Doc:Radiation/Contamination
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==土壌汚染を防ぐには== | ==土壌汚染を防ぐには== | ||
Revision as of 12:02, 18 August 2011
| もくじ | 基礎知識 | 自然放射線 | 人体への影響 | 胎児と子供 | ファイトレメディエーション | 土壌汚染 | 移行係数 | 食品汚染 | 家畜汚染 | Q&A とリンク |
文責: 有田正規 (東大・理・生物化学） 質問、コメント、誤り指摘、リクエスト等は arita＠bi.s.u-tokyo.ac.jpまで
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土壌汚染の程度
- まとめ
- チェルノブイリ事故において土壌が「汚染」されたとする指標は
- チェルノブイリ近辺では、上記の汚染地域には立ち入り禁止になっています (長期的に住むことは健康被害の可能性が高い)
- 福島県の各所では、上記の汚染基準よりも高い放射線量が観測されています[1]
- 参考になる総説（英文）このページの内容、表などは以下の文献からとっています
- Fesenko et al. "An extended critical review of twenty years of countermeasures used in agriculture after the Chernobyl accident" Sci Total Environ 383(1):1-24 PMID 17573097
土壌汚染
3月20日の報道によると、原発から北西に約40kmの福島県飯舘村で163000 Bq/kg 土壌の、Cs-137による汚染が見つかっています。この、kg土壌あたりのベクレル値に対し、国連やチェルノブイリ関係の資料では、通常1m2あたりのベクレル値が使われます。換算の目安として、同じ朝日新聞記事に、京都大原子炉実験所の今中哲二助教（原子力工学）の換算で1m2あたり3,260,000 Bq[4]、金沢大の山本政儀教授（環境放射能学）の換算（1m2×5cm, 土壌密度1.5程度と仮定）でセシウム濃度約12,000,000 Bqという算定があります[5]。山本教授の値は今中助教の値よりもずっと大きく、またセシウムがすぐに土壌 5cm に浸透することは考えにくいのですが (ファイトレメディエーションのページを参考にしてください)、1m2あたりのベクレル数を求めるのにkgあたりのベクレル数を20∼75倍する換算法は下限値および上限値の見積もりとして妥当と思われます。
飯舘村の汚染度について4月6日の時点では、水田でおよそ15000 Bq/kg が計測されています。これは長期的に居住するには適切でない、大変高い値です。
稲わらから推測される土壌汚染
7月に入って次々報道される稲わらの汚染状況は、上記の土壌汚染よりもずっと高い値を示しています。(7月26日産経新聞によると栃木県那須塩原市で10万6千ベクレル、茨城県高萩市で6万4千ベクレルなど）これは、原子力発電所から離れたところでもスポット的に高濃度のセシウムが存在していることを示唆しています（周囲の土壌は稲わらと同程度に汚染されているはずです）。
こうしたデータをより詳細にとることは大変重要です。稲わらを食べる牛だけでなく、稲わらを集めた地域に住んでいる人が放射線の危険にさらされているからです。
- 参考情報
- ↑ 福島県における放射性物質の測定結果
- ↑ 旧ソ連では事故がおきた翌月1987年5月には30km圏内にいた5万の牛, 1万3千の豚, 3300の羊, 700の馬を移住させています。同時に2万の家畜や犬猫が埋められました。しかし、移動した家畜を安定して飼うこともできず、その後7月までに移住させた家畜も含み95500の牛, 23000の豚が埋められました。(Nadtochiy P, Malinovskiy A, Mogar AO, Lazarev N, Kashparov V, Melnik A. Experience of liquidation of the Chernobyl accident consequences. Kiev: Svit; 2003)
- ↑ IAEA. International Atomic Energy Agency. Environmental consequences of the Chernobyl accident and their remediation: twenty years of experience. Report of the UN Chernobyl Forum Expert Group “Environment” (EGE). Vienna, IAEA; 2006
