報Vol.2, No.1, pp.13 - 18, 2014 / 環境放射能除染学会誌

文

福島県の水田土壌に自生するカヤツリグサ科マツバイの放射性Cs濃度

rofyteicoSehtefv
oitlcaanoriutdonaJeR©
fmononrioiv
tnai
Edeehtni
RemnoitanimatCon
榊原 正幸1*、佐野 栄2、久保田 有紀3、佐藤 康1
1
愛媛大学大学院理工学研究科 （〒790-8577 松山市文京町2-5）2
愛媛大学教育学部（〒790-8577 松山市文京町3）3（株）エヌ・イー サポート（〒132-0031 江戸川区松島一丁目43番15号）

Radioactive Concentration of Radioactive Cesium of Native Eleocharis Acicularis
in Paddy Fields of Fukushima Prefecture, Northeastern Japan
Masayuki SAKAKIBARA1*, Sakae SANO2, Yuki KUBOTA3, Yasushi SATO1

Graduate School of Science and Engineering, Ehime University(2-5 Bunkyo-cho, Matsuyama, Ehime 790-8577 Japan)
2
Faculty of Education, Ehime University (3 Bunkyo-cho, Matsuyama, Ehime 790-8577 Japan)
1

Nature Environment Support Co., LTD. (1-43-15 Matsushima, Edogawa-ku, Tokyo 132-0031)

3

Summary
Soil contamination with radiogenic Cs has a long term radiological impact because it is commonly transferred throughfood chains to human beings. Remediation of soil contaminated with radiogenic Cs remains one of the most important
problems after the Fukushima Daiichi nuclear disaster. The objectives of this research were to study the applicabilityof phytoextraction by aquatic plant Eleocharis acicularis of soil contaminated with 137Cs in paddy field, Fukushima
Prefecture, northeastern Japan.
In this study, we have investigated the distribution of native E. acicularis in Fukushima Prefecture and its abilityof absorption of radiogenic Cs in the paddy soils. As a result, the native E. acicularis has absorbed 2,400 Bq/kg in wet
weight in maximum. Eleocharis acicularis shows great potential for use in the phytoremediation of soil and watercontaminated by radiogenic Cs at the nuclear disaster area such as Chernobyl and Fukushima.
Key Words: Fukushima Daiichi nuclear disaster, Radioactive cesium pollution, Eleocharis acicularis,Phytoextraction, Paddy field

1．はじめに

馬市、南相馬市、楢葉町、富岡町、大熊町、双葉町、浪江町、（1）福島第一原子力発電所の事故による放射能汚染

飯館村およびいわき市などの福島県内の 13 市町村の水田およ2011 年 3 月 11 日、東北地方太平洋沖地震に起因して、東び畑で、放射性 Cs 濃度が制限の目安とされる 5,000 Bq/kg

京電力の福島第一原子力発電所において未曾有の世界におけを超えたことが明らかになった。一方、浪江町、飯舘村、富る最大規模の原子力事故が発生した。
この事故によって大量の岡町および大熊町などで、水田を中心に 20,000 Bq/kg を超え放射性元素が放出され、福島県を中心に広範囲にわたる土壌る放射性 Cs が検出された。

が放射能汚染された。放射性元素の中でも137

Cs は半減期が30.2 年であり、長期間土壌に残存するため、その対処が必要である。農林水産省によって作成された福島、宮城、栃木、群馬、茨城および千葉県の農地土壌における放射性 Cs の濃
1）

度データ によると、伊達市、本宮市、川俣町、大玉村、相（2）放射性セシウムで汚染された農地の除染対策の現状と課題

農林水産省は、これらの実証試験で得られた対策技術や知見を踏まえ、今後の除染作業における施工方法、施工管理*Corresponding author: E-mail: sakakiba@sci.ehime-u.ac.jp
13M. Sakakibara et al.

