2.3.2 作物葉面における挙動
Behavior of Trace Elements on Leaf Surface 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 surface by the environmental process called weathering, i.e. removal byrain, wind, etc. Although weathering and translocation are important processes involved in the radiation dose
assessment of radionuclides from plants, site-specific parameters to describe those processes have not yet
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 ofrelative humidity on the behaviors of I- and IO3- on leaf surfaces and in plants was studied in FY 2008.
After applying solid aerosols of NaCl containing NaI or NaIO3 onto the leaf surfaces of radish plants,Raphanus sativus, the plants were grown for 14 d in the chamber at different relative humidity levels. The
foliar uptake and translocation to root tubers of I were periodically obtained by analyzing plant samples andthe solutions obtained by washing the leaf surface. Fraction of volatilized I was estimated by subtracting thesum of the I fraction in the plant and the washed amount from the amount of I initially deposited on the leafsurfaces. The deposited amount of I was estimated by using sample plants collected just after the applying
the aerosols.
Absorption of I- into the plant on 14 d after the applying the aerosol was several times higher than thatof IO3-. Translocations of both of I- and IO3- to root tuber were lower than 10% of the deposited I. Volatilized
fraction of I- was 23 - 31% of the deposited I, while IO3- was hard to volatilize. To analyze the behavior of I
applied on leaf surfaces and in the plant, a dynamic model with four compartments was constructed. Twocompartments were adopted as compartments of I on leaf surface for describing two phases of foliar
absorption with rapid and slow rates. The fraction of I- partitioned into the first leaf surface compartment
was approximately seven times larger than that of IO3-. The first leaf surface compartment had a large rate
constant of 2.2 - 7.2 d-1 to transfer I into the leaf, while the rate constant of the second one was a few order ofmagnitude smaller than that of the first one. The ratio of the rate constant of I- translocated from root tuber tothe leaf to that of the reverse route was approximately seven times larger than that of IO3-. This indicatedthat I was absorbed from the leaf surface with different chemical forms depending on the applied forms.
Rate constants and partition constants to the first leaf surface component were not affected by the relative
humidity levels examined.

1. 目的

ばく露後 1 日、2 日、5 日、9 日及び 14 日）、各 3 個

作物葉面に沈着した放射性核種は、葉面から吸収体の植物を採取した。

され（葉面吸収）、作物内の他の部位へ移行する（転採取した植物の葉面に残存する I を洗浄した後、流）が、一部は降水や風等の気象現象により葉面か植物体を葉部、主根部及び根毛部に分割した。葉面ら除去される（ウェザリング）。環境から人体への放洗浄液として、0.1%の Triton X-100 溶液に水酸化テ射性核種の移行にとって作物は重要な経路であり、トラメチルアンモニウム（TMAH）を加え、pH を 9作物葉面に沈着した放射性核種の挙動を明らかにすに調整した溶液 100 ml を用いた。葉部及び主根部は、ることは被ばく線量評価上必要である。そこで、大凍結乾燥後粉砕し、TMAH 溶液で I を抽出した。葉型再処理施設の立地する六ヶ所村特有の気象条件に面洗浄液及び抽出溶液中の I 濃度は、ICP 質量分析おける Cs、Sr 及び I の葉面吸収、転流及びウェザリ装置を使用して測定した。

ングの速度を求め、地域特性に即した現実的な被ばく線量計算に反映することを目的とした。

3. 成果の概要

平 成 20 年 度 は 、 全 天 候 型 人 工 気 象 実 験 施 設

実験結果の一例として、70% RH の条件で行った（ACEF）の大型人工気象室及び小型人工気象チャ結果を Fig. 1 に示す。植物各部位の I 存在割合及びンバーを使用して、植物葉面に固体エアロゾルで沈葉面洗浄液に回収された葉面上残留分の割合は、沈着した I の葉面挙動に及ぼす湿度又は風の影響を、I着量に対する比である。沈着量はばく露直後に採取--の化学形態別（I , IO3 ）に調査した。また、室内実した植物試料中 I 量と葉面積より求めた。また、揮験の条件設定に活用するため、葉面挙動に影響を及散分は、沈着量から植物内及び葉面上残留量を引いぼす自然環境条件（降雨強度、雨滴の粒径分布、霧て求め、負の値となった場合は 0 とした。両化学形

粒の粒径分布、雨水及び霧水の pH 等）を野外で観態とも、すべての湿度でばく露後数日間は、葉面上測した。ここでは、植物葉面に固体エアロゾルで沈残留分が減少し、葉部及び主根部の存在割合が増大着した I の葉面吸収と転流に及ぼす湿度の影響に関したが、その後はほとんど変化がなかった。

