第３章

排出トリチウムの生物体移行に関する調査研究

3.1 大気排出トリチウムの大気－植物間移行パラメータに関する調査研究
Tritium Transfer from the Atmosphere to Crops
谷 享, 新井 竜司, 多胡 靖宏, 久松 俊一
環境影響研究部

Takashi TANI, Ryuji ARAI, Yasuhiro TAKO, Shun’ichi HISAMATSU
Department of Radioecology
Abstract
Although its amount is normally limited, tritium (3H) is released into the atmosphere from operation ofthe spent nuclear fuel reprocessing plant in Rokkasho, Japan. Tritiated water (HTO) enters crop plants byfoliage uptake from the atmosphere and by root uptake after deposition to the ground, which may cause apossible increase in the internal radiation dose of residents in the vicinity of the reprocessing plant whoconsume these crop plants. Therefore, estimation of the 3H concentration in the edible parts of crops isnecessary for the assessment of the local radiological impact of 3H from the reprocessing plant. In this study,a dynamic compartment model was established to describe tritium accumulation in a root vegetable plant.
We investigated the deuterium enriched water (HDO) uptake of radish plant (Raphanus sativus L.) via
the leaf and the root. Radish plants were exposed to HDO vapor or HDO-enriched nutrient solution during alight or dark period at 14 d after seeding, and free water deuterium (FWD)

concentrations in free water inthe leaf and root during and after the exposure were determined. Radish plants were also exposed to HDO
vapor at 10, 12, 14, 15, 17 or 19 d after seeding, and organically bound deuterium (OBD) concentrations in
the leaf and the root harvested at 20 d after seeding were determined.
From the data obtained, we constructed a five-compartment model of deuterium metabolism in theplant. In this model, the leaf consisted of a FWD compartment and two OBD compartments (OBD1 andOBD2), while the root consisted of a FWD compartment and an OBD compartment. In the leaf, the FWD,
OBD1 and OBD2 compartments were sequentially connected to each other, and the FWD and OBD
compartments in the root were connected similarly. The OBD1 had output to the root OBD compartment
through translocation. Part of the HDO uptake via root directly entered the leaf FWD compartment, and theroot FWD compartment had output to soil water.
The values of transfer parameters in the model were estimated from the results of the experiments.
Although the model well estimated the OBD concentrations with good agreement to the observed values,
estimated FWD concentrations in leaf and the root did not agree well with the observed values. Further
study is required to improve the accuracy of the five-compartment model of deuterium metabolism.
1. 目的

移行し、自由水トリチウム（FWT）となる。FWT

大型再処理施設の稼働に伴い微量ながら排出さの一部は代謝によって線量換算係数が FWT より大れるトリチウムは、水の形態（HTO）で作物体内にきな有機結合型トリチウム（OBT）になることから、- 24 -現実的な被ばく線量評価のためには、作物中の FWT

は、それぞれ葉の FWD コンパートメント（Leaf及び OBT 濃度を推定できるモデルを構築する必要FWD）、根の FWD コンパートメント（Root FWD）、がある。

葉の OBD

コンパートメント 1 と 2（Leaf OBD1、本調査研究では、大気－植物自由水間の移行パラ

Leaf OBD2）及び根の OBD コンパートメント（Root

メータ及び植物中における OBT の生成・蓄積に関すOBD）の D 量（mol D）を示す。各コンパートメン

る調査を行い、作物のトリチウム代謝モデルを構築

トのサイズはハツカダイコンの成長曲線データに基することを到達目標とする。平成 24 年度は、根菜のづき時間変化させた。葉における D の葉面吸収速度

ハツカダイコンのトリチウム代謝モデルを構築する（IL(t)、mol D d-1）と経根吸収速度（IRL(t)、mol D d-1）

ため、安定同位体である重水素（D）をトレーサとの和に対する IL(t)の比率は、実測した大気相対湿度して使用したばく露実験を行った。ばく露した植物に等しいと仮定した。経根吸収による Root FWD コの葉と根の自由水重水素（FWD）及び有機結合型重ンパートメントへの D 移行速度（IR(t)、mol D d-1）水素（OBD）濃度の実測値に基づき、ハツカダイコ

は、個体の D 総吸収速度から IL(t)と IRL(t)を引いたンの D 代謝モデルを作成した。

値に等しいと仮定した。葉面の気孔を開いて光合成を行う明期の蒸散速度定数（k1(t)、d-1）は、成長曲

2. 方法

線データから求めた光合成速度に基づき算出した。

大気中の HTO は植物の葉面から吸収されるだけ葉面のクチクラ層を介して蒸散する暗期では、k1(t)でなく、土壌への沈着によって根からも吸収される。の値は栽培期間を通して一定とした。暗期の k1(t)及

