福島成蹊学園福島成蹊高等学校
佐藤亜美，深田遥奈，菅野諒，紺野波瑠（顧問：山本剛）

日本農芸化学会

藻類を活用した放射性物質の回収に関する基礎的な研究

本 研 究 は 日 本 農 芸 化 学 会 2017 年 度 大 会（開 催 地： 京 都 女 子大）での「ジュニア農芸化学会」において発表され，優秀賞を 授 与 さ れ た． 福 島 第 一 原 発 か ら 約 60 km に あ り 比 較 的 空 間

化学と生物●

放射線量の値が高かった茶屋沼に棲息する藻類にストロンチウムを吸収・吸着する能力があることを見いだし，放射性物質の回収への利用を検討した研究である．東日本大震災での筆者らは茶屋沼周辺の作付け制限のあった水田より採取した土からシャジクモ（，図 1（D））を見いだし，研究検索の結果，イトシャジクモの体表面にカルシウムイオンを吸着するとの報告 3) を確認したことか
ら，採取した藻にはカルシウムイオンと同じアルカリ土

原 発 事 故 に て 発 生 し た 大 量 の 汚 染 水 処 理 の 問 題 を 抱 え る 今，類金属であるストロンチウムイオンも吸着できるのでは若い頭脳を結集したたいへん重要な研究への取り組みとしてないかという着想を得た．そして，表題の研究を開始・注目される．

進展させるに至っている．本稿では，特にミカヅキモ，アオミドロ，アミミドロについて，ストロンチウムイオ本研究の背景・目的ンの吸収・回収担体としての評価方法および実験結果を6 年前の福島原子力発電所の事故により放射性物質報告する．

（放射性セシウム・放射性ストロンチウムを含む）が拡散された．その後，本校の研究にて比較的空間放射線量の値が高い学校近くの茶屋沼の水質調査を行っていたところ，ミカヅキモの一種（，図1（A））を発見した．既往の研究報告からミカヅキモの末端空胞部分でバリウムイオンを分離固定する仕組みがあり，同じアルカリ土類金属であるストロンチウムイオンも分離固定するという記述を見いだした 1)．そこで，採集したミカヅキモを塩化ストロンチウム水溶液に投入すると，塩化ストロンチウム水溶液の電気伝導度が低下した．以上，本校の先行研究結果から，ミカヅキモを用いて，汚染水中の放射性ストロンチウムを除去することに，将来応用できないかと考え，平成 24 年 9 月より本研究を開始した．また，本校では，既報 2) を参考に，ミカヅキモが属する緑藻類にさらに着目し，近辺の池から独自 に 緑 藻 類 を 採 取 し， ア オ ミ ド ロ（sp. 図 1（B）） や ア ミ ミ ド ロ（，図1（C））においても同様の現象を確認してきた．さらに，

化学と生物 Vol. 55, No. 10, 2017

図 1 ■ 福島市茶屋沼で採集された藻類（A） ミ カ ヅ キ モ（（sp.）．（C） ア ミ ミ ド ロ（（D）シャジクモ（）．

）．（B） ア オ ミ ド ロ）．

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【実験方法，および結果】

液の調製，メスアップを経て，ストロンチウムをはじめミカヅキモによるストロンチウムイオンの吸収量の1.

定量とするアルカリ土類金属イオンのキレート滴定用の指示
薬 で あ る PC（Phthalein Complexone） を 用 い て，発表者らによる先行研究の結果，ミカヅキモにおいてストロンチウムイオンを細胞EDTA（0.01 M）による逆滴定からストロンチウムイオン濃度を求め，1 細胞当たりの吸収量を決定した．その内に吸収していることが福島大学での電子顕微鏡観察に結果，より明らかにされてきた．そこで，らも二日目の吸収量が最大となった．また，日本農芸化学会

どちはのような一般的なミカヅキモの約 3 倍の大きさで，淡水で最大クラスのミカヅキモである,に 比 べ 最 大 で 約 14 倍の吸収量となった．このことからの（図 2）のほうが，より多くのストロンチウムイオほうがストロンチウムの回収の実用化に向けて，より効ンを吸収するのではと考えた．そこで，両藻類によるス率的な活用が期待できると考えられた（図 2）．さらに，トロンチウム吸収を比較した．まず，塩化ストロンチウ吸収実験後のム 水 溶 液（0.01 M）18 mL を 試 験 溶 器 25 mL に 添 加 し，子顕微鏡による観察・解析を福島大学において実施しそこにが総計 2,000 細胞（た．その結果，図 3 の元素マッピングデータに示されるの場合は 20,000 細胞）になるよう藻体培養ようにミカヅキモの末端空胞と細胞側面より，ストロン液（2 mL）を加えて吸収実験を行った．藻体溶液のろチウムが観察され，本藻類は細胞全体でストロンチウム細胞については分析電イオンを吸収すると考えられた．
2.

