湾 5-10cm、40℃乾燥)	3.13	0.01	3.69	2.94
130	水俣湾底質(袋湾 10-15cm、凍結乾燥)	0.77	0.02	1.13	1.12
131	水俣湾底質(袋湾 10-15cm、40℃乾燥)	2.58	0.03	2.89	2.01

開発法とエチレーション法の分析手順の比較から、開発法と同様にハロゲンイオン（臭化物イオン）による抽出を採用しているエチレーション法でも硫黄の妨害を受けていると推測される。しかしエチレーション法は、溶媒抽出後の操作が逆抽出ではなく、有機溶媒の蒸発除去を採用しているため、メチル水銀が硫黄を有する夾雑物と錯体を形成して有機相に移動したとしても、水相に転溶されることになる。さらに硫黄と結合した状態でも反応性の高いエチル化試薬によりエチル化反応が進む結果、測定が可能になっているものと考えられる。これが、開発法ではハロゲン化物として抽出しなければ、逆抽出できないため測定不可となり、 $ Pd^{2+} $ や $ Hg^{2+} $ のマスキング剤が必要な理由と考えられる。しかし、エチレーション法においても水溶性が高く水銀と強く錯体形成する成分が試料中に存在した場合、有機相にメチル水銀が移らず測定が不能になり、また最終的な水相に移ってもエチレーション反応が進まない形態やエチレーション反応を妨害する物質が存在した場合は測定できないことになる。エチレーション法で測定不能な試料（No.82など）は、このような作用の結果だと考えられる。よって、エチレーション法においても分析法の改良を進めていく必要があると言える。

これらの検討から、開発法の前処理法を利用すると土壌・底質試料から有機水銀種（メチル水銀、エチル水銀）をハロゲン化物として選択的に取り出すことができることが確認された。開発法では最終的にEmetineCS₂錯体とすることで分離・検出を行っているが、EDTA逆抽出液を試料として加熱気化や湿式分解により総水銀としてEDTA逆抽出液中の水銀量を測定すれば、有機水銀量（メチル水銀とエチル水銀の合量）として、土壌・底質、生体試料の評価も可能である。さらにエチレーション法や水銀分析マニュアル法の前処理法としての利用も期待できる。このような検討をさらに進めることで、より効率の良い分析法を確立するための知見が得られるものと考えらえる。
## 7 ）既存分析法との性能比較評価

開発法について、エチレーション法 $ ^{(8)} $ および水銀分析マニュアル法 $ ^{(9)} $ と測定感度、操作の容易さ、測定時間等を比較し評価をおこなった。開発法の最終的な分析手順、エチレーション法および水銀分析マニュアルの手順を表(1)-3にしめす。

## <测定感度>

50ng/Lのメチル水銀、エチル水銀標準溶液を7回測定したときの標準偏差（S）から、開発法のHPLC-CLシステムの装置検出限界（ $ 2\times S\times t(n-1,0.05) $ と装置定量限界（ $ S\times10 $ ）を算出した。結果、装置検出限界はそれぞれ5.7ng/L、6.6ng/L（絶対量として約1pg）、装置定量限界（ $ S\times10 $ ）は15ng/L、16ng/Lであった。また検量線の範囲は少なくとも10μg/Lまで良好な直線が得られた。前処理の必要ない水試料であれば、国の環境基準である0.5μg/Lの1/10の濃度をEmetineCS₂試薬の添加だけで測定可能である。No.14（鹿児島湾底質）に0.5ng/gとなるよう標準液を添加した試料を利用し、繰り返し9回測定した標準偏差から開発分析法の検出下限値(MDL)と定量下限値（MQL）を算出したところ、メチル水銀、エチル水銀のMDLは、それぞれ0.07ng/g、0.08ng/g、MQLは0.20ng/g、0.23ng/gとなった。また検量線範囲は少なくとも250ngまで良好な直性が得られた。代表的なクロマトグラムを図(1)-13に示す。検量線溶液のクロマトグラム、実試料のクロマトグラムからわかるように、妨害物質等の検出もほとんどなく測定が可能である。

エチレーション法ではパージトラップ操作により、大量の試料（土壌・底質試料では最大40mL）を濃縮して装置に注入できる。一方、開発法では200μL、水銀分析マニュアル法では5μLと最終的に測定装置に注入できる試料量が限られるため、濃度感度ではエチレーション法に比べ劣ることになる。しかし、開発法においてもトルエン抽出時のトルエン量、逆抽出時の逆抽出液量など調整により濃縮操作を行うことで、さらなる低濃度測定も可能である。（現在の前処理法では、溶出溶液中のメチル水銀濃度から前処理法により4倍程度濃縮され、HPLCシステムに注入されている。）

図(1)-13 開発法前処理を実施した検量線溶液及び実試料のクロマトグラム Peak identification: 1. Methylmercury, 2. Ethylmercury
表(1)-3 開発法と既存法（エチレーション法、水銀分析マニュアル法）の測定手順