そこで、トリチウムの吸収部位である葉面及び根かび Fig. 1 に示したその他の速度定数（k2(t), k3, k4(t), k5,

らの植物自由水への D 移行を調べるため、ハツカダ

k6, k7(t), k8(t), k9, k10(t), k11）は、明期及び暗期に葉面oイコンを気温 20 C、相対湿度 65%、光量子束密度と根から吸収した D の FWD としての濃度と、明期360～440 mol m s 、日長 12 時間で栽培した。播及び暗期に葉面から吸収した D の OBD としての収種後 14 日目の明期と暗期に 1、4、7 及び 10 時間重穫時残存濃度のデータを用いて、最小二乗法により水蒸気または重水添加養液にばく露し、各ばく露終推定した。

-2-1

了直後の葉と根の FWD 濃度を調べた。明期に重水葉面から吸収した D の FWD としての濃度及び蒸気に 10 時間ばく露した個体については、ばく露終

OBD としての収穫時残存濃度を、それぞれ Fig. 2 と了後にバックグラウンドの水蒸気中 D 濃度の人工光Fig. 3 に示す。Fig. 2 に示されるように、明期に吸収栽培室に戻してから 4、14、38 及び 86 時間後の FWDした D の FWD としての濃度が根で過大評価となり、濃度も調べた。

暗期では葉と根の FWD 濃度が過小評価となる場合植物中の OBT の生成・蓄積を調べるため、前述とがあった。今後は有機物としての水素の挙動を非交同様に栽培したハツカダイコンを、播種後 10、12、換型 OBD で評価するとともに、FWD コンパートメ

14、15、17 及び 19 日目の明期と暗期に 2 時間重水ント数及び水素移行経路について検討を行う予定で蒸気にばく露した。ばく露終了後、水蒸気中 D がバある。

ックグラウンド濃度の人工光栽培室で栽培し、播種後 20 日目に収穫した。葉と根を凍結乾燥後粉末にし、OBD 濃度を測定した。

3. 成果の概要
ハツカダイコンの葉と根の FWD 及び OBD 濃度の実測値に基づいて、D 代謝モデル（Fig. 1）を作成した。Fig. 1 の ALF(t)、ARF(t)、ALO1(t)、ALO2(t)、ARO(t)- 25 -k1(t)MLF(t)Leaf uptake

IL(t)

ALF(t)

IRL(t)

Root uptake

k6MRF(t)IR(t)

ALO1(t)

ARF(t)

Light period

Root OBDARO(t)

k11MRO(t)Dark period

20(A) Leaf

y = 0.85x

y = 1.03x
01020(B) Root

00.8

010(D) Root

0.4

0.4
y = 1.46x
0.0
0.0

20

0.4

0.8

0.0
0.0

y = 0.83x
0.40.8(C) Leaf

0.005

0.01
0.00
0.03

51015(B) Root

0.02200.000
50.010101520(D) Root

0.005

0.01
0.00

Fig.

0.000
15 20
5 10 15
Days after seeding (d)5103Observed and estimated OBD
concentrations in leaf (A, C) and root
(B, D) of radish plants exposed todeuterium-enrichedwatervapor
during light or dark periods at 10, 12,14, 15, 17 or 19 d after seeding andharvested at 20 d after seeding. Valuesof the observed and estimated OBD
concentrations are normalized bydeuterium concentrations in air
moisture during each exposure.

Observed FWD concentration (mmol D mol H)- 26 -0.010(A) Leaf
Observed
0.02
Estimate-1

Fig. 2 Observed and estimated deuterium
concentrations in free water of leaf
(A, C) and root (B, D) of radish
plants exposed to deuterium-enrichedwater vapor during light or dark
periods at 14 d after seeding.

Dark period

Light period

0.03(C) Leaf

1010

0.8

ALO2(t)k5MLO2(t)Scheme of five-compartment model of deuterium metabolism in radish plant.

200Leaf OBD2

k8(t)MLO1(t)k7(t)MLF(t)k10(t)MRF(t)k4(t)MLO1(t)Normalized OBD concentration

Estimated FWD concentration (mmol D mol-1 H)

Leaf OBD1

k3MLO1(t)Root FWD

k9MRF(t)Fig. 1k2(t)MLF(t)Leaf FWD

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