方法及び安全衛生管理方法の確立と作業歩掛の策定等に資すいう特長を有する。現在まで、植物を用いたファイトレメディる基礎データを収集するため、一定規模のほ場において実用エーションは、500 種類以上の既存種が検討されている。重化に向けた実証を行うこととし、平成 24 年 2 月に、福島県飯

金属汚染の場合、植物が媒体から重金属を吸収・蓄積する

rofyteicoSehtefvoitlcaanoriutdonaJeR©
fmononrioivtnaiEdeehtniRemnoitanimat
Con
舘村（長泥地区、小宮地区、草野向押地区）および川俣町（山ファイトエクストラクションと呼ばれる機能が用いられる。
ファイ木屋細田地区、山木屋日向地区）の約 40 ha の農地を対象とトレメディエーションに用いる植物の中でも重金属毒性に対すした農地除染対策実証工事（以下、「農地除染実証工事」）をる耐性を有し、重金属を高濃度に集積することが可能な植物開始した。
その結果に基づいて、具体的な除染対策技術の工は超集積植物（ hyperaccumulator ）と呼ばれている。

法・作業内容・実施上の留意点などの技術的基準を「農地除」として取りまとめ染対策の技術書（第 1 編 調査・設計編）（4）重金属超集積植物としてのマツバイ

カヤツリグサ科ハリイ属マツバイ（ Eleocharis acicularis ）は、ている。

北海道から沖縄まで全国各地の湖沼、ため池、水路や水田な（3）ファイトレメディエーションによる環境修復どに群生する抽水性の単子葉植物である。
マツバイは多年草でさて、植物を用いた環境修復技術であるファイトレメディあり、その繁殖力は極めて旺盛である。
マツバイに関する重金エーション（ phytoremediation ）は、重金属汚染された環境5）によって初めて報属吸収能力に関しては、榊原ほか（ 2006 ）この修復技術として極めて有効であることが知られている 2 - 5 ）。

告され、その後、多数の水耕栽培実験およびフィールド栽培の技術は、他の環境修復技術と比較して、①低コスト、②エ実験が実施され、Cu、As、Zn および Cd 等の超集積植物であネルギー消費 0 および ③環境への二次的負荷が少ない、とることが明らかになっている 5 -13 ）。

⑩●
⑪●

②●
③●
⑧●

⑨●

①●

⑫●

⑥●

⑦●

④●⑤●

⑬●

20 km

Fig. 1 Route map of field work for finding native Eleocharis acicularis of paddy fields in Fukushima
Prefecture.
Broken lines show the investigated routes. ★ is the localities of native Eleocharis acicularis. The
figure is modified from a digital map by "Digital Japan Web System" (http://portal.cyberjapan.jp/index.html).

14

Vol.2, No.1, 2014 / 環境放射能除染学会誌（5）本研究の目的の放射能濃度を測定した。
マツバイは根および地上部を併せ筆者のうち、榊原および佐野は、2011 年度に予察的調査として採取し、超音波洗浄機を用いてマツバイ表面に付着した土て福島県郡山市に自生するマツバイ 1 試料の放射性 Cs の放射壌を完全に除去したものを分析試料とした。土壌試料はマツrofyteicoSehtefvoitlcaanoriutdonaJeR©
fmononrioivtnaiEdeehtniRemnoitanimat
Con能濃度を測定かつ簡便な栽培実験を試み、マツバイが放射性バイの根圏域である地表から 5 cm まで採取した。本研究でCs を高濃度に吸収する可能性を指摘した14 ）。本研究では、福島第一原子力発電所事故によって放射性 Cs 汚染された水田は、マツバイおよび土壌試料は湿重ベースで測定した。
なお、土壌を除染するため、カヤツリグサ科ハリイ属マツバイを用いたファイトレメディエーション技術を確立する基礎的データとして、福島県内の放射性 Cs に汚染された水田土壌に自生するマツバイを探索し、それらの放射性 Cs の放射能濃度を測定した。

c2．調査・実験方法

福島県内における自生マツバイの探索は、2012 年 5 月に実施した。探索地域は、福島県中通りおよび会津若松市周辺の耕作されている水田もしくは休耕田である。
のべ 8 日間に亘る調査で、福島県内の 300 か所の水田に自生するマツバイを探また、発見した自生マツ索した。調査ルートを Fig. 1 に示す。

バイのうち、3 試料に関して土壌試料とともに放射性セシウム

dbpencilaeFig. 2 Mode of occurrences of native E. acicularis in paddy fields of Fukushima Prefecture.
a: E. acicularis in a paddy field of Fukushima Agricultural Technology Center in Koriyama City by
Sakakibara and Sano (2012), b: E. acicularis in a paddy field of Tadano in Ouse Town of Koriyama City,c, d: E. acicularis in a paddy field of Kuzuohigashidaira in Kuzuo Villege，and e: E. acicularis in apaddy field of Yamagoya of Kawamata Village. White arrows show the communities of E. acicularis in
the paddy fields.

