米乐m6官方网站［野间口佑会长］（以下简称“AIST”）地圈资源环境研究部［研究主任小牧武史］地圈环境风险研究组研究员穗高哲男、首席研究员川部义成纳米系统研究部[研究部主任八濑清]绿色技术研究小组研究小组组长河本彻正在与日本环境科学株式会社[代表董事稻毛繁之]合作调查农业用水和河水（环境水）中的低浓度溶解状态（溶于水）放射性铯普鲁士蓝我们开发了一种技术，通过使用支撑的无纺布进行浓缩，可以比以前更快地进行分析。
环境水中的放射性铯主要以溶解形式悬浮固体由于放射性铯以附着形式存在，并且溶解的放射性铯很容易被植物吸收，因此引起了人们的关注。溶解的放射性铯浓度很低，很多地方低于每升水02 Bq（以下简称Bq/L），所以采用该方法锗半导体探测器即使在大约 6 至 13 小时后也无法量化。因此，需要长期对大量的水进行浓缩和测量。新开发的技术可以测量水中溶解的低浓度放射性铯（001 Bq/L），其预处理和测量时间（每次约30分钟至1小时）不到1/10，与长时间测量2升水的传统方法相比，浓度（001 Bq/L）约为1/10。
使用该方法对福岛县农业用水和山溪水进行监测，结果证实溶解的放射性铯浓度低至001 Bq/L至009 Bq/L（总放射性铯浓度低于017 Bq/L至29 Bq/L）。预计将为福岛县农业用水、森林径流等环境水中放射性铯的监测、评估其对农作物的影响、分析环境中放射性铯的动态做出贡献。
该技术的一部分已于2012年5月19日至21日在福岛市举行的环境放射性净化学会上发表。详细内容将于2012年9月18日至20日在札幌举行的2012年农业农村工程学会会议上公布。
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照片：普鲁士蓝支撑无纺布（左）和监控系统（右）
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东京电力公司福岛第一核电站释放的放射性物质大部分沉积在山林中，并随着降雨逐渐从森林中流出到环境水域。例如，文部科学省2011年7月对福岛县51个河水地点进行的调查中，检测到低浓度的放射性铯，铯134平均为054 Bq/L，铯137平均为058 Bq/L。环境水中放射性铯的来源包括山林径流、稻田等农田的浊水径流以及生活废水。
环境水中的放射性铯主要以溶解状态和悬浮固体状态存在。溶解的放射性铯很容易被植物吸收，其对用水量很大的稻田和水培作物的影响正在引起人们的关注，需要准确、快速地测量其浓度。
然而，溶解的放射性铯浓度极低，许多地方低于02 Bq/L，即使在大约6至13小时后也无法使用锗半导体探测器进行定量。因此，通常5L至200L水固相萃取法浓缩约6小时至一周。或蒸发法]测量前。
因此，需要一种能够以更短的预处理和测量时间、甚至更低的浓度测量水中低浓度溶解的放射性铯的方法。
迄今为止，AIST 已使用普鲁士蓝研究了放射性铯净化技术开发 (2011 年 8 月 24 日、2011 年 8 月 31 日，AIST 新闻稿)以及放射性铯在土壤环境中的行为和存在形式。作为我们努力开发和提供满足受灾地方政府需求的技术的一部分，我们一直积极与地方政府合作开发放射性铯监测技术。
采用新开发技术的放射性铯监测系统列图1显示了该部件的概述以及对普鲁士蓝负载无纺布的吸附示意图。在该方法中，使用泵聚集环境水，将多个填充有普鲁士蓝无纺布的柱串联起来，使100至200L的水以恒定速度通过这些柱，以将放射性铯浓缩在普鲁士蓝无纺布中。
无纺布上负载有普鲁士蓝，它专门吸附溶解在水中的放射性铯。使水通过填充有该无纺布的柱，溶解的放射性铯被负载有普鲁士蓝的无纺布吸附并浓缩。通过在采样点将100L至200L的水通过色谱柱，与使用2L容器对环境水中的放射性铯进行常规分析相比，可以浓缩50至100倍。
图2显示了无纺布上支撑的普鲁士蓝的结构。普鲁士蓝具有类似攀爬架的结构，内部有空隙，人们认为铯被吸收到空隙中。
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图1 使用普鲁士蓝支撑的无纺布和柱子吸附溶解放射性铯的概述（当连接两个柱子时）
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图2无纺布中普鲁士蓝的结构
