New development of dynamics and characterization dissolved organic nitrogen in freshwater environments by molecular weight fractionation using nanofiltration

利用纳滤进行分子量分级，淡水环境中溶解有机氮动力学和表征的新进展

• 批准号: 21K12232
• 负责人: 早川 和秀
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Lake Biwa Environmental Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12232/
• 关键词: 溶存態有機窒素; 分子量分画; ナノ膜; 窒素枯渇; 湖沼; 溶存有機態窒素; 限外ろ過; 湖沼水質; 溶存有機物; 生分解; 窒素動態

DONの定量法として、ナノ濾過膜による限外ろ過法を用いた方法の開発を進めてきた。前年度に判明したナノ濾過膜が急速に劣化する現象に対して検討を重ねた結果、膜ではなくポンプの脈動および流路に問題がみつかった。そのため、脈動をおさえるダンパーを装着したろ過システムへと改善した。また、使用するナノ濾過膜およびろ過プロトコルも見直し、0.6k Daのナノ濾過膜を用いた新たなプロトコルを開発した。これにより、ろ過時間や精度が大幅に改善されて、ルーチンの分析が可能となった。改善されたろ過システムを用いて、琵琶湖水を30kDa, 0.6kDaで分画し、高分子量、中分子量、低分子量とする測定を行った。各画分の溶存態有機窒素（DON）は溶存態全窒素量に対して、高分子量で10%、中分子量で43％（n = 5）を占めた。琵琶湖水では、硝酸態窒素が夏季に枯渇する現象があり、全窒素に占めるDONの割合が増えていると考えられた。低分子量の解析を残しているため、全体像の考察にはまだ至っていない。湖水のDON化学組成について調べるため、大量の湖水（約40L）をナノ濾過膜で回収濃縮した試料のCE-TOFMS分析を行った。その結果、各種アミノ酸のほかヌクレオシド、アミン類などが検出された。その特性を評価するには、試料の回収率がまだ十分でなく、検出数も充分でない。そのため、回収率を上げる前処理の検討を行う必要がある。

作为DON的定量方法，我们使用了纳米过滤膜的外部膜开发了一种方法。由于在上一个财政年度发现的纳米过滤膜快速恶化的反复检查，发现泵的脉动和流动路径而不是膜。因此，将其改进到具有控制脉动的阻尼器的过滤系统。此外，审查了使用的纳米过滤膜和过滤方案，并使用0.6K DA Nano滤膜开发了新协议。结果，过滤时间和准确性得到了极大的提高，从而实现了常规分析。使用改进的过滤系统，将Biwa湖水分为30KDA，0.6KDA，并作为聚合物，中等分子量和低分子量进行测量。每个框架的溶解 - 溶解的氮（DON）占高分子量的10％，在溶解态下总氮的氮为43％（n = 5）。在Biwa湖水中，夏季将硝酸盐氮耗尽，据认为，DON的比率（占总氮的比率）正在增加。由于剩下低分子量的分析，因此尚未将其视为整个情况。为了检查湖水Don化学成分，对样品进行了CE-TOFMS分析，其中使用纳米过滤膜回收了大量的湖水（约40L）。结果，除了检测到各种氨基酸，核苷和胺。为了评估其特征，样本回收率尚不足够，并且检测次数还不够。因此，有必要考虑预处理以提高恢复率。

项目成果

Absorption properties of dissolved organic matter in East Asian temperate lakes

• DOI: 10.1007/s10201-023-00722-9
• 发表时间: 2023-06
• 期刊: Limnology
• 影响因子: 1.6
• 作者: K. Hayakawa;Shn-ichi Nakano;Renhui Li;Fuhong Sun;Fengchang Wu;N. Takei;Koichi Shimotori;A. Imai

波長分散型蛍光X分析法による琵琶湖北湖深層域における懸濁態物質中化学成分の動態解析

利用波长色散X荧光分析法动态分析琵琶湖和北湖深部悬浮物中的化学成分

• 发表时间: 2022
• 作者: 早川和秀，山口保彦，中野伸一，霜鳥孝一，今井章雄，武井直子，Renhui Li，Fuhong Sun;Fengchang Wu;矢次 美貴，布施 泰朗，山口 保彦，早川 和秀;山口 美結，布施 泰朗，山口 保彦，早川 和秀;藤原 茉那，布施 泰朗，山口 保彦，早川 和秀;藤原茉那，布施泰朗，早川和秀，山口保彦
• 通讯作者: 藤原茉那，布施泰朗，早川和秀，山口保彦

湖と河川における溶存有機物の分子サイズ別の生分解速度

湖泊和河流中按分子大小划分的溶解有机物的生物降解率

• 发表时间: 2021
• 作者: 山口保彦;霜鳥孝一;今井章雄;岡崎友輔;尾原禎幸;中村光穂;七里将一;岡本高弘;早川和秀
• 通讯作者: 早川和秀

Biodegradation kinetics of different molecular-size classes of freshwater dissolved organic matter during long-term incubations

长期培养过程中不同分子大小类别的淡水溶解有机物的生物降解动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: Yamaguchi;Y. T.;Shimotori;K.;Imai;A.;Okazaki;Y.;Ohara;T.;Nakamura;M.;Hichiri;S.;Okamoto;T.;and Hayakawa K.
• 通讯作者: and Hayakawa K.

琵琶湖北湖底質及び湖水中化学特性が及ぼす底泥酸素消費速度への影響

琵琶湖底泥及水体化学特性及湖水对底泥耗氧率的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 早川和秀，山口保彦，中野伸一，霜鳥孝一，今井章雄，武井直子，Renhui Li，Fuhong Sun;Fengchang Wu;矢次 美貴，布施 泰朗，山口 保彦，早川 和秀;山口 美結，布施 泰朗，山口 保彦，早川 和秀
• 通讯作者: 山口 美結，布施 泰朗，山口 保彦，早川 和秀