放射性セシウムの樹幹内における分布と存在形態の動的解析

• Project Area: Interdisciplinary Study on Environmental Transfer of Radionuclides from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident
• Project/Area Number: 25110507
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 福島 和彦 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (80222256)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000); Fiscal Year 2014: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 放射能核種 / 放射性核種

Outline of Annual Research Achievements

樹皮へのセシウム（Cs）水溶液塗布あるいは土壌へのCs水溶液投与により、Csを吸収させた三年生のスギを調製した。所定の時間経過時点でスギ試料を採取、急速凍結した。凍結試料を用いて誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)によるCsの定量分析および低温二次イオン質量分析/走査電子顕微鏡（cryo-TOF-SIMS/SEM）分析による樹木内Cs分布の可視化を行った。
Cryo-TOF-SIMS/SEM分析の結果より、塗布部から採取したサンプルでは、Csは外樹皮に高濃度で存在したが、内樹皮との境界で大きく濃度が低下した。Csは木部領域においてほとんど検出されなかったが、最も内側の髄の部分では多く検出された。樹皮へ塗布されたCsが髄へ到達しているにも関わらず、その途中の木部でほとんど検出されなかったことについて、外樹皮から内樹皮への侵入速度よりも木部を通過する速度の方が大きいため、木部における瞬間的な存在量が少ないのではないかと考えられる。8時間あるいは48時間塗布試料について、塗布部より20 cm上部の測定結果では、どちらも髄にのみCsが検出され、髄を経由した軸方向輸送が示唆された。土壌から経根吸収させたサンプルでは、樹皮、木部、および髄でCsが観察された。樹皮塗布の場合と比べて、特定の細胞内に局在している様子が木部領域でより多く観察されたことから、輸送経路に差異のある可能性が示唆された。
Csの吸着状態について調査するため、水溶性Csを用いて樹木中の各種成分に関する吸着定量実験、赤外分光測定、および放射光硬X線微細構造分析による化学状態分析を行った。結果より、水溶性Csの樹木構成成分への吸着動態は主に陽イオン交換によるものであり、木質バイオマスへの吸着・乾燥過程における大幅な存在形態変化は検出されなかった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] TOF-SIMSによる植物生体分子のイメージング (TOF-SIMS Imaging of Biological Molecules in Plants) (2014)
  • Author(s): 青木弾、松下泰幸、福島和彦
  • Journal Title: BIO INDUSTRY Volume: 31 Pages: 29-34
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The accumulation pattern of ferruginol in the heartwood-forming Cryptomeria japonica xylem as determined by time-of-flight secondary ion mass spectrometry and quantity analysis (2014)
  • Author(s): Katsushi Kuroda, Takeshi Fujiwara, Koh Hashida, Takanori Imai, Masayoshi Kushi, Kaori Saito, Kazuhiko Fukushima
  • Journal Title: Annals of Botany Volume: 113 Issue: 6 Pages: 1029-1036
  • DOI: 10.1093/aob/mcu028
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lignification of ray parenchyma cells in the xylem of Pinus densiflora. Part I (2014)
  • Author(s): P. Zheng, D. Aoki, M. Yoshida, Y. Matsushita, T. Imai, K. Fukushima
  • Journal Title: Microscopic investigation by POM, UV microscopy, and TOF-SIMS. Holzforschung Volume: 68 Issue: 8 Pages: 897-905
  • DOI: 10.1515/hf-2013-0231
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lignification of ray parenchyma cells in the xylem of Pinus densiflora. Part II: Microchemical analysis by laser microdissection and thioacidolysis (2014)
  • Author(s): P. Zheng, D. Aoki, Y. Matsushita, S. Yagami, K. Fukushima
  • Journal Title: Holzforschung Volume: 68 Issue: 8 Pages: 907-913
  • DOI: 10.1515/hf-2013-0232
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aluminum localization in the cell walls of the mature xylem of maple tree detected by elemental imaging using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) (2013)
  • Author(s): K. Saito
  • Journal Title: Holzforschung Volume: 0 Issue: 1 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1515/hf-2012-0215
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 樹木におけるセシウムの存在形態について－有機物との関係－ (2015)
  • Author(s): 原竜弥、富岡利恵、竹中千里、青木弾、松下泰幸、福島和彦
  • Organizer: 第126回日本森林学会
  • Place of Presentation: 北海道大学農学部（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-03-27 – 2015-03-29
• [Presentation] cryo-TOF-SIMSによる水溶性セシウムの樹木内移動の追跡 (2015)
  • Author(s): 浅井龍太郎、青木弾、富岡利恵、松下泰幸、福島和彦
  • Organizer: 第65回日本木材学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] Chemical mapping of organic/inorganic chemicals in freeze-fixed Ginkgo biloba by the cryo-TOF-SIMS/SEM system (2015)
  • Author(s): Yuto Hanaya, Dan Aoki, Yasuyuki Matsushita, Masato Yoshida, Katsushi Kuroda, Ruka Takama, and Kazuhiko Fukushima
  • Organizer: International Symposium on Wood Science and Technology (IAWPS) 2015
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-03-15 – 2015-03-17
• [Presentation] Chemical mapping of plant biomolecules by the cryo-TOF-SIMS/SEM system (2014)
  • Author(s): Yuto Hanaya, Dan Aoki, Ruka Takama, Yasuyuki Matsushita, Katsushi Kuroda, and Kazuhiko Fukushima
  • Organizer: International Conference on Polyphenols 2014
  • Place of Presentation: 名古屋大学（名古屋市千種区）
  • Year and Date: 2014-09-02 – 2014-09-06
• [Presentation] Effect of Detergents on Pulping Process (2014)
  • Author(s): Ryutaro Asai, Dan Aoki, Masao Ishiguro, Yasuyuki Matsushita, Sachie Yagami and Kazuhiko Fukushima
  • Organizer: International Conference on Polyphenols 2014
  • Place of Presentation: 名古屋大学（名古屋市千種区）
  • Year and Date: 2014-09-02 – 2014-09-06
• [Presentation] スギにおけるセシウムの表面吸収と移動 (2014)
  • Author(s): 富岡利恵、花井勇一、竹中千里、飯塚和也、小澤創
  • Organizer: 第125回森林学会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