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2011年5月30日 土壌の放射能汚染の環境鉱物学的検討（その1）（赤井純治会員） |
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土壌の放射能汚染の環境鉱物学的検討（その1） 土壌の放射能汚染、とくに半減期の長いCs汚染の深刻な問題に不安が広がっています。環境鉱物学の視点で、この問題の基礎的なところ、検討してみました。第一報として、その結果を報告します。 この問題、ここ15年環境鉱物学の課題として、バングラデシュ、内蒙古、ベトナム等アジアの地下水ヒ素汚染問題に似ている面があります。つまり、As（あるいはCs）がどの鉱物にどう結合吸着しているか？ どういう条件でAs (Cs) が溶出するのか/しないのか？ これらはどう浄化できるか？ 地下の還元環境場、バクテリア等バイオの要素が働く環境、鉱物ー微生物ー水反応という視点、鉱物の構造中の結合等。これまでAs 問題をやってきた立場からいくらか、課題解明に役立つのではと思い、検討をはじめました。 これまで取り組んだなかで、現時点でわかってきたこと・コメントできることを、以下，記してみます。 1. 目で見え、耳できく放射能 目にも見えない、音にも聞こえない放射能ともいわれますが、比較的簡単に目でみる方法がある。鉱物学の古典的方法である、オートラジオグラフィー。これは下に書いた手順*1 でできます。実際にとれた写真はここをクリックしてご覧下さい。. 音にきく方法、最近は音のでないタイプの簡易型線量計が多くありますが、昔の線量計では通常音がタイプでした。この音を出すタイプをつかって、どの程度の線量か感覚的に知ることもできます。いたずらに音がする、この音の大きさで脅威を感じるということではなく、数値データが基本ではすが、数値データとあわせて、実感するという点では意味があろうと思います。私も２つの線量計を使い、音も出しつつ、学生や市民の人には説明することがあります。ここらについて同趣旨のことを言って、HPに記してあるものが以下（佐賀大、豊島教授）であり ます。 2. セシムは水に可溶か、不溶か 放射能汚染、ヨウ素とセシウム-とくに半減期の長いセシウムがこれから問題になってきます。野菜、茶葉、についたり、水道水に混入するということから水に可溶と思われます。が、校庭のグランド他で、表層にとどまり深くは浸透しない、とも報道されます。また、ひまわり、菜の花等、Csを吸収しやすい植物もあると言われています。ここらのことをどう解釈できるか。 イ）これは以下のようであると考えられます。まずウラン燃料棒が破損し、大気中にでるとき、どのような化学形態か、専門家にきいてもよくはわからないということでしたが、Cs2O かCs単体か、大気中の水分と結合してCs(OH)か、極微粒子またはエアロゾルに結合したような状態で大気中に拡散したと思われます。Csは融点が28℃で沸点が671℃ですから、1000℃を越す高温（メルトダウンなら2800℃にもなる高温）等の状態なら真っ先に蒸発して外部へ放出が考えられます。 ロ）これが、地上に落ちてくると、水分がある環境で水に可溶な状態になると考えられます。 ハ）そして、これが雲母、粘土等の鉱物に出会うところで急変します。つまり、これら鉱物に固く吸着か固定され動かなくなります。これは、表層の0-数cmとそれより以深の部分を、福島市、飯館村等いくつかの地点での現地調査で検討しても、すでに多く報告があるのと同じ結果となります。予備実験で蒸留水を滴下してみても、殆ど放射能は水の方で移行しません。粘土鉱物への結合モデルは提唱されていますが、これの妥当性・結合力他、また他の鉱物にはどのような形態で結合しているのか/いないのか、ここらが問題で、今その課題を鉱物学的に検討しているところです。 沸石は多くの研究例があり、強く吸着されますが、粘土鉱物にも結合します。予備的な実験で、約10ppm の塩化セシウム溶液40ccに粗粒のバーミキュライト、微粉状のセリサイト、5gを加え、10分間振とうしただけで、いずれの鉱物でも95％以上のセシウムは吸着除去されました。スメクタイトにも吸着されると文献にはあります。さらに他の鉱物がどのようであるかが、課題で現在検討中。 （ゼオライトによるCs吸収吸着実験は、すでに先行研究例が多くありますが、天然素材のゼオライトやゼオライト含有岩をつかっての実験等は現地素材を使っての対処ということで、なお個別の産地に関してやる意義があります。一例で、非放射性Csの人工溶液（濃度100ppm、10ppm、1ppmのもの）を山形県産と北海道産天然ゼオライト(clinoptilolite, mordenite)に吸着実験させると、ここまでの濃度だと全溶液とも95％以上は吸収しました：詳細は追って報告の予定） ニ）ここで出てくる疑問が、このように固く結合したCsが、一部言われているようにひまわり、菜の花等で本当に吸収除去できるくらいに吸収できるか、ということで、いま農学部の研究者とも議論していますが、これも今後実験もふくめ検討課題となっています。 3. ここからでてくる対策・対応案：局所的濃集「ホットスポット」を探す、モニターが重要 いまいわれるホットスポットはもっと広範なしかし地域的に高濃度の放射能が検出される地域のことをいいます。例えば、神奈川県のお茶の葉に放射性元素が見つかる等。ここで「」をつけて書いた「ホットスポット」とは、10cmとかmオーダーで高濃度を示すことがあるということ、あるいは物質の違いによってそのような不均一を示すことを言うこととします。実際このことがみられます。現地調査でいくつもそのような例をみることができました。