15

M. Sakakibara et al.

福島県では、マツバイの地上部は冬季に枯れるため、測定さ（生鮮、お、本論文における移行係数は［農作物中の 137Cs 濃度

れたマツバイの放射性 Cs 濃度は 2012 年の春に吸収・蓄積さBq/kg ）］／［土壌中の 137Cs 濃度（乾土、Bq/kg ）］で求めた。

れたものであると判断される。

ただし、本研究の土壌データはすべて湿重ベースデータであrofyteicoSehtefvoitlcaanoriutdonaJeR©
fmononrioivtnaiEdeehtniRemnoitanimatCon
マツバイおよび土壌の放射性 Cs の放射能濃度測定は、財るが、その値を用いた参考値として移行係数を示した。

団法人 九州環境管理協会においてゲルマニウム半導体検出器を用いた γ 線測定によって行われた。測定は、「食品中の放射性セシウム検査法」（食安発 0315 第 4 号）および「緊急時に4．考察（1）ファイトレメディエーションによる放射性セシウム汚染の除染に関する現状と課題おける食品の放射能測定マニュアル」（平成 14 年 3 月 厚生労働省）に従って行われた。
なお、測定結果は試料採取日の濃セシウムは植物にとって必須元素ではなく、かつ一般に土度に補正した値を示している。

壌中の存在量も極めて低い。
ただし、Cs の化学的性質は K に3．結果あることが知られている。
この性質を利用して、土壌中の放射類似しているため、植物は一般に K と同様に吸収する性質が自生マツバイは、今回の調査によって、福島県内の約 300

性 Cs を除去するファイトレメディエーション技術が検討されてか所の水田のうち 13 か所から発見された（ Fig. 1）。自生マツ15 ）は 4 週間齢のヒマワきた。例えば、Dushenkov et al.（1997 ）バイはすべて農薬を散布していない休耕田から見出されたリ（ Helianthus annuus L. ）を水耕液（ 133Cs ＝ 200 µg/L、750（ Fig. 2 ）。自生マツバイは、休耕田において島状に群落を形mL ）で栽培し、24 時間後には水耕液中の Cs がほぼすべて吸成し、それが水田に散在する。今回、測定した 4 か所のマツバ16 ）（ 2006 ）は、収されることを明らかにした。
また、Soudek et al.

イおよびその土壌の放射性 Cs の放射能濃度は Table 1 の通り90である。各土壌の放射性 Cs の放射能濃度は湿重ベースで総長後の各部位における放射能の吸収量を測定した。
そして、栽Sr および 137Cs を添加した水溶液中でヒマワリを栽培し、成また、今放射性 Cs が 2,700 ～ 9,600 Bq/kg の範囲であった。

培後 32 日目に水溶液中の 137Cs の約 12 ％がヒマワリに蓄積さ回、測定したマツバイの放射性 Cs の放射能濃度は、湿重ベーれたことを明らかにした。

134

137

Cs が 230 ～ 1,000 Bq/kg、 Cs が 350 ～ 1,400 Bq/kg、総放射性 Cs が 580 ～ 2,400 Bq/kg で、総放射性 Cs の平均は 1,303 Bq/kg であった。これらの値は、榊原・佐野14 ）で報告された福島県農業総合センター内の水田の（ 2012 ）
6,170 Bq/kg には及ばないものの、マツバイは明らかに放射性Cs を吸収・蓄積している。しかしながら、マツバイの放射性Cs 濃度は、土壌のそれとの相関を示さなかった（ Table 1）。なスで

一方、ウクライナのチェルノブイリ原子力発電所の事故で広範囲に放射能汚染された地域では、放射性 Cs 汚染された土壌を用いて、ヒマワリやアオゲイトウ等の植物による同元素の吸収実験が行われている。
その結果によれば、アマランサス属
では移行係数が2（ dry/dry ）、あるいはそれ以上であったとい）Fuhrmann et al.,
う報告がある（ Dushenkov et al., 199917 ；2002 18 ））。

