| Ⅶ章 トリチウムの環境動態と人体影響 Ⅶ‐３トリチウムの環境動態 Ⅶ‐３・５ 大気から植物へ Ⅶ‐３・５・１ 定常状態における大気・植物葉・土壌中トリチウム濃度の関係 大気中のトリチウムは、主として、トリチウム水蒸気とトリチウムガスとして存在する。トリチウム水蒸気は、植物の葉面から葉の気孔を通じて、歯の細胞に取り込まれる。空気中の湿度が十分高いときには、植物の葉では炭酸ガスを取り入れてブドウ糖を合成する〔光合成〕ために昼は気孔が開き夜は閉じられる。しかし、空気が乾燥してくると植物は、体内からの水分の損失を防ぐために、気孔を閉じて身を守る。気孔が開かれているとき、大気中のトリチウム水蒸気が植物の葉の細胞内の水と交換することにより、トリチウムが植物の体内に取り込まれる。 ＨＴ０に関しては、Ｍｕｒｐｈｙの考え方による扱いがこれまでの、トリチウム動態モデルではよく採用されている ７）。 葉面からのＨＴ０の蒸発と拡散（蒸散）の量は以了の式であらわされる。 Ｅｔ＝（ｒａｔ-ｒｌｔ）／Ｒ１ （１） ここで、 ｒａｔ＝大気中のＨＴ０蒸気密度（ｇ／ｃｍ３） ｒｌｔ＝葉面細胞の表面でのＨＴ０蒸気密度（ｇ／ｃｍ３） Ｒｔ＝葉面細胞表面から自由大気までのＨＴ０についての全拡散抵抗（sec／cm）である。 葉面でのＨＴ０蒸気密度は、計算の便宣上、葉内温度での飽和ＨＴ０蒸気圧に等しいとして扱う。２０℃でのＨＴ０飽和蒸気圧は、飽和水蒸気圧の約９０％である。 （Ｄ．Ｇ．Ｊａｃｏｂｓ、ＡＥＣ Ｒｅｐｏｒｔ ＴｌＤ‐２４６３５、ｐ‐３６、１９６８） Ｒａｏｕｌｔの法則によれば、溶液成分Ａの蒸気圧は、その溶液内でのモル分率に比例する。葉面細胞内のＨＴ０のモル分率（ｍｏｌａｒ ｆｒａｃｔｉｏｎ）に比例する。 ｍｔｌ＝葉面細胞中のＨＴ０濃度（ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ） ｒ1＝葉面温度での飽和蒸気密度とすると、葉面細胞内のＨＴ０モル分率は０．９ｍｆｌであるから、葉面でのＨＴ０飽和蒸気密度は ｒｌｔ＝０．９ｒ１ ｍ （２） となる。 定常状態では、葉への水流入量と蒸発により失われる量Ｅは等しい。 Ｅ＝（ｒａ- ｒｌ）／Ｒ （３） ここで、 ｒａ＝空気の水蒸気密度（ｇ／ｃｍ３） Ｒ＝水の全拡散抵抗 である。 葉面から蒸発するＨＴ０量と根から吸収するＨＴ０量は等しいから、 ｍfｓＥ＝Ｅｔ （４） の関係が成り立つ。 ここで ｍｆｓ＝根から吸収される水分中のＨＴ０質量割合（ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ）である。 （１）、（２）、（３）式を（４）式に代入することにより、次の式が得られる。  土壊からのＨＴ０供給がない場合、すなわちｍｆｓ＝０となる場合には、  となる。 Ⅶ‐３・５・２ ０ＢＴでの同位体効果 ＢａｕｍｇａｅｒｔｎｅｒとＫｉｍはとうもろこしと大麦の種子をトリチウム水中で発芽させ、０ＢＴの比放射能の変化を調べた 8)。 その結果によると、植物体中０ＢＴの比放射能は植物の成長とともに増大するが、取り込みの過程での同位体効果により、供給水（ｆｅｅｄ ｗａｔｅｒ）中のＨＴ０濃度の０．６倍は超えなかった。ところが、植物がＬｏｇｉｓｔｉｃ成長曲線にしたがうと仮定して、０ＢＨと０ＢＴの成長曲線を求めてみると、成長過程では、０ＢＴの方が取り込まれやすいことがわかった。この現象をかれらは、水素結合へ交換反応によりトリチウム原子が選択的に取り込まれるためであるとしている。 |