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ふみなながおか
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2 博論 Studies on incorporation of 90 Sr and 137 Cs in hard tissues of cattle and monkey in the Fukushima environment ( 福島原発周辺のウシおよびサルの硬組織への 90 Sr と 137 Cs の取り込みの研究 ) 荒井真平成 30 年

3 1. Introduction Materials and methods Incorporation of 90 Sr and 137 Cs in the hard tissue Transfer of 90 Sr, 137 Cs, alkaline earth metals, and alkali metals from polluted soil to the tooth of cattle Conclusion... 5 References... 5

4 1. Introduction 90 Sr と 137 Cs は共に半減期が約 30 年の核分裂成物であり体への期の被ばく影響が懸念されるため古くから注されてきた核種である気圏内核実験 [1] や旧ソ連の Pu 精製場からの排や廃液の爆発事故 [2] チェルノブイリ原発事故 [3] などが 90 Sr と 137 Cs の放出例として挙げられるこれらの環境汚染の後様々な試料を対象に 90 Sr と 137 Cs は測定された壌においては壌組成や有機物量などが壌中での核種の移動度や植物への移に関しる重要なファクターであることが報告されている [4] 環境中を移した 90 Sr は体内で特に Ca を構成成分とする硬組織に主に取り込まれ髄への被ばくが懸念されてきた [5] 137 Cs は筋や臓器などに取り込まれ全の被ばくの原因となるが硬組織への 137Cs の取り込みはほとんど注されていないこれまでの汚染調査では 137 Cs についての報告が多く 90 Sr の報告数はそれにべ少ない 90 Sr は透過が弱く連続エネルギーのβ 線のみしか放出しないため測定の際に化学的に単離する必要があり測定が煩雑であるで透過しやすく単エネルギーのγ 線を放出する 137 Cs はγ 線スペクトロメトリーにより容易に核種の同定と定量が可能である環境中における 90 Sr の報告例の少なさはこれまでの汚染調査の中で課題である福島第原発電所 (FNPP) 事故においてもこれら 2 核種は環境中に放出されており今回の事故後の物への取り込み状況を知ることはきわめて重要である東北学は被災動物の包括的線量評価事業をち上げ福島県内の旧警戒区域内でウシやサルをはじめとした被災動物を採取分析して事故後の物への被ばく影響調査を開始した本研究ではこの事業における放射性核種の体内分布調査の貫として被災したウシやサルの硬組織に含まれる 90 Sr 137 Cs を定量したアルカリ類属元素である 90 Sr のへの取り込みはの構成成分の Ca と同様にの形成に伴って主に起こることが知られているしたがって 1 頭のウシのを対象として分析するだけでも形成時期の異なるの 90 Sr 量を較すればその取り込みのタイムプロファイルが連のに記録されるのではないかと考えたすなわち放射性核種による環境汚染の時間変化を記録する新たな指標ともなりうるあわせて中の 137 Cs も測定しその分布を 1

5 較したまたはと異なり形成後も代謝に伴い組織がれ替わる表を形成する質は形成後の代謝がわずかであるが内部に存在する海綿は形成後も代謝が活発である代謝活動の違いに注するとの部位ごとに異なる 90 Sr の取り込みが観測されることが期待されるさらに汚染された環境中からにるまでの 2 核種の移を知るために壌や植物中の 90 Sr と 137 Cs を測定し硬組織と較した較の際に放射能 ( 90 Sr/ 安定 Sr および 137 Cs/ 安定 Cs) や微量元素 / 必須元素 (Sr/Ca および Cs/K) をいて 90 Sr と 137 Cs の元素としての移の特徴を明らかにすることを指した 2. Materials and methods ウシは福島県内旧警戒区域内 ( 福島県熊町川内村浪江町南相市富岡町 ) で 2011 年から 2014 年にかけて合計 26 頭を採取したウシの下顎から 9 本のを採取した下顎または脛から質と海綿をそれぞれ分離した熊町と川内村のウシの採取地点では壌と植物も採取した壌は表から 1 cm 付近の物を採取した植物は野化したウシが摂取していたと考えられる野草と稲わらを採取したニホンザルは福島県内旧警戒区域内 ( 浪江町南相市 ) において 2012 年から 2014 年にかけて合計 4 頭を採取し全とを試料とした採取した硬組織壌植物はそれぞれ粉砕乾燥したまた壌試料はと 1M 酢酸アンモニウム溶液をいて壌中の可溶成分を抽出した試料中の 90 Sr は化学分離により単離し放射能測定に使した硬組織を対象とした場合は量の Ca が分離可能な発煙硝酸法壌を対象とした場合はアイクロム社製 Sr resin による固相抽出法により 90 Sr を単離した 2πガスフロー検出器によって 90 Sr の放射能を定量した 2 週繰り返し測定をうことで 90 Sr と 90 Y の親娘関係を確認した 137 Cs と 134 Cs は粉砕乾燥した試料を 100 ml もしくは 50 ml のプラスチック容器に均に詰め Ge 半導体検出器 4kPHA によるγ 線スペクトロメトリーにより定量したアルカリ類属アルカリ属の測定は ICP-AES または ICP-MS によってった 2