Table 1 Radioactivity concentration of radiogenic cesium of E. acicularis and soil in paddy fields in the
Fukushima Prefecture

E. acicularis growing naturally
in the paddy fieldradioactivity
concentration
BCF(Bioof radiogenic concentraCs (Bq/kg) of tion factor)
soilSample locality(No. in Fig. 1)

Sampling dateReference

1.623(wet/dry)

Fukushima
Agricultural
Technology Center,Koriyama City

2011.8.11

Sakakibara &Sano (2012)

2,700 (wet)0.215(wet/wet)

Tadano, Koriyama City(①)

2012.5.20

this study

1,400

5,600 (wet)0.429(wet/wet)

Kuzuo Villege (④)

2012.5.20

this study

580

9,600 (wet)0.097(wet/wet)

Namie Town (⑤)

2012.5.20

this study

radioactivity
concentrationof radiogenic
Cs (Bq/kg)

134Cs(Bq/kg)
(wet)

137Cs
(Bq/kg)
(wet)

6,170

3,080

3,090

3,800 (dry)

580

230

350

2,400

1,000

930

350

16Vol.2, No.1, 2014 / 環境放射能除染学会誌

以上のように、 ヒマワリやアマランサス等の植物は水や土壌を除去できることになる。以上のことから、マツバイによる放中の放射性 Cs を除去するファイトレメディエーション技術にお射性 Cs 汚染土壌のファイトレメディエーションは、他の除染ける有力な植物であると考えられている。

手法と比較して費用が安価であることおよび除染実施者が特rofyteicoSehtefvoitlcaanoriutdonaJeR©
fmononrioivtnaiEdeehtniRemnoitanimatCon19 ）20 ）一方、高橋ほか（ 2012 ） および小林・高橋（ 2012 ） は、殊技術を必要としない点で、極めて現実的であると判断される。

植物による放射性 Cs 除去の可能性について、福島県の東北今後、マツバイを使用して実際の除染試験を行う際、マツ農業研究センター福島研究拠点での実験結果を用いて詳細にバイの R/S 比（根部／地上部の量比）が他の水田雑草と比較検討している。彼らの検討結果に基づくと、各植物種の移行して大きいことおよび根系の深さが最大で 5 cmと浅いことを考

係数は乾物ベースで、ヒマワリの品種が最大で 0.074（ dry/dry ）、ケナフが 0.02（ dry/dry ）、アマランサスの品種が最大で0.048（ dry/dry ）、キノアが 0.022（ dry/dry ）、栽培ヒエが 0.029（ dry/dry ）、キビが 0.035（ dry/dry ）、ソルガムが 0.022（ dry/dry ）と極めて低い値しか得られていない。また、福島県飯舘慮すると、事故後未耕作の農地が除染対象として有効であり、村や福島県農業総合センターの圃場内で試験的に栽培が実施

業部会報告書に係る研究・調査・事業プラン（ 2011 年、研究されたが、農林水産省の発表によると、青刈りヒマワリの湿重代表者：榊原正幸）および日本科学技術振興機構（研究成果除染後マツバイを根ごと刈り取ることが重要である。

謝辞

本研究を行うにあたり、日本地質学会東日本大震災対応作

量当り放射性 Cs 濃度は 52 Bq/kg であり、かつ単位面積あた展開事業 研究 成 果 最 適 展開支援プログラム A - STEP

りの吸収量は作付け時に含まれていた土壌の放射性 Cs の約

フィージビリティスタディステージ探索タイプ、課題番号：1 /2,000 とほとんど浄化効果がないことが明らかになった。

AS232 Z00553E、研究代表者：榊原正幸）の事業費を使用し福島県農業総合センターでの実験結果も同様であり、ヒマワリた。
また、福島県農業総合センターおよび同センター生産環境

茎葉への移行係数は最大で 0.27（ dry/dry ）、子実へのそれは部の佐藤睦人氏に福島県内の自生マツバイに関する情報をい21 ）0.052（ dry/dry ）とかなり低い値であった 。

