海水試料の採取（採水）

北海道大学水産学部おしょろ丸海洋調査部　今井圭理、小熊健治、澤田光希

　海水はそのほとんどが水（H₂O）であり、様々な物質がイオン、コロイド、気体、粒状態などの形で混じりあって構成されています。海水中に溶けている主要な成分は塩化ナトリウムをはじめとした無機塩類のイオンで、海水中の約3.5％（重量比）に相当し、一般に「塩分」と呼ばれるものです。この主要成分の多くは塩素（Cl^-）、ナトリウム（Na⁺）、硫酸（SO₄^2-）、マグネシウム（Mg²⁺）、カルシウム（Ca²⁺）、カリウム（K⁺）が占め、各イオンの濃度や存在比はほぼ一定です。一方、その存在比はわずかですが、無機塩類の中には「栄養塩類」と呼ばれる植物プランクトンの成長に利用される窒素（N）、リン（P）、ケイ素（Si）からなる化合物が含まれています。その他、窒素（N₂）、酸素（O₂）、二酸化炭素（CO₂）といった「気体成分」、たんぱく質や脂質などの「有機化合物」、ごく微量に存在する鉄（Fe）などの「微量元素」が海水中に溶け込んでいます。さらに、海水の中には、細菌などの微小生物やそれらの遺骸、鉱物粒子といった、溶け込んでいない状態の物質も含まれています。

図1　海水の組成

　海水を構成する各成分は、海水の移動・混合、海水中で起こっている生物的・化学的な反応、季節あるいは地球環境変化にともなってわずかながら常に変化しています。それらの時空間的な変動を把握することで、海洋で起こっている諸現象を明らにすることが出来ます。海水成分の各項目を測定するためには海水試料を採取する必要があります。海水試料を採取することを「採水」といい、水面下の海水を他の層と混じることなく採取する方法は海洋観測技術の発展と共に進化してきたと言えます。ここではいくつかの採水方法について紹介していきます。

　分析技術の発達は、海水中に含まれる微量成分の検出を可能にしました。このことで、海水成分のわずかな違いや、海水中に微量にしか存在しない元素の量を精度よく測定するために採水方法にも工夫が施されてきました。特に近年、海水中の微量元素の分布が、海洋における生物活動の動態を明らかにするカギとして注目されて以来、海水試料のサンプリング過程で生じうる試料の汚染を可能な限り低減させて採水する手法が提唱されました。この手法は「クリーン採水」とよばれ、採水器の形状が改良されると共に採水器の取り扱いに関する注意事項が確立されました。

　船舶を利用して採水を行い、海水分析によって情報を得るには非常に多くの時間や労力が費やされます。そこで、いくつかの特性（塩分、水温、溶存酸素濃度、pHなど）についてはそれらを計測する水中センサが開発され、現場（海の中）で直接的かつ連続的に計測されるようになりました。しかし、未だ、センサの開発の無い分析項目や、センサでは得られない高精度な情報を得るために海水試料を分析する方法がとられています。