開発法(HPLC-CL)	エチレーション法(GC-AFS)	水銀分析マニュアル法(GC-ECD)
①Sample(0.1-1.0 g)を遠滅管(50mL)に量り取る
②溶出液(0.05 mM Hg², 5 mM Pd², 0.1 M Cu²⁺を含む5 M HCl溶液)を20 mL加える
③30分間振とう
④3000rpmで10分間遠心分離	①Sample(0.1-0.5 g)をテフロン製の遠滅管(30mL)に取る
②18% w/v KBr (acidified to 5% w/v with H₂SO₄)溶液を5 mL添加
③1 M CuSO₄溶液 1 mLとジクロロメタン13 gを添加
④1時間静置
⑤1時間振とう
⑥3000rpmで20分間遠心分離	1. Sample(0.1-0.5 g)を遠滅管(50 mL)に量り取る
2. 1 M KOH(エタノール)溶液を10 mL添加
3. 20分間超音波溶出
4. 20分間振とう
5. 1 M HClを10 mL加え弱酸性化
6. N₂ガスを5分間吹き込みH₂Sを除去
7. 20% 桟化ヒドロキシルアミン溶液を2 mL添加
8. 20% EDTA溶液を2 mL添加
9. 0.01% ジチソン(トルエン)溶液を5 mL添加
10. 3分間振とう
11. 3000rpmで3分間遠心分離
12. 水相(固体含む)を吸引除去
13. トルエン相を分取しフロリジルカラムに通し10 mLの遠滅管に受ける
14. 1 M NaOHを3 mL添加(洗浄1回目)
15. 3分間振とう
16. 水相を吸引除去
17. 1 M NaOHを3 mL添加(洗浄2回目)
18. 3分間振とう
19. 1200rpmで3分間遠心分離
20. 水相を吸引除去
上滅み液を別の遠滅管に移す
③トルエン5 mL加える
④10分間振とう
⑤3000rpmで5分間遠心分離
⑥水相を吸引除去
⑦硫酸ナトリウムを通量(1~3 g)加えて混合(脱水)
⑧3000rpmで5分間遠心分離	⑦テフロン製容器(60 mL)に超純水40mLを量り取る
⑧超純水を入れたテフロン製容器にジクロロメタン相(2~3g)を取りして添加
⑨45℃で加温しながらN₂ガスを100 mL/minで吹き込みジクロロメタンを除去(1時間)	21. トルエン相(3 mL)を10 mL遠滅管に移す
22. アルカリ性硫化ナトリウム溶液2 mLを添加
23. 3分間振とう
24. 1200rpmで3分間遠心分離
25. トルエン相を吸引除去
⑧水相300 μLをオートサンプラー用/バイアル(2 mL)に分取
⑨4 μM emetineCS₂溶液(アセトニトリル)を300 μL添加
(オーサンプラーの試薬添加機能を利用する場合不必要)	⑧超純水を加え一定体積(100 mL)に調整する
⑨1% NaBE₃を100 μL加え混合
⑨25分間静置(エチル化反応を進める)
⑨Hg-free N₂ガスを12分間吹き込み氯化物をTenaxトラップに捕集する	26. 1 M HClを200 μL加え弱酸性化
27. N₂ガスを100 mL/minで5分間吹き込む(H₂Sを除去)
28. Walpole 継滅液2mLを加える
29. 0.01% ジチソン(トルエン)溶液を200 μL加える
30. 3分間振とう
31. 1200rpmで3分間遠心分離
32. 水相を吸引除去
33. 1 M NaOHを3 mL加える
34. 3分間振とう
35. 水相を吸引除去
36. 1200rpmで3分間遠心分離
37. 1 M HCl数滴加えて弱酸性化
HPLC-CLC 200 μL注入(オートサンプラー可)
測定時間 10分/sample(エチル水銀の同時測定を含む)	Tenax捕集管を加熱脱着装置をもつGC-(熱分解)-AFSに接続
(Tenax捕集とGC-AFSへの導入を自動化した装置が市販)
測定時間 7分/sample	トルエン相5 μLをGC-ECDに注入(オートサンプラー不可)
測定時間 10分/sample
H. Kodamatani, T. Tomiyasu, J. Chromatogr A, 1228, 155-159, 2013.
H. Kodamatani et al, Anal. Sci., 28(10), 959-965, 2012.	N.S. Bbom, Can. J. Fish Aquat. Sci., 46, 1131-1140, 1989.
N.S. Bbom et al, Fresenius J. Anal. Chem., 358, 371-377, 1997.
L. Liang, M. Horvat, N.S. Bbom Talanta, 41, 371-379, 1994.	Ministry of the Environment, Japan, MERCURY ANALYSIS MANUAL, May, 2004.
## <前处理>

前処理の作業ステップ数、振とう等の待機時間を積算したものを表(1)-4に示す。開発法は、振とう、遠心分離等、試薬の添加など簡易な操作かつ作業ステップ数も少ない。24本（検量線溶液4本、試料20本）を1セットとして、前処理にかかる時間は4時間以内である。水銀分析マニュアル法は、開発法と同様に試薬の添加、振とう、遠心分離等の簡易な操作のみであるが、作業ステップ数が開発法に比べ2倍以上と煩雑である。エチレーション法は、作業ステップ数は開発法と同じであるが、有機溶媒の蒸発除去など作業に時間のかかるものが多く、エチル化反応やパージトラップ操作など多数の試料を一度に処理することが困難な操作を含んでいる。

表(1)-4 各分析法の前処理操作

開発法	エチレーション法	水銀マニュアル法
ステップ数	15ステップ	15ステップ	37ステップ
待機時間	66分	237分	63分
待機時間…振とうや遠心分離などの待ち時間

## <测定装置>

開発法はHPLC-CL装置であり市販されているものであるが、Ru錯体試薬の電解供給システムや脱気能力の高い脱ガス装置が別途必要である。エチレーション法、水銀分析マニュアル法は、それぞれガスクロマトグラフィー(GC)-熱分解-原子蛍光検出(AFS)装置、GC-電子捕獲検出(ECD)装置である。エチレーション法のみが水銀を直接検出する測定法で、水銀分析マニュアル法と開発法は、それぞれ塩化物イオン、EmetineCS₂を検出することで水銀を測定する間接検出法である。ただし、開発法は非常に選択性の高い検出法であり、試薬や設備を選ばないという点で間接検出がメリットとも言える。また、開発法のみが高速液体クロマトグラフィー（HPLC）ベースであり、高純度の高压ガスが必要で装置を安定させるため常時運転が行われているGC法と比べ装置の維持が容易である。

## <試薬>

開発法ではRu錯体、塩化パラジウムなど比較的高価な試薬が必要である。またEmetineCS $ _{2} $ も合成する必要がある（合成はEmetineと二硫化炭素をアルカリ性で攪拌し、沈殿を回収するのみであり容易）。しかし、これらの試薬は使用量が微量であり、またRu錯体、塩化パラジウムは回収再生も可能である。エチレーション法では、純度の高いエチル化試薬（テトラエチルホウ酸ナトリウム）が必要で、メーカーや純度によっては試薬不純物からメチル水銀の人工生成が起こることが報告されている $ ^{(10)} $ 。また反応性が高いため試薬の取り扱いが非常に難しく、また入手できる環境が限られていることが難点として挙げられる。水銀分析マニュアル法では、比較的入手しやすい試薬のみで実施できるが、抽出試薬であるジチゾンや他試薬溶液の使用前精製が必要になる。よって前処理とは別に溶液調製に相当の時間を要する。
## <器具>

開発法、水銀分析マニュアル法では市販のガラス器具を使用でき、また、振とう器、遠心分離機など一般的な設備で対応可能である。エチレーション法では、ほとんどの操作にテフロン製の器具が求められ、エチレーション反応ーパージトラップ操作のための特殊形状の反応容器、有機溶媒蒸発除去操作のためヒーターと窒素ガスバリング装置を組み合わせた設備が必要となる。（Tekran社, Canadaにより市販されている。）

## <試料測定能力>

一日当たりの各分析法の試料測定能力（作業人員1名として）は、開発法20試料、エチレーション法12試料、水銀分析マニュアル法10試料である。よって開発法の試料測定能力は他に比べ約2倍となる。開発法ではHPLC測定が市販のオートサンプラーで実施できるため、1日で40試料の処理を行い夜間自動分析することも容易である。一方、エチレーション法、水銀マニュアル法は、前処理に時間がかかるため20試料程度を1日かけて前処理操作を行い翌日に測定を行っている。（水銀分析マニュアル法ではオートサンプラーの使用が不可能、エチレーション法はエチル化とパージトラップ操作を自動化した装置がTekran社より市販されている。）また開発法は、メチル水銀のみならずエチル水銀も同時に分析可能である。（水銀分析マニュアル法、エチレーション法ではエチル水銀の測定は不可能。ただし、エチレーション法のエチル化をプロピル化、フェニル化に代えた手法ではエチル水銀の測定も可能である。）

