Relationships between micro-scale redox variation and cadmium speciation in submerged paddy soil

• Project/Area Number: 22380046
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Plant nutrition/Soil science
• Research Institution: National Institute for Agro-Environmental Sciences
• Principal Investigator: YAMAGUCHI Noriko 独立行政法人農業環境技術研究所, 土壌環境研究領域, 主任研究員 (80345090)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): HASHIMOTO Yohey 東京農工大学, 大学院生物システム応用化学研究科, 准教授 (80436899)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): OHKURA Toshiaki 独立行政法人農業環境技術研究所, 農業環境インベントリーセンター, 主任研究員 (60354023) ; MAKINO Tomoyuki 独立行政法人農業環境技術研究所, 土壌環境研究領域, 上席研究員 (60354106) ; AMACHI Seigo 千葉大学, 園芸学研究科, 准教授 (80323393)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2014: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2013: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2011: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2010: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 酸化還元 / 水田土壌 / カドミウム / スペシエーション / XANES / 硫化カドミウム / X線吸収スペクトル / 土壌圏現象 / 水田

Outline of Final Research Achievements

In order to reduce the amounts of Cd uptake by rice plants, insolubilization of Cd as cadmium sulfide is an effective measure. We found that average ratio of insoluble cadmium sulfide in flooded soil was not always predictable by the thermodynamic constant. This was because cadmium sulfide was unevenly distributed around rice roots and amendment materials depending on the variation of micro-scale redox environment of soil.

Research Products

• [Journal Article] 化学状態分析を基盤とする日本における水田土壌カドミウム研究の変遷（1970～2015年） (2015)
  • Author(s): 古屋光啓, 橋本洋平, 山口紀子,牧野知之
  • Journal Title: 日本土壌肥料学会誌 Volume: 86 Pages: 139-146
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Chemical speciation of cadmium and sulfur K-edge XANES spectroscopy in flooded paddy soils amended with zerovalent iron. (2013)
  • Author(s): Hashimoto, Y., and Yamaguchi, N.
  • Journal Title: Soil Science Society of America Journal. Volume: 77 Issue: 4 Pages: 1189-1198
  • DOI: 10.2136/sssaj2013.01.0038
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chemical speciation of cadmium and sulfur K-edge XANES spectroscopy in flooded paddy soils amended with zero-valent ion (2013)
  • Author(s): Yohey Hashimoto
  • Journal Title: Soil Science Society of America Journal Volume: 未定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 土壌の非破壊分析はどこまで可能になｔったか：放射光源X線分析の可能性を探る (2012)
  • Author(s): 橋本洋平
  • Journal Title: 土壌肥料学雑誌 Volume: 83 Pages: 197-202
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 土壌の非破壊分析はどこまで可能になったか:放射光源X線分析の可能性を探る (2012)
  • Author(s): 橋本洋平, 山口紀子, 久我ゆかり, 東郷洋子, 太田充恒
  • Journal Title: 日本土壌肥料学雑誌 Volume: 83 Pages: 197-202
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 接ぎ木栽培によるナス果実のカドミウム低減メカニズムを探るシンクロトロン放射光源マイクロビーム蛍光X線分析の応用 (2011)
  • Author(s): 山口紀子
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 50 Pages: 7-8
  • NAID: 10030818711
• [Journal Article] 土壌の酸化還元にともなう無機元素の形態変化を追跡するツール-X線吸収スペクトル近傍構造(XANES)- (2011)
  • Author(s): 山口紀子
  • Journal Title: 日本土壌肥料学雑誌 Volume: 82 Pages: 323-329
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] EXAFS speciation and phytoavailability of Pb in a contaminated soil amended with compost and gypsum. (2011)
  • Author(s): Hashimoto, Y., Yamaguchi, N., Takaoka, M., Shiota, K.
  • Journal Title: Science of the Total Environment Volume: 409 Pages: 1001-1007
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 水田土壌における酸化・還元的領域の微視的分布とAs・Cdの分布と化学形態の関係 (2014)
  • Author(s): 山口紀子, 大倉利明, 牧野知之, 橋本洋平, 高橋嘉夫
  • Organizer: 日本地球化学会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2014-09-16 – 2014-09-18
  • Invited
• [Presentation] 還元土壌に添加したゼロ価鉄表面における硫化カドミウムの生成 (2014)
  • Author(s): 山口紀子, 橋本洋平, 牧野知之, 寺田靖子
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 東京農工大学
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [Presentation] 水田土壌の酸化還元変化と硫化カドミウム生成 (2014)
  • Author(s): 古屋光啓, 橋本洋平, 山口紀子
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 東京農工大学
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [Presentation] Chemical speciation and dissolution of Cd in paddy soils in various redox gradients (2014)
  • Author(s): Mitsuhiro Furuya, Yohey Hashimoto, Noriko Yamaguchi
  • Organizer: The 20th world Congress of Soil Science
  • Place of Presentation: Jeju, Korea
  • Year and Date: 2014-06-08 – 2014-06-13
• [Presentation] 水田土壌の酸化還元変化におけるカドミウムの化学形態と溶出挙動 (2014)
  • Author(s): 古屋光啓, 橋本洋平, 山口紀子
  • Organizer: 環境化学討論会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2014-05-14 – 2014-05-16
• [Presentation] 放射光源蛍光Ｘ線分析装置によるカドミウム・ヒ素局在性の可視化 (2014)
  • Author(s): 山口紀子
  • Organizer: 土水研究会
  • Place of Presentation: つくば市
• [Presentation] Transformation of nanosilver in oxidized and reduced soils (2013)
  • Author(s): Hashimoto, Y., Mitsunobu, S., and Yamaguchi, N.
  • Organizer: American Geophysical Union
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
• [Presentation] 湛水状態の水田土壌と根近傍におけるCdの分布と形態 (2013)
  • Author(s): 山口紀子, 橋本洋平, 大倉利明
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Microscale cadmium speciation in submerged paddy soil (2012)
  • Author(s): Noriko Yamaguchi
  • Organizer: ASA, CSSA, and SSSA International Annual Meetings
  • Place of Presentation: Cincninnati, OH, USA
• [Presentation] Immobilization of Cd in a paddy soil using zero-valent iron (ZVI) (2012)
  • Author(s): Yohey Hashimoto
  • Organizer: ASA, CSSA, and SSSA International Annual Meetings
  • Place of Presentation: Cincninnati, OH, USA
• [Presentation] 堆肥連用による土壌中亜鉛の形態変化 X線吸収スペクトル微細構造による解析 (2012)
  • Author(s): 山口紀子
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 鳥取
• [Presentation] ゼロ価鉄資材を添加した水田土壌のカドミウムの不溶化と化学形態 (2012)
  • Author(s): 松田千英
  • Organizer: 環境化学討論会
  • Place of Presentation: 松山
• [Presentation] 鉄資材を添加した水田土壌溶液中のカドミウム挙動 (2011)
  • Author(s): 松田千英, 橋本洋平, 山口紀子
  • Organizer: 日本土壌肥料学会中部支部大会
  • Place of Presentation: 石川県金沢市
  • Year and Date: 2011-11-10
• [Presentation] X線吸収スペクトルによる水田土壌中カドミウム形態変化の追跡 (2011)
  • Author(s): 山口紀子, 橋本洋平
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 茨城県つくば市
  • Year and Date: 2011-08-07
• [Book] 土壌環境中の有害元素の挙動 放射光源X線吸収分光法による分子スケールスペシエーション (2012)
  • Author(s): 橋本洋平
  • Total Pages: 162
  • Publisher: 博友社