6 3. Incorporation of 90 Sr and 137 Cs in the hard tissue 本研究において採取したウシとサルの硬組織中には 90 Sr および 137 Cs が検出され原発事故による汚染が確認されたそれらの放射能 (Bq (g Sr) -1 または Bq (mg Cs) -1 ) は採取地点のそれぞれの核種の沈着量の関係とよく対応しておりそれぞれの動物の息域における汚染状況をしていた若ウシ ( 採取時 2 歳以下 ) の 9 本のを較すると 90 Sr 放射能は事故後に形成されたでは明らかにく形成後のと区別することができたすなわち環境汚染の情報の時間変化がの形成に伴って記録されていることが初めてされた 137 Cs の放射能は事故前に形成されたでもくその取り込み機構が 90 Sr とは異なることが唆されたしたがっての形成中だけでなくの形成後も 137 Cs がに取り込まれていたと考えられる FNPP 事故後のウシの質において 90 Sr は質の形成期間において取り込まれていた質の形成期間はよりもいための形成が終了した個体の質にも 90 Sr が取り込まれていた海綿は形成期間だけでなく形成後の活発な代謝に伴って 90 Sr を取り込んでいたこのように 90 Sr の硬組織への取り込みは形成や代謝と密接に関係していることが明らかになったで 137 Cs は質と海綿において形成時や代謝だけでなく形成後にも取り込まれていることがわかりの結果と合わせ Cs が硬組織の形成後にも取り込まれていることが初めてわかったサルのと全にも FNPP 事故由来の 90 Sr と 137 Cs が取り込まれていたサル硬組織中の 90 Sr と 137 Cs は採取地点の汚染状況を反映していたまた 90 Sr の硬組織への取り込みは形成時の影響がられ 137 Cs は硬組織の形成後も共通性が出されたこのようにウシとサルで同様の硬組織への 90 Sr と 137 Cs の取り込みの傾向がられた同個体内で 90 Sr と 137 Cs の全分布がほぼ様であることがわかったまたこの全に含まれる 90 Sr と 137 Cs 量と献の推定法 [6] をいて放射能濃度を髄線量に変換したその結果 FNPP 事故後の環境中では 90 Sr だけでなく 137 Cs も髄線量への寄与がきいことが明らかになった通常の構成成分である Ca と共に 90 Sr が取り込まれるため 90 Sr による髄の被ばくが懸念されてきたしかしながら FNPP 事故では 137 Cs の放出量が 90 Sr の 100 倍以上きいため 137 Cs による髄線量への寄与もきくなっ 3

7 たと考えられる 4. Transfer of 90 Sr, 137 Cs, alkaline earth metals, and alkali metals from polluted soil to the tooth of cattle 環境中の 90 Sr と 137 Cs がどのようにしてウシの硬組織に移したかを議論するためにウシと壌の可溶成分壌について 90 Sr と 137 Cs のそれぞれの放射能を較した壌では 90 Sr 137 Cs 共に壌の可溶成分の放射能が壌体の値よりきくなったこの結果は放射性核種と安定元素の存在状態の違いに起因する 90 Sr と 137 Cs は事故により沈着したため壌粒の表に付着していたことが想定されるで安定 Sr と安定 Cs はもともと壌粒の表と内部の両に存在していたはずであるそのため可溶成分は壌粒表から溶けだした成分であったとすれば可溶成分の放射能が壌体の値よりもくなっていたことが説明できる壌から可溶成分への 90 Sr と 137 Cs の抽出率 ( 90 Sr:64 % 137 Cs:8.8 %) は安定 Sr と安定 Cs よりく ( 安定 Sr:3.8 % 安定 Cs:1.7 %) この仮説と盾のない結果となったまた 90 Sr と 137 Cs の抽出率の差はそれぞれの核種の壌中における存在状態に由来すると考えられる 90 Sr は有機物含量の少ない壌では粘鉱物の層間に弱く吸着していると考えられる [7] で 137 Cs は粘鉱物に強く吸着され固定化されることが知られているため [8] 福島の壌においても 137 Cs は固定化され 90 Sr にべ抽出率が低くなったと考えられる事故後に形成されたと可溶成分の 90 Sr の放射能を較するとウシのは可溶成分と同等かそれ以上であったこれらのの形成期間でウシは汚染された植物やを摂取していたと考えられるしたがってに取り込まれた 90 Sr の移経路は可溶成分から植物やを経由したことが唆される 137 Cs 放射能を較するとウシのの形成時期によらずは壌と同等かそれよりわずかにく可溶成分のい放射能が反映された可能性があるが 90 Sr の場合ほど明確な関係でなかった 137 Cs に関してはウシの取り込んだ汚染された植物やの放射能が低かった可能性が考えられる放射能をいることで 90 Sr と 137 Cs の標識する元素としての移経路での動態を議論できたまた壌植物中の Sr/Ca Cs/K の変化を較したところ Sr/Ca はこの順番で次第に値がさくなっていることがわかり摂取固定化等のプロセスでアルカリ類元素が弁別されていることがわかったそれに伴いウシの 90 Sr/Ca は壌の可溶成分の 90 Sr/Ca にべ桁低い値となった Cs/K は壌植物中でほぼ定であり 137 Cs も K とほぼ同様にその区別 4

