きのこ枯死後のセシウム溶出挙動に着目した森林内セシウム循環機構解明研究

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K12284
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 香西 直文 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主席 (80354877)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 数納 広哉 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, 任期付研究員 (50399309) ; 徳永 紘平 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門 人形峠環境技術センター, 研究職 (50814729) ; 上田 祐生 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究職 (80806638)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: きのこ / セシウム / 溶出 / 濃集 / 色素

Outline of Annual Research Achievements

福島県で採取し、表面の土壌を洗浄除去したあと乾燥させて保存させていた野生しいたけ６固体（２箇所で採取）をハサミで1cm角程度に切断し放射能測定容器に充填した。各子実体の137Cs放射能を測定したのちに、純水による溶出実験を行った。各溶出実験後に液相を新しい純水に取り替えることで、同一固体に対する溶出実験を合計７回行った。溶出実験を２回繰り返すと、それ以降はすべての子実体で137Csはほぼ溶出しなくなった。7回の溶出実験終了後も固体に7%から36%の137Csが残った。本研究結果は、実験室で137Cs水溶液を与えて育てたしいたけではほぼすべての137Csが溶出した(Garcia et al. 2020)という既報の結果と一致しない。そこで、35%過酸化水素水と次亜塩素酸ナトリウム溶液(有効塩素量5%)による溶出をそれぞれ２回繰り返した。この処理で、固体はすべて脱色されたとともに、微量の鉱物が沈降した。この鉱物を回収して137Csの定量を試みたが、137Csは検出されなかった。過酸化水素と次亜塩素酸ナトリウム溶液にも137Csは検出されず、脱色された固相には137Csが残っていた。これらの結果から、脱色された子実体に含まれる有機物に137Csが強固に固定されていることが明らかとなった。
茨城県の海岸の黒松林に生息するコツブタケは、ヨーロッパに生息するきのこでCs濃集力が高いニセイロガワリに含まれる色素と同じ色素を持つと考えられている。コツブタケの色素を抽出し精製するため、東海村で2021年7月に子実体を採取した。コツブタケ子実体のすべてに低濃度ではあるが137Csが蓄積されていた。しかし、子実体全体から色素を抽出するためには大量の有機溶媒が必要になることがわかった。少量の子実体から抽出せざるを得なかったため、抽出された色素に137Csが含まれるかを確認することはできなかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

色素は水にはほとんど溶けないためエタノール等の有機溶媒で抽出した。この抽出された有機物は、抽出液中で容易に重合することがわかった。さらに文献に記載されている分離方法の情報が少なく、情報通りに行うと全く分離できなかった。このため、抽出液から色素を分離する方法から検討する必要が生じた。この問題はまだ解決できていない。
137Csを定量するためのGe半導体検出器が不調になり、その原因を特定し、問題を解決するために数ヶ月かかった。そのため、137Csの定量が必要となる実験が大幅に遅れた。

Strategy for Future Research Activity

きのこからの137Csの溶出に関する研究では、1)野生しいたけの次亜塩素酸ナトリウム溶液処理後の有機物残渣の同定を試みる、2)野生しいたけから溶出した137Csの粘土鉱物への吸着を調べる、とともに3)しいたけ以外の野生きのこを用いて同様の実験を行う。
コツブタケの137Cs濃集に関しては、コツブタケの色素等は水に溶けないことがわかったこと、137Cs濃度が低い砂地に生息するコツブタケに蓄積される137Csが少ないことから、コツブタケに対する溶出実験はできないと判断した。但し、水に溶けないということは、枯死後の子実体の有機物が分解されるまでは、有機物に結合した形で137Csが土壌に残ることを意味する。有機溶媒で抽出した色素を含む有機物は、有機溶媒に薄く色がつく程度であればサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)で分離できる可能性があることがわかった。しかし、この場合、SECで分離したあとに分取できる有機物量はわずかであり、回収した有機物を同定するために必要な量を得るためには相当な繰り返し作業が必要である。このため、まずは抽出された有機物が単一成分か複数成分からなるのかをSECにより確認することから始め、この結果からその後の方策を検討することとする。

Causes of Carryover

令和3年度は、新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響を受けて、当初計画で予定していた、研究協力者等との対面での打合せや福島での試料採取をすることが実施できなかったこと、及び色素精製の技術的課題が見つかったため色素分析に至らなかったことから、出張に係る費用や分析に係る費用を予定通りに使用することができなかったため、次年度使用額が生じた。
令和3年度において、色素以外の子実体構成有機物にもセシウムが固定されていることが分かったので、次年度使用額は令和4年度の研究費と合わせて、分析費に係る費用等に使用する。