アオミドロ・アミミドロによるストロンチウムイオンの吸収の可能性●

次に，アオミドロ・アミミドロによるストロンチウムイオンの吸収について調査した．まず，0.01 M 塩化ストロンチウム水溶液と塩化カルシウム水溶液それぞれに藻化学と生物体を投与し 3 日間インキュベートしたところ，塩化スト
ロチウム水溶液に投入した場合，アオミドロとアミミドロともに電気伝導度を測定するとどちらも電気伝導度が
図2■

ミカヅキモ 1 細胞当たりのストロンチウム吸収量の変化低下する現象が見られ，水溶液中の何らかのイオンを吸

図 3 ■ ミカヅキモ（）の電子顕微鏡写真と元素分析によるストロンチウムマッピングデータ

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図 4 ■ アオミドロ・アミミドロの電子顕微鏡写
真と確認された結晶の元素分析による元素マッピングデータ

収していると考えられた．そこで，塩化ストロンチウム

本研究の意義と展望

水溶液に投入したアオミドロとアミミドロの電子顕微鏡観察を福島大学で行ったところ，アオミドロの細胞内に現在も福島第一原発では大量の汚染水が発生している

観察された十字型の結晶からストロンチウムが検出されので，その処理に利用できる藻類の調査・研究を行うこた（図 4）．また，アミミドロの細胞内の丸型の結晶かとはとても重要である．処理した汚染水の一部を海に放らもストロンチウムが検出され（図 4），両藻類ともに出するという計画があるが，トリチウムなどの放射性物ストロンチウムの吸収を確認できた．さらに，アオミド質が残ったままであり，漁業関係者の不安を解消するたロの細胞内で生成される十字型の結晶にはカルシウムがめにも汚染水の問題を解決することは大切である．本研

特徴的に検出されることから（図 4），カルシウムイオ

究を通じて，茶屋沼で発見されたミカヅキモなどの藻類ンとの関連性について調査したところ，溶液に投入するで汚染水中の放射性ストロンチウムを効率良く回収する

前のアオミドロには十字型の結晶は観察されなかった

ことができれば，汚染水を処理する選択肢を増やすことが，投入三日後には，アオミドロの細胞内にある十字型ができる．福島で採集した藻類なので生態系などに及ぼの結晶の個数が増加することが判明した．この結果からす影響も少ないと考えられる．各地で原発の再稼働も実十字型の結晶の生成へのカルシウムイオンの関与が明ら施されるなか，福島における原発事故の問題を風化させかになった．

ないためにも高等教育の場でこのような調査・研究を継藻類を活用したストロンチウム回収の実用化に向け3.てこれらの結果を参考にして，藻類を活用したストロンチウム回収の実用化に向けての初期実験を行った．実験続することに大いなる意義を感じる．
謝辞：本研究の一部は，国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）および JSPS 科研費 JP15H00432 の助成を受けて実施されました．また（株）
リバネス教育総合研究所による，支援対象研究の認定を受け，本研究を遂行いたしました．これらのご援助に対して厚く御礼申し上げます．にはミカヅキモを使用し，透析用チューブに藻体を入れ，ストロンチウム溶液に投入することで回収実験を実施した．その結果，藻体へのストロンチウムの吸収量を求めたところ，実験開始後，2 日目に吸収を確認することができた．将来，汚染水中のタンクに藻類を封入した透析用チューブを用いて，簡便に放射性ストロンチウムイオンを回収できる可能性が示唆された．

文献
1) M. R. Krejci, B. Wasserman, L. Finney, I. Mcnulty, D.
Legnini, S. Vogt & D. Joester:, 176, 192(2011).
2) S. Fukuda, K. Iwamoto, M. Atsumi, A. Yokoyama, T. Nakayama, K. Ishida, I. Inouye & Y. Shiraiwa:,127, 79 (2014).
3) 浅 枝 隆， 藤 野 毅： 埼 玉 大 学 工 学 部 紀 要，39，152（2006）．

（文責「化学と生物」編集委員）

Copyright © 2017 公益社団法人日本農芸化学会
DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.55.719

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