生態系は操作できない:野山の除染が進まない理由-3

我々は大地の一部であり

大地は我々の一部だ

大気は尊いものであり

あらゆる生き物と魂を共有している

大地が人に属するのではない

人が大地に属するのだ

 

あらゆるものは繋がりあっている

命の網を編んだのは人間ではなく

人間はそのなかの一本の縄に過ぎない

➡ チーフ・シアトルの言葉(1852年)

 

一般社団法人 日本土壌肥料学会のHPから

Q4. セシウム137は土に入るとどうなりますか?

A4. セシウム137は、土に強く保持される特徴があります。

 化学のお話になりますが、元素の周期律表をみると

セシウムは、ナトリウム(Na)やカリウム(K)と同じアルカリ金属に分類され、これらの元素と同じようにふるまうことがわかっています。土に入ってきたセシウムはカリウムと同じ様にプラスの手(荷電)をひとつもった陽イオンとしてふるまいます。一方、土はマイナスの手(荷電)を持っているため、プラスの陽イオンを引きつけてとどめる性質があります

 

さらに、土の中の粘土に含まれる鉱物(粘土鉱物)には色々な種類がありますが、その中には、セシウムを閉じ込めるのにちょうどいい大きさの穴を持つものがあります。このため、セシウムは他の陽イオンに比べ、土にしっかり保持されて、離れにくくなります。土に降ったセシウム137の70%が、粘土鉱物に強く保持されるという研究結果も報告されています。

 

Q7. 土から作物への吸収を少なくする方法はありますか?

A7. 土のカリウムの濃度が高いほど、セシウム137が作物へ吸収される量が少なくなるという研究事例があります。

土には、チッ素(N)、リン(P)、カリウム(K)の肥料が必要とされます。この3つの肥料のうち、カリウムを与えないと作物が吸収するセシウム137の量が増え、堆肥を畑に入れると減るという報告があります。このような研究から、作物への吸収をより少なくするような農耕地の肥培管理のできる可能性があります

粘土と腐植の結合:野山の除染が進まない理由-2

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腐植の実態

腐植は植物のリグニン(分解されにくい木質細胞)と微生物によって分解された有機物(枯葉などが分解されたもの)から成る。粘土と結合して土壌となり植物に養分を供給する。腐植もまた粘土鉱物と同様に荷電を持ち、イオンの形で存在する植物のための養分を保持する。

土壌の荷電量

bandicam 2015-11-28 12-11-13-093

(計算上)モンモリロナイトと腐植を多く含む、1立方メートルの土壌は1キロワットの電気ストーブを120日間、連続で使用できるだけの荷電量を持つ。

粘土と腐植の分離(実験)

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腐植は粘土に固く結合しているため、腐食の実態はつかみにくい。そのため腐植を研究する場合、強いアルカリの溶液に浸して結合を解く。上の実験画像はアルカリ溶液(左のビーカー)に腐植が溶け出している様子を示している。水のビーカーでは腐植は水と分離している(水に溶けない)

土壌と植物を巡る水と養分

粘土は、雨水に二酸化炭素が溶け、弱酸性の水溶液になって、岩石の中に浸み込み、アルミニウムとケイ素が解け出て、再結合して出来た二次鉱物である。粘土がなければ現在の植物の繁栄はもたらされなかった。粘土が荷電を持つために養分が土の表面部分に留まり、植物が根によって吸い上げることができる。植物は枯れて自らの一部を養分としてリサイクルする。腐植もまた荷電をもっていて、養分を表層に維持する。粘土は高い保水能力を持ち水を下方に逃さないように保つと同時に、土壌の乾燥も防いでいる

粘土の荷電と保水力:野山の除染が進まない理由-1

NHK市民大学「土を科学する(講師:岩田進午)」より

植物と養分

bandicam 2015-11-28 11-46-11-103

植物の養分の主なものは土壌の中にイオンとして存在し、粘土と腐植は荷電を持つ。粘土が負の荷電を持つ場合、アンモニウムイオン、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなど正の荷電を持つイオンを引き付けて離さない。逆に粘土が正の荷電をもつ場合は、硝酸イオンやリン酸イオンを引き付けて離さない

荷電をもつ粘土(実験)

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荷電を持つ粘土(モンモリロナイト)と石英砂に硝酸銅溶液を注ぎ撹拌する。硝酸銅のなかで銅は+のイオン硝酸は-のイオンとして存在する。

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撹拌した後にろ過し溶液の色を見る。荷電を持つモンモリロナイト(粘土)は銅イオンを吸収し溶液の色が薄くなる。石英砂は荷電を持たないので溶液の色は変わらない。

粘土の保水力

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モンモリロナイト1gの表面積はテニスコート5面分

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8グラムの粘土は100ccの水を保水する力がある。

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