除染前後の土壌における諸問題

西村 拓＊、濱本昌一郎、二瓶直登
東京大学大学院農学生命科学研究科

福島事故以来の農地に関する活動
1

現状把握
1. 有機物とCsの移動
帰還後の問題
2. カリウム施肥によるCs吸収抑制
3. 除染後の農地の物理性

協力： Dang Quoc Thuyet氏、辰野宇大氏、本間雄亮氏
東京大学大学院農学生命科学研究科放射性同位元素施設、環境地水学研究室一同、ふくしま再生の会、
福島県 平山孝氏、NARO 江口哲也氏、久保堅司氏
2

１．有機物とCsの移動
森林は除染しない（政府の方針）とはいえ帰還後は森林に隣接した地域で人が暮らす
注意すべきこと、気にしないことの線引きは必要

3放棄林地（一区画で林地から裸地まで）
当初は、地表面の状態が異なる斜面からの侵食とCs再分布の関連を対象に考えていた

http://akiomatsumura.com

斜面上方
リター層
中腹： 薄いリター、雑草下方の緩傾斜裸地が目立つSampling
0–30 cm surface soil
12 plots, 2013 ->2015
Litter samples at No.6

#6

#8

#124

1.E+00
0②530000
20000

Radioactive Cs (Bq/kg)
1.E+02
1.E+04
1.E+06①283000
82000
---

5

Depth (cm)

10③20

5

#225⑤43000
2200

30

⑥226000
111000

④9400
3300

15

#7202520#10③Radioactive Cs (Bq/kg)#8⑥30⑪4100013700064000

site Number
top 0-2cm [Bq/kg]
middle 2-4cm [Bq/kg]
Green4-6cm

0.E+00 5.E+04 1.E+05 2.E+05

05

Depth (cm)Depth (cm)1015③36000 30
3500⑪120001100

10152025⑫80000
7700 放射線計測F2017/07/19

1.E+061025

Radioactive Cs (Bq/kg)
1.E+00
1.E+02
1.E+04
1.E+0605

Depth (cm)15

1.E+000Radioactive Cs (Bq/kg)
1.E+02
1.E+04#4⑪305

New plot numbers

2345672017/07/19 放射線計測F

891011126040 0055101015

Depth (cm)

0TC %, C/N20

Depth (cm)⑧20

202530

TC %, C/N
20⑥4015▲ 全炭素量● C/N比#6⑧25▲ 全炭素量● C/N比#8⑥307

Plot #1・・・下方へ移動している？
斜面上方で、透水性がよく、リターの被覆もあるため、侵食は少ないと考えられる （が、不均一性も大きい）100

放射性Cs含量 (Bq/kg)
1000
10000
1000001000000

05

深さ (cm)1015202013_1
2014_1
2015_12530
358

ばらつきの例(Plot #1：上方のリター被覆地点)
Replicates, Cs, 2015
放射性Cs含量 (Bq/kg)
1000
100000000

5510

101515深さ
深さ (cm)(cm)

深さ (cm)1020

2015_a30

1a 1b 1c

2015_b30
30

2015_c3535352017/07/19 放射線計測F

放射性Cs含量(Bq/kg)
全炭素量 (%)
51020
10000 15 1000000

202525250100

2013_1
2015_a2014_1
2015_b2015_1
2015_cCs: 2013-2015

9

Plots: #1,#2,#6 ：侵食や堆積の少ないサイト
2013-2015
1000000y = 413.76e0.3525x
R² = 0.6545

放射性Cs含量 (Bq/kg)

100000
10000
1000

1_2610010y = 12.76e0.3691x
R² = 0.7321

101020全炭素量 (%)

2017/07/19 放射線計測F

3010侵食・堆積のある地点の放射性Cs含量と全炭素量Year: 2013-2015

1000000

y = 117.21e0.2727x
R² = 0.286

放射性Cs含量 (Bq/kg)

100000
10000
1000
10010

Year: 201310

放射性Cs含量 (Bq/kg)

1000000#8,10,11,12#3-4-5-6

100000510152025

全炭素量 (%)

10000
1000
100
y = 597.41e0.1681x
R² = 0.127

1010.010.020.0

30.0TC %2017/07/19 放射線計測F11土壌有機物の多寡とCsの移動には関連がある• 有機物が吸着サイトを覆う（吸着抑制、高橋ら(東大)）• 有機物結合体で移動する (Colloid facilitated transport)• その他のメカニズム？？
• 営農における有機物利用の推奨も考慮すると、Csの移動における有機物の役割をもう少し明らかにする必要がある• 若干であるが、溶存Csの供給もある。
(有機物の分解の稲の植物体中のCs,河川水中のCs）
12有機肥料の投入（特に除染農地）
森林周縁では沢水を利用した農業
沢水の溶存態Cs例：～0.1Bq/L⇒173kBq/d （飯舘村内の例）（懸濁態が9割以上を占める）
炉乾後
質量測定

