第3章

放射性物質の異常放出事後対応に関する調査研究

3.1 作物地上部表面の放射性物質の挙動に関する調査研究
Behavior of Radionuclides on Crop Ground Surface
川端 一史, 箭内 真寿美, 今田 省吾, 多胡 靖宏, 吉田 聡
環境影響研究部

Hitoshi KAWABATA, Masumi YANAI, Shogo IMADA,
Yasuhiro TAKO, Satoshi YOSHIDA
Department of Radioecology
Abstract
Root crops (Chinese yam, radishes, etc.), grass, and apples are important crops for the areas surrounding
the first commercial nuclear fuel reprocessing plant in Aomori Prefecture and for the prefecture itself. We haveconducted studies on leaf absorption, translocation, and weathering for radishes and grasses, and on absorption
from leaf, trunk, and fruit surface and translocation for apples. However, weathering for depositions on theleaf and fruit of apple tree, and leaf absorption, translocation and weathering for Chinese yam are not wellknown. Therefore, we aimed at: obtaining empirical data on weathering of radiocesium deposited on the fruit
surface and leaf of apples, and on foliar absorption, translocation, and weathering of radiocesium depositedon the leaf surface of Chinese yam; and clarifying transfer parameters involved in these processes, thereby
providing a reliable means to predict the behavior of radiocesium transferred to crops under abnormal releaseconditions. In FY 2021, we studied the effect of rainfall on the weathering of cesium (Cs) deposited on fruitor leaf surfaces of the apple tree as dry aerosol. Potted 3-y-old ‘Fuji’ apple (Malus Domestica) trees graftedon M. 9 rootstock were used as the experimental plant.
After applying dry aerosol containing CsCl onto the fruit surfaces at three different fruit development
stages (early fruit development, fruit development, and late fruit development), the plants were exposed at
different rainfall intensities and rainfall durations using a rain simulator. Exposed fruits were collected and thesurfaces were washed with a solution containing detergent. The fruit uptake of Cs was measured by analyzing
the fruit and the solution samples obtained by washing the surfaces. In an experiment with the rainfall intensityof 1.2 mm h-1, the decrease in the remaining proportion of Cs applied on the fruit surface at the late fruit
development was approximated by a function with two exponential terms for rainfall duration. And in anexperiment with the duration of rainfall of 1 h, two components with different efficiencies for cesium removal
for rainfall intensity were found to exist. Furthermore, the remaining proportion of Cs on the fruit surface
exposed to rainfall intensity of 1.2 mm h-1 for 1 h tended to increase as the growth stage of the fruit progressed.
After applying dry aerosol containing CsCl onto the leaf surfaces of apple trees at the leafing stage andleaf growth arrest period, the plants were exposed at different rainfall intensities and rainfall durations using
the rain simulator. Exposed plant leaves were collected and treated in the same manner as mentioned above.
As with the results obtained for fruit surfaces, in an experiment with the rainfall intensity of 1.2 mm h-1, thedecrease in the remaining proportion of Cs applied on the leaf surfaces at the foliation stage was approximatedby a function with two exponential terms for rainfall duration. And in an experiment with the duration of
rainfall of 1 h, two components with different efficiencies for cesium removal for rainfall intensity were foundto exist. There was a tendency for less removal from the fruit surface as growth progressed, while removalfrom the leaf surface showed a tendency to become easier in the leafing stage.
We constructed a compartmental model for absorption from the surface of each part of the apple tree andtranslocation to the fruit. Then, data obtained from the experiments conducted between FY 2016 and FY 2019were applied to the compartment model and the values of the transfer parameters were obtained. Furthermore,
we obtained an equation between the remaining proportion and duration of rainfall or intensity of rainfall fromthe experiments conducted in FY 2020 and FY 2021 for the weathering factor from the surface of each part of
the apple tree and we obtained transfer parameters that can be incorporated into the advanced environmental
transfer and dose assessment model.
1. 目的

生育段階の異なる 3 時期（果実初期発達期、果実大型再処理施設の万が一の異常事象時には、放射発達期及び果実後期発達期）にリンゴ樹の果実表面性セシウム等の放射性核種が環境中に放出され、周に、又は生育段階の異なる 2 時期（展葉期及び葉面辺地域を始め、青森県内の広い地域を汚染する恐れ生長停止期）にリンゴ樹の葉面に粒子状セシウムをがある。そのため、大型再処理施設周辺地域で生産負荷し、負荷後降雨強度と時間を変えて雨にばく露される主要な農作物について、万が一の異常放出のした。雨にばく露した果実及び葉部を採取し、果実際に、農作物への移行を予測し、必要に応じて放射表面及び葉面を洗浄液で洗浄した後、果実は果実表性物質濃度を低減することが求められる。しかし、皮とその他の部位（以下、果肉）に分け、熱乾燥、作物の地上部表面からの放射性セシウムの吸収、気粉砕した。粉砕後の植物試料は混酸（HNO3 : H2O2 :象現象による除去（ウェザリング）及び転流についHClO4 : HF=2:1:0.013:0.13）で全分解し、得られた洗ては不明な点が多く残されている。そこで、本調査