- ↑ これはkgあたりのベクレル数を20倍して1m2あたりにしています
- ↑ これはkgあたりのベクレル数を73.6倍して1m2あたりにしています
土壌汚染を防ぐには
表土を入れ替えるという措置は、コストが非常に高いため農地にはおこなえないという報告[1]があります。表土をどこに廃棄するかも問題になります。産業廃棄物の業者を手配して安全な廃棄場所を確保する必要性や、ウクライナにおいてさえ徹底して表土を入れ替える措置がわずか 1000 ha 程度にしか施されていないことを考えると、日本において今回汚染された土壌のほとんどは現状のまま利用するしかありません。また、ファイトレメディエーションは放射性セシウムに対して有効ではありません。この状況を考えると、
土壌からセシウムをいかに取り除くかを考えるよりも、土壌中のセシウムをいかに農畜産物に混入させないかを考えるべきでしょう。
セシウムを吸収させない手段
- 表土の入れ替え (skim and burial ploughing)
- 表土5cm部分を中間部分はそのままに地下45cm に移します。単に耕すことで植物に取り込まれる放射性元素は1/2に減りますが、この入れ替え手法で1/15-1/20に減らせるとあります [2]。セシウムが雨などにより土壌に浸透していく速さは年間わずか1cmほどなので、地下水に入り込む心配をする必要はありません。
- 土を中性に保つ
- セシウムやストロンチウムは酸性土壌で植物に吸収されやすくなるので、石灰を撒くなどして中性にします[3] 1 haあたり2-10トンの消石灰を施すと、植物に取り込まれる放射性元素が2/3から1/3に減少します。
- ミネラル性の肥料を施す
- セシウムはカリウムの代わりとして取り込まれるため、Cs:K 比をできるだけK側に偏らせることが重要です。植物がセシウムをとりこまないための最適の肥料成分は N:P:K = 1:1.5:2 という比率です[4]。 チェルノブイリ近隣国で利用しているカリウム肥料の平均量は60 kg/ha K2Oで、肥料が足りない時には農作物中におけるセシウム量が増加しました。
アンモニウムイオンがセシウムイオンを追い出すため、硝酸アンモニウム肥料により芝草 (ryegrass) のセシウム吸収が一時促進するという報告もありますが、研究があまり進んでおらずアンモニア肥料とセシウムの関係は良くわかっていません（ファイトレメディエーションの項も参考に）[5]。チェルノブイリにおける経験からは、NPK肥料と特にカリウムを多くすることでセシウム量を大幅に減らせているので、窒素肥料を施さない理由は無いと思われます。[6]
- 大幅な土壌改良をほどこす
- チェルノブイリ周辺国でとりわけ汚染が激しい部分は、生えている植物をすべて取り除き、耕してから、石灰と施肥、再度撒種するという大幅な土壌改良もおこなわれました（特にウクライナでは800ヘクタールに及ぶ）。この手法は、肥沃な部分が浅い土壌（耕すとその層が失われてしまう）や傾斜地、川沿いには適用できませんが（侵食や土砂崩れの可能性があるため）、土地の種類によって1/2から1/15にまで植物のセシウム吸収量を抑えることができています。
- セシウムをよく吸収する(可能性のある）作物は植えない
- セシウムの吸収率は植物によって大幅に異なります。吸収率が高いとされているアカザ科、ヒユ科[7]の作物は植えないようにします。植えるべきではない作物名はたとえば、ホウレンソウ、カラシ菜、ホウキグサ（ニワクサ）、オカヒジキ、アマランサス、フダンソウ、ビートです。 また、きのこ類も一般に重金属を多く蓄積するので、きのこは栽培しないほうがよいでしょう。サトウダイコン（ビート）はヒユ科ですが、砂糖を取るために栽培するのであれば、精製時にセシウムが排除されるので栽培して問題ありません。
- 菜種、菜の花を植える
- ベラルーシでは、セシウムとストロンチウムの吸収量が少ない菜種 (rape seed)の耕作地を22000ヘクタールに増やしました。菜種は油が採れる上に家畜の飼料になり、広範囲におよぶ汚染地域の場合、有効な利用法になります。（菜種油にすることでセシウム量は0.004倍に減ります。）植物によるセシウムの吸収を抑えるために、ヘクタールあたり6トンの石灰と肥料を施します。
セシウムを吸収させる手段
飯館村のように退去勧告が出された地域は、耕作も放棄しなくてはなりません。こうした放棄地や耕作地以外では、セシウムを積極的に回収する方法が有効かもしれません。
- 表土を集めて処理する
- 植物によってセシウムを濃縮させる（ファイトレメディエーション）
いずれも回収した土や植物体からどうやってセシウムを抽出するかが問題ですが、汚染された面積から考えると立ち入り禁止区域を設けてそこに廃棄していくのが一番現実的だと思います。またこうした場所に植える植物には手間をかけることが出来ませんから、農作物よりは雑草のような植物が適していると思われます。可能性のある植物についてはファイトレメディエーションをご覧ください。