以上の点を踏まえ、開発法は既存法に比べ少なくとも2倍の試料測定能力を持つ簡易で迅速なものといえる。また、既存法がGCベースであるのに対し、開発法はHPLCベースであり、土壌・底質中のメチル水銀を測定するうえで実用的な測定感度（1 g以下の試料でsub- $ \mu $ g/kgレベルの測定が可能）を持ち、装置の導入のしやすさや維持の面でも優れている。これらのことから、開発法は既存法に劣らない優れた方法と言える。
## 8 ）ジアルキルエタンチオールを配位子とする新規HPLC法の検討

開発法で使用している分離・検出のための配位子EmetineCS₂は、錯形成部位であるジチオカルバミン酸部位が、酸性溶液下で容易に分解してしまい、またメルカプト基と比べ錯形成能力が弱い。加えてEmetineCS₂が比較的疎水性の高い分子であるため、水相への逆抽出剤としてEDTAを用いる逆抽出ステップを組み込まなければならない。このステップを上手く進めるには、有機水銀種を完全に塩化物の形で有機相に抽出する必要があり、Pd²⁺やHg²⁺をマスキング剤として加えなければならない理由となっている。また疎水性が高い錯体が生成するため、HPLC分離に多量の有機溶媒（アセトニトリル）を必要とする点もコスト面からマイナス要因といえる。

そこでこれらの問題点を踏まえ、それらを改善できる新たな配位子について検討を進めた。酸性でも安定で水銀と強く錯形成するメルカプト基を有し、かつRu錯体を発光させる脂肪族第三アミン構造を有する親水性の高い物質を候補にセレクションをおこないジアルキルアミノエタンチオールを利用した水銀の形態別分析法について検討を進めた。

図(1)-14 DMAETとメチル水銀の錯体形成

ジアルキルアミノエタンチオールの一種であるDimethylaminoethanethiol（DMAET）とメチル水銀の錯形成スキームを図(1)-14に示す。最初により高感度な検出を可能とするため、発光反応の最適条件について検討を進めた。Ru錯体と脂肪族第三アミンの発光反応は、発光反応時の溶液pHに大きく依存する $ ^{[11]} $ 。そこで発光反応時のpHを変化させ、発光反応のpH依存性を確認した（図(1)-15）。発光強度（ピーク高さ）はpHが塩基性になるほど高くなるが、Ru錯体はOHとも発光反応が起こるため、塩基性ではバックグランドが高くなりノイズも大きくなる。そこでS/N比で評価したところpH7付近で最大のS/Nが得られた。よって、発光反応時のpHが7付近になるよう溶液を調製することとした。

図(1)-15 DMAET-メチル水銀錯体の(A)発光反応強度のpH依存 (B)S/N比
次にDMAETとメチル水銀-DMAET錯体を効率よく分離する条件として、酸性条件でDMAETのアミン部位をイオン化させ、逆相カラムにより分離することを目指した。これは、溶離液に使用する有機溶媒を減量化でき、また測定を妨害する可能性の高いDMAETの酸化物である(DMAET) $ _{2} $ や $ Hg^{2+} $ との錯体である(DMAET) $ _{2} $ Hgが2価陽イオンとなり、メチル水銀-DMAET錯体より早く溶出し、迅速な測定を達成できることが期待されるためである。カラム等の条件検討の結果、20 mMリン酸(pH 2.8)-Acetonitrile(96:4, v/v)で分離が達成できた。しかしながら、分離には酸性条件が求められ、検出にはpH7付近が必要となる。そこでpH調整液として、リン酸緩衝液(pH 7.5)をカラム分離後に混合する3-pumpのシステムを採用した。しかしながら、このDMAETを利用したメチル水銀測定法の装置検出下限は1 μg/gであり、EmetineCS₂法より約2桁劣る結果となった。Ru錯体とアルキルアミン類の発光反応は、アミンのアルキル鎖が長くなるほど強くなることが知られている。そこでジメチルアミノエタンチオールをDMAETから、ジェチルアミノエタンチオール（DEAET）に変更し、再度、分離・検出条件を決定した。結果、DMAETより数倍高感度な測定が可能になったが、EmetineCS₂の感度には遠く及ばなかった。

DMAETは、生体試料中のメチル水銀測定であれば十分な感度を有するので、生体試料からのメチル水銀抽出剤、HPLC分離・検出剤としてのDMAET利用を検討した。結果を図(1)-16に示す。生体試料に含まれる夾雑物のピークが多数確認され、メチル水銀のピークを分離することができなかった。これは、EmetineCS_{2}が酸性条件で発光反応を起こすのに対し、DMAETやDEAETは中性条件で強く発光する。この条件では、生体に多量に含まれるアミノ酸やアミン類も発光反応を起こすため、様々な妨害ピークが確認されてものと考えられる。

これらの結果から、EmetineCS_{2}を超える効果的なメチル水銀測定のための配位子の検討には、Emetineのような酸性条件で発光反応を起こす部位に水溶性部位とSH基を導入した物質を新規配位子として検討していく必要がある。

＜測定方法＞

20 mM DMAETを含む20 mMリん酸溶液(pH 2.8)で試料

を60分振とうし、0.45 mMフィルターでろ過して

HPLC装置に注入

溶融液：10 mM リン酸(pH 2.8)-Acetonitrile(96:4, v/v), 1 mL/min

Ru溶液：0.25 mM Ru(pby) $ _{3}^{2+} $ in 10 mM H $ _{2} $ SO $ _{4} $ , 0.5 mL/min

pH调整溶液：0.4 M BRbuffer(pH 7.5), 0.15 mL/min

分離力ラム：UK-18(4.6x250mm, Intakt)

図(1)-16 DMAETを溶出・分離・検出剤とした生体試料のクロマトグラム
## (2) 試料処理法の検討

採取した土壌・底質試料は、できるだけ速やかに測定に用いることが理想であるが、多数の試料を採取し分析する環境分析の分野では、測定が完了するまでに数週間から数か月の非常に長い時間を要する。よって、採取された試料をいかに保存しておくかが重要となる。また、土壌・底質試料は水分を含み、不均一なものであるため、採取したままの状態では再現性の良い測定結果を得ることは難しく、測定データの比較も困難である。これらのことから、どのような分析法を利用するにしても、採取した試料の持つ情報を正しく取り出すための保存、乾燥等の処理法の確立が重要となる。総水銀濃度に関しては、試料の処理法が与える影響が検討された報告は数多く存在するが、メチル水銀濃度に関する報告はほとんどない $ ^{(12)} $ 。そこで本研究では、採取した試料の乾燥操作や保存状況がメチル水銀濃度に及ぼす影響について検討を進めた。

