首次验证市售碱性离子水机能去除放射性物质！

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首次验证市售碱性离子水机能去除放射性物质！

概要

九州大学大学院农学研究院的白畑实隆教授领导的研究小组，使用搭载了可去除有害物质的超精细活性炭滤芯和电解装置的家用碱性离子水机（※1），首次验证了它能高效滤除自来水中存在的放射性硒元素及放射性碘离子。

并且，因为电解装置生成的碱性离子水中所含的分子氢和矿物纳米粒子具有清除氧自由基的作用，所以也可期待对放射性物质进入体内所引起的内部辐射具有防护作用。用于试验的碱性离子水机，作为可用于普通家庭的防辐射伤害的设备，对被放射性物质污染的自来水及食品可能带来的辐射伤害有一定的防护作用。

本研究成果，于2014年7月16日（周三）14点（美国东部时间）公开发表于PublicLibraryofScience公司的美国科学杂志《PLOSONE》网络版。

■背景

2011年3月11日发生的东日本大地震造成了福岛第一核电站核泄漏事故，人们对放射性物质及辐射量的关心大幅提高。

摄入体内的放射性物质释放出来的电离辐射，被认为会与占体重约70％的水分发生作用，然后引起水的辐射分解。而水的辐射分解，会制造出包括过氧化氢（H2O2）、羟基（•OH）、超氧阴离子自由基（•O2-）以及其他分子类在内的多种氧自由基（ROS）。这些自由基会对生物高分子带来氧化性损伤，最终诱发细胞死亡或癌细胞。因此，理想的家用防护辐射伤害的设备，最好是一方面能去除水中的放射性元素，同时又能通过日常摄取该设备生成的饮用水，对进入体内的放射性元素所可能带来的氧化损伤起到保护身体的作用。

市售碱性离子水机装备了两种功能装置，亦即过滤微生物和多种有害物质的净水装置，和期待有防护体内辐射伤害作用的电解还原水（ERW）装置，所以可能能够满足上述条件。但是，碱性离子水机有无实际的过滤被污染后的自来水中的放射性元素的能力，这在以前是没有做过评估证实的。本次研究属于首次证实了市售碱性离子水机具有过滤放射性物质的能力。

■内容

＜碱性离子水机＞

此次使用的设备是（株）日本多宁出品的连续生成式碱性离子水机(多宁NEO)。选用这台设备的理由是，我们认为它是日本国内普及度很高的一个代表性型号，许多学术论文对其设备性能和制造出来的电解还原水的特性阐述最为详细的产品。

这个型号的碱性离子水机由超精细活性炭滤芯和电解机构这两个装置构成。自来水流进净水滤芯，通过无纺布层把自来水中的大颗粒杂质去除，然后再进到活性炭及阳离子置换剂的混合层，把水溶性铅和三卤甲烷等13种化学物质去除掉。而且，大于1.0 µm的微生物和铁锈等水中杂质也可以通过这个滤芯过滤掉。经过这样净化后的自来水后来再流入到被离子隔膜分割开的、由5块铂钛电极板构成的电解机构中，在通过电极板间隙的时候被电解处理。电解强度有四个档位可以选择，从1档到4档依次增强。在阴极附近电解生成的水有较高的pH值（pH 9〜10）、低溶解氧、负电位及高浓度溶解氢（0.4〜0.9 ppm）的特点。通过这个方法制造出来的具有上述特征的水，被称为碱性离子水、电解还原水（ERW）或电解水素水（水素即“氢气”的意思）。

＜原水中 137CsCl及 Na125I的过滤效果＞

经过采用非放射性硒元素及碘离子确认了试验装置能有效去除Cs及 I离子后，又采用137CsCl及 Na125I 对过滤能力进行了评估。30Bq/kg（※2）（Cs离子含量0.0067ppb）、300Bq/kg（Cs离子含量为0.0642ppb）、3,000Bq/kg（Cs离子含量 0.636ppb）及 15,000Bq/kg（Cs离子含量 3.16ppb）的含有 137CsCl的自来水，在通过试验装置中的超精细活性炭滤芯后，对过滤后的水的辐射量进行了检测（如图１A）。过滤后的137CsCl溶液的辐射量显著下降，按去除率看，即便是15,000Bq/kg这个添加了 137CsCl溶液的水样（见表1），其去除率也高达96.9%。

