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2011年06月01日

4-(2) 原発事故から今後の食と農・水産を考える~放射性物質に汚染された農地の再生に向けて(2)~

以前には、
3-①:ヨウ素131はどのような物質か
3-②:セシウム137はどのような物質か
3-③:ストロンチウム90はどのような物質か
を扱いました。その復習を兼ねて、農地汚染メカニズムを追ってみます。
◆核種と土壌汚染に関する知見
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【ヨウ素131】
・ヨウ素131(131I)の出す放射線量の約10%はガンマー線を介しており、90%はベータ線。半減期は8日なので土壌への長期蓄積はない。現在の汚染は、降下物としての農作物への付着だけに気をつける。
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【セシウム137】
・セシウム137(Cs-137)は、強いガンマー線発生源で、半減期は30年。土壌中では水には溶けにくく、土壌中に50~70%保持される。
★土壌中ではカリウムがあると置換され易く作物への移行を抑制できる。元素周期律表では、ナトリウム(Na)やカリウム(K)と同じアルカリ金属に分類され、元素としての挙動に第1族との類似性がある。
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     〔▲イラスト:ちわわ作〕
 <土壌に降下したセシウムの挙動>
・セシウム137(Cs-137)は土壌に降下するとカリウム(K)と同様に1価の陽イオンとしてふるまう。土壌は負の電荷を帯びているため、正電荷を帯びた陽イオンを引きつけ、土壌の表面にとどめる性質がある。
・土壌の負電荷は、有機物や粘土鉱物に由来している。有機物に由来する負電荷に保持されたCs+は他の陽イオンによって容易 に置き換えられる(イオン交換反応)。
★しかしある種の粘土鉱物のもつ負電荷に、Cs+はきわめて強く「固定」 され、他の陽イオンによって簡単に置き換えることができなくなる。
2:1型層状ケイ酸塩の層間の負電荷がある場所は、Cs+を閉じ込めるのにちょうどいい大きさの穴のようになっている。この穴はCs+の他に、K+やNH4+を閉じ込めるのにもちょうどいい大きさであるため、通常はこれらの陽イオンの中で最も存在量が豊富なK+がこの場所を埋めている。だが、この場所との結合力はK+ ・Cs+が穴に到達するのに時間がかかるため、Cs+がしっかりと固定され る反応はゆっくりと進行する。
★一度Cs+がこの場所に固定されると引き剥がすことは容易ではないが、競合イオン(NH4+やK+)が土壌に高い濃度で添加された場合、Cs+を追い出することができる。
・チェルノブイリ事故後の東欧や北欧における調査によると、Cs-137が土壌下方へ進む速度はほとんどの場合年間1 cm以下であり、事故から7年後に表層から10cm以内に78-99%が残っていると報告されている。一方で、有機物に富む土壌や砂質な土壌では、Cs-137が土壌下方へ進む速度が比較的大きいことも報告されている。
・降水量の多い日本の土壌においても1960年代に沈着した大気圏核実験由来のCs-137は表層土壌に蓄積しており、表層から30cmよりも深いところではCs-137はほとんど検出されていない。
 <土壌から作物へのセシウム(Cs)移行>
・セシウム(Cs)の作物への吸収経路は、大気から作物体に沈着し吸収される葉面吸収と、一度土壌に降下したのち根を通じて吸収される経根吸収がある。農作物へ移行する際、同属元素のアルカリ金属であるKの影響を強く受けるが、経CsとKの植物体内における存在分布割合は異なっている。
 <吸収されたセシウム137のイネ体内での存在割合>
・イネ体内では、カリウム(K)と類似した挙動を示す。
★白米とそれ以外の部位のCs存在比率は7 : 93との報告がある。
★麦わら等の非可食部でも、家畜への給与、堆肥化や鋤き込み、焼却などを行えば、環境へ再度広がったり、食物連鎖を通じての経口摂取のリスクが広がることもある。
→植物によって放射性物質を浄化する方法(ファイトメデイエーション)を駆使する場合は、最終的な処分方法を同時に構築する必要がある。

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【ストロンチウム90】
・放射性ストロンチウム(Sr)は、Sr-89およびSr-90の2核種。半減期の短いSr-89は、放射性壊変によって速やかに減衰するが、半減期の長いSr-90はベータ線発生源で、半減期は28年。
・放射性ヨウ素(I)や放射性セシウム(Cs)は高温になるとガス化し揮散しやすいため広範囲に拡散するが、放射性ストロンチウム(Sr)は揮散しにくいため拡散の状況は大きく異なると考えられる。
・ストロンチウム(Sr)はアルカリ土類金属であり、化学的な性質は同属元素のカルシウム(Ca)と良く似ている。
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     〔▲イラスト:ちわわ作〕
 <土壌に降下した放射性Srの挙動>
・放射性Srは環境中に放出された後、土壌に沈着しCaと同様に2価の陽イオンとしてふるまう。土壌は負の電荷を帯びているため、正荷電を帯びた陽イオンをひきつけ、土壌表面に留める性質がある。Srは、Csに比べ土壌中で動きやすく、Caと極めて類似した挙動を示す。
★ストロンチウムは同じ2族のカルシウムと置換されやすい。したがって土壌中ではカルシウムがあると作物への吸収は抑制される。土壌の中では20~30%が水に溶けて、下層土壌への移行と作物への吸収 がセシウム137と比べて1桁大きい。
・2001年に圃場から採取した土壌中Sr-90とCs-137の鉛直濃度分布では、Sr-90は1m以深まで下方浸透しているが、Cs-137は表層耕作層に留 まっている例がある。
 <土壌から作物へのストロンチウム(Sr)移行>
・放射性Srの作物への吸収経路は、放射性Csと同様に、大気から作物体に沈着し吸収される葉面吸収と、一度土壌に降下したのち根を通じて吸収される経根吸収がある。土壌-作物間のSrの移行は、作物の種類、土壌の性質によって大きく異なる。Caを良く吸収する作物は、Srも良く吸収する。
 <吸収されたSrの作物体内での存在割合>
★Sr-90とCaはイネ体内で極めて類似した挙動を示す。白米中Sr-90濃度に対しヌカで29倍、モミガラで24倍、ワラで100倍の 濃度であった。イネに吸収されたSr-90のうち白米に移行した割合はわずか0.5%であるが、玄米には2.3%存在する。これは、ヌカ中Sr-90濃度が白米よりも高いためである。
★イネに吸収されたSr-90の97%が、非可食部(モミガラ・ワラ・根)に存在しているとの報告もある。また、キャベツ葉中におけるSrは、外葉部(外側の開いている非可食部)で高く、球葉部(内側の結球している可食部)で低い濃度にあり、Caと同様な濃度分布を示し、外葉部と球葉部のSr存在割合は91:9との報告がある。
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<出典>
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・「福島原発による土壌汚染問題/新潟大学農学部の野中昌法教授(http://blog.goo.ne.jp/japaneurasiahiroshima/e/546b67228980f7defd62f5ca7ad722ff
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・「原発事故関連情報(1):放射性核種(セシウム)の土壌ー作物(特に水稲)系での動きに関する基礎的知見(http://jssspn.jp/info/secretariat/post-15.html
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・「原発事故関連情報(2):セシウム(Cs)の土壌でのふるまいと農作物への移行(http://jssspn.jp/info/secretariat/cs.html
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・「原発事故関連情報(3):放射性ストロンチウム(Sr)の土壌-作物系での動きに関する基礎的知見(http://jssspn.jp/info/secretariat/3sr.html
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などから抜粋
   by びん&ちわわ    つづく

投稿者 staff : 2011年06月01日 List   

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コメント

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