## 1 ）乾燥操作によるメチル水銀濃度変化

採取した土壌・底質試料を乾燥させる際の乾燥法について検討を進めた。図(1)-17はインドネシアの水銀汚染地域で採取された水田土壌をできる限り均一に分割後、様々な乾燥方法で処理しメチル水銀濃度を測定した結果である。総水銀濃度は50 mg/kg程度とほとんど変化がないが、メチル水銀濃度では大きな差が確認され、40℃乾燥を行ったもので、他と比べ約2倍のメチル水銀が検出された。これは微生物活動が活発になる温度で数日間に渡り乾燥を行ったため、メチル水銀の生成反応が進行し、このような結果となったものと考えられた。

図(1)-17 乾燥法の違いによるメチル水銀濃度の変化(水田土壌)
そこで様々な由来の試料を利用し、凍結乾燥したものと40℃乾燥したもので化学成分の比較を行った。図(1)-18に総水銀の比較結果を示す。一部の試料において不均一分割のためか他の理由のためか差がみられたが、ほとんどの試料で測定値に変化はなかった。その一方でメチル水銀濃度は、特に水分を多く含む底質試料等で大きな変化が確認された（図(1)-19）。それぞれの試料は同じサンプリングで採取したものごとに分類しており、凍結乾燥を基準とすると、海底質（水俣湾）や水田土壌（インドネシア共和国産）では40℃乾燥でメチル水銀濃度が上昇し、河川底質（インドネシア共和国産）では大きく低下するなど試料ごとに一定の傾向を示した。共存物質の化学形態変化が分析法に影響を与えている可能性も考え、エチレーション法、水銀分析マニュアル法でも測定したが、同様の測定結果であった（表(1)-2参照）。

図(1)-18 乾燥処理による総水銀の濃度変化

図(1)-19 乾燥処理によるメチル水銀の濃度変化
メチル水銀は微生物活動により生成・分解するとされていることから、数日の乾燥期間の間にメチル水銀が生成しうるのか確認実験を行った。大学構内で採取した水銀汚染のない水田土壌に$\mathrm{Hg}^{2+}$を乾燥重量で15 mg/kg程度になるよう添加し、30℃に設定したインキュベーター内で静置した。一定時間経過後、インキュベーターから取り出して冷凍し、凍結乾燥して測定試料とした。また$\mathrm{Hg}^{2+}$を添加後、121℃で30分間滅菌処理した試料も同様に静置した。測定結果を図(1)-20に示す。静置後、1日でメチル水銀の生成が確認され、4日まで上昇し、その後ほぼ一定の濃度となった。この傾向は、添加する水銀濃度を変えても同様であった。一方、滅菌処理した試料ではメチル水銀濃度の上昇は確認されなかった（ブランク試料に比べて高い濃度が検出されたのは、$\mathrm{Hg}^{2+}$添加から滅菌処理が行われるまでに生成されたメチル水銀だと考えられる）。この結果は、乾燥操作の数日の間に微生物活動によってメチル水銀の生成や分解が起こりうることを示しているといえる。

図(1)-20 $ Hg^{2+} $ 添加によるメチル水銀生成実験

## 2 ）採取試料の保存

一般的に採取された試料は、測定まで冷蔵保存することとされている。そこで採取試料をできる限り均一になるように2分割し、一方は凍結保存、もう一方は一定期間冷蔵保存後に冷凍し、両試料とも凍結乾燥により乾燥させ粉末化して試料とした。測定結果を表(1)-5に示す。冷蔵保存であってもメチル水銀濃度の変化（ほとんどの試料で減少）が見られた。また特に水分を多く含むもので変化が大きいことが確認された。図は保存や乾燥操作による試料の状態の写真である。冷凍保存と冷蔵保存を比べると、冷蔵では赤褐色が強くなっていることが確認できる。これは試料に含まれる2価鉄が、冷蔵保存中に3価鉄に酸化されたための変化だと考えられる。（このような変化は、乾燥操作でも確認され、凍結乾燥に比べ40℃乾燥では赤褐色が強くなっている。）
表(1)-5 長期冷蔵保存によるメチル水銀の濃度変化

試料名	試料No	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據
採取直後	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據	檢查數據
土壤①	21	152	5.60	0.19	4.81	0.10	17	-14	-14	-14	-14
土壤②	23	153	12.44	0.85	10.88	0.20	17	-13	-13	-13	-13
河川底質	109	151	6.59	0.28	3.19	0.10	10	-52	-52	-52	-52
水田土壤①	112	118	15.35	0.33	3.87	0.86	6	-75	-75	-75	-75
水田土壤②	115	119	1.83	0.01	2.47	0.04	6	35	35	35	35
土壤③	124	150	13.46	0.28	12.60	0.23	3	-6	-6	-6	-6

保存中の変化

冷凍

冷藏

乾燥による変化

凍結乾燥

110℃(6時間)

$ 40^{\circ}C $ (5日間)

図(1)-21 保存および乾燥による試料状態の変化（水田土壌試料）

そこで同一の水田土壌試料を用い、冷蔵保存中の試料のメチル水銀生成能力の変化を調べた。結果を図(1)-22に示す。すべて同一条件（$\mathrm{Hg}^{2+}$ 15 mg/kg添加、30℃4日間静置）であるが、メチル水銀の生成濃度は冷蔵期間が長くなるに従い低下した。この結果は、冷蔵保存中に試料中の微生物環境が変化したために起こったと考えられる。これらのことから、採取した土壌・底質試料はできるだけ迅速に冷凍保存するべきと考えられる。

図(1)-22 水田土壌の冷蔵保存によるメチル水銀生成能力変化
## 3 ）乾燥粉末化後の試料中メチル水銀の安定性

最後に乾燥粉末化した後の試料の保存状態がメチル水銀濃度に与える影響について確認をおこなった。100 μg/kg程度の高いメチル水銀濃度を持つ、認証標準物質ERM CC580、イドリア水銀鉱山周辺の土壌（No.49）インドネシアの水田土壌（No.247）を用い、これら試料をそれぞれ3分割し、冷凍（-28℃）、冷蔵（4℃）、40℃の暗所で一定期間保存した後、メチル水銀濃度の変化を確認した。結果を図(1)-23に示す。いずれの試料も40℃乾燥では若干メチル水銀濃度が変化しているような結果となったが、冷凍保存や冷蔵保存では、ほとんど変化は見られなかった。（認証標準物質ERM CC580が4℃保存としているため、4℃保存のERM CC580の測定値を基準として他の測定値を補正した。）よって乾燥粉末化後の試料は、冷暗所に保存することで安定的に利用できると考えられる。

図(1)-23 乾燥粉末化後の保存状態におけるメチル水銀濃度変化

測定値(%)=(保存後の測定値/実験開始時の測定値)/100

これらの実験結果から、試料採取直後から微生物活動によりメチル水銀の生成（や分解）が、測定されるレベルで起こることが明らかになった。よって特に水分を多く含み採取により存在環境・温度が大きく変わる試料は、可能な限り素早く冷凍し、そのまま凍結乾燥、粉末化し、冷暗所で保存するなど、微生物活動を起こさせないように試料を取扱う必要がある。また、凍結処理のできる環境も限られるため、試料採取現場で利用可能なメチル水銀濃度の固定化法、例えばアルコール等の薬品の添加などを検討していく必要がある。
## （３）様々な要因で水銀濃度が高い地域の調査

