3.2 放射性物質の移行低減化に関する調査研究
Reducing Transferability of Radionuclides from Soil to Crops
木花 将, 海野 佑介, 武田 晃, 大塚良仁, 山上 睦, 多胡 靖宏, 吉田 聡
環境影響研究部

Masashi KIHANA, Yusuke UNNO, Akira TAKEDA, Yoshihito OHTSUKA, Mutsumi
YAMAGAMI, Yasuhiro TAKO, Satoshi YOSHIDA
Department of Radioecology
Abstract
Several radionuclides, including radiocesium and radioruthenium, can be released to the environment
after possible accidents in spent nuclear fuel reprocessing plants. Countermeasures to reduce radiocesiumtransfer from soil to crops have been investigated extensively since the 2011 accident at the Tokyo ElectricPower Company’s Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Station, and their effectiveness were found to dependon many factors including types of crops and soil. The aim of this study is to clarify the mid- to long-term
effects of countermeasure techniques for reducing transfer from soil to grass and translocation from rice shootto brown rice. In addition, characteristics of radiocesium mobility in soil are also investigated. In FY 2021,
we: 1) investigated the effect of spraying calcium (Ca) onto rice shoot on cesium (Cs) translocation from leaf
to brown rice; 2) established a laboratory experimental method for investigating radiocesium transfer from soil
to grass at different cultivation periods; 3) established an experimental grassland for investigating long-term
effects of countermeasures to reduce radiocesium transfer from soil to grass; and 4) established an analyticalmethod for stable ruthenium (Ru).
Rice plants (Oryza sativa subsp. japonica ‘Masshigura’) were grown in soil pots. Solution containing
Ca with different concentrations as well as Cs were sprayed onto shoots during the vegetative growth period.
Spraying Ca decreased the Cs concentration in brown rice, while it did not affect grain yield. The Spraying Ca
is suggested to be effective for reducing transfer of radiocesium deposited in the vegetative growth period tobrown rice.
A cultivation experiment system using soils spiked with 137Cs tracer was developed for the measurementof transfer of 137Cs from soil to orchardgrass (Dactylis glomerata L.) in three different cultivation periods.
Higher concentrations of 137Cs in shoots observed at the third cultivation were suggested to be caused bytransfer both from root to shoot and from soil to grass.
We developed grassland plots with different soils and various applications of chemical fertilizers oramendments. Analysis of the soils collected from each plot showed that soil properties affected transferabilityof radiocesium from soil to grass, and especially the properties of exchangeable potassium and available
phosphate were changed with the application of chemical fertilizers or amendments.
We confirmed that Ru-K edge X-ray absorption near the edge structure can be applied for speciation
analysis of Ru added to soil samples. In addition, we developed a chemical separation method to remove
molybdenum which interferes with Ru measurement in sample solutions by ICP-MS.

1. 目的
大型再処理施設の万が一の異常事象発生時には、

2. 方法
2.1 転流抑制調査

放射性セシウム及び放射性ルテニウム等の放射性核

イネの栄養成長期における植物体地上部へのカル種が環境中に放出される可能性があり、周辺地域をシウム散布が、葉に沈着した放射性セシウムの玄米始め、青森県内の広い地域を汚染する恐れがある。

への移行に与える影響を調べた。野外で土耕栽培しそのため、大型再処理施設周辺地域で生産される主たイネにおいて、栄養成長期に週 2 回、計 9 回にわ要な農作物について、万が一の異常放出の際に、農たってセシウム及びカルシウム散布液を散布した。

作物への移行を予測し、必要に応じて放射性核種濃

この時、散布液のセシウムは塩化セシウム（CsCl）度を低減することが求められる。福島第一原子力発の形態で濃度を 1.25 µM とし、カルシウムは塩化カ電所事故後、作物への放射性セシウムの移行を効果ルシウム（CaCl2）の形態で濃度は 0～30 mM に変的に低減するための対策が進められたが、土壌や作えて設定した。その後玄米を収穫し、誘導結合プラ物の違いによって低減効果が異なることが明らかにズマ質量分析計（ICP-MS, Agilent 7700, Agilent

なってきた。その中でも、大型再処理施設周辺で重Technologies）を用いて玄米中セシウム濃度を分析

要な作物である牧草については、放射性セシウムのした。

移行低減対策の中長期的な効果が土壌によって異な2.2 収穫時期別移行抑制調査ることが判明しており、その原因には不明な点が多牧草における同一年の収穫時期による放射性セシく残っている。また、イネ及び牧草について、カリウム濃度変動に影響する要因を明らかにし、カリウウム施肥に加えて、セシウムの再転流を抑制する技

