1.3.2 作物葉面における挙動
Behavior of Trace Elements on Leaf Surfaces of Crop Plants
川端 一史, 長谷川 英尚, 塚田 祥文, 高久 雄一, 久松 俊一
環境動態研究部

Hitoshi KAWABATA, Hidenao HASEGAWA, Hirofumi TSUKADA,
Yuichi TAKAKU, Shun'ichi HISAMATSU
Department of Radioecology
Abstract
Radionuclides released into the atmosphere are deposited on the leaf surfaces of crop plants, taken up
by the plants, and translocated to other parts from the leaves. Some amount of the radionuclides deposited
onto the leaves is removed from the surfaces by the environmental process called weathering, i.e. removal
by rain, wind, etc. Although weathering and translocation are important processes involved in the radiationdose assessment of radionuclides from plants, site-specific parameters to describe those processes have notyet been elucidated. This work aims to establish site-specific parameters for those processes for Cs, Sr, and I
using stable elements in a climate chamber in which meteorological conditions are controlled. The effect ofrainfall on the behaviors of Cs and Sr on leaf surfaces was studied in FY 2009.
After applying solid aerosols of NaCl containing Cs and 86Sr onto the leaf surfaces of radish,Raphanus sativus, the plants were treated at different rainfall intensities and duration time of rainfall using arain simulator. After plant samples were collected, leaf surfaces were washed with acidified water containing
detergent and the washing solutions for each sample were collected. Each washing solution and plant sample
was analyzed for Cs and Sr.
Since results for Cs and 86Sr were similar to each other, those for Cs are described hereafter. Analysis
results showed that more Cs was removed from the leaf surfaces as the rainfall intensity and time increased.
The remaining proportion of Cs on the leaf surfaces for rainfall intensity was approximated by a function
with two exponential terms of time. The fraction of the compartment with faster decreasing rate was 0.7 0.9 except for the rain intensity of 1.2 mm h-1.
To examine the aftereffect of rain, plants loaded with the target elements on the leaf surfaces weretreated for 1 or 3 h at the rainfall intensity of 0.7 mm h-1, and then were maintained for 1 or 4 d in thechamber at 20°C and 70% relative humidity with 12 h light cycle at 20,000 lx. The surface absorption,
which was defined as the ratio of the amount of Cs in the plant to the sum of that on leaf surfaces and in theplant, just after the rainfall treatment was equal to or larger than the control value without the treatment.
Although surface absorptions for 1 or 4 d after the treatment showed a relatively large variation, they wereaffected by rainfall, and tended to increase with rainfall intensity.
The absorption ratio was defined here as the ratio of the amount of Cs in the plant to that loaded
initially on the leaf surfaces, and used as an index of Cs remaining in the plant. The absorption ratio of Cs
for the plant treated with rainfall did not significantly differ from that for the control plant. Although part of
the Cs on the leaf surfaces was removed by the rainfall, the surface absorption tended to increase more thanfor the control. Therefore, the overall effect of rainfall on the absorption ratio became unclear and further
analysis of the results is required for elucidating the weathering effect of rain.

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1. 目的

露後の栽培条件は、温度 20℃、照度 20,000 lx、明暗

作物葉面に沈着した放射性核種は、葉面から吸収各 12 時間とし、栽培期間中、培養液 100 mlを 1 日 2され（葉面吸収）、作物内の他の部位へ移行する（転回各植物に与えた。

流）が、一部は降水や風等の気象現象により葉面か採取した植物の葉面に残存するCs及びSrを洗浄・ら除去される（ウェザリング）。環境から人体への放回収した後、植物体を葉部、主根部及び支根部に分

射性核種の移行にとって作物は重要な経路であり、割した。即ち、植物から切り取った葉部を葉面洗浄

作物葉面に沈着した放射性核種の挙動を明らかにす液（0.05 N HNO3 + 0.1% Triton X-100）100 mlに浸す

ることは被ばく線量評価上必要である。そこで、大ことにより葉面を洗浄した。分割した植物部位のう型再処理施設の立地する六ヶ所村の気象条件におけ

ち葉部は、凍結乾燥後粉砕し、混酸（硝酸、フッ化る Cs、Sr 及び I の葉面吸収、転流及びウェザリング水素酸、過塩素酸）で全分解した。また、雨ばく露の速度を求め、地域特性に即した現実的な被ばく線

後 1 日目と 4 日目に採取した試料は、主根部も同様に全分解した。葉面洗浄液及び分解溶液中のCs濃度、量計算に反映することを目的とした。

86

Sr濃度及び 86Sr/88Sr同位体比をICP質量分析装置に

平 成 21 年 度 は 、 全 天 候 型 人 工 気 象 実 験 施 設より測定した。

（ACEF）の大型人工気象室において、植物葉面に固体エアロゾルで沈着させた Cs 及び Sr について、3. 成果の概要

ウェザリング及び葉面吸収に降雨及び霧が与える影響を調査した。また、室内実験の条件設定に活用す実験結果の一例として、降雨強度別に塩化物エアるため、葉面挙動に影響を及ぼす自然環境条件（霧ロゾルで葉面にばく露したCsの葉面上残存率と雨粒の粒径分布、霧水の pH 等）を実フィールドで観ばく露時間との関係をFig. 1 に示した。降雨強度が測した。ここでは、植物葉面に固体エアロゾルで沈増大するにしたがい、葉面からより多くのCsが除去着させた Cs 及び Sr の降雨によるウェザリングに及されているのがわかる。全ての降雨強度で、降り始ぼす降雨強度又は降雨時間の影響及び葉面吸収に与めのウェザリング速度が速い成分とその後の遅い成える降雨の影響を報告する。

