放射性セシウムのエアロゾルのベクレル数と原子数

質問

こんにちは。

http://www.aist.go.jp/aist_j/new_research/nr20120731/nr20120731.html
風に乗って長い距離を運ばれる放射性セシウムの存在形態

と言う記事に

図 1　茨城県つくば市における(A)2011年4月28日～5月12日の放射性セシウムを含む粒子の粒径分布

と言う図が載っています。

この図の見方がまずわからないのです。

次に、

エアロゾルの粒径が１μｍ以下であれば肺に取り込まれ、０．４μｍ以下であれば肺から血液などの中へ取り込まれると言うことだと思います。その場合、取り込まれた微粒子一つ当たりの放射能量、つまり、放射性セシウムが一微粒子あたり何個あるのかが問題になると思います。そのため、一微粒子あたりの放射能量を知りたいのですが、どうもよく分からないのです。どなたか、ご存知の方はいられないでしょうか。

回答No.1

hayasitti

＞図 1　茨城県つくば市における(A)2011年4月28日～5月12日の放射性セシウムを含む粒子の粒径分布
＞と言う図が載っています。
＞この図の見方がまずわからないのです。
まず、図1A（向かって左側）から。
横軸：1m3中における放射能量[Bq/m3]、縦軸：エアロゾルの粒径[μm]
横軸の「1m3中における放射能量」は空気中の体積当たりの(Cs由来の)放射能濃度といえます。
縦軸はエアロゾル（空気中に浮遊する微粒子）の大きさです。対数軸で描かれていることに注意してください。
（対数軸の見方→http://1st.geocities.jp/f_master001/chem/htmlfile/graphtype.html）

ギザギザ階段状をなしている線となめらかな曲線で描かれている線がありますが、測定で観測されてたのがギザギザ線、なめらかな曲線はこのギザギザ線から計算により実際の分布を推定したものです。
線がギザギザなのは、おそらくカスケードインパクターとよばれるサンプリング装置を用いたためでしょう。
（詳細は省きますが、簡単に言うと目の粗さの違うろ紙を荒い方から細かい方に並べて順番に空気をこして、対象が引っかかったろ紙の目の粗さを粒径の大きさとする方法のことです。）

次に、図1B（向かって右側）
横軸：1m3中におけるの濃度[μg/m3]、縦軸：エアロゾルの粒径[μm]
横軸は上と同じ測定時にひっかかったほかの非放射性の塩や微粒子（硝酸塩、硫酸塩、ナトリウム、アンモニウム、ケイ素）の単位体積当たりの量です。
縦軸は図1Aと同じ。粒径分布です。

＞エアロゾルの粒径が１μｍ以下であれば肺に取り込まれる０．４μｍ以下であれば肺から血液などの中へ取り
＞込まれると言うことだと思います。その場合、取り込まれた微粒子一つ当たりの放射能量、つまり、放射性
＞セシウムが一微粒子あたり何個あるのかが問題になると思います。そのため、一微粒子あたりの放射能量を
＞知りたいのですが、どうもよく分からないのです。どなたか、ご存知の方はいられないでしょうか。
上記の報告からはたしかに１微粒子中の放射能量を算出できません。
（粒子分布の区間中における重量が分からないので算出できません。）
これは分析手法の都合から由来するものだと思います。
各フィルタにおける捕集量は重量がμgのオーダーになるため、重量として量ることが難しいためです。
（mg程度のオーダーならば電子天秤で測定可能だが、それ以下になるときわめて難しい。最低でも自分はμgオーダーの重量を直接測り取る手段を知りません。）

ただし、被ばく量の推定（放射能を取り込む量の推定）ならばこのデータから十分推測できます。
人間の１日あたりの呼吸量はだいたい知られていますから、上の図1Aの単位体積当たりの放射能量と組み合わせることで推定可能です。
参考：１日あたりの呼吸量→http://www.daikin.co.jp/naze/html/d_1.html

以上、参考まで。

お礼

かなり前にお答えをいただきながら、お礼を申し上げることが遅くなり、申し訳ありません。

表の見方から、微粒子の重さが測れないと思える理由までいろいろと説明をいただき、申し訳なく思います。

自分が、微粒子一個当たりの放射性セシウムとかその他、放射性元素の原子数を知りたいと思ったのは、どうも、これが等価線量とか実効線量という概念の落とし穴、誤魔化しのもとではないかと、何となく感じ始めていたからなのです。

最初の疑問は、カリウム４０との比較データでした。どう考えてもカリウム４０があるからセシウムなどが安全だという議論は実感が伴わなかったのです。そのため、いろいろ考えてみたのです。それをまとめたのがつぎの文章です。

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カリウム４０での内部被ばくがあるので、それと同じぐらいの内部被ばくは影響がないという主張のウソ

　既にさんざん言われていることですが、改めて、カリウム40での内部被ばくとセシウムやヨウ素での内部被ばくの違いについて考えてみます。
　生体内ではベータ線は１ｃｍも進むことはないので、仮に１ｃｍベータ線が生体内で飛ぶと仮定してみます。ベータ線はガンマ線とは異なり、同じ放射性元素から発生するベータ線でも常に強さが変化してしまいます。ただ、最大のエネルギーの強さは決まっていて、カリウム40の崩壊エネルギーは最大1.31107MeVとなっています。同様に、セシウム137は最大0.5120ＭｅＶのベータ線を出してＢａ１３７ｍになり、次にこれが0.6617MeVのガンマ線を出します。
　まず、放射線が生体内を進むときに影響を与える細胞の数を、放射線の生体内での飛距離÷細胞の大きさ　で求めるとします。もちろん、これは実態を必ずしも表しません。放射線が細胞と細胞のちょうど境目を飛ぶ場合もあるでしょうし、細胞の形自体も変化するからです。しかし、ここでは放射線の影響を相対的に評価するだけですから、この仮定で問題はないはずです。
　人体の細胞の大きさは0.006mm～0.025mmということなので、仮に0.01mmとします。ベータ線が一回
飛ぶことによって影響を受ける細胞の数は、10mm÷0.01mm＝1000個となります。
　カリウム40での放射線線量は体重60kgの成人男子で約4000ベクレルということです。カリウム40から出る放射線はほぼベータ線だけです。よって、1秒に4000回、普通の成人男性の体内でベータ線が発生することになります。すると、1秒間にカリウム40による被曝を受ける細胞の数は4000回×1000個＝400万個となります。人体の細胞数はだいたい60兆個あるということですから、1秒当たり被曝する細胞の割合は、400万個÷60兆個＝6.67×10のマイナス８乗　となり、これは、6.67×10のマイナス６乗パーセント、つまり、0.00000667％ということになります。一日は86400秒ですから、一日で影響を受ける細胞の割合は、0.00000667％×86400秒＝0.576288、つまり、1％にも満たないのです。これは、基本的に、一つの細胞が放射線の影響を受けると、次に放射線の影響を受けるまでに100日以上あると解釈できます。
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そして、ここで行き詰ってしまいました。セシウムなどの微粒子の原子数が分からないからです。それで、こちらへ質問をさせていただいたという次第です。