浄液及び分解液中のセシウムを ICP 質量分析装置

では、放射性セシウムについて、青森県及び周辺地（HP-7700X、Agilent Technologies）で定量した。

域におけるそれぞれの主要農作物であるリンゴ及びナガイモに関する作物地上部での挙動に関する実証3. 成果の概要的データを室内実験により取得し、万が一の異常時結果の一例として、果実後期発達期にある果実表に放出された放射性核種の作物中挙動予測に資する面に粒子状セシウムを負荷し、降雨強度 1.2 mm h-1ことを到達目標としている。の雨に時間を変えてばく露した場合の植物残存率の令和 3 年度は、リンゴのふじ（Malus domestica

時間変化を Fig. 1 に、強度を変えて雨に 1 時間ばくBorkh. ‘Fuji’）幼木を対象に、粒子状セシウムを負荷露した場合の植物残存率と降雨強度との関係を Fig.

した果実表面又は葉面を雨にばく露し、ウェザリン2 に示した。植物残存率とは、果実に残存するセシウ

グ除去率を雨ばく露時間及び降雨強度別に求めるこム量（洗浄液に回収された量と果実中に存在するセとを目標とした。

シウム量の和）を初期沈着量で除した値である。
降雨強度 1.2 mm h-1 の雨に時間を変えてばく露し2. 方法

た場合の植物残存率は、時間の経過とともに指数関調査対象植物として、3 年生のふじ幼木を使用し数的に減少したが、2 時間を経過した以降は減少率た。また、実験は、環境条件をコントロールするたが小さくなった。このことから、果実表面上セシウ

め、全天候型人工気象実験施設内の大型人工気象室

ムの降雨によるウェザリング速度は降り始めに速く、内で行い、安定セシウムを使用した。

その後遅くなり、速度の異なる 2 成分が存在することが分かった。そこで、植物残存率の減少を二つの面に負荷した粒子状セシウムの降雨によるウェザリ指数項を持つ変化と仮定し、非線形最小二乗法によング速度は、果実表面からの傾向と同様、降り始めり、果実表面からの減少速度とその割合を見積もり、に速く、その後遅くなり、速度の異なる 2 成分が存

Fig. 1 中に実線で示した。減少速度の速い割合は 0.55在することが分かった。また、降雨強度の効果につで、速い速度は遅い速度の約 13 倍であった。

いても同様に、除去効率の異なる 2 成分が存在する

また、降雨強度を変えて雨に 1 時間ばく露した場ことが認められた。さらに、降雨強度が 1.2 mm h-1 の合の植物残存率は、強度が強くなるほど減少し、強雨に 1 時間のばく露では、葉面上セシウムは、果実-1度が 3.3 mm h まで減少率が大きく、その後小さく生育後期になるほど除去されやすい傾向を示し、果なる傾向を示したことから、除去効率の異なる 2 成

実表面からの傾向と逆であった。

分が存在することが認められた。そこで、植物残存平成 28 年から令和元年度までの 4 か年で、無降水率の減少を二つの指数項を持つ変化と仮定し、非線条件下におけるリンゴ樹各部位表面からの吸収及び形最小二乗法により、回帰式の各係数を求め、Fig. 2

果実への転流に関するコンパートメントモデルを構中に実線で示した。減少率の大きい成分の割合が全築し、それらの移行パラメータを得た。さらに、令体の約 75%を占め、その減少率は小さい成分の約 6

和 2 年及び 3 年度に、各部位表面からの降雨による倍であった。

ウェザリングに関するパラメータを得ることで、青果実の生育段階別に植物残存率を比較すると、降森県にとって重要な農作物であるリンゴに関して、-1

雨強度が 1.2 mm h の雨に対する 1 時間のばく露で現実的な被ばく線量を計算するために必要なパラメは、果実表面上セシウムは果実生育後期ほど除去さータを収集できた。

れ難い傾向を示し、降雨強度が強くなる、又は時間が長くなると、生育段階に依る差異は見られなくなる傾向を示した。
10Remaining proportion

Remaining proportion

展葉期及び葉面生長停止期にあるリンゴ幼木の葉

10.1

0.01
0Fig. 121010.10.01

468 10 12 14 16Duration of rainfall (h)Remaining proportion of Cs and duration ofrainfall. Remaining proportion of Cs wasdefined as the ratio of the sum of amounts on
fruit surfaces and in fruits to that loaded
initially on the fruit surfaces. Each verticalbar indicates the standard deviation of fivesamples. The line shows least squareapproximation by a function with two
exponential terms of duration.

0Fig. 2246810Rainfall intensity (mm h-1)

12Remaining proportion of Cs and rainfall
intensity. Remaining proportion of Cs wasdefined as the ratio of the sum of amounts on
fruit surfaces and in fruits to that loaded
initially on the fruit surfaces. Each verticalbar indicates the standard deviation of fivesamples. The line shows least squareapproximation by a function with two
exponential terms of rainfall intensity.