PhytoextractionJ

PhytoextractionJ は、英語版 Phytoextraction の日本語版に相当する技術解説記事である。

本記事では、特に日本における研究（福島事故後の研究を含む）を中心に、放射性セシウム（Cs）、ストロンチウム（Sr）、ウラン（U）などの植物による吸収（ファイトエクストラクション）の実際の効率と限界について述べる。

概要

ファイトエクストラクション（植物抽出技術）は、ファイトレメディエーションの一分野であり、植物を用いて土壌中の重金属・放射性核種などを吸収・蓄積し、収穫によって除去する環境浄化手法である。

しかし、福島第一原子力発電所事故後の膨大な数の実験・野外試験によれば、**放射性 Cs や Sr の除去率は極めて低く、自然減衰の方が圧倒的に速い**ことが確認されている。 そのため、本技術の「除染」への応用は限定的であり、研究の焦点は「移行メカニズムの理解」「農作物への移行の抑制」「物質挙動のモデル化」へと移りつつある。

放射性セシウム（Cs）の吸収

日本の研究では、植物による Cs の吸収効率は、**移行係数（TF）0.02–0.35、除去率 0.02–0.28% 程度**と報告されている。 これは、土壌中の Cs が粘土鉱物に強く固定され、植物根がほとんど吸収できないためである。

アマランサスでの実測例では次の通りである。

• 移行係数 TF = 0.020–0.354
• 除去率 = 0.019–0.283%

また、福島県でのヒマワリ試験でも次が確認された：

• TF（茎葉）= 0.053–0.27
• TF（子実）= 0.021–0.052
• 除去率 = 最大 1/1700（0.06%）

放射性ストロンチウム（Sr）の吸収

Sr は化学的に Ca に類似するため、Cs より移行しやすいが、それでも除去効率は低い。

2025 年の最新研究では、複数のヒマワリ品種において

• TF（シュート）= 0.45–1.2
• BCF = 0.3–0.9

程度で、**気温・土壌 Ca 濃度に強く依存**することが報告された。

ウラン（U）・プルトニウム（Pu）・アメリシウム（Am）

U の場合、キレート剤（EDDS、クエン酸など）を併用すると吸収量は増えるが、

• 植物体が強くダメージを受ける
• 二次汚染の危険がある

ため、実用性は限定的である。

Pu, Am は植物吸収量が極めて低く、ファイトエクストラクションの対象としてはほぼ不適とされる。

Cs・Sr の土壌挙動の研究（日本）

放射性 Cs・Sr の「土壌－作物系」での挙動は、日本で特に精密に研究されている。 これにより、

• 土壌中の固定化
• 作物への移行係数
• モデル化（移行モデル）

が詳細に明らかにされている。

植物による吸収促進の試み

アミノ酸誘導体 L-メチルシステイネート（L-methyl cysteinate）が Cs の取り込みを促進する可能性があると報告されているが、実用除染のレベルには程遠い。

まとめ

• 日本の実験では、Cs や Sr の植物吸収は非常に低く、自然減衰の方が速い。
• 一般に除去率は 0.01–0.3% 程度で、現実的な除染手法とはならない。
• 研究の主要目的は「土壌－植物系の理解」「移行抑制」「食品安全」が中心。
• U・Pu・Am の植物吸収はさらに低く、実用的ではない。

Notes by Editor

本記事の初版は ChatGPT により生成された。 後続の編集により大幅に変更される可能性がある。

References

2015.oo.oo. https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcs/84/1/84_9/_article/-char/ja/ 大潟 直樹, 藤田 敏郎, 加藤 晶子. // アマランサス属 （Amaranthus spp.） による放射性セシウムの ファイトレメディエーション効果 // 2015 年 84 巻 1 号 p. 9-16 // 抄録 東京電力福島第一原子力発電所事故に伴い飛散・降下した農地土壌の放射性セシウムを除去する目的で，福島県川俣町において2011年から2013年に渡りアマランサスを現地栽培試験し，植物体の放射性セシウム濃度および乾物重を計測し，ファイトレメディエーションの可能性を検討した．アマランサスの放射性セシウム濃度は3カ年ともに対照としたケナフより明らかに高かったが，アマランサス内の種間差は認められなかった．また，田圃場と畑圃場では，田圃場で栽培したアマランサスの放射性セシウム濃度が明らかに高く，これは田圃場における土壌中の低い交換性カリウム含量の影響が考えられた．一方，アマランサスの乾物重は畑圃場の方が高かった．部位別の放射性セシウム濃度では葉の濃度が高く，種子の濃度が低かった．アマランサスによる放射性セシウムの移行係数は0.020から0.354の範囲にとどまり，チェルノブイリ原子力発電所事故に伴う汚染地におけるアマランサスの移行係数より低かった．土壌からの除去率も0.019％から0.283％の範囲と低かった．これらは，放射性セシウムが土壌中に固定されアマランサスによる吸収が困難となっていることが一因と推察された．以上から，アマランサスによる放射性セシウムの効率的なファイトレメディエーションは困難であると考えられた．