ただいた。

（2）マツバイによる放射性セシウムのファイトレメディエー
ション

参 考 文 献1） 農林水産省ホームページ：http://www.s.affrc.go.jp/14 ）榊原・佐野（ 2012 ） および今回の実験結果は、カヤツリグ

docs/press/pdf/110830 -24.pdf

サ科ハリイ属マツバイによるファイトレメディエーションによっ2 ） I. Raskin, R. D. Smith, D. E. Salt : Phytoremediationて放射性 Cs 汚染された水田土壌の除染が可能であることをこれらの測定したマツバイの生育期間は明らかではないが、そof Metals: Using Plants to Remove Pollutants from theenvironment. Curr. Opin. Biotech. 8, 221-226（1997 ）3 ） D. E. Salt, R. D. Smith, I. Raskin : Phytoremediation.
Annu. Rev. Plant Biol. 49, 643 - 668（1998 ）4） 吉原利一、後藤文之、増田太郎：植物による環境修復（1 ）の移行係数は 2011 年のそれが1.623（ wet/dry ）、2012 年は土─現状と遺伝子工学の適用に関する調査─。電力中央14 ）示唆している。2011 年のマツバイの測定値 は総放射性 Cs
量は湿重ベースで 6,170 Bq/kg、本研究の 2012 年のそれは湿。
重ベースで 580、930 および 2,400 Bq/kg であった（ Table 1）（ wet/wet ）と、壌データが湿重ベースではあるが 0.097～0.429

研究所報告 調査報告、U00022、1-36（ 2000 ）これまで福島で実施された上述の他の植物と比較して非常に5） 榊原正幸、原田亜紀、佐野 栄、堀利 栄、井上雅裕：高い値を示した（ Table 1）。特に、本研究のデータは、事故後マツバイを用いたファイトレメディエーションによる重金

1 年以上経過して土壌中の遊離 Cs が土壌中の粘土鉱物にト属に汚染された水環境の浄化。第 12 回地下水・土壌汚ラップされ、徐々に難溶性の形態に変化していると予想され染とその防止対策に関する研究集会講演集、545 -548

る22 ）にもかかわらず、初年度の他の植物のデータよりも高い値（ 2006 ）6） 榊原正幸、大森優子、佐野 栄、世良耕一郎、濱田 崇、を示している。
また、マツバイは春から秋にかけて 6 回植え替えることが可堀 利栄：マツバイによる廃止鉱山残土堆積場の重金属能であり、1 回あたりのマツバイの放射性 Cs 濃度は湿重ベース汚染された水・底質環境の浄化。第 14 回地下水・土壌

また、マツバイで約 1,000 Bq/kg であることを報告している。

汚染とその防止対策に関する研究集会講演集、130 -133

は草高が低いが高密度に繁殖するため、根および地上部を併（ 2008 ）

2せると湿重ベースで最大 6 kg /m 程度の生産量が得られるこ7 ） N. T. H. Ha, M. Sakakibara, D. Takehana, S. Sano, K.とが明らかになっている。
ここで、土壌の仮比重を１、浄化深Sera : Accumulation of heavy metals by Eleocharisacicularis in an abandoned mining site of Hokkaido,
Japan. The 14 th Symposium on Soil and GroundwaterContamination and Remediation, 550 -553（ 2008 ）度を 5 cm、土壌の放射性 Cs 濃度を 3,800 Bq/kg と仮定し、湿重収量 6 kg/m2、年 6 回植え替えするとして単純計算すると、マツバイは一年間で土壌から最大で約 19 % の放射性 Cs

17

M. Sakakibara et al.

8 ） N. T. H. Ha, M. Sakakibara, S. Sano, R. S. Hori, K.

Sera : The potential of Eleochar is ac icular is for
phytoremediation : case study at an abandoned minesite. CLEAN - Soil, Air, Water 37, 203 -208（ 2009 a ）9 ） N. T. H. Ha, M. Sakakibara, S. Sano: Phytoremediationof Sb, As, Cu and Zn from Contaminated Water by the
Aquatic Macrophyte Eleocharis acicularis. CLEAN Soil, Air, Water 37, 720 -725（ 2009b ）10 ） M. Sakakibara, A. Harada, S. Sano, R. S. Hori : Heavy
metal tolerance and accumulation in Eleochar isacicularis, a heavy metal hyperaccumulating aquaticplant species. Geo-pollution Science, Medical Geolog y andUrban Geolog y 5, 1- 8（ 2009）11） M. Sakakibara, M. Hikoda, S. Sano, K. Sera : Study on
cultivation method of El eocha r is a c ic ul a r is on
phytoremediation. Proceedings of the 20 th Symposium on
Geo-Environments and Geo-Technics, 235 -238（ 2010 ）Technol. 31, 3468 -3474（1997 ）
16 ） P. Soudek, R . Tyk va, R . Vankova, T. Vanek :Accumulation of radioiodine from aqueous solution byhydroponically cultivated sunflower（ Helianthusannuus L. ）. Environ. Exp.Botany 57, 220 -225（ 2006 ）17 ） S. Dushenkov, A. Mikheev, A. Prokhnevsky, M.
Ruchko, B. Sorochinsky : Phytoremediation ofradiocesium - contaminated soil in the vicinity ofChernobyl, Ukraine. Environ. Sci. Technol. 33, 469 - 475（1999）

