生体抽出液を用いた田畑の土壌からの放射性セシウムの除去と微量元素の損失防止

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25350124
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 矢永 誠人 静岡大学, 理学部, 准教授 (10246449)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 除染 / 放射性セシウム / イネ / 土壌 / 用水 / 田水 / PSC / 原発事故

研究実績の概要

１．炭素化したペーパースラッジ（PSC）は多孔質であり、保水性や通気性に優れている。この性質を利用して福島第一原子力発電所事故由来の放射性セシウムの除去及び田畑土壌から農作物への放射性セシウムの移行の抑制をすることを目的とし、まず、炭素化したペーパースラッジの有効性を確認するために、水溶液中のCs-137の吸着実験をPSCについて、また、PSCに重量比で1%となるようにヘキサシアノ鉄(II)酸カリウムをしみ込ませて乾燥させたPFC-PSCについて行った。その結果、希薄溶液であっても一定量のPSCに対するCs-137の吸着には濃度依存性があり、また、その吸着挙動は反応開始から5時間までは急速に進行し、その後は徐々に進行するとともに濃度に応じて、約50～80%の範囲で飽和した。一方、PFC-PSCによる吸着の速度はPSCよりもはるかに速く、また、実験に用いた範囲内では濃度にかかわらずほぼ100%のセシウムが吸着され、水溶液からの高効率で放射性セシウムを除去するために有用であることが示された。

２．継続調査として、福島市内山間部において平成27年5月～8月にかけて田水並びに用水を採取し、PIXE分析法により微量元素の定量を行った。土壌および玄米についても分析を行い、環境水、土壌および玄米中の各元素の濃度を比較し、土壌中濃度と玄米など農作物中の濃度の比のみから算定される移行係数では、必ずしも放射性セシウムの挙動の追跡とはならない可能性が高いことを示した。

３．放射性トレーサーを用いたイネ栽培実験の予備実験として、実験室内で管理された状態でのイネ栽培試験を行った。成長後のイネの葉および籾に含まれる微量元素の分析を行ったところ、土壌に吸着されやすいセシウムについても、苗を植えた後の用水に添加すると成長後の葉および籾から容易に検出され、用水中の放射性セシウムが問題となる可能性が示された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

１．炭素化したペーパースラッジの特性を考慮し、有望な放射性セシウム除去剤の候補となり得ることを実験的に証明するとともに、セシウムの吸着挙動について速度論的に解釈を行い公表することができた[A. Van Tran and M. Yanaga, "Adsorption behavior of a carbonized paper sludge towards 137Cs", Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 308(2016)857-863 (DOI 10.1007/s10967-015-4529-z, Published online: 17 October 2015)]。

２．土壌から農作物への放射性セシウムの移行については、一般的には土壌中濃度と可食部中の濃度との比を用いた移行係数で評価されているが、土壌中のセシウムのみならず環境水中のセシウムを考慮しなければならないことを示唆することができた。

３．除染作業と微量元素の濃度変化など、農作物に与える影響を考える上では実験室内で管理された状態で、他からの影響を受けない状態での農作物の栽培を行うことが望ましいところ、実験室内でのイネの水耕栽培において、苗の植え付けから収穫までを行うことができた。

今後の研究の推進方策

１．生体由来物質であるところのPSC等を用いた実際の土壌を用いた除染実験とそれに伴う微量元素の損失について、実験室内でのポット栽培を行い、放射能測定および微量元素の分析を平行して実施し、検討する。

２．農作物へのセシウムの移行について、放射性トレーサーを用いた実験と安定同位体を用いた実験を併用して検討する。

研究成果

• [雑誌論文] Adsorption behabior of a carbonized paper sludge towards 137Cs (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Van Tran and M. Yanaga
  • 雑誌名: Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 巻: 308 ページ: 857-863
  • DOI: 10.1007/s10967-015-4529-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 水田土壌およびイネの微量元素の分析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 矢永誠人、三好弘一、桧垣正吾、森 一幸、西澤邦秀、後藤祥子、世良耕一郎
  • 学会等名: 第22回NMCC共同利用研究成果発表会
  • 発表場所: 岩手医科大学附属循環器医療センター（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-05-13 – 2016-05-14
• [学会発表] イネおよび田水中の微量元素のPIXE分析（II） (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢永誠人、三好弘一、桧垣正吾、森 一幸、西澤邦秀、後藤祥子、世良耕一郎
  • 学会等名: 日本放射線安全管理学会 第14回学術大会
  • 発表場所: 筑波大学 大学会館（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-12-02 – 2015-12-04