特別研究

〔内　容〕
　本年度は以下に示すような研究を行った。
課題１　湖水中難分解性有機物の発生原因の解明
（１）人為・自然発生源及び河川水の有機物特性
　疎水性−親水性，酸性−塩基性，易−難分解性に基づく溶存有機物（ＤＯＣ）分画手法を簡便化し再現性を向上させた。湿原水，下水処理水，田面水，生活雑排水等，霞ヶ浦と琵琶湖湖水及び流入河川水にＤＯＣ分画手法を適用し，各分画成分の濃度・存在比を明らかにした。
（２）湖水有機物の特性及び動態
　霞ヶ浦６地点から採取した湖水にＤＯＣ分画手法を適用し，各分画の場所的，季節的な変動（月変動）特性を明らかにした。また，湖心において，底泥間隙水中のＤＯＣ存在量の季節変化，夏季及び冬季に採取した底泥間隙水にＤＯＣ手法を適用し，各分画の深さ方向の存在比を明らかにした。
課題２　湖水中難分解性有機物の湖沼生態系，水道水源　水としての湖沼水質に及ぼす影響
（１）難分解性有機物の植物プランクトン増殖・組成に及ぼす影響
　霞ヶ浦湖水から抽出したフミン物質を添加したＭｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（霞ヶ浦水の華より分離）の室内増殖実験結果を解析し，湖水中フミン物質の植物プランクトン種組成に及ぼす影響を考察した。
（２）難分解性有機物のトリハロメタン生成能に及ぼす影響
　微量かつ多数のサンプルに対応するためのトリハロメタン生成能測定手法（ヘッドスペースＧＣ／ＭＳ）を確立し，測定を開始した。

〔成　果〕

課題１　湖水中難分解性有機物の発生原因の解明
　霞ヶ浦湖水，流入河川水，下水処理水，湿原水等の様々なサンプルにＤＯＣ分画手法を適用した結果，サンプルの起源によりＤＯＣ分画分布に顕著な差があることが明白となった（表１）。すなわち，ＤＯＣ分画分布からサンプルの起源を，マクロではあるが，推測しえる可能性が示唆された。霞ヶ浦湖水および流入河川水，ともに疎水性酸（以下フミン物質と称する）と親水性酸がＤＯＣの約７０％を占め卓越した。湖水では親水性酸がフミン物質より約１０％大きく，河川水ではほぼ同じ割合であった。生活雑排水，下水処理水等の微生物分解を受けたサンプルでは，湖水と同様に親水性酸＞フミン物質となった。一方，森林流出水等の比較的人為汚染の少ないサンプルではフミン物質＞親水性酸であった。田面水の分画分布は代かきによる影響が大きく，代かき直後でフミン物質＜親水性酸，３カ月後ではフミン物質＞親水性酸となった。
　霞ヶ浦底泥間隙水では，深さ方向で，フミン物質と親水性酸の割合が逆転することが明らかにとなった。表層でフミン物質が卓越し，深層になるほど親水性酸の存在比が増大した。間隙水表層の分画分布が湖水のそれと大きく異なることは興味深い。また，間隙水深層では疎水性中性物質の存在比が大きく，これはサロベツ湿原水や生活雑排水，河川水（特に汚濁のひどい河川）と共通しており，疎水性中性物質と易分解性有機物に密接な関係が示唆された。

課題２　湖水中難分解性有機物の湖沼生態系，水道水源水としての湖沼水質に及ぼす影響
　霞ヶ浦湖水から抽出したフミン物質を添加したＭｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａの室内培養実験および化学平衡プログラム計算結果の解析より，霞ヶ浦においてＭ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａはフミン物質よる鉄錯化により厳しい鉄制限状態にあると示唆された（図１）。　
　湖心付近（溶存Ｆｅ１０-７Ｍ）で，フミン物質が以上存在すると，生物利用可能鉄濃度（［Ｆｅ３＋］＋［ＦｅＯＨ２＋］＋［Ｆｅ(ＯＨ)２＋］＋［Ｆｅ(ＯＨ)３(０)］＋［Ｆｅ(ＯＨ)４−］）が１０-１３．９Ｍ以下となる。Ｍ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａはこの濃度では鉄不足のため増殖できない。Ｍ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａはシデロフォアと呼ばれる鉄を特異的に錯化するキレート物質を放出するが，このキレート物質は錯化能力が比較的小さく，フミン物質に結合した鉄を引き剥がすことができない。最近霞ヶ浦で優占しているＯｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａは，鉄制限状態で極めて錯化能力の高いシデロフォアを放出すると言われている。霞ヶ浦で起きたＭｉｒｃｏｃｙｓｔｉｓからＯｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａ等の糸状性藍藻への植物プランクトン種組成変化に，フミン物質による鉄制限が関与していると推論された。
〔発　表〕Ｂ-２５，７７，ｂ-７７