2014 Fiscal Year Annual Research Report
地球表層物質に吸着した重金属イオンの高分解能分析手法の確立とその吸着機構の解明
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24340133
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小暮 敏博 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50282728)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 信一郎 九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (60108678)
中井 泉 東京理科大学, 理学部, 教授 (90155648)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 土壌汚染 / セシウム / 粘土鉱物 / 電子顕微鏡 / 放射能 / オートラジオグラフィー / 黒雲母 / バーミキュライト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度もIPオートラジオグラフィーと電子顕微鏡による観察・分析によって福島における放射性土壌粒子の特定とその解析を続けた。今年度は福島県大熊町の造成地から高放射線量の土壌を入手することができたので、その中の放射性土壌粒子を特定した。その解析の結果、半分以上の放射性土壌粒子は風化黒雲母であることが明かとなり、前年度までの結果とともに、この鉱物が放射性セシウムの吸着・固定物質として主要なものであることが明らかとなった。
今年度はさらにJAEAとの共同研究によって、収集した放射性土壌粒子の構造や鉱物を、Spring-8の放射光を用いた微小領域X線回折により解析した。風化黒雲母の放射性粒子については、あまりバーミキュライト化していないものとバーミキュライト化が進んだもの、さらにカオリナイトが結晶方位を揃えて共存するものなど、様々な風化段階のものがあることが明かとなった。また細粒な鉱物粒子の集合体となっている土壌団粒や有機物が主体の粒子において非常に微細なスメクタイトと考えられる回折パターンを確認することができた。このスメクタイトはその解析の結果2八面体型で鉄を含むと考えられ、2年前に福島飯舘村の水田土壌への吸着実験でセシウムをよく吸着したスメクタイトと同じものである可能性が高い。
この他に今年度は東京大学大学院農学生命科学研究科の中西研究室の協力を得て、セシウムのラジオアイソトープを用いて福島の実汚染と同じような低濃度においてどのような粘土鉱物にセシウムがつくかを調べる実験に着手した。様々な粘土鉱物がひとつの溶液に共存した場合、風化黒雲母の中でも特に著しくバーミキュライト化したものが、他の粘土鉱物より圧倒的にセシウムを吸着することが明らかになり、これまでの実土壌で得られた結果を支持するものとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
「研究実績の概要」で述べたように、これまでのいろいろな学会等の研究発表を機会にしてJAEA、東京大学農学生命科学研究科や東北大学との共同研究が始まり、彼らのもつ研究手法を使うことにより様々な重要な結果を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは風化黒雲母あるいはバーミキュライトのどのような微細構造や化学組成がCsの吸着・固定能を支配するのか、さらにそれはどのような吸着濃度依存性を持つのかを明らかにすることを目指す。例えば最近南アフリカ産のバーミキュライトの試料を入手し評価した結果、この試料は1 mm程度の大きさの結晶粒となっており、粒子間でMg/Fe比とバーミキュライト化の程度が大きく分散していることが明らかとなった。この分散を利用し、この試料に様々な濃度でセシウムの吸着実験を行い、各粒子の構造・組成とセシウム吸着量の相関を取ることで、上記の問題に関して新たな知見が得られると考えている。また高濃度の電解溶液や加熱処理に伴うセシウムの溶脱・脱着特性などが、この構造・組成の違いでどのように違うかも吸着後の試料を用いて明らかにしていく。
一方今年度の研究で風化黒雲母－バーミキュライトとともに鉄含有のスメクタイトが、風化黒雲母－バーミキュライトの量が少ない土壌では主要な放射性セシウム吸着鉱物となっている可能性が示された。この鉱物は福島地方の水田に豊富に存在すると考えられるが、正確な吸着実験のためにはその単離が必要となる。国内の諸機関と連携してその単離（あるいは合成）を実現し、セシウムの吸着・脱着特性を明らかにすることで、福島における放射性セシウムのより詳細な動態を解明していきたい。
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| Causes of Carryover |
本来この金額は透過電子顕微鏡のための試料を作製する集束イオンビーム（FIB)装置の消耗品の交換に使う予定でいたが、研究期間におけるこの装置の使用頻度が思っていたほど多くなかったため、あと半年程度は消耗品の交換の必要が無くなった。しかし来年度には必ず交換の必要があり、補助金交付終了後も本研究を続けるためにも補助事業期間を延長して、来年度この金額を使いたい。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主に集束イオンビーム装置の消耗品の交換のための費用に充てる
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