8 なく移していることがわかったすなわち汚染された壌から植物を介する動物への移においては必須元素にべて 90 Sr はその量を減らし 137 Cs は影響を受けずに移していることが唆された 5. Conclusion 3 章ではウシとサルの硬組織への 90 Sr および 137 Cs の取り込みに注し 90 Sr は硬組織の形成や活発な代謝に伴い取り込まれ 137 Cs は硬組織の形成や代謝だけでなく形成後にも取り込まれていたことがされた 4 章では環境中からウシのへの移について議論した壌から可溶成分への溶出は核種や元素の存在状態に依存することが唆されたまたは形成時期の可溶成分の 90 Sr の汚染を反映していたことが唆された中の 137 Cs は摂取した植物やの汚染をすことが推測できたこのようにをはじめとした硬組織は環境中の 90 Sr や 137 Cs 汚染の指標となり得ると考えられるまたサルの全の測定からは全の 90 Sr の取り込みの指標になり得ることがされたつまり造に関わる組織である髄の被ばく線量の推定における重要な指標となる本論で得られた硬組織への 90 Sr と 137 Cs の取り込みや環境からの移に関する知は乳をいた測定への応が最も効果的であると考えられる特にヒトにおいて乳は容易に試料採取が可能な貴重な硬組織である将来的にとの 90 Sr と 137 Cs の取り込みモデルを構築することで中の 90 Sr と 137 Cs を測定のみでヒトの摂取した物中の 90 Sr と 137 Cs による汚染や髄線量の推定が可能になると考えられる References [1] United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, UNSCEAR 2000 Report: Sources and effects of ionizing radiation, (2000) Abailable at: [2] E. I. Tolstykh, E. A. Shishkina, M. O. Degteva, D. V. Ivanov, V. A. Shved, S. N. Bayankin, L. R. Anspaugh, B. A. Napier, A. Wieser, and P. Jacob, Age dependencies of 90 Sr incorporation in dental tissues: Comparative analysis and 5

9 interpretation of different kinds of measurements obtained for residents on the techa river., Health Phys., 85, 409, (2003). [3] International Atomic Energy Agency, Environmental consequences of the Chernobyl accident and their remediation: 20 years of experience, (2008). [4] International Atomic Energy Agency, Handbook of Parameter Values for the Prediction of Radionuclide Transfer in Terrestrial and Freshwater., Tech. Reports Ser., (2010). [5] V. P. Kozheurov, SICH-9.1-a unique whole-body counting system for measuring Sr-90 via bremsstrahlung. The main results from a long-term investigation of the Techa River population., Sci. Total Environ., 142, 37, (1994) DOI: / (94) [6] J. R. Whitwell and F. W. Spiers, Calculated beta-ray dose factors for trabecular bone., Phys. Med. Biol., 21, 16, (1976) DOI: / /21/1/002. [7] A. S. Juo and S. A. Barber, The retention of strontium by soils as influenced by ph, organic matter and saturation cations., Soil Sci., 109, 143, (1970). [8] T. Tamura and D. G. Jacobs, Structural Implications in Cesium Sorption., Health Phys., 2, 391, (1960). 6

土壌から作物への放射性物質の移行（塚田祥文）

土壌から作物への放射性物質の移行（塚田祥文）土壌から作物への放射性核種の移行 Transfer of radionuclide from soil to agricultural plants 環境科学技術研究所塚田祥文 (Institute for Environmental Sciences, Hirofumi Tsukada) 1. はじめに環境中に放出された放射性核種は様々な経路を経て人体中に移行するためその分布や移行を把握することが重要な課題である