関東森林研究

論 文69-1(2018)

福島第一原発事故で汚染された様々な樹種の葉内 137Cs と K 濃度の関係
Relationship between leaf radiocesium and potassium concentrations in various tree species after theaccident of Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant
田中憲蔵＊１・齊藤哲＊１・三浦覚＊１・梶本卓也＊２・小林奈通子＊３・田野井慶太朗＊３
Tanaka KENZO＊１, Satoshi SAITO＊１, Satoru MIURA＊１, Takuya KAJIMOTO＊２, Natsuko I. KOBAYASHI＊３,Keitaro TANOI＊３＊1 森林総合研究所
Forestry and Forest Products Research Institute., Tsukuba, Ibaraki, 305-8687＊2 森林総研東北Tohoku Research Center, Forestry and Forest Products Research Institute, Morioka, Iwate, 020-0123＊3 東京大学大学院農学生命科学研究科
Graduate School of Agricultural Sciences, The University of Tokyo, Tokyo, 113-8657
要旨：福島県大玉村で様々な樹種の葉を 2014 年と 2015 年に採取し，ゲルマニウム半導体検出器を用いて 137Cs 濃度を測定した。樹種間で 137Cs 濃度に大きな違いが見られ，最も高い値を示したコシアブラは低い値を示したミズキに比べ，いずれの年も 20 倍以上高い値を示した。次に，一般に Cs とよく似た挙動を示すカリウム(K)に着目した。K 濃度は測定した 2 年とも種間で似た傾向が見られ，種間で数倍の違いがあった。また，各樹種の葉の K 濃度に加え，他の７元素(Al, B, Ca, Fe, Mg, Mn, Na)と葉の 137Cs 濃度の関係を調べたが，Mn を除き有意な関係はなかった。Mn 濃度はコシアブラで非常に高いため，種間で 137Cs 濃度と正の相関が認められた。
キーワード：カリウム，コシアブラ，セシウム，ミズキ，マンガン
Abstract: We measured leaf 137Cs concentrations of 16 (2014) and 12 tree species (2015) in Otama, Fukushima, Japan.
Concentrations of 137Cs were measured for grinded samples by using a germanium semiconductor detector (GEM20-70).
Concentrations of leaf potassium (K) and other 7 elements (Al, B, Ca, Fe, Mg, Mn, Na) were quantified by ICP-AES method. The
highest 137Cs concentration was observed in Acanthopanax sciadophylloides, whereas that value on Cornus controversa was thelowest among species. Interspecific relationship between most leaf elements (Al, B, Ca, Fe, K, Mg, Na) and 137Cs concentrations
were not significant. In contrast, leaf Mn concentration positively related with 137Cs concentration due to very high accumulationof Mn in A. sciadophylloides.
Keywords: Acanthopanax sciadophylloides, Cornus controversa, manganese, potassium, radiocesium

らの吸収量の違いにあることが安定 Cs と放射性 Cs の同

Ⅰ はじめに2011 年 3 月に発生した東京電力福島第一原子力発電所

位体比の差から示されている(11)。しかし，なぜ種間での事故(以下，福島原発事故)で大量に放出された放射性根からの放射性 Cs の吸収量が違うのかについては，Csセシウム(放射性 Cs)により森林が広域で汚染された(3)。の吸収過程や菌根の種類などから調査がなされているが森林の放射性 Cs の動態予測や，汚染された樹木の利用不明な点が多い(9，15)。一方，同一種内での研究から，を適切に行うためには，樹木に蓄積している放射性 Cs

放射性 Cs の植物体内での挙動は，同じアルカリ金属で量の正確な評価が必要である(3)。

性質が似たカリウム(K)に類似しており， K が集積する

チェルノブイリ原発事故や福島原発事故の調査から，部位で高くなることが指摘されている(17)。また，葉の植物においては草本，木本を問わず放射性 Cs の蓄積にK 含有量にも種間差があり(12)，K を多く含む種で放射種間差があることが認められている(1，11，13，16)。こ性 Cs が蓄積しやすい可能性がある。さらに，特定の元れら種間差の要因については，事故直後の樹皮からの放素を選択的に蓄積する樹種も存在し(5，12)，これらの性

射性 Cs の吸収量が種間で異なる点や，根からの放射性質と放射性 Cs の蓄積の種間差に何か関係があれば，どCs の吸収量の違いが指摘されている(2，11)。特に，事故のような植物で Cs を蓄積しやすいのかといった予測や，から数年経った時点での放射性 Cs の種間差は主に根かCs の吸収機構の解明，Cs 吸収を抑制する手法の開発に－39 －(受理日 2018 年 2 月 1 日)

い 137Cs 濃度を示すことはこれまでの研究でも指摘され役立つ可能性がある。
この研究では，福島原発事故で放出された放射性 Csている(5，11，13)。また，この樹種は安定同位体の 133Cs

濃度が様々な樹種でどのように異なるのか，種間の葉のの濃度も高いことから Cs を蓄積しやすい特性があるとK 濃度と放射性 Cs 濃度の関係に着目して調査を行った。

