原発事故による放射性物質の植物における動態竹中 千里
名古屋大学大学院生命農学研究科

Outline
1. 背景
2. 研究の目的
3. さまざまな植物葉中の137Cs濃度
4. 植物による137Cs吸収
5. スギの枝葉から花粉までの137Cs輸送

背景1．137Ｃｓを用いた森林における表面侵食量の推定方法

Global fallout

Newton 2011年7月号

背景1．137Ｃｓを用いた森林における表面侵食量の推定方法
137Csの特徴•大気圏核実験・原発事故起源•大気中に拡散・広域に降下•表層の土壌粒子に速やかに強く吸着•強いγ 線（半減期30.2年）を放出

供給時期が既知
広い範囲に存在
土壌とともに移動測定が容易

人工放射性核種 137Cs を表面土壌の標識として利用した侵食土砂量の測定方法の開発
137Cs濃度

137Cs濃度

流出
深度

表面侵食
土壌における137Csプロファイルの変化

林床植生が消失し表面侵食が起こっているヒノキ人工林

0100

0200

137Csの垂直分布と現存量の測定

対照地; 3872

1000100（三重県ヒノキ人工林の事例）

2000200
01000300
200

尾根C0;
2770
100200C1; 1676

1000300

200300

平均侵食速度
7.3 t・ha-1y-1

1002000100C2;2001725

02000100300•Takenaka, C, Onda, Y. and Hamajima,Y. (1998）The Science of the Total
Environment 222:193-199.

100

現存量(Bqm-2)
縦軸；深度
横軸；137Cs 濃度

C3;0 2258 100

2000300100•Fukuyama,T. and Takenaka,C.(2004) The
Science of the Total Environment 318：187-195.
•Fukuyama,T., Takenaka,C. and Onda Y.(2005)
The Science of the Total Environment 350：238-247.

C4; 1073
0200100

0200100300200谷

300

C5; 549200

背景２．ファイトレメディエーション 植物を用いた重金属汚染土壌の浄化

Cdと Znの高濃度蓄積植物の探索と蓄積メカニズムの解明
ハクサンハタザオ （アブラナ科）
Arabidopsis halleri ssp.gemmifera

葉
Cd:1,800 mg/g
Zn:20,000 mg/g
・Kubota,H. and Takenaka,C. (2003)
International J. Phytoremediation 5(3):1-5.

タカノツメ （ウコギ科）
Gamblea innovans

葉および枝表皮
Cd:130～150 mg/g

・Takenaka,C., M.Kobayashi and S.Kanaya (2009)
Environmental Geochemistry and Health 31:609-615
・Takenaka,C., Hayakawa N., M.Kobayashi and S.Kanaya ,Tomioka R. (2011) Jpn. J. Forest Environment, 53: 1-15.
・Hayakawa N., Tomioka R., Takenaka C. （2011）Soil Scienceand Plant Nutrition 57(5):691-695.

研究の目的1. 放射性セシウムの陸域生態系における動態を明らかにする
2. 放射性セシウムの高濃度蓄積植物を探す

高濃度に汚染した森林・農地の管理・除染

http://radioactivity.mext.go.jp/

さまざまな植物中の137Cs測定
植物試料採取：286試料
木本77種、草本76種
周囲の表面土壌（表層５cm）
１地点３ｻﾝﾌﾟﾙ
2011年5月～2012年3月
採取地点：福島県内（郡山、いわき、相馬、伊達、川俣町）
分析
植物試料：
水洗後、イメージングプレートによる観察(72～96時間曝露）
乾燥、粉砕後、
http://radioactivity.mext.go.jp/
Sampling point
Ge検出器によるγ線スペクロトメトリー
土壌試料：
Ge検出器によるγ線スペクロトメトリー

