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Upward migration of radiocesium in soil via abiotic process

非生物プロセスによる放射性セシウムの土壌中の上方移行

坂本 文徳 ; 香西 直文  ; Guido-Garcia, F.; 木村 建貴; Grambow, B.

Sakamoto, Fuminori; Kozai, Naofumi; Guido-Garcia, F.; Kimura, Tatsuki; Grambow, B.

土壌微生物は固く結合した放射性セシウムを脱離させ、生物が利用可能な状態へと変えることが知られている。本研究では、植物を利用する代わりに微生物を利用した土壌からの放射性セシウムの非破壊的回収を試験した。微生物活性は、栄養分と殺菌剤の添加を比べることによる生物が利用できる放射性セシウムの形成で調べた。粉末状鉱物, 水分の吸収剤、そして紙タオルを50cm$$times$$50cmサイズの細かい目の生地(ミネラルマット)で包んだ。表面土壌の放射能濃度は0.3-1.2Bq/gであった。ミネラルマットは二週間ごとに新しいものと交換した。二種類の条件を試した。一つは栄養分を添加、もう一方は過塩素酸を添加である。これらは毎週添加した。八週間後土壌表面と土壌のコアの放射能濃度を測定した。4つの条件で試験したマットの八週間後の放射能は4.2$$times$$10$$^{2}$$から9.0$$times$$10$$^{2}$$Bqであり、土壌からマットが放射性セシウムを吸収していることを示している。その原動力は、土壌からマットへの上向きの水の流れと蒸発と考えられる。これらの結果は、水の流れに沿った放射性セシウムの土壌表面への移動は環境中でも生じると期待される。

Soil microorganisms are known to remove a fraction of tightly fixed radiocesium and make it bioavailable. In this study, we attempted to nondestructively recover available radiocesium from soil using microorganisms instead of plants. Microbial activity was tested to form bioavailable radiocesium by the comparing the addition of nutrients and microbicide. Powdered minerals, a water absorbent material, and paper towels were packed in a fine mesh cloth bag (mineral bag) with a size of 50 cm $$times$$ 50 cm. The radiocesium concentration analysis revealed that the surface soil contained approximately 0.3-1.2 Bq/g. The mineral mat was replaced with a new one every two weeks. Two control experiments were established: one with 1 L of nutrient solution to activate microorganisms, and another with sodium hypochlorite aqueous solution to suppress microbial activity. These solutions were added every week. After eight weeks, radiocesium concentrations of the top soil and in the soil core were measured. The accumulative radiocesium concentration in the four mats after eight weeks was within 4.2$$times$$10$$^{2}$$ and 9.0$$times$$10$$^{2}$$ Bq, indicating that the mats indeed absorbed radiocesium from soil. The driving force of upward migration of radiocesium is thought to be soil water flow due to continuous water absorption from soil by the mat and evaporation from itself. These results suggest that cesium upward migration flow along with water is a behavior expected to happen in the environment.

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