土壌・底質はその化学組成が環境により大きく異なるため、メチル水銀分析法を確立するうえで、様々な由来の土壌・底質試料を確保することが重要となる。そのため、国内外の水銀濃度が高い地域で試料採取を行う必要があった。そこでこの試料採取と同時に水、大気、生体などについても調査を行うことで、土壌・底質中の水銀の由来や環境中における水銀の挙動に関する知見も同時に集積することを目指した。

採取した土壌・底質、植物試料の総水銀測定には湿式分解－還元気化冷原子吸光法、水試料の総水銀測定にはBrCl-紫外線酸化分解－還元気化冷原子萤光法、大気中の水銀測定は、水銀捕集管（金コート多孔質セラミック）を取り付けた定流量（0.5 L/min）ポンプで一定時間大気を吸引し研究室に持ち帰り、加熱気化－冷原子吸光装置により測定を行った。また土壌・底質の化学組成を明らかにするため、蛍光X線分析、元素分析（CNS）、総有機炭素（TOC）測定を行い。水試料の測定には各種電極、イオンクロマトグラフィー、総有機炭素測定をおこなった。

## 1 ）妙高山南地獄谷（新潟県）周辺

新潟県妙高市を流れる関川とその支流である白田切川の水質が、水銀の環境基準を超過する事案がたびたび報告されている（新潟県HP http://www.pref.niigata.lg.jp/）。この水銀の由来は、妙高山南地獄谷の噴気活動に由来するものとされている。Fukuzakiらは南地獄谷の噴気活動に伴って放出される水銀のその影響について確認するため、周辺土壌や植物中の総水銀の測定を行い、噴気による水銀放出により周辺土壌や樹皮の水銀濃度が高くなっていることを示している $ ^{(13)} $ 。しかしながら、メチル水銀について測定は行われておらず、噴気由来の水銀により、周辺環境でメチル水銀がどの程度生成しているのか調査された報告はない。妙高山周辺は国立公園の特別地域であるため、土壌や植物の採取には許可が必要となる。2013年度(2013年9月24～25日)は予備調査として、水および大気試料を採取して測定をすすめた。そして2014年度（2014年5月26～27日）は、国立公園内での土石採取許可を得て、植物、土壌、底質、水、大気の採取をおこない測定を行った。

2013年度の試料採取ポイントと採取試料の一覧を図(1)-24に示す。白田切川の源泉である南地獄谷付近Aから下流域に向かい、B、C、関川との合流前Dで水試料を採取した。またDは国立公園外となるため底質も採取した。さらにA、BおよびEでは大気中Hgの測定を行った。
図(1)-24 妙高山周辺での試料採取ポイントと採取試料（2013年）

表(1)-6、表(1)-7に水質データを示す。採取した水試料は、実験室での保存の間に茶色の沈殿物が生成していたため、0.45μmの親水性PTEFメンブレンフィルターでろ過した後、各種測定を進めた。またフィルターに捕獲された沈殿物についても総水銀濃度の測定おこなった。結果を表(1)-5に示す。上流ほど総水銀量が高く、下流に行くほど減少し、さらに生成した沈殿に多量の水銀が含まれることから、噴気熱水に含まれる水銀が、河川を流れる間に他成分と共沈している可能性が示唆された。また、大気の測定結果を表(1)-6に示す。南地獄谷周辺と山麓にあるホテルでは、大気中の水銀濃度に差が見られた。

表(1)-6 南地獄谷から白田切川下流における水質変化（現場測定）

地点	名称	pH	温度(℃)	ORP(mV)	伝導度(uS/cm)
A	南地獄谷	4.11	13.3	360	71.1
B	橋	3.6	14.4	404	92.2
C	白田切川A	5.33	14.9	204	41.4
D	白田切川B	5.1	17.6	210	38.8

表(1)-7 水試料中の有機炭素濃度および主要陰イオン（0.45μm親水性PTFEろ過済み）

地点	名称	総有機炭素
(mg/L)	イオンクロマトグラフィー(mg/L)
塩化物イオン	硝酸イオン	硫酸イオン
A	南地獄谷	0.223	1.0	0.8	373.2
B	橋	0.276	3.2	1.0	594.9
C	白田切川A	0.233	4.0	1.0	207.5
D	白田切川B	0.22	4.8	1.1	191.3
表(1)-8 水試料の総水銀濃度

地点	名称	ろ過済み水中総水銀	沈殿中総水銀	総水銀量
ng/L	sd(n=2)	(ng/500mL)	(ng)
A	南地獄谷	4.83	0.02	146.25	148.67
B	橋	8.88	0.02	121.83	126.27
C	白田切川A	1.16	0.02	42.72	43.30
D	白田切川B	1.95	0.03	46.79	47.76

表(1)-9 妙高山周辺の大気中水銀濃度

地点	名称	Hg(ng/m³)	sd(n=2)
A	南地獄谷	3.50	0.14
B	橋	2.25	0.07
E	木テル	1.45	0.07

2014年度の試料採取ポイントと採取試料の一覧を図(1)-25に示す。土壌試料は表層のみ、コアサンプラーによる円柱状試料採取、露頭が確認された場所での地層ごとの採取を行った。まだ雪が残っている環境であった。植物試料は土壌を採取したポイントでクマザサを採取した。特に植物試料は虫食い等のない生葉と落葉をそれぞれ採取し、葉1枚をそのまま測定に用いた。水試料は南地獄谷から白田切川、そして関川との合流前後で、現場でろ過したものと未濾過のものをそれぞれ500 mLずつテフロンボトルに採取した。また同時に底質を採取した。また大気試料も5地点で採取した。

水試料は、立ち入ることができた最奥部の南地獄谷（A地点）で、白濁した流れと透明の流れが合流し、途中、噴気地帯の温泉源泉などからの流れも合わさり、白田切川（B→G→J→K地点）の流れで関川（L地点）と合流し、M、L地点と流れていく。各地点の水質を表(1)-10に示す。pHは下流に向けて上昇し、ORP、電導度は下流ほど減少する傾向が見られた。表(1)-11に水中総水銀の測定結果を示す。また現地でろ過した試料、そのまま研究室に持ち帰った試料とも茶褐色の沈殿の生成が見られた。現地ろ過したものは、そのままBrCl酸化分解して測定に用い、ろ過せず研究室に持ち帰ったものは、測定前にろ過して試料とした。いずれの試料も上流域で濃度が高く、下流ほどの濃度が低下することが確認された。また特に上流域の試料で、現地ろ過したものと、研究室でろ過した試料で水銀濃度に大きな差が見られた。この結果は、南地獄谷からは水銀濃度が高い水が噴き出しているが、下流に下る間に水銀が共存物質と沈殿を形成し、水中から除去されていると考えられた。そこで、沈殿物の組成を確認したところ鉄が主成分であった。鉄が酸化され沈殿を形成するときに水銀も共沈することはよく知られている $ ^{(14)} $ 。また、表(1)-12に底質の総水銀濃度を示す。下流に行くほど水銀濃度は低下しており、熱水に含まれていた水銀が沈殿し、底質に移行したという結論を支持する結果となった。
図(1)-25 妙高山での試料採取ポイントと採取試料一覧（2014年）
表(1)-10 各地点における水質