ム、リン等の施用により、収穫時期別のセシウム濃術を用いることにより、異常事象発生後に想定され度を低減すること（2 番草、3 番草のセシウム濃度る多様な状況に対応できることが期待できる。ま低減化）が可能か検証するため、RI トレーサーをた、放射性ルテニウムについては、環境中における用いた室内栽培実験手法を検討した。予備実験とし存在形態や挙動に関する科学的知見が乏しいため、て、137Cs を添加した土壌を用いて牧草を栽培し、万が一の異常事象発生後に資する対策を構築するた

各収穫時期における牧草地上部中の 137Cs 濃度をオめには、環境中における挙動に関する情報を集積すートウェルガンマシステム（AccuFLEX γ 7001,る必要がある。

ARC-7001B, 日立アロカメディカル）を用いて測定

本調査では、イネ及び牧草を対象に、これまでに有効性が認められた放射性セシウムの移行低減化手した。
2.3 移行抑制経年変化調査法を青森県の土壌の特性に適合させ、実環境に応用

環境科学技術研究所構内に長期の栽培試験のためするための実証的試験を行い、中長期的効果を明らの試験圃場を整備した。1 区画の面積 4 m2 のコンクかにする。放射性ルテニウムの環境中挙動に関する

リート枠内に、牧草へのセシウム移行性に影響を及基礎的知見を得、将来の移行低減化手法の開発に資

ぼす土壌特性が異なる 2 種類の六ヶ所村内の土壌をする。これらにより、万が一の異常時に放出された客土し、施肥及び資材施用が異なる試験区を合計放射性核種の低減化に資することを目的とする。

26 区画設置し、オーチャードグラスを播種した。

令和 3 年度は、以下の項目について調査を実施し各試験区から土壌を採取し、土壌特性の分析を行った。

た。

1) 転流抑制調査

2.4 形態別溶出調査

2) 収穫時期別移行抑制調査

大型放射光施設 SPring-8 のビームライン BL14 に3) 移行抑制経年変化調査

おいて X 線吸収端微細構造（XANES）によるルテ4) 形態別溶出調査

ニウムの存在形態解析のための分析条件を検討した。さらに、環境試料にルテニウムを添加して存在形態分析を行う際の適正添加量を調査した。加えことで、1 番草よりも 2 番、3 番草の放射性セシウムて、ICP-MS（Agilent 8900, Agilent Technologies）に濃度が高くなる現象を再現できた。また、3 番草の放よるルテニウム定量時に妨害となる Mo の除去に必

射性セシウム濃度が高くなる現象には土壌から牧草要な化学分離法を開発した。

への放射性セシウムの移行に加えて、牧草地下部から牧草地上部への放射性セシウムの移行が寄与して

3. 成果の概要いることが示唆された。

3.1 転流抑制調査

3.3 移行抑制経年変化調査

栄養成長期における葉へのカルシウム散布により玄米中のセシウム濃度が減少し、また散布量の増加とともに減少する傾向が認められた。これにより、土耕栽培したイネにおいて栄養成長期の葉へのカルシウム散布が葉に沈着したセシウムの玄米への移行抑制に効果を示すことが示唆された（Fig. 1）。また、カルシウム散布による収量への影響は見られなかった（Fig. 2）。
3.2 収穫時期別移行抑制調査
牧草中の収穫時期別放射性セシウム濃度を調査可能とする RI トレーサーを用いた室内栽培実験手法を確立した。確立した室内栽培実験手法を用いる

土壌分析の結果、土壌から牧草へのセシウム移行性に影響を及ぼす交換性カリウム及び可給態リン酸等は施肥及び資材施用に応じた変化を示していた。
整備した区画を用いて、土壌中放射性セシウムの牧草への移行性低減化手法の中長期的な効果の検証を開始した。
3.4 形態別溶出調査
ルテニウム標準試薬を用いて XANES により各種形態の解析が可能であることを確認した。さらに、土壌試料へルテニウムを添加してその存在形態をXANES により分析する際の適正添加量を設定した。
加えて、ICP-MS によるルテニウム定量時に干渉するモリブデンを除去する化学分離法を確立した。

Fig. 1 Effect on cesium concentration in brown rice from spraying calcium chloride (CaCl2) onto shoots.

Fig. 2 Effect on grain yield from spraying calcium chloride (CaCl2) onto shoots.