さまざまな植物中の137Cs測定

イメージングプレートによる放射性物質の検出
マメ科木本イタドリ

クズ

クリ
シダ

ヨモギ

モミジイチゴ
ヤマザクラ

スギナ
木本植物

(1) 写真草本植物(2) イメージングプレート画像

2011年5月 福島県伊達市で採取•同時期に展開したと思われる植物葉でも放射性物質の存在が大きく異なる•木本植物の葉における放射性物質の存在が明瞭

TF値による評価
TF値（Transfer Factor, 移行係数）＝植物中137Cs放射能（Bq/kg)/土壌中137Cs放射能（Bq/kg）
通常は、個々の植物がもつ土壌からの137Cs吸収能力の指標
今年の植物体地上部中の137Csは、葉面から吸収されたものか根から吸収したものか不明

TF値を降下した137Cs量に対して、捕捉・吸収した137Cs量の相対値として使用

全測定試料中TF値の上位２０試料

137Cs

Max:
ササsp 115,000 Bq/kg

13/20が木本

木本植物のほうが捕捉・吸収・蓄積しやすいTF値の頻度分布

常緑木本植物のほうが捕捉・吸収・蓄積しやすい移行係数(TF)>1010～1

アセビ
ヒサカキ
ササ
ヤシャブシ
マサキ
ドクダミ
サザンカ

ドクダミ
シキミ
チャノキ
コアカザ
ヒノキ
ヤマユリ
ヤブツバキ
スギ
モミジイチゴ
ネズミモチ
クリ
ヤマツツジ
セイヨウ
ノコギリソウ
アカマツ
アカソ

TF=植物中のCS/土壌中のCs
1～0.1 0.1～0.01
オカトラノオササ
ヌルデ
キンモクセイ
クマイチゴ
カナメモチ
アカツメクサオオシマザクラセイタカ
アワダチソウ
ヒマワリ
ヒナタイノコヅチ
クズ
キクイモ
カラスノエンドウ
ゼンマイ

イネ
カナムグラ
キバナコスモス
ヒメコウゾ
アレチウリ
アジサイ
アザミ
マツヨイグサオオブタクサ

検出限界
以下
ソバ
オオイヌタデ
アリタソウ
エノコログサキンエノコロハリエンジュ

植物による137Cs吸収
Cs

Cs
Cs
Cs
Cs

経根吸収
Cs

表面吸収(葉面、樹皮etc..)

Cs

常緑樹の葉のIP画像
シラカシ（2012年3月採取）•旧葉には点状で放射性物質が存在•新葉は葉の形に薄く存在常緑樹の葉のIP画像
ヒノキ（左）とオウゴンシノブヒバ（右）2012年3月採取•旧葉には点状で放射性物質が存在•新葉は葉の形に薄く存在落葉樹の葉のIP画像
マメ科木本

イタドリ

クズ

クリ
シダ

ヨモギ
モミジイチゴ

ヤマザクラ

スギナ•葉柄部分に粒子状に放射性物質が存在•葉芽に付着した放射性物質が吸収された？
2012年４月6日
モミジイチゴの枝林床稚樹のIP画像

トウネズミモチの稚樹

2011年10月採取
A0層（腐葉土層）に根が存在•根の先端から葉先端まで放射能検出•経根吸収？

林床稚樹のIP画像

リョウブの稚樹2011年６月採取•根の先端から葉先端まで放射能検出•経根吸収？

林床稚樹のIP画像
アカマツ

2011年６月採取•地上部のみ放射能検出•経根吸収なし？

ヒマワリでは？？
Laboratory analyses of 137Cs uptake by sunflower,reed and poplar

Petr Soudek, Richard Tykva, Tomas Vanek
Chemosphere 55 (2004) 1081–1087

Newton 2011年7月号

2011年9月14日 農林水産省発表
http://www.s.affrc.go.jp/docs/press/110914.htm

農林水産技術会議HP
http://www.s.affrc.go.jp/docs/himawari_syobun.htm

除染目的等で栽培されたひまわりの処分方法について
ひまわりを緑肥として活用している場合、これまでどおりほ場にすき込んでも差し支えありません（注）ひまわりに菌核病や空洞病等が発生していた場合には、後作の作物にも感染する可能性があります