2024.06.06. https://www.techinsider.ru/science/792083-na-meste-yadernyh-katastrof-prinyato-vysazhivat-podsolnuhi-no-zachem/ Ирина Слепухина. Удивительные способности растений: зачем на месте ядерных катастроф высаживают подсолнухи. 06.06.2024, 18:35// .. Известно, что после крупнейшей в истории атомной энергетики аварии на Чернобыльской АЭС разрушенный реактор запечатали под железобетонным саркофагом. С 1986 года он выполнял свои функции, сохраняя внутри примерно 95% радиоактивного топлива. В 2016 году над ним возвели новый современный конфайнмент. Однако эти противорадиационные меры были не единственными в чернобыльской зоне отчуждения. В отдалении от ЧАЭС пытались высаживать подсолнухи, которые могут вбирать в себя радиацию из почвы. // Чернобыльские эксперименты с подсолнухами // В 1994 году в чернобыльской зоне отчуждения стартовал проект под условным названием «Подсолнух». Группа ученых и специалисты американской компании Phytotech высадила семена подсолнечника на участке площадью 75 м2 - он находился всего лишь в километре от закрытой АЭС. // Когда первая партия растений выросла до необходимого уровня, специалисты измерили количество радиоактивных веществ, накопившихся в них. Результаты показали, что в корнях подсолнухов скапливается цезий, а в ростках собирается стронций. В течение 10 дней из почвы на выделенном участке было удалено около 95% радионуклидов. Впоследствии подсолнухи утилизировали как радиоактивные отходы..

2025.11.17. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41246929/ Ming Sun, Xi Chen, Chao-Hui Yang, Yu-Han Wen, Yu-Meng Fan, Ming-Qin Feng, Ze-Min Zhang, Guo Wu, Qun Li. Phytoremediation of strontium by different sunflower cultivars (Helianthus annuus L.): insights from accumulation traits and subcellular distribution. Int J Phytoremediation 2025 Nov 17:1-10. doi: 10.1080/15226514.2025.2586803. .. Radioactive 90Sr endangers ecosystems and human health owing to its long half-life and high food chain mobility. Phytoremediation is a promising alternative to conventional remediation. This study aimed to screen sunflower (Helianthus annuus L.) varieties with high Sr accumulation and clarify the underlying mechanisms. Nine varieties were grown in Sr-contaminated soil (1000 mg·kg-1), assessed by emergence rate, biomass, per-plant Sr accumulation, biological concentration factor (BCF), and translocation factor (TF). Sr accumulation varied significantly among varieties (50.03-264.13 mg·pot-1). "TK-39" showed the highest accumulation (264.13 mg·pot-1), high BCF (0.173), and TF (7.98), with no significant biomass loss. Tissue analysis revealed Sr mainly accumulated in leaves (4108.61 mg·kg-1 DW), followed by stalks/stems, and least in seed shells (27.07 mg·kg-1 DW) and seeds (7.90 mg·kg-1 DW). Subcellularly, Sr localized in cell walls (roots: 60%, stems: 53%, and leaves: 73%). Chemically, it existed as pectates/protein complexes (roots: 63%, stems: 51%, and leaves: 44%). "TK-39" is promising for Sr phytoremediation, with mechanistic insights provided for sunflower application in radioactive Sr-contaminated soil remediation.

Keywords

«Chernobyl disaster», «Cesium», «Fukushima disaster», «Nuclear waste», «Phytoextraction», «PhytoextractionJ», «Plutonium», «Polonium», «Strontium», «Uranium»