地点	說明	温度(℃)	pH	ORP(mV)	電導度(μS/cm)	イオンクロマトグラフィー(mg/L)
現地	現地	大学	現地	大学	現地	大学	F'	CT	NO3'	SO42'
A	噴気熱水	0.13	20.16	nd	1362.7
A	源泉(白濁)	15	3.14	2.78	393	597	1323	1634	0.75	0.50	1.22	896.9
A	源泉(透明)	6	3.75	3.11	546	615	485	721	0.11	0.59	0.14	301.3
B	白田切川	13.6	3.4	2.93	403	605	844	1194	0.33	0.63	0.42	563.7
G	10.5	3.51	2.97	425	598	771	1209	0.41	2.21	0.55	550.6
J	11.2	4.89	3.79	287	526	249	350	0.15	2.28	0.51	135.4
K	12.8	4.84	3.82	288	515	265	356	0.15	3.16	0.51	150.3
L	閲川	10.4	7.41	6.87	186	338	56.4	86	nd	5.70	0.85	5.2
M	閲川合流	9.9	7.14	6.84	55	340	61.8	78	nd	5.91	0.79	8.2
M	閲川合流2	11.6	7.3	6.93	46	334	84.7	100.2	nd	6.41	0.81	13.4
現地る過、大学る過でイオンクロ成分に差ない

表(1)-11 各地点における水中総水銀濃度

地点	說明	水中総水銀濃度(ng/L)
現地ろ過	sd(n=2)	大学ろ過	sd(n=2)
A	噴気熱水	1149.88	8.12
A	源泉(白濁)	231.70	5.79	22.47	0.07
A	源泉(透明)	44.12	0.99	3.01	0.04
B	白田切川	30.59	0.31	15.21	0.07
G	15.90	0.01	13.79	0.04
J	3.02	0.01	4.81	0.03
K	2.69	0.02	4.98	0.09
L	闌川	0.15	0.09	1.04	0.03
M	闌川合流	1.71	0.05	0.75	0.00
M	闌川合流2	0.42	0.02	0.76	0.00

表(1)-12 各地点の底質中総水銀濃度

地点	說明	総水銀濃度(mg/kg)	メチル水銀(μg/kg)	エチル水銀(μg/kg)
A	噴気熱水	11.41	0.5	nd
A	源泉(白濁)	8.67	0.7	nd
A	源泉(透明)	4.52	0.5	nd
B	白田切川上流	8.81	0.2	nd
G	5.96	0.5	nd
J	白田切川中流	2.21	0.4	nd
K	白田切川下流	3.63	0.4	nd
L	関川	0.03	0.6	nd
M	関川合流	0.17	0.3	nd
N	関川合流2	0.64	0.5	nd
nd: not detected

表層土壌の総水銀測定結果を表(1)-13に示す。南地獄谷の崩落した斜面の表層土壌で21 mg/kgと最も高い濃度が確認された。そして白田切川沿いの地点となるB、G、J、K地点で比較的高い総水銀濃度が確認された。これは、南地獄谷の水銀濃度の高い土壌が、過去に発生した土石流により下流に拡散したものや、水銀濃度の高い河川底質からの影響を受けているためと考えられる。また、有機水銀（メチル水銀、エチル水銀）濃度は、総水銀濃度に依存していなかった（詳細は後述）。
表(1)-13 各地点の表層土壌の総水銀濃度

地点	試料説明	総水銀濃度(mg/kg)	メチル水銀(μg/kg)	エチル水銀(μg/kg)
A	南地獄谷(崩落現場表層)	21.69	1.1	0.8
B	白田切川上流	7.42	0.5	0.3
B	白田切川上流(クマザサ下の土壤)	2.88	0.6	nd
C	天狗堂コア試料(0-3cm)	1.11	9.3	7.7
C	天狗堂入口(クマザサ下の土壤)	2.00	1.2	nd
E	登山道-林道コア試料(0-7cm)	0.25	4.4	6.5
F	林道露頭試料(0-20cm)	1.14	2.0	2.5
G	林道(橋)(クマザサ下の土壤)	3.20	3.8	0.7
H	林道(第二ゲート)露頭試料(0-5cm)	0.23	1.7	4.0
I	林道コア試料(0-4cm)	0.19	6.3	0.4
J	白田切川中流(表層コケはがして1cm)	1.41	0.9	nd
J	白田切川中流(表層1cm下)	2.50	0.3	nd
K	白田切川下流(中州の植物下、底質)	6.09	1.7	0.3
nd: not detected

大気及び植物中の総水銀濃度を表(1)-14に示す。噴気傍で採取した大気試料で最も高い0.0917μg/m³の総水銀濃度が得られ、南地獄谷から離れると大気中総水銀濃度が低下することが確認された。しかし、大気中総水銀濃度は風向き等によっても大きく変化するため、中長期の水銀バイオモニターとしてクマザサを用いた。また生薬だけでなく枯葉も採取して測定を行ったところ、枯葉の方が高い総水銀濃度を示した。これは葉表面で呼吸が行われている間、葉が水銀を取り込むため、長く育成した枯葉の方が高い、もしくは葉表面の腐植が進んだことで、大気や雨からの水銀をより多く吸着するためと考えられる。バックグランド言えるN地点と比べ、白田切川沿いから離れたH地点でもクマザサ（生薬）中の水銀濃度が高いことから、大気輸送によっても周辺に水銀が供給されていることを示していると考えられる。

表(1)-14 大気と植物（クマザサ）の総水銀濃度

地点	説明	大気中総水銀濃度
( $ μg/m^{3} $ )	植物中総水銀濃度(mg/kg)
生葉	sd(n=3)	枯葉	sd(n=3)
A	噴気傍	0.0917
A	源泉付近	0.0210
B	0.0139	0.0719	0.0109	0.2193	0.0695
D	0.0019	0.0153	0.0051	0.0382	0.0099
E	0.0183	0.0058	0.0218	0.0049
G	0.0021	0.0500	0.0222	0.0618	0.0224
H	0.0208	0.0061	0.0237	0.0130
J	0.0023
K	0.0029	0.0046	0.0002	0.0291	0.0019
L	0.0084	0.0012	0.4952	0.0367
M	0.0010	0.0043	0.0006	0.0090	0.0012
N	0.0055	0.0004	0.0107	0.0027
クマザサの葉1枚を1試料として測定
コア試料、地層試料中の総水銀濃度、メチル水銀濃度、エチル水銀濃度の鉛直分布を図(1)-26に示す。総水銀濃度は南地獄谷に近い地点ほど高いが、特に地層試料などは古い時代の火山活動等の影響を反映していると考えられる水銀濃度が高い層も確認された。一方、メチル水銀、エチル水銀は基本的に表層で濃度が高いことが確認された。