ので、すき込むことは好ましくありません。
（参考1）
福島県内の2箇所のほ場（※）において、ひまわりを栽培し、開花期～開花20日後の地上部10サンプル及び根4サンプルに含まれる放射性セシウム濃度を測定したところ、以下の結果が得られています。この結果に基づき、今回のひまわりの廃棄方法を決定したところです。
（※）福島県農業総合センター（郡山市）及び相馬郡飯舘村。
土壌中の放射性セシウムはそれぞれ1,045 Bq/kg、7,715Bq/kg。

ひまわりの放射性セシウム濃度（生草重量）
地上部
根
12～79 Bq/kg
64～232 Bq/kg

ヒマワリでは？？
137Csの測定結果（伊達市霊山こどもの村）
27,000Bq/kg
移行係数：0.28

移行係数＝
植物体中放射能/土壌中放射能（Bq/kg)/(Bq/kg)

砂質土壌のため？

ヒマワリでは？？

ヒマワリのIP画像
Stem
Seed
LeavesRoot•根の先端から葉先端まで放射能検出•経根吸収

植物による137Cs吸収•常緑樹・落緑樹ともに当年葉に放射性物質存在•常緑樹のほうがTF値が高い試料が多い•落葉樹も葉柄等に放射性物質が存在

放射性セシウムの葉面吸収、表面吸収が起こった
林床の稚樹、砂質土壌で、根に放射性物質が検出される個体が存在
林床：樹冠から水溶性137Csの供給多い
吸収されやすい砂質土壌：セシウムの吸着は少ない

放射性セシウムの経根吸収が起こった
土壌タイプによる？ 植物種による？

成木でも？

スギの枝葉から花粉までの137Cs輸送
Cs

雄花Cs

Cs

当年葉Cs

旧葉Cs

花粉

スギ試料

採取地点
• 福島県農業総合研究センター• 福島県林業研究センター• 伊達市霊山こどもの村• 相馬市• 伊達郡川俣町山木屋地区• 森林総合研究所広域調査による高レベル汚染区（４ｻﾝﾌﾟﾙ）

期間
2011年9月以降
月1回

http://radioactivity.mext.go.jp/
Sampling point福島県林業研究センターのスギ試料• 福島県選抜の精英樹
東白川５号（A-83）相馬６号（A-142）相馬１号 （A-145）• 花粉の少ない精英樹「南会津４号」（A-507、A-513、A-515）
2010年７月にジベレリン処理• 福島県 内で発見された雄性不稔個体の挿し木クローン（I-724、I-728、I-734）
2011年７月上中旬にジベレリン処理

スギ葉のIP画像
生葉枯葉

当年葉

写真画像

IP画像
2011年9月 採取

雄花の成熟過程

山木屋

林業センター
雄性不稔

9月

11月

花粉の状態750μｍ

分離した花粉の電子顕微鏡写真

75μｍ

名大構内
スギ花粉

写真

IP画像
119時間暴露

福島435
スギ花粉

スギ旧葉から花粉への137Ｃｓ移行（11月 or 12月採取試料）

旧葉

当年葉

雄花

雄性不稔

品種や処理による違いは不明

まとめさまざまな植物葉中の137Cs濃度
・木本植物葉中の濃度が高い

植物による137Cs吸収
・表面吸収（葉面、その他の部分）が起こった・経根吸収を確認（特に、林床植物、砂質土壌から）
スギの枝葉から花粉までの137Cs輸送
・旧葉に付着した137Csの一部が吸収され、新たに展開した葉（当年葉）に輸送された・当年葉から雄花への137Cs輸送は雄花形成時
・花粉形成時は雄花中の137Csが花粉へ輸送
・当年葉から雄花への輸送と、雄花内での花粉への輸送は、メカニズムが異なる可能性