考えられた(1，10)。さらに，Cs の同位体比の研究からコ

また，K と同時に定量可能なアルミニウム(Al)，ホウ素(B)，シアブラは経根由来の放射性 Cs が多いことが分かってカルシウム(Ca)，マグネシウム(Mg)，鉄(Fe)，マンガンおり(10，11)， Cs を土壌から吸収しやすい生理的な機構(Mn)，ナトリウム(Na)についても放射性 Cs 濃度との関係が存在すると考えられた。
2000を調べたので報告する。

Leaf 137Cs in 2015 (Bq kg-1)

Ⅱ 材料と方法
調査は，福島県大玉村の落葉広葉樹二次林とスギ人工林で行なった。2011 年 7－8 月の放射性 Cs 蓄積量は19.3(kBq m-2)であった(4)。葉の試料は 2014 年が 16 種，2015 年は 12 樹種から採取した(表－1)。葉は，樹冠全体から採取し，よく混ぜ合わせて検体とした。全ての試料は，乾燥機で乾燥後粉砕し，放射性 Cs 濃度をゲルマニウム半導体検出器(GEM20-70, セイコー EG&G)で測定(A) Leaf 137Cs
PidStjMao150010000

灰化法で分解し，ICP 発光分光分析法でKなど７元素(Al，202014

2015

11112111111411333333033303030133

Leaf K in 2015 (mg g-1)

B，Ca，Fe，Mg，Mn，Na)を定量した。

Abb.
Acs
Acm
Ara
Caj
Cac
Clb
Coc
Mao
MelPrg
Quc
Qus
Stp
Stj
Crj
Pid5001000

15002000

Leaf 137Cs in 2014 (Bq kg-1)

137Cs の濃度で評価した。葉は 137Cs 濃度の測定後，湿式Species
Local name
Acanthopanax sciadophylloides
Koshiabura
Acer m ono
Itayakaede
Aria alnifolia
Azukinashi
Carpinus japonica
Kumashide
Castanea crenata
Kuri
Clethra barbinervis
Ryobu
Cornus controversa
MizukiMagnolia obovata
Honoki
Meliosm a m yriantha
AwabukiPrunus grayana
Uwamizuzakura
Quercus crispula
Mizunara
Quercus serrata
KonaraStewartia pseudocam ellia
Natsust ubaki
Styrax japonica
Egonoki
Cryptom eria japonica
Sugi
Pinus densiflora
Akamatsu

PrgCrjAcs

y = 0.49x + 39.02
r² = 0.84
P<0.01500を用いた(13)。また，134Cs の濃度が薄いため本研究ではTable1．Sampled species and number of individuals.

AcmQusClb0

し，半減期を使って各年の基準日(9 月 1 日)に補正した値

表－1． 採集した樹種と個体数．

AraCajCoc(B) Leaf K
y = 0.75x + 1.9
r² = 0.60
P<0.0115105005101520

Leaf K in 2014 (mg g-1)
図－１． 12 樹種の 2014 年と 2015 年の葉の 137Cs 濃度(A)と K 濃度(B)． 略号は表－１を参照．
Fig.1 Leaf 137Cs (A) and K (B) concentrations of 12 tree

Ⅲ 結果と考察
１．種間での葉の 137Cs 濃度 葉の 137Cs 濃度は，種間で異なると考えられた。2 年とも採取できた 12 種の葉のspecies between 2014 and 2015. Abbreviations of tree species
are shown in Table 1.

137Cs 濃度は，いずれの採取年でも同じ傾向を示し，コシ

アブラやウワミズザクラで高く，ミズキやホウノキで低２．種間での葉の K 濃度 葉の K 濃度にも種間で最かった(図－1A)。特にコシアブラの 137Cs 濃度は非常に高大３倍程度の差があった(図－1B)。葉の K 濃度は測定しく，ミズキやホオノキ，クマシデなど濃度の低い樹種のた２年ともリョウブやコシアブラで高く 10(mg g-1)以上20～30 倍あった。コシアブラが他の木本や草本に比べ高であった(図－1B)。一方，クマシデやホオノキでは 2 年－40 －関東森林研究69-1(2018)とも低く，濃度が高い樹種の約 1/3 の値であった。また，られなかった(表－2)。しかし，葉の Mn 濃度は 137Cs の針葉樹のアカマツとスギも K 濃度が低く，常緑針葉樹で濃度が高かったコシアブラで高い値を示し，そのため両K 濃度が低いというこれまでの報告と矛盾しなかった者に有意な正の相関があった(表－2)。また，137Cs が２番(12)。

目に高かったウワミズザクラでも Mn が検出されたが，３．
葉の 137Cs 濃度と K 濃度の関係 葉の 137Cs 濃度とそれ以外の樹種ではほぼ検出限界以下の濃度であった。