図(1)-26 総水銀濃度、メチル水銀濃度、エチル水銀濃度の鉛直分布
これらコアおよび地層試料の総炭素、窒素、硫黄の鉛直分布を図(1)-17に示す。後述するイトムカ旧水銀鉱山周辺で得られた試料では、有機炭素量とメチル水銀濃度の間に相関関係が見られたが、この試料では明確な関係は見られなかった。

図(1)-27 総窒素、総炭素（有機炭素）、総硫黄の鉛直分布

妙高山南地獄谷の噴気活動により環境中に放出された水銀は、水に含まれていたものは同時に溶出した鉄と共に沈殿することで、その大部分が水相から取り除かれ底質に移行し、一方、大気により拡散した水銀は、植物等に吸収され土壌中に蓄積されているものと考えられた。拡散した水銀は、その一部が有機水銀に変化しているものと考えられ、底質に比べ土壌でその存在割合が高いことが確認された。また、この妙高山南地獄谷付近で得られた試料は、エチル水銀がメチル水銀と同程度存在するという特徴を有していた。環境中におけるエチル水銀の生成についてはほとんど報告がなく、この解明のためにも今後も調査を続けていく必要がある。
## 2 ）イトムカ旧水銀鉱山周辺

北海道北見市にあるイトムカ旧水銀鉱山（1974年閉山）は、世界的にも珍しい自然水銀（金属水銀）が産出する鉱山として、最盛期は年間200トンの水銀を生産していた国内有数の水銀鉱山である。環境中で自然水銀が、どのような挙動を示すのかは非常に興味深い。北見市の常呂川水系環境保全対策協議会により、付近を流れるイトムカ川底質の総水銀濃度や魚類（ウグイ）の総水銀濃度、メチル水銀濃度が監視され続けているが（北見市HP http://www.city.kitami.lg.jp/）、イトムカ水銀鉱山周辺の土壌の水銀濃度やメチル水銀濃度の報告は見当たらない。またイトムカ川中流には、メチル水銀が生成しやすい環境であることが知られている湿地帯が存在している。これらの点から、2013年イトムカ川沿いに水試料、底質試料、土壌試料、大気試料を採取して分析を進めた。

図(1)-28に試料採取ポイントと採取試料の一覧を示す。鉱石の採掘地点であったイトムカ川の上流（A地点）から下流に向けてサンプルを採取した（いずれも国有林内）。

図(1)-28 イトムカ水銀鉱山周辺の試料採取ポイントと採取試料
河川そばの表層土壌および底質の測定結果を表(1)-15、表(1)-16にそれぞれ示す。土壌では高い総水銀濃度と共にメチル水銀も数十μg/kgレベルで検出され、またエチル水銀の存在も確認された。一方、底質では同程度の総水銀濃度であってもメチル水銀濃度は1/10以下となった。

コアで採取した土壌試料の総水銀の測定結果を図(1)-29に示す。コア試料は、図(1)-30のように土壌の層の変化（見た目）で分割してそれぞれ試料とした。コア試料は、清流橋では河川敷で、他は山の中のできるだけ土石の移動が起こっていないと考えられる場所で採取した。コア試料中の総水銀濃度は、清流橋を除き、上層で高く下層に行くに従い大きく低下する傾向が見られた。清流橋のコア試料は、細かい層がいくつも見られた（図(1)-30）。総水銀濃度も他のコアと比べ高く、下層ほど高い水銀濃度が確認されるなど他とは異なる傾向が確認された。清流橋は河川敷であったため、川の氾濫等による土石の移動などの要因があるためと考えられる。

表(1)-15 土壤中の総水銀およびメチル水銀の測定結果

地点	名称	総水銀(mg/kg)	sd(n=3)	メチル水銀(μg/kg)	sd(n=3)	エチル水銀(μg/kg)	sd(n=3)
A	上流(川そば土壤)	2.3	0.1	6.4	0.2	1.6	0.1
B	山水橋(川そば土壤)	14.6	1.9	12.4	0.1	1.9	0.0
D	湿地帯(林の中,水没土壤)	54.2	0.5	32.3	0.0	1.5	0.1
D	湿地帯(橋の下,水没土壤)	71.1	5.0	7.5	0.2	nd
E	選鉱場前(川そば土壤)	10.0	0.8	24.3	0.8	2.7	0.0

表(1)-16 底質中の総水銀およびメチル水銀の測定結果

地点	名称	総水銀(mg/kg)	sd(n=3)	メチル水銀(μg/kg)	sd(n=1)	エチル水銀(μg/kg)	sd(n=1)
A	上流底質	0.4	0.1	0.1	nd
B	山水橋底質	12.6	0.4	0.3	nd
D	清流橋底質	17.8	1.2	1.8	nd
E	選鉱所底質	5.7	1.6	0.6	nd
F	イトム力橋底質	0.2	0.0	nd	nd

湿地帯は土壌と底質の区別がつかないため土壌とした
図(1)-29 コア試料中の総水銀濃度の鉛直分布

図(1)-30 コア試料の断面図（清流橋）
図(1)-31にコア試料中の総水銀濃度、総有機炭素量濃度（TOC）、メチル水銀濃度の関係を示す。総水銀濃度は、清流橋以外のコアでは表層ほど高い。そして清流橋を除くコアでは、総水銀とTOCの間に相関関係がみられている。これは水銀が大気から供給され、土壌の有機物（植物の葉に吸収された後土壌化も含む）に強く保持されているためであると考えられる。このTOCと総水銀の相関関係とTOCとメチル水銀の相関関係の結果として、メチル水銀と総水銀の間にも相関関係がみられているものと考えられる。すべてのコアで高い相関がみられたTOCとメチル水銀の関係であるが、これは有機物の多い環境であれば、無機水銀からメチル水銀が生成しやすいことを示しているといえる。それぞれ傾きが異なる理由は不明であるが、土壌化学成分、微生物量などの環境要因が関与しているものと考えられる。上流コアで一点だけ大きくプロットが外れる点（赤丸で記載）があるが、これは表層土壌試料であり、微生物による分解が進んでいない試料であったためメチル水銀があまり生成しておらず、プロットが大きく外れたものと考えられた。そこで土壤化の過程を追跡する目的で、これら試料の総窒素、総炭素、総硫黄の分析を進めた（無機炭素の存在は確認されなかったことから、総炭素＝総有機炭素となる）。各コア内で腐植の進んだ層と進んでいない層のC/N比が異なると考えていたが、図(1)-32のようにコアごとにほぼ一定のC/N比を持っていた。水分量など存在状況が大きく異なる湿地帯コアや清流橋コアを除くと、傾きが小さい（C/N比が小さい）コアほど、メチル水銀と総有機炭素（TOC）の直線関係の傾きが大きいとことが確認された。しかし、C/N比の違いが植生の違いによるものか、腐植の進行の違いによるものかは分かっていない。

