2020 Fiscal Year Annual Research Report
Behavior of radiocesium derived from irrigation water in paddy fields and its effects on radioactivity in rice
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19H03072
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
原田 直樹 新潟大学, 自然科学系, 教授 (50452066)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 一輝 新潟大学, 研究推進機構, 助教 (40801775)
吉川 夏樹 新潟大学, 自然科学系, 教授 (90447615)
宮津 進 新潟大学, 自然科学系, 助教 (30757844)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 放射性セシウム / イネ / 水田 / 灌漑水 / 水口 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
福島第一原子力発電所事故以降，灌漑水と共に水田に流入する放射性セシウム(rCs)のイネへの影響についてはほぼ無視されてきた。しかし，我々の先行研究の結果，水口付近のイネ(玄米及び稲わら)のrCs濃度が水田内の他地点より有意に高いことが見出され，また非汚染土壌で栽培したイネであっても，水口に置くと現地土壌で育てたイネとほぼ同程度のrCs汚染が生じることが明らかとなった。以上の事実は，rCsを低濃度で含む灌漑水の流入は，水口イネへのrCs移行に直接的，間接的に影響することを示している。そこで本研究では，灌漑水中の137Csに焦点をあて，その存在形態を追究することに加えて，水田流入後の懸濁態及び溶存態137Csの挙動を調べ，またイネへの137Cs吸収へと至るメカニズムを明らかにすることで，水田における「水→土壌→イネ」に至る137Csの動態を理解することを目的としている。
2019年度は，灌漑水由来137Csの挙動調査を福島県浜通り地域の3地区で行い，灌漑水中の溶存態及び懸濁態137Cs濃度の季節変動や経年変化を明らかにした。137Csをほとんど含まない新潟土壌を充填した模擬水田でイネ栽培試験を実施し，灌漑水とともに流入する137Csの沈着を2次元で示した。また，トレーサー実験で137Csはイネの基部からも体内に移行し，収穫時には籾に分布することを確認した。
2020年度は，現地水田圃場にて灌漑用水路から流入する懸濁物質をトラップで回収し，水田へ付加される137Cs量を推定し，また水路内植生と水田に流入した懸濁物質の関係について検討した。またポット実験にて，表層付近の137Csがより深い位置にあるものよりイネに吸収され易いことを明らかにした。
2021年度はこれまでの小課題を継続するとともに，灌漑水由来137Csのイネへの移行低減対策として，水口への沈砂桝設置効果の検証を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2020年度は，現地水田圃場（浪江町酒田)において，灌漑用水路から流入する懸濁物質をトラップで回収し，水田へ付加される137Cs量を推定した。その結果，水稲栽培期間中の137Csを含む懸濁物質の流入量は約1 MBq相当で，その65％は代かき期の流入であった。用水中の137Cs濃度は，溶存態，懸濁態とも前年より低下傾向にあり，ともに0.1 Bq/L前後であった。
また，昨年度同地区で実施した圃場試験で，高濃度の137Csを含む懸濁物質の堆積が確認された。震災後に復旧した用水路から初めて取水したこと，有機物を主体とする懸濁物質であったこと等から，用水路内の植生がその起源ではないかと思われた。そこで昨年度は苅宿および立野用水系統の水路内植生を調査し，その存在量と137Cs濃度変化を経時的に把握して水田への影響を推定した。植生中の137Cs濃度は，採取時期や用水系統によって大きく変動し，最大で70000 Bq/kg を超えた。植生繁茂面積から推定された両用水路内の137Csのストック量は1～35 kBqであった。水田に流入した懸濁物質と水路の植生試料のDNAを分析した結果，両試料に含まれる植物やシアノバクテリアの優占種には大きな相違があり，水路中の植生の脱離と共に水田に流入する137Csは限定的だと思われた。また，新潟土壌を用いて深度別に137Cs源を付加したポットでイネを栽培した結果，土壌表層や深さ0～2 cmに137Cs源を付加した場合のみイネ試料から137Csが検出された。このことは土壌中の137Csの分布がイネへの移行性に大きく影響することとともに，表層への137Csの新規付加の抑制がイネの137Cs濃度低減につながることを示唆した。
以上のことから，研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は，灌漑水から流入する溶存態および懸濁態137Csの水田内での水平移動のシミュレーションモデルを現地調査に基づいて作成し，また各化学形態の137Csのイネへの吸収メカニズムを解明することを通して，水田における「水→土壌→イネ」に至る137Csの動態を仔細に明らかにすることを目的とする。最終年度は次の３点について検討する。
①灌漑水由来137Csの水田内挙動の調査とモデル化：昨年度の現地水田圃場での調査で，水稲栽培期間中に137Csを含む懸濁物質が約1 MBq相当農業用水路から流入することが示された。今年度もこの調査を継続し，懸濁物質として流入する137Cs量の経年変化を明らかにするとともに，懸濁物質の起源を調べる。また，流入する懸濁物質の水田内での面的な拡散を調べ，シミュレーションを目的に数値計算モデルを構築する。これまでに収集した灌漑水中の浮遊物質(SS)について，形態観察や元素組成分析等と合わせて化学形態の季節変動を推定し，含まれる粘土鉱物種をX線結晶構造解析で調べる。また回収したSS中の137Csの化学形態分析を実施する。
②灌漑水由来137Csのイネへの移行メカニズム解明：これまでに採取した様々な137Csを含有する懸濁物質を用いて，イネへの付加実験をポット実験で行い， 137Cs移行を比較する。
③沈砂桝設置による灌漑水由来137Csのイネへの移行低減効果の検証：上述のように，水稲栽培期間中に137Csを含む懸濁物質が約1 MBq相当流入することが明らかとなったことから，本年度は水口に沈砂桝を設置する水田を対象水田とともに用意し，イネへの137Cs移行と土壌への137Cs蓄積に対するその効果を検証する。
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