K 濃度には 2014 年，2015 年ともに有意な関係は見られコシアブラの高い Mn 集積能力については古くから知ら137Csれており，この研究の最大値(葉乾重あたり 0.96％)や平濃度の違いは，K 濃度の種間差以外の主要な要因がある均値(同 0.52％)は既往研究(同 0.3～2.3％)の範囲内であっものと考えられた。特に，葉の K 濃度が最も高かったリた(e，8，12)。コシアブラの高い Mn 集積能力には，根圏ョウブは 137Cs 濃度が低かった。一方，137Cs 濃度が最もでの Mn の可溶化と Mn 輸送を担うトランスポーター(運高いコシアブラは K 濃度も２番目に高い値を示し，K を搬体)の存在が指摘されている(7，15)。コシアブラの根圏蓄積しやすいと考えられた。

では pH が低下し Mn の可溶化を促進することがわかっなかった(図－2A，2B)。このことから，種間でのLeaf 137Cs in 2014 (Bq kg-1)2000ており(7)，これと同時に Cs の吸収も促進している可能(A) 2014性がある。実際，土壌の pH の低下が植物の Cs の吸収を促進することが分かっている(14)。また，根の内生菌が1500作る鉄運搬体が根圏における Cs および Mnの脱着を促進
Pid
Stj
Mao
Stp

1000

Ara
Caj
Coc
Mel

Acm
Qus
ClbCacPrg
Crj
AcsQuc

する可能性も指摘されているが，野外での詳細なメカニズムは不明である(15)。これらコシアブラの Mn 吸収能力の生化学的機構と，この樹種の高い 137Cs 蓄積に関連がある可能性がある。

500

表－２．葉の 137Cs 濃度と７元素濃度の相関分析結果．
数値は相関係数を示し，’ns’は有意差なしを意味する。
Table 2. Results of correlation analyses between
concentrations of 137Cs and 7 elements in leaf. ‘ns’ means notsignificant.

001020

Leaf K in 2014 (mg g-1)
2000
Pid
Stj
Mao1500

Leaf 137Cs in 2015 (Bq kg-1)

Correlation coefficient (r 2) and(B) 2015
Ara
Caj
Coc

statistical significanceAcm
QusClbPrg
Crj
Acs

2014

2015

Elements(n=16 species)(n=12 species)

Al

0.009, ns

0.000, ns

B0.008, ns

0.021, ns

Ca0.033, ns0.084, ns

Fe0.030, ns

0.066, ns

1000500005101520Mg0.001, ns0.001, ns

Mn0.960, P <0.010.863, P <0.01

Na0.000, ns0.058, ns

Leaf K in 2015 (mg g-1)
Ⅳ まとめ
図－２．葉の 137Cs 濃度と K 濃度の関係．
(A)2014 年と(B)2015 年．略号は表－１を参照．
Fig．2 Relationships between leaf 137Cs and potassium (K)concentrations in 2014 (A) and 2015 (B).
Abbreviations of tree species are shown in Table 1.

樹木の 137Cs 濃度は種間で大きく異なることが明らかになったが，その種間差の要因については樹種による葉の K 濃度の差からだけでは説明がつかなかった。また，
葉の 137Cs と Al，B， Ca， Fe， Mg， Na 濃度にも有意な相関は見られずこれらの元素蓄積の種間差と 137Cs の４．葉の 137Cs 濃度と７元素濃度の関係 葉の 137Cs とAl，B， Ca， Fe， Mg， Na 濃度には有意な関係は見－蓄積には関連は低いと考えられた。一方，コシアブラの137Cs と41 －Mn 濃度が非常に高いために両者に有意な正の相関が見られたが，その生理的な要因については今後研(2015) Evaluation of 137Cs accumulation by mushrooms and究を進める必要がある。

trees based on the aggregated transfer factor. J. RadioanalyticalNucl. Chem. 303: 2379-2389.

謝辞(10) SUGIURA, Y., KANASASHI, T., OGATA, Y., OZAWA,

本研究の実施にあたって現地調査や分析等で福島県や森H., TAKENAKA, C. (2016) Radiocesium accumulation

林総研の方々のご協力を頂いた。厚くお礼申し上げる。

properties of Chengiopanax sciadophylloides. J. Environ.

また本研究は，森林総研交付金プロジェクト「森林の放Radioact. 151: 250-257

射性セシウム動態解明による将来予測マップの提示」，農(11) SUGIURA, Y., SHIBATA, M., OGATA, Y., OZAWA, H.,

林水産業・食品産業科学技術研究推進事業「放射能汚染KANASASHI, T., TAKENAKA, C. (2016) Evaluation of

地域におけるシイタケ原木林の利用再開技術開発」，
林野

radiocesium concentrations in new leaves of wild plants two

庁委託事業「森林内における放射性物質実態把握調査事

years after the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant業」により実施した。

accident. J. Environ. Radioact.160: 8-24.
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究．68: 73-74

で汚染された森林における様々な樹木種の放射性セシウ(2) BROADLEY, M. R., WILLEY, N. J. (1997) Differences in

ム濃度．関東森林研究 67: 45-48

root uptake of radiocaesium by 30 plant taxa. Environ. Pollut.

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