分の 2 成分があることが分かった。降雨強度 1.2 mm
h-1の場合を除くと、速い成分の速度定数は、降雨強2. 方法度が増大するにしたがい、大きくなる傾向を示した。

本実験では、実験用植物にハツカダイコンを使用

また、初期沈着量の約 7～9 割が速い成分に分配されした。Cs及びSrの経根吸収量を低減するために、土た。

壌の代わりにガラスビーズを用いた固形培地耕で栽

次に、Fig. 2 に降雨強度 0.7 mm h-1で 1 時間又は 3培を行った。固体エアロゾルは、Na ClとCs及び86Sr

時間、雨をばく露した後のCs葉面吸収率を雨ばく露の塩化物を混合した水溶液を使用して、まずミスト後の栽培期間別に示した。葉面吸収率は、葉面上及を発生させ、その後ミストの水分を加熱乾燥して生び植物内存在量の総和に対する植物内存在量の比で成させた。

ある。雨ばく露直後の場合、無降雨に対する降雨 1エアロゾルばく露チャンバー内で、播種後 26～30時間又は 3 時間の葉面吸収率の比は、各々1.0、4.1日目のハツカダイコンに固体エアロゾルを 6 時間ばであった。また、雨ばく露後の栽培期間が 1 日の場く露した後、直ちに雨をばく露し、雨のばく露終了

合、その比は、各々2.8、3.4 であり、栽培期間が 4直後に、3 個体の植物を採取した。実験は、複数の日の場合には、各々1.1、1.6 であった。全ての栽培降雨強度と降雨時間の組み合わせについて行った。

期間で、雨をばく露することにより、葉面に残存し-1

また、降雨強度 0.7 mm h で、降雨時間 1 時間及び 3ていたCsの吸収率は、同等か大きくなる傾向を示し、時間の条件については、雨ばく露直後の他に、雨ば有意差も認められた（Fig. 2）。
また、無降雨条件の葉面吸収率は、雨ばく露の時

く露後 1 日目と 4 日目にも植物を採取した。雨ばく- 21 -

間経過とともに、徐々に大きくなったが、雨をばく期間で、無降雨条件の Cs 植物内存在割合と各降雨露した植物の葉面吸収率は、雨ばく露開始後 1 日経

時間の植物内存在割合には、有意な差は認められな過するまでに急激に増大し、その後の変化は小さかかった。

った。したがって、固体エアロゾルで葉面に沈着ししたがって、今回の実験条件では、葉面が雨で濡た Cs は、雨水に溶け込むことにより、吸収され易れることにより、葉面からの Cs 吸収は促進された

くなり、葉面吸収が促進されたと言える。

が、降雨によるウェザリングの割合が大きかったた

更に、Fig. 3 に、Fig. 2 と同じ条件で雨をばく露しめ、雨ばく露 4 日経過後の Cs の植物内存在割合は、た後の葉面への Cs 初期沈着量に対する植物内存在無降雨条件に比べ、小さくなる傾向を示した。また、量の比（以下、植物内存在割合）を示した。降雨 1同様な傾向が Sr にも認められた。

時間で 1 日栽培した植物の植物内存在割合は、無降雨条件より大きくなる傾向を示したが、全ての栽培
0.7

1

Absorption ratio

Remaining proportion

0.60.1
Rainfall intensity（mm h-1）
0.7
1.2
2.0
3.30.5

Duration of rainfall (h):0:1:30.4
0.3
0.2
0.1

0.01048016120

Duration of rainfall （h）

Fig. 1

Remaining proportion of Cs on leaf surfaces
and rainfall duration. Vertical bars indicate thestandard deviation of 3 samples. The lines
show a least square approximation by afunction with two exponential terms ofduration time.

10.9Surface absorption

0.8
0.7

＊ ＊

0.6
0.5

＊

0.4
0.3
0.2
0.1
001
Days after rainfall treatment (d)4Fig. 3 Absorption ratio of Cs defined as the ratio of
amount of Cs in plant to that loaded initiallyon the leaf surfaces. Vertical bars indicate thestandard deviation of 3 samples.

＊Duration of rainfall (h)
:0
:1
:3

1
Days after rainfall treatment (d)4Fig. 2 Surface absorption defined as the ratio of
the amount of Cs in plant to the sum ofthat on leaf surfaces and in plant.
Vertical bars indicate the standard
deviation of 3 samples.
* indicates a statistically significant
difference from the control with no rain
treatment.

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