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吸附并浓缩溶解的放射性铯的普鲁士蓝负载无纺布用水进行超声波清洗，除去附着的土壤颗粒等细小颗粒，然后填充到容器中。通过用锗半导体检测器分析该无纺布，可以仅测量溶解的放射性铯的浓度。
图3显示了使用溶解的放射性铯浓度调整为15 Bq/L的污染水并串联连接12根柱并让水通过它们的结果。经证实，前三根柱中放射性铯的回收率可达 67%，所有柱（12 根柱）中放射性铯的回收率几乎为 100%。
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图3普鲁士蓝负载无纺布的过水柱数及放射性铯回收率
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此外，在含有低浓度放射性铯（001至01 Bq/L水平）的实际环境水中的测试结果中，各柱的吸附率显示出相似的趋势。使用10至12根色谱柱可以回收99%以上溶解的放射性铯，并且定量下限达到001 Bq/L。其结果是，与使用2L容器测定的定量下限相比，可以实现约1/10～1/20的定量下限，并且预处理和分析时间比测定溶解的放射性铯的传统方法所需的时间多1/10（表1）。
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表1 本方法与常规方法测量水中溶解放射性铯的比较
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*1：预处理时间、测量时间和定量下限根据浓缩水的量而变化。
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表2显示了2012年3月至5月期间与京都大学农学研究生院Kimito Nakamura副教授合作使用该方法在福岛县（阿武隈高原、中通）进行的环境水监测的一些结果。在这些调查点，溶解的放射性铯浓度处于较低水平，范围为 001 Bq/L 至 009 Bq/L。在沉积了大量放射性铯的阿武隈高原，溶解的放射性铯浓度往往较高，并且在大雨后有上升的趋势。
另一方面，总放射性铯浓度（主要是溶解和悬浮固体）范围从小于017 Bq/L到29 Bq/L，并且已证实，随着悬浮固体浓度的升高，放射性铯浓度增加约4至30倍，特别是当大雨后出水时（粗体斜体）。据确认，洪水期间，由于附着的悬浮固体量大幅增加，溶解的放射性铯的丰度不足10%，但正常时期则在10%至40%左右。
通过使用该方法，可以测量溶解的放射性铯的浓度，其在放射性铯的植物吸收、环境动力学和物质循环中发挥着重要作用。
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表2 福岛县环境水体监测结果
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* 粗体斜体表示大雨后发生洪水的时间。悬浮固体浓度增加
*1：主要是溶解和悬浮固体的总量：在装有水的2L容器中使用锗半导体检测器在6至13小时内测量。
*2：5月1日大雨过后，水位较高，有大量悬浮物流动。此外，由于 B 点和 D 点的悬浮固体浓度较高，范围为 22 至 100 mg/L，因此由于悬浮固体的沉降，测量期间的总放射性铯浓度可能被高估。
*3：5月19日水位仍然很高，但由于前一天下雨，水位没有达到5月1日的水平
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我们目前正在开发一种方法，不仅可以浓缩溶解的放射性铯，还可以现场浓缩悬浮物中的放射性铯。未来，我们将推动该监测系统的普遍使用，开发悬浮物附着监测方法，并力争早日实现技术转让。此外，我们还将与福岛县地方政府和相关研究机构合作，对福岛县环境水中的放射性铯进行长期监测，评估环境中放射性铯的动态，并评估其对植物的影响。
国立产业技术综合研究所
地圈资源环境研究部地圈环境风险研究组
研究员 Tetsuo Yasutaka 电子邮件：tyasutaka*aistgojp（发送前请将 * 更改为 @。）