懸濁態

SS濃度決定Ge半導体検出器による測定

0.45 µmメンブレンフィ
ルター

採水したサンプル

ろ過

溶存態ろ液1
レーザー散乱で粒子の有無を確認

Zn置換体
PBカートリッジ
溶存態137Csの吸着ろ液2廃液処理
13帰還後の問題

2．カリウム施肥によるCs吸収抑制
営農の再開・継続に向けて

2017/07/19 放射線計測F

14カリウム施肥効果の低い土壌
120

土壌AA

土壌B
土 壌 BD

子実の放射性Cs濃度 （Bq/kg）

10080

C6040200020406080

土壌の交換態K濃度 (mg K/100g 乾土）

福島県内土壌のK濃度と子実のCs濃度
2017/07/19 放射線計測F（福島県農業総合センター,2015 を改変）

15

実験試料
H26試験（Kを施用して、子実中の放射性Cs濃度を測定）

土壌A
土壌B
土壌C
土壌D

A
B
C
D

K施用で子実中Cs濃度 低K施肥の効きが悪い、砂っぽいのでK溶脱？
抑制効果はあるが子実中Cs濃度は依然高

土壌中の 137 Cs濃度(Bq/kg)
TC (%)
137137
全量
Cs 交換態
Cs
1837
82
1.41230740.77987
40.66
1590
49 放射線計測F2.64
2017/07/19

土性Light Clay
Sandy Loam
Sandy Clay Loam
Light Clay

1617

K添加・バッチ試験

K抽出量

K抽出率

K 抽出量・抽出率

・K: 10, 20, 30 kg/10a相当を添加
・圃場用水量の60%で5日間培養・酢安(1:5)で抽出

K抽出率=(抽出量-K0)/添加量18K添加 抽出試験：交換態Cs抽出量
Cs抽出量

土壌A:K施肥効く
土壌B,C:K施肥の効果？
土壌D:K施肥の効果はあるがまだCs移行多い

K: 0, 10, 20, 30 kg/10a相当

 土壌A：K施肥量の増加に伴い，交換態Cs抽出量低下 ？
 土壌B・Ｃ：K施肥量と交換態Cs抽出量に関係見られず
 土壌D：K施肥量の増加に伴い，交換態Cs抽出量増加？
19交換態カリウム保持容量
・1M KClを添加（1:10)し，KOHによりpH調整
・1時間振とう後，上澄みを捨て水で3回洗浄・酢安(1:5)で交換態Kを抽出

土壌A:K施肥効く
土壌B,C:K施肥の効果？
土壌D:K施肥の効果はあるがまだCs移行多い

 土壌pH（５～6付近)：土壌A > 土壌C > 土壌B > 土壌D
 土壌B・C：pHによるK保持量は一定 ⇐ 永久荷電由来
20 土壌D：K保持に対するpH依存性 ⇐ 変位荷電由来

カラム実験方法
カラム装置
30 mm（1h)

散水装置

全体装置図

φ5 cm

4 cm
20 cm
42K（半減期 12 h）添加66mg カリウム/100g 乾土（増肥区施肥量）
6.6mg カリウム/100g 乾土（慣行施肥量）（42Kは等量(10000cpm程度）、40Kで全K量を調整）
42Ar (β崩壊)→42
2017/07/19
放射線計測F
K21

測定項目
42K，137CsはRI施設内で測定

・42K，137Csの全量・含水比・EC（水抽出）・pH（水抽出，1M 酢酸アンモニウム抽出）・抽出溶液の各種イオン濃度（水抽出，酢安抽出）・抽出溶液に含まれる42K，137Cs（水抽出，酢安抽出）

水溶性イオン＝水抽出
交換態イオン＝酢アン抽出ー水抽出
固定態イオン＝全量ー酢安抽出2017/07/19 放射線計測F

22

カラム試験結果：豊浦砂(吸着無し）



42Kは下層まで移動し，深さ9cmでピーク

23

カラム試験結果：土壌A（K施用効果がある土壌）



水は深さ13cmまで移動し，K以外のイオンは深さ9～11cmでピーク
42Kは深さ5 cmまで移動し，交換態イオンの形態で多く存在
24

カラム試験結果：土壌B・C（K濃度上がらない土壌）
土壌B




土壌C

水は深さ11 cmまで移動し，K以外のイオンは深さ9 cmでピーク
42Kは深さ5 cmまで移動し，固定態イオンの形態で多く存在
25