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 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 ofrainfall or fog on the behaviors of I (I-, IO3-) on leaf surfaces was studied in FY 2010. Compartment models
were constructed for describing the behaviors of Cs, Sr and I by using results from the studies in FY
2007-2010, and the weathering half-lives by rainfall for the elements were obtained with the models.
After applying solid aerosols of NaCl containing NaI or NaIO3 onto the leaf surfaces of radish,Raphanus sativus, the plants were treated at different rainfall intensities and rainfall durations using a rainsimulator or at different atmospheric liquid water contents and fog durations using a fog simulator. After aplant sample was collected, its leaf surface was washed with a solution containing detergent. The resulting
washing solution and the plant sample were analyzed for I. The proportion of I remaining on the leaf surface
decreased as the rainfall intensity and duration increased, and in an experiment with a fixed rainfall intensity,
the proportion of I remaining decreased according to a function with two exponential terms for rainfall
duration.

Exposure to fog with the atmospheric liquid water content of 3.5 mg m-3, that is the geometricmean value for fog in Rokkasho, had no effect on removing I from the leaf surface. When the atmosphericliquid water content exceeded 3.5 mg m-3, I was removed from the leaf surface depending on the liquidwater content and duration of the fog. The proportion of I remaining on the leaf surface in an experimentwith a fixed liquid water content exponentially decreased with the duration.
Compartment models of the target elements were constructed for describing foliar uptake,translocation and weathering by rainfall. Typical half-lives of the target elements were estimated by using
the models and actual weather conditions. A unit amount of radionuclide was assumed to deposit onto theleaf surface at noon of a given date, and then the behavior of the radionuclide was simulated with the model

and actual weather condition during 20 d after the date. A half-life was obtained from the remaining
proportion in the plant and on the leaf surface on the assumption of exponential decrease. The half-lives
were calculated for each day from May to October in 2005 - 2010. The median values of 820 half-lives
obtained for Cs, Sr, I- and IO3- were 10, 7.6, 25 and 6.0 d, respectively. Only the half-life for I- in this studywas longer than the weathering half-life (14 d) used in the safety review of the large-scale commercial spent
nuclear fuel reprocessing plant located in Rokkasho, Aomori Prefecture, Japan.
1. 目的
作物葉面に沈着した放射性核種は、葉面から吸収され（葉面吸収）、作物内の他の部位へ移行する（転霧水量、霧ばく露時間を変えて行った。
③六ヶ所村の平均的な気象条件におけるウェザリン
グ係数の算出流）が、一部は降水や風等の気象現象により葉面か平成 21 及び 22 年度に実施した室内実験により求ら除去される（ウェザリング）。環境から人体への放めた複数の降雨強度と雨ばく露時間の組み合わせに射性核種の移行にとって作物は重要な経路であり、おけるCs、Sr、I-又はIO3-の植物残存率（初期沈着量

作物葉面に沈着した放射性核種の挙動を明らかにすに対する葉面上存在量と雨ばく露期間中における葉ることは被ばく線量評価上必要である。そこで、大部への吸収量の和の比）を用いて非線形最小二乗法

型再処理施設の立地する六ヶ所村の気象条件におけにより、植物残存率を降雨強度と雨ばく露時間で表る Cs、Sr 及び I の葉面吸収、転流及びウェザリング

す関数を導いた。得られた関数と平成 19 及び 20 年の速度を求め、地域特性に即した現実的な被ばく線度に求めた無降水条件における葉面吸収と転流の速量計算に反映することを目的とした。

度定数を合わせたコンパートメントモデルを作製し、平成 22 年度は、①葉面挙動に影響を及ぼす自然環境条件（霧粒の粒径分布、霧水の pH 等）を実フィ

六ヶ所村で実測した降雨頻度と降雨量を用いて降雨によるウェザリング半減期を算出した。

ールドで観測した。また、②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 I について、

3. 成果の概要

I の化学形態別にウェザリング及び葉面吸収に降雨①葉面挙動に影響を及ぼす自然環境条件の実測及び霧が与える影響を調査した。更に、③平成 18～

平成 18 年から平成 22 年までの測定の結果、六ヶ22 年度までの成果を取り纏め、六ヶ所村の平均的な所村内の霧粒の平均粒径は 15.8 μm であった。また、気象条件におけるウェザリング係数を求めた。

