2023 Fiscal Year Final Research Report

Application of Rb-K substituted biotite to distinguish K supplying power from Cs retention ability on soil-to-plant transfer of radiocesium

Research Project

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Project/Area Number	21H02090
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
Research Institution	Kyoto Prefectural University
Principal Investigator	Nakao Atsushi 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (80624064)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	矢内純太京都府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (00273491) 奥村雅彦国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究主幹 (20386600) 小暮敏博東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (50282728) 和穎朗太国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 上級研究員 (80456748) 山口瑛子国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究職 (80850990)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	密度汎関数法 / 固液分配係数 / X線回折法 / 放射性セシウム / 同形置換
Outline of Final Research Achievements	In order to evaluate the two functions of mica on soil-plant transfer of radioactive Cs (Cs adsorption capacity and K-release capacity) separately, in this study, mica with K-release capacity inactivated by K-Rb element substitution treatment was prepared, and Cs adsorption and cultivation tests were conducted to comprehensively understand the function of mica to control the dynamics of radioactive Cs. K-Rb substitution treatment. Computational (density functional theory) and analytical chemistry (solid-liquid partition coefficients measured by radiocesium adsorption tests) methods revealed that the K-Rb substitution treatment decreased the stability of Cs between mica layers. However, Cs adsorbed on Rb-type mica is more resistant to plant uptake, indicating the relative importance of Cs adsorption.
Free Research Field	土壌化学・鉱物学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	放射性セシウムによる農作物の汚染が起きにくい理由が土壌の鉱物組成にあることは社会的にほとんど認知されていない。学術的には雲母の層間に発生した半膨潤構造への選択的な吸着が主な原因と知られていたが，もう一つの原因であるK放出の影響と切り離すことができなかったため，現象理解に曖昧さが残っていた。本研究により，その曖昧さの大部分を取り除くことに成功した。