して、安定 I を使用して I の化学形態別に調査した結果を報告する。

ばく露後 14 日目の葉面吸収率、主根部転流率及び大気への揮散率を沈着量に対する割合で表し、Table1 に示した。I-の葉面吸収率は、エアロゾルばく露後

2. 方法

14 日目で 50%以上であったのに対し、IO3-の場合は本実験では、実験用植物にハツカダイコンを使用10～20%であり、I の化学形態により差異が認められした。植物の栽培は、I の経根吸収量を低減するたた。また、主根部への転流率は、両化学形態を通しめに、土壌の代わりにガラスビーズを固形培地に用て最大 8%であり、葉部から主根部へは転流しにくいた固形培地耕で行った。固体エアロゾルは、キャかった。更に、I-の場合、葉面に沈着した I の 20～

リアーとなる NaCl に NaI 又は NaIO3 を混合した水30%が大気へ揮散したが、IO3-では比較的揮散しにく溶液を使用して、ミストを発生させた後、ミストのかった。

水分を加熱乾燥して生成した。

次に、I の葉面上残存率、植物各部位の存在割合

エアロゾルばく露チャンバー内で、播種後 23 日目及び揮散率の時系列変化から、葉面吸収、転流及びのハツカダイコンに固体エアロゾルを 6 時間ばく露大気への揮散の速度定数を計算した。Fig. 2 に植物した後、相対湿度を 50、70 又は 90%とした小型人における葉面吸収、転流及び揮散に関するコンパー

工気象チャンバー内で栽培した。湿度以外の条件は、トメントモデルの概念図を示す。葉面吸収に関して

温度 20℃、照度 20,000 lx、明暗各 12 時間で統一しは、ばく露後速やかに吸収される成分（以下、第 1た。栽培期間中、培養液 100 ml を 1 日 2 回各植物に成分）とその後ゆっくり吸収される成分（以下、第与えた。
ばく露後所定の時間経過後に（ばく露直後、2 成分）の 2 成分が認められたため、葉面を 2 つのコンパートメントに分けた。また、葉面から葉部へた。また、葉部から主根部への速度定数に対する主の吸収及び大気への揮散は非可逆的に、葉部と主根根部から葉部への速度定数の比（RR/RL）は、I-の方部間の転流は可逆的に進むものと仮定した。Table 2が平均で約 7 倍大きな値を示し、葉面から吸収されに各コンパートメント間の速度定数と第 1 成分の分た化学形態が異なることを示唆した。しかし、分配-配率（PLS1）を示す。I の第 1 成分の分配率は、平均率及び各コンパートメント間の速度定数には、両化-で IO3 の 7 倍であり、化学形態による差が認められ学形態とも湿度による差異は認められなかった。

◆：Leaf surface, ■：Leaf, △：Root tuber, ○：Volatilization
10I1-Relative distribution

Relative distribution

100.10.010.001

IO3-10.1
0.010.001
0510
Days after application of I （d）

Fig. 1150510Days after application of I （d）

15

Relative distribution of I applied on leaf surface of radish plant.
Vertical bar indicates a standard deviation of three samples.
Volatilization
RV1

PLS1

Deposition

Leafsurface 1（LS1）

UptakeRLS1

Leaf
surface 2（LS2）1－PLS1

Translocation
RL

Leaf
（L）

Roottuber（R）

RR

RLS2

RV2
Volatilization

Fig. 2Compartment model describing foliar uptake, translocation and volatilization of I in plant.

Table 1 Absorption, translocation and volatilization of I applied on leaf surface of radish plants up to 14 d after theapplication.
Translocation
to root tuber（%）

Humidity

Absorption
into plants(%）（% RH）

I-

IO3-

I-

IO3-

I-

50

73 ±6

14 ±5

7.6 ±1.6

6.0 ±3.925 ±6

10 ±1070

62 ±1114 ±44.8 ±1.8

3.8 ±1.4

23 ±140.2 ±0.29056 ±319 ±35.9 ±2.7

3.3 ±1.0

31 ±1Volatilization
（%）
IO3-0

Table 2 Partition constant to the first leaf surface component, and rate constants of foliar uptake, translocation
between leaf and root tuber and volatilization to atmosphere of I in compartment model.
Chemical Humidity
formI-IO3-（% RH）
5070
90507090

Partition
PLS1
0.78
0.74
0.69
6.5×10-2
0.12
0.12

RV1

RV2

00.12
1.5 1.8×10-2
1.0 7.6×10-2
0.77
00.77
000Rate constant （d-1）
RLS1
RLS2
5.20
4.5 2.9×10-2
7.2
0
3.0 2.6×10-3
4.2 7.0×10-4
2.20RL
1.1
0.26
1.4109.70RR152.9141220
1.1

RR/RL
13.7
11.4
9.8
1.2
2.1－