ゼオライトは有効か
原発事故の汚染水を浄化するのにゼオライトが用いられて脚光を浴びていますが、ゼオライトを土壌に混ぜると放射性セシウムやストロンチウムの植物による吸収量が下がることも報告されています[8]。しかし、福島の土壌ではゼオライトはそれほど有効では無さそうです。土壌とセシウムの項をご覧ください。
- テンサイ（砂糖大根）は有効か
以下は論文等の根拠が少ない憶測になります。東大および理研の研究者と相談して出たアイデアですが、テンサイ（サトウダイコン）を栽培するのが良いかもしれません。 テンサイは畦幅約70cm株間隔25cmらしく、土壌をまんべんなく浄化するのは難しそうです。訂正させていただきます。
- 参考
- ↑ Jacob P, Fesenko S, Firsakova SK, Likhtarev IA, Schotola C, Alexakhin RM, et al (2001) Remediation strategies for rural territories contaminated by the Chernobyl accident. J. Environ Radioact 56:51–76
- ↑ J. Roed, K. G. Andersson and H. Prip (1996) The skim and burial plough: A new implement for reclamation of radioactively contaminated land J Environ Radioactivity 33(2):117-128 journal PDF
- ↑ Alexakhin RM. (1993) Countermeasures in agricultural production as an effective means of mitigating the radiological consequences of the Chernobyl accident. Sci Total Environ 137:9–20
- ↑ RIARAE (1991) Russian Institute of Agricultural Radiology and Agroecology. In: Alexakhin RM, editor. Recommendations. Guide on agriculture administrating in areas subjected to contamination as a result of the accident at the Chernobyl NPP for 1991–1995. Moscow: State Commission of the USSR on food and purchases
- ↑ J. Lembrechts (1993) A review of literature on the effectiveness of chemical amendments in reducing the soil-to-plant transfer of radiostrontium and radiocaesium The Science of The Total Environment 137(1):81-98 a journal PDF
- ↑ 代表的な化学肥料である硫安、硝安、などの安とはアンモニアを意味し、尿素も土壌中ですみやかに炭酸アンモニウムに変化します。窒素分は有機肥料に含まれるアミノ酸等でも賄えますが、有機分が多い土壌ではおおむねセシウムの吸収が促進されています。
- ↑ 最新の植物分類体系APG-IIでは、アカザ科はヒユ科に含まれます。ヒユ科の植物であるカラシ菜は土壌中の重金属を回収するために用いられる代表的植物です。学名で言うとAmaranthus属の植物が、多くのファイトレメディエーション研究で用いられています。
- ↑ 英文の簡単な総説 Mumpton FA (1999) "La roca magica: Uses of natural zeolites in agriculture and industry" Proc Natl Acad Sci U S A 96(7):3463-3470 に多くの文献が引用されています。ゼオライトがチェルノブイリやスリーマイル事故でも用いられたことは多くのウェブサイトでも報じられています。とりわけクリノプチロライト (clinoptilolite) と呼ばれる天然ゼオライトのカチオン吸着度は
Cs > Rb > K > NH4 > Ba > Sr > Na > Ca > Fe > Al > Mg > Li
となっているため、セシウムのような大きなカチオンには有効とされています。（通常はアンモニアNH4を吸着させるために用いられます。）
