水田における黒雲母の還元風化に伴うセシウム放出リスクの解明

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放射性セシウム（RCs）は土壌中に含まれる雲母系鉱物に強く吸着される。福島県東部の土壌のうち、花崗岩帯の土壌（G土壌）には黒雲母という雲母鉱物が、堆積岩帯の土壌（S土壌）にはイライトという雲母鉱物が含まれると予想されるが、黒雲母はイライトに比べて不安定な構造を持つため、G土壌はS土壌に比べRCsの保持力に劣り、農作物へもRCsが移行しやすい可能性がある。そこで本研究では、両土壌におけるRCsの保持力と農作物への移行リスクを定量評価することを第一の目的とした。また第二の目的として、土壌中に元々含まれる安定同位体Cs（SCs）がRCsのアナログとして農作物移行リスクの予測に利用できないかについても検討した。X線回折法による鉱物組成の分析から、G土壌には黒雲母とその風化生成物が、S土壌にはイライトおよび黒雲母とそれらの風化生成物が主に含まれていることが分かった。RCs吸脱着実験から、G土壌はS土壌よりも高いRCs吸着能を持つために、予想に反して、容易に脱着するRCs（交換態RCs）の割合が少ないことが明らかとなった。また、G土壌はS土壌よりも、RCsの農作物移行を抑制する効果を持つカリウムを多く放出する性質があった。これらの要因により、G土壌およびS土壌を培地として水稲を栽培した結果では、RCsが土壌から水稲へ移行した程度（移行係数）はS土壌よりもG土壌の方が小さくなった。以上より、主に黒雲母を含むG土壌の方が、イライトも含むS土壌よりもRCsの農作物移行リスクは低いと結論づけられた。加えて、交換態RCsの割合やRCsの移行係数は、交換態SCsの割合やSCsの移行係数と有意な正の相関を示し、SCsからRCsの移行リスクを予測できる可能性が示された。本研究の結果は今後の福島県における農作物へのRCs移行リスク予測技術の開発に有用なものだった。