霧水中に含まれる各種イオン濃度の年平均値に、経年的変動傾向がないことを確認した。

2. 方法②I のウェザリング及び葉面吸収に降雨及び霧が与①葉面挙動に影響を及ぼす自然環境条件の実測える影響に関する室内実験

六ヶ所村内における実測値より、霧粒の平均粒径

葉面に沈着した I の降雨による除去には、I の化学及び霧水量を求めた。更に、霧水を採取し、霧水の形態に依らず、降り始めのウェザリング速度が速い

pH 及び霧水に含まれる各種イオン濃度を測定した。

成分とその後の遅い成分の 2 成分があることが分か②I のウェザリング及び葉面吸収に降雨及び霧が与った。

える影響に関する室内実験③六ヶ所村の平均的な気象条件におけるウェザリン

ハツカダイコンをI- 又はIO3- を含んだ固体エアロ

グ係数の算出ゾルにばく露した直後に、雨又は霧にばく露し、ば植物残存率に与える降雨の影響を式(1)で表し、a1

く露終了後に、葉面に残存するI及び植物体内に吸収は、1 を超えないように、式（2）に従うと仮定し、されたIを測定した。実験は、降雨強度、降雨時間、b1は式（3）に従うと仮定した。

y=a1 exp(-b1 t)+a2 exp(-b2 t)・・（1）a1+a2=1
y：植物残存率
a1：第 1 成分の分配率
a2：第 2 成分の分配率
b1：第 1 成分の速度定数（h-1）
b2：第 2 成分の速度定数（h-1）
t：雨ばく露時間（h）

により、葉面に沈着した放射性核種の挙動をシミュレーションした。即ち、与えられた日の正午に沈着した放射性核種の挙動を以後の実際の気象に応じて計算し、20 日後の収穫時に残留している割合から、Cs、Sr、I-及びIO3-について半減期を求めた。これを平成 18～22 年の 5 月から 10 月までの毎日について求め、得られた 820 の半減期の統計量をTable 1 に示した。得られた半減期は、正規分布にも対数正規分布にも従わなかったため、代表値は中央値とした。

a1=1-h exp(-k R) ・・・（2）b1=m R ・・・（3）7.6 日、25 日及び 6.0 日となった。大型再処理施設のR：降雨強度（mm h-1）

安全審査で用いられている農作物に沈着した放射性h, k, m：係数

核種のウェザリング除去率は、放射性核種の種類及その結果、Cs、Sr、I-及びIO3-の半減期は各々10 日、び気象条件に依らず一定な値であり、5.7×10-7 s-1で第 2 成分の速度定数（b2）は、第 1 成分に比べ、3-3-1ある。この値から半減期を計算すると 14 日になる。

桁以上小さいため、1×10 h の一定値とした。式（2）本調査のCs、Sr及びIO3-の半減期は、安全審査での値と式（3）を式（1）に代入し、実験で得られた全て（14 日）より短かったが、I-の半減期はより長かっの降雨強度と雨ばく露時間の組み合わせにおける植た。したがって、より現実的な被ばく線量評価を行物残存率を用い、各々の元素又は化学形態について、うためには、放射性核種及びその化学形の違い並び係数h、k、mを非線形最小二乗法により求めた。そに気象条件を考慮する必要があると考えられる。の結果、式（1）による計算値は概ね実測値を再現できていた。
次に、葉面吸収、転流及び揮散の速度定数として、無降水条件におけるパラメータを使用することとし、式（1）と合わせて、コンパートメントモデル（Fig. 1）

Weathring

Table 1 Statistics of half-lives calculated for Cs, Sr, Iand IO3- using the compartment model (Fig. 1).

Parameter of no rain condition

Equation (1)StatisticDeposition

Leafsurface 1(LS1)

UptakeTranslocation

Leaf(L)Leaf
surface 2(LS2)Weathring

Half life (d)Volatilization*

Roottuber(R)Volatilization*

Fig. 1 Compartment model describing foliar
uptake, translocation, volatilization andweathering by rainfall of Cs, Sr and I inplant.
* Only for I.

CsSr

IO3-I-

Arithmetic mean

9.7

7.3

23

5.7

Standard deviation

3.7

2.6

5.9

0.9

Geometric mean

8.76.721

5.6

Median

10.3

7.6

25

6.0

Minimum

0.32

0.32

0.67

0.41

Maximum

15.1

11.7

33

8.6

n=

820

820

820820