rofyteicoSehtefvoitlcaanoriutdonaJeR©
fmononrioivtnaiEdeehtniRemnoitanimatCon18 ） M. Fuhrmann, M. M. Lasat, S. D. Ebbs, L. V. Kochian,J. Cornish : Uptake of cesium -137 and strontium - 90
from contaminated soil by three plant species；
application to phytoremediation. J. Environ. Qua., 31,904 -909（ 2002 ）19） 高橋義彦、飛奈宏幸、小林浩幸、木方展治：植物による土壌からの放射性セシウム回収の可能性。農業及び土12 ） N. T. H. Ha, M. Sakakibara, S. Sano: Accumulation ofIndium and other heavy metals by Eleocharisacicularis : An option for phytoremediation andphytomining. Bioresource Technol. 102, 2228 -2234（ 2011）13 ） M. Sakakibara, Y. Ohmori, N. T. H. Ha, S. Sano, K.
Sera : Phytoremediation of heavy metal - contaminatedwater and sediment by Eleocharis acicularis. CLEAN Soil, Air, Water 39, 735 -741（ 2011）

壌の放射能汚染対策技術 国際研究シンポジウム 要旨
集、153（ 2012 ）20） 小林浩之、高橋義彦：高吸収植物による放射性セシウム除去の可能性。土壌の物理性、121, 49 -53（ 2012 ）21） 平山 孝、鈴木安和、齋藤 隆、佐藤睦人、小林浩幸、
高橋義彦、加藤 仁、薬師堂謙：ヒマワリ栽培による土壌の放射性セシウムに対するファイトレメディエーション効果の検証。日本作物学会紀事別号（講演会要旨・資料集）、234 , 18 -19（ 2012 ）14） 榊原正幸、佐野 栄：放射性セシウムに汚染された水田

22 ） R. N. J. Comans, D. E. Hockley : Kinetics of cesium

土壌のカヤツリグサ科マツバイによるファイトレメディエー

sorption on illite. Geochim. Cosmochim. Acta 56, 3,1157-1164（1992 ）ション。日本地質学会 News、15, 3, 12 -14（ 2012 ）15 ） S. Dushenkov, D. Vasudev, Y. Kapulnik, D. Gleba, D.

Fleish er, K.C. Ting, B. En sley : Removal of uranium
from water using terrestrial plants. Environ. Sci.

2013 年 10 月 23 日 受付
2014 年 2 月 7 日 受理

和 文 要 約放射性 Cs に汚染された土壌は、 食物連鎖などによって、 人間に放射性物質の影響を長期的に及ぼす。 福島第一原子力発電所での事故後、 放射性 Cs に汚染された土壌の浄化は、 最も重要な課題の一つである。 本研究の目的は、 福島県で放射性 Cs汚染された水田における、 水生植物カヤツリグサ科ハリイ属のマツバイを用いたファイトレメディエーション技術による除染の実用性を検討することである。そのため、 この研究では、 福島県内の放射性 Cs 汚染された水田土壌に自生するマツバイを探索し、 放射性 Cs 濃度を調査した。その結果、 本研究で測定した自生マツバイは、 湿重ベースで最大 2,400 Bq/kg の放射性 Cs を吸収 ・ 蓄積していることが明らかになった。 本研究の結果に基づくと、 マツバイはウクライナのチェルノブイリや福島県などの原子力発電所の事故で放射性 Cs により汚染された土壌や水の除染に活用できる可能性が大きい。

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