By OCAdmin in 研究報導 on

砷（Arsenic，As）在近二十年來不斷受到國際矚目，是因為砷經由食物鏈等途徑進入生物體內，將會造成健康危害。然而在環境中常見的砷具有不同化學物種，包含五價砷（arsenate）、三價砷（arsenite）、甲基砷（methylated As）等，其毒性不一，對生物體造成之危害也不同。在海水中，砷的濃度僅為20 nM（即1.5 ppb，單位ppb為十億分之一），濃度極低，屬於微量元素。由於砷與磷都位在元素週期表上同一族，化學行為類似，而磷又是組成生物體的重要元素。儘管砷在海水中的濃度相當低，其在海洋中的循環，是與磷緊密地聯結著。因此研究海洋中砷的物種分布，除了能洞悉砷在海水中的循環外，也能對海洋中磷物種的循環一探究竟。
過往針對砷的分析，多是採用化學方法分析不同種類的砷物種，即前述之五價砷、三價砷、甲基砷等。近二十年來，由於分離方法不斷精進，目前已能使用交流過濾（cross-flow ultrafiltration）技術，將海水內分子大小不同的物質分成小分子態或真溶解態（分子大小< 1 kDa）及大分子態或膠體態（分子大小介於1 kDa及0.4 μm），也同時瞭解到不同大小的分子，在海水中的生物及化學活性差異極大。因此，元素的分子大小區別，能幫助我們認知該元素在海水中的活性為何。為了得知海洋中是否具有不同分子大小的砷，也想瞭解砷在海水中是否因分子大小不同而在活性上有差別，本所温良碩老師，帶領學生李治平及鄭佳瑜，於西菲律賓海採集海水並進行時序觀測，以交流過濾法分離海水組成，並量測大分子及小分子的砷濃度，成果已發表於重要海洋學期刊〈Limnology and Oceanography〉。
研究結果發現，溶解態砷在海水的濃度隨著深度增加而上升，呈現近似營養鹽類型之垂直分布。溶解態砷在表水的濃度為17 nM，深水的濃度則為22 nM；小分子砷在表水的濃度為13 nM，深水的濃度是18 nM。在海水有光層中，大分子砷的濃度在日夜間有明顯之變化，小分子砷則否。這些大分子砷濃度的日夜變化，更與大分子有機磷濃度有同步變化趨勢；這些實驗結果，直接反映了分子大小的不同，會與分子在海水中的活性差異有關。透過分子大小的研究，更能幫助我們更仔細地砷的循環途徑，以及砷與磷在海洋中的密切關聯。

論文資訊：
Lee, C.-P., Cheng, C.-Y., and Wen, L.-S. (2017) Vertical distributions and diurnal variations of high-molecular-weight dissolved arsenic in the oligotrophic ocean. Limnol. Oceanogr., 62(5):2200-2212, doi: 10.1002/lno.10560.