総水銀とTOCの関係（清流積）

総水縄とメチル水縄の関係（清流橋）

TOCとメチル水銀の関係（満流機）

図(1)-31 コア試料における総水銀濃度と総有機炭素量(TOC)とメチル水銀濃度の関係
図(1)-32 各コア試料のC/N比

大気の測定結果および植物の測定結果を表(1)-17、表(1)-18にそれぞれ示す。大気中の水銀を評価することは容易ではないため、バイオモニターとしてクマザサを利用した。大気中の水銀濃度は風向き等によっても大きく異なるため、一定期間の大気中水銀濃度を評価するためには植物等のバイオモニターを利用することが有用である。クマザサを用いた評価でも、大気中水銀濃度が最も高い選朊場前で採取したクマザサが高い水銀濃度を示していた。また、植物に吸収された水銀が、植物が土壌化していく過程でメチル水銀化していくプロセスを考えていくうえでも植物中の水銀濃度の情報は重要と考えている。

表(1)-17 大気測定結果

地点	名称	Hg ( $ \mu $ g/m $ ^{3} $ )
A	上流	0.0033
B	山水橋	0.002
D	湿地	0.0038
E	選鉱所	0.1524

表(1)-18 クマザサ測定結果

地点	名称	総水銀 (mg/kg)	sd	試料数(n)
A	上流	0.09	0.01	4
B	山水橋	0.14	0.03	4
C	清流橋	0.31	0.05	3
D	湿地帯	0.94	0.27	4
E	選鉱場前	1.21	0.28	4
水試料の測定結果を表(1)-19、表(1)-20に示す。上流から山水橋の間で、電導度、硫酸イオン濃度、水銀濃度に大きな変化が確認された。今回の調査では確認できなかったが、支流の流れ込みがあるものと考えられる。また、湿地帯以降では、特に水銀濃度が高くなり、その水銀の形態は0.45μmの親水性PTFEフィルターに捕獲されるものであった。表(1)-15に示したように湿地帯の土壤に含まれる水銀濃度は高く、またTOC濃度も底質が0.5%であるのに対し、湿地帯で水没している土壤（林の中、橋の下）では9.7%、5.6%と高いTOC濃度となっている。つまり、湿地帯の土壤から0.45μmより大きなサイズの有機物と錯体を形成した水銀が、下流に向け流出していっているものと考えられる。

表(1)-19 水質の現場測定結果

地点	名称	水温(℃)	pH	ORP(mV)	伝導度(μS/cm)
A	上流	3.5	6.69	201	5.8
B	山水橋	4.3	6.47	153	10.0
C	清流橋	5.1	6.25	234	12.4
D	湿地帯	5	6.31	124	12.1
E	選鈦場前	4.7	6.65	174	8.7
F	イトム力橋	4.8	6.97	246	6.5

表(1)-20 水中の水銀および水質測定結果

地点	名称	ろ過水総水銀(ng/L)	フィルタ捕獲総水銀(ng/L)	水中総水銀(ng/L)	ろ過水有機炭素量(mg/L)	イオンクロマトグラフィー(mg/L)
塩化物イオン	硝酸イオン	硫酸イオン
A	上流	2.3	3.9	6.2	1.45	1.5	1.2	2.2
B	山水橋	10.2	60.0	70.2	1.55	1.8	1.3	10.1
C	清流橋	11.1	76.3	87.4	1.74	3.0	1.4	11.3
D	湿地帯	18.5	306.3	324.8	2.08	3.4	1.5	11.6
E	選鉱場前	13.6	318.6	332.2	1.68	2.4	1.9	6.4
F	イトム力橋	2.3	2.6	4.9	1.45	1.5	2.0	2.6
## （４）土壌・底質中の有機水銀

本研究をすすめるにあたり測定した土壌・底質の試料数は、288種（乾燥法の違いなどの重複含む）である。水銀の由来としては、火山活動（地熱を含む）、アマルガム法による金精錬活動、水銀鉱山活動、工場排水などで、試料の種類としては、海底質、河川底質、森林土壌、水田土壌などであった。これらの試料の化学組成を湿式分解－還元気化冷原子吸光法による総水銀、蛍光X線分析、元素分析（CNS）、総有機炭素（TOC）測定などにより明らかにして、メチル水銀分析法の開発に利用してきた。

測定した土壌・底質試料の主要化学組成をまとめたものを表(1)-21に、全データを表(1)-22に示す。一般的に還元的環境である底質からメチル水銀が生成し、食物連鎖を通じて大型魚類に蓄積していくとされているが、検討した試料では底質より土壌、特に水銀放出源を近くに持ち大気輸送で水銀が蓄積したと考えられる森林土壌表層で、高いメチル水銀濃度が確認された。水銀汚染の経路やレベル、水銀の存在形態が異なるため単純に比較はできないが、総水銀に占めるメチル水銀の割合は、海底質や河川底質では0.1%以下であるのに対し、大気輸送で水銀が蓄積したと考えられる森林土壌では、最大3%に達するものも存在し、乾燥重量で0.4 mg/kgを超えるメチル水銀濃度を持つ土壌も存在した。よって、森林土壌で生成したメチル水銀がどのような举動を示すのか、今後解明していく必要があると考えられる。また、水田土壌も全体的に高いメチル水銀濃度を持っており、生成実験の結果からも無機水銀が容易にメチル水銀に変化することが明らかになった。最近、米に含まれるメチル水銀が問題視されており、米のメチル水銀取り込み抑制のためにも水田土壌におけるメチル水銀の生成挙動をより詳細に明らかにする必要がある。

表(1)-21 測定を進めた土壤・底質試料の化学組成(n=288)

最小值	最大值	平均	標準偏差	中央值
総水銀濃度(mg/kg)	0.02	1649.85	67.41	187.62	11.24
メチル水銀濃度(μg/kg)	0.00	444.35	21.39	51.79	4.41
エチル水銀濃度(μg/kg)	0.00	17.40	3.42	3.83	1.94

メチル水銀の存在割合(メチル水銀/総水銀、%)	0.00	3.28	0.16	0.38	0.04
総有機炭素濃度(%)	0.00	54.61	7.25	11.64	2.28
総窒素濃度(%)	0.00	3.08	0.48	0.61	0.23
総炭素濃度(%)	0.09	52.33	8.89	11.71	3.39
総硫黄濃度(%)	0.00	93.52	1.17	7.32	0.08

(蛍光X線分析 as Oxide)
Al2O3(%)	0.41	36.43	15.93	5.94	16.88
SiO2(%)	0.61	80.78	51.74	18.34	57.98
CaO(%)	0.14	73.96	12.12	18.52	2.84
Fe2O3(%)	0.06	21.91	9.13	3.48	9.57
図(1)-22 検討した土壌底質試料の測定結果一覧

番号	採取場所	乾燥情報	試料名	濃度	工チル水銀濃度	有機炭素濃度