福島の土壌が僅かなセシウムの取り込みにより多量のセシウムを呼び込むメカニズムを解明
－放射性セシウムが吸着した粘土鉱物のミクロな構造変化－
（お知らせ）

独立行政法人日本原子力研究開発機構（理事長　松浦祥次郎）福島環境安全センター・量子ビーム応用研究センターの元川竜平研究副主幹、矢板毅ユニット長、大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構（KEK） 物質構造科学研究所の遠藤仁准教授、一般財団法人電力中央研究所の横山信吾主任研究員、国立大学法人山形大学工学部の西辻祥太郎助教による共同研究グループは、土壌成分のひとつである粘土鉱物「バーミキュライト^１）」が、セシウムイオンを多量に取り込むメカニズムの解明に成功しました。この成果は、福島県の汚染土壌を取り扱う上で有用な知見を含んでおり、セシウムイオンの環境移行、土壌からのイオンの溶脱方法、減容化方法の開発など、福島県内の環境回復問題に大きく貢献することが期待されます。

土壌は、動植物由来の有機物、砂、礫、粘土鉱物など、様々な成分によって構成されています。このうち、粘土鉱物の一つであるバーミキュライトが今回の研究対象です。粘土鉱物は、厚みの薄いシート状の無機物が積み重なった構造をとっており、上下のシートの隙間（層間）に陽イオンを取り込む性質を持っています。これまで、福島県内の汚染土壌中で、バーミキュライトの層間にセシウムイオンが強固にかつ選択的に取り込まれることに関して、大きな関心が寄せられていました。その理由は、バーミキュライトがセシウムイオンを吸着するメカニズムを、原子レベルのミクロな世界で明らかにすることができれば、放射性セシウムによって汚染された土壌の減容化や安全な取り扱い方法、中間貯蔵施設^２)の安全性評価、環境中におけるセシウムの移行モデルの構築など、多くの場面でその知見が利用できるためです。

今回、研究グループは、バーミキュライトの或る場所に放射性セシウムイオンが1個だけ吸着すると、その隣にもセシウムや化学的性質の類似したイオンが吸着しやすくなるため、その粘土層に多くのセシウムイオンが取り込まれることを明らかにしました。さらに、このことがきっかけで、２つの粘土層がはがれ、それぞれの粘土層の表面にもセシウムが吸着しやすくなり、バーミキュライトに対してドミノ倒しのように、次々とセシウムイオンが吸着していくことを解明しました。

研究成果は、英国のネイチャー・パブリッシング・グループが発行するオープンアクセスジャーナル『Scientific Reports』に10月10日付でオンライン掲載されました。