これは上記、水に可溶か不溶かということに関係しています。つまり、この不均一分布のホットスポットと「ホットスポット」は、以下の3通りの場合があると思われます。 イ）放射性物質が雲状の塊になって移動する、その際の降雨/降雪等の影響に起因する 不均一。 ロ）水に可溶な段階での挙動に起因する不均一。この例が多くみられる。つまり、たと えば、広い駐車場の近くの側溝、ここにはほとんど間違いなく「ホットスポット」が出現している。側溝の泥質物に濃集していた放射性物質の示した線量は（線量計をその泥質物の近くに置いて測定して）最大、120μSv/h以上というものもありました。雨水の流路を考えるとこれは予測、推定ができ、ここは強いはずだと測定した結果です。また雨樋の水の土壌に浸透する場，等も高濃度になっていると考えられます。 ハ）水に可溶なものが鉱物に吸着固定したあとの現象に由来する不均一。これは土壌 あるいは粘土 に吸着したあと、粘土分、土壌粒子、鉱物粒子の移動にかかわります。 いわば、雨水等による懸濁、流出、運搬、堆積過程です。これから梅雨、大雨もふります。これも現地の状況で、地質の視点があれば、 推定がつくことと思います。 以上からでてくる結論は、いま子供達、あるいは住民にとっての危険を極力回避するために、校庭だけでなく、周囲をみわたして、詳細、寧もうに線量計でどこが「ホットスポット」か、しらべあげることが肝要かと思われます。またもっと広い生活環境のなかで見渡してみるということ。 そして、次なる危険は、これら土壌、粘土粒子が風にまって、体内被曝を引き起こすこと。これへの早急な対策が、その場ごとの状況に応じて必要と思います。 今校庭表土を数cmはぎとって処理することで放射線量を低減することができるとされます。ともかく、放射線から隔離するということでは、有効な方法の一つと思います。ただ、この風に舞うというプロセスを考えると、周囲の地面から風によって再度、微粉状の鉱物粒子が、黄砂のように舞って沈着する恐れもあるので、注意が必要であるように思います。はぎとった表土の処理も問題で、地面深く埋めることも言われますが、深い場での環境でどのような変化が起こるか、見極めが必要と思っています。また、万一、再度高い濃度の放射性物質が飛んでくると、この手法は使えないことになります。 以上 ========= 手順*1 比較的手軽にできるオートラジオグラフィー （とくに写真現像の経験ある人なら簡単にできると思います。経験ないひとも以下の手順でできます） 1. モノクロ（白黒）の36mm 高感度フィルム（ISO 400 : 24枚取でよい）とのフィルム現像液（例えばミクロファイン）と定着液を買い求める。 フィルム，現像液ともに、数百円。定着液 2. しらべようとする試料、土の試料、植物等 準備する。 土は乾燥させる。 3. 必要資材を以下、準備する。 高感度フィルム 厚紙 ： これを、フィルム幅度の幅で長さ5〜8cm程度の長さに切っておく。 はさみ 調べる試料 ホッチキス 全く光が入らない小箱 ：長さ 5〜8cm以上。 4. 真っ暗なところ（暗室があればベストだが、夜、真っ暗な室内で十分）で 以下の作業をする。 上記資材の配置を室内灯のついた状態で置いて、その場所をよく覚えておく。 その上で、室内灯を消して真っ暗にする。 真っ暗ななかで以下の作業。 1）高感度フィルムを引き出して、未感光の部分を厚紙の長さ程度（少し長くても短くてもよい）にはさみで切る。フィルムの金属ケースからすこし未使用部分が出ているように、切ると、次回つかいやすい。 2）これを厚紙の上にホッチキスで4ヶ所くらい、止める。フィルムの端の 方がよい。このとき、乳剤が塗られた面を上に；つまりフィルムがカールした内側を上にする。 3）これを小箱の中に、フィルム面を上にして置く。 4）フィルム面の上にしらべようとする試料を置く。土ならば一つまみ程度。 5）置いたら動かさないよう、注意してフタを閉めて静置する。ここで室内灯をつける 6）このまま、3日程度（2日〜5日でもよいかもしれない）置いておく。触ったりしないこと。この間絶対に光があたらないよう、また箱に手をふれないように。 5 現像の為にミクロファイン、定着液を準備する。写真屋さん等で相談。 現像液，定着液をいれる入れ物を準備。現像・定着バットがあればベストだが、代用の容器で可。真っ暗ななかでの作業なので、こぼれないよう、安定した容器 がよい。現像液と定着液を適量、容器に入れる。フィルムの小片なので、200cc程度でもよい。もっと多くても、少なくても可。 6. 3日程度たったころ、再び真っ暗ななかで、現像作業を行う。 1）小箱、現像液、定着液、これに停止液（200-300ccの水に食酢を数滴加えたもの；むずかしかったら 水でよい）の容器の場所を確認 2）電気を消して、小箱をあけ、フィルム上の土等をどける。フィルム上の土ホコリ等をよく落とす。 3）ホッチキス止めをはずし（真っ暗ななかなので、引きちぎってもよい）、長いフィルムの一端を手でつまみ、現像液にフィルムを浸す。現像ムラを防ぐために、フィルムを現像液中でうごかす。 4）10分間程度現像する。温度にもよるが，通常の基準時間の倍くらいの長さ、 増感現像する。 別室で時間を測ってもらうとかもよい。 5）現像が終われば、停止液または水のなかで30秒程度あらい、定着液に移す。 6）定着液に数分つけたところで、電気をつける。フィルム乳剤の白が抜けて透明になる時間の２倍程度、浸けたままで定着を完了する。 7）これを流水で水洗する。10-20分。 8）洗濯バサミ等につるして乾燥してできあがり。
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