图１.碱性离子水机对自来水中 137Cs(A)及 125I(B)的辐射量的去除效果

分别用 0Bq/kg、0.03Bq/kg、0.3Bq/kg、3Bq/kg及 15KBq/kg浓度的 137CsCl溶液和0Bq/kg、0.15Bq/kg、1.5Bq/kg及 15KBq/kg浓度的含Na125I的自来水来进行过滤。通过碱性离子水机前的辐射量用（●）表示，通过水机后的辐射量用（○）表示。

表１. Cs离子及 137Cs的去除率(%)

所用的放射性硒元素的放射性比度为 137CsCl[0.2021MBq/g]，以非放射性硒元素作为载质进行了添加。去除率(%)=(1-[A]/[B])ｘ100。[A],[B]:过滤后和过滤前的 Cs及 137Cs的浓度。各溶液均只是过滤，未进行电解。*:低于测量下限[A]值。#: 由添加的放射活性计算出的同等ppb值。括弧中的数值为制成后及添加的硒元素量或辐射量值。

为了评价Na125I的去除效果，同样地，我们分别把150Bq/kg（I离子含量0.000196ppt）、1,500Bq/kg（I离子含量0.00351ppt）及15,000Bq/kg（I离子含量0.0197ppt）Bq/kg的含有Na125I的自来水用超精细活性炭滤芯进行过滤，结果，过滤后的水的辐射量显著降低 (如图B)，去除率高达 99％以上（表2）。这样，就证实了超精细活性炭滤芯能有效去除高达15,000Bq/kg的 Na125I的辐射量。

表 2. I与 125I离子的去除率

所用的放射性碘的辐射比度为 Na125I[12.950TBq/g]，未添加作为载质的非放射性碘。

去除率(%)=(1-[A]/[B])ｘ100。[A],[B]: 过滤后与过滤前的I与 125I溶液的浓度。各溶液均只是过滤，未进行电解。*:低于测量下限的[A]值。#: 由添加的放射活性计算出的同等ppb值。括弧中的数值是制成后和所添加的碘含量或辐射量。

根据2012年4月修订的日本最新的安全标准，饮用水需在10贝克勒尔(Bq)/kg以下。通过使用超精细活性炭滤芯对含有300Bq/kg的硒-137（137Cs）或150Bq/kg的碘-125（125Ｉ）离子的自来水进行过滤处理，辐射量水平均降至检出下限值以下（去除率分别达到99.2%及99.5%以上）。所用的实验设备在很广的浓度范围内均有效地去除了硒及碘离子。

＜电解对137Cs及125I的去除率的影响＞

在上述实验基础上，我们又对电解处理对137Cs及125I去除率的影响进行了评价。使用碱性最强的第4档，对超精细活性炭滤芯过滤后的净化水进行了电解。该实验中所采用的是高达国标饮用水中辐射量上限值10Bq/kg的30倍即300Bq/kg的137Cs水。在这些条件下制造的电解还原水（ERW）的辐射活性低于检出下限值。同样方式，我们对最强的第4档电解还原水去除125I的效果也做了分析检测。这时所采用的是高达2010年厚生劳动省所设定的1岁以下婴儿用水的131I浓度的上限值（100Bq/L）1.5倍之多即150Bq/kg的水。结果显示，残留于电解还原水（ERW）中的放射性碘的水平位于检出下限值以下。因此，这些结果显示，所使用的超精细活性炭滤芯实际上在电解处理之前已基本去除掉自来水中的137Cs及125I，所以即便是用最强档的第4档位制造出来的电解还原水（ERW）中，也检测不出辐射量，这意味着放射性物质早已被清除了。

■效果及今后的工作

本研究成果首次证明了，自来水中所含的放射性硒及碘能通过搭载了超精细活性炭滤芯的市售碱性离子水机而得到有效清除。实验中，超精细活性炭滤芯能够去除1010（100亿）倍的大范围浓度的硒和碘离子。低浓度的测试液只需过滤一次就能降低到数十分之一到百分之一以下。

而且，碱性离子水机生成的电解还原水（ERW）含有能清除氧自由基能力的溶解氢和铂金纳米粒子，因此对于摄入体内的放射性元素估计具有防护效果。所以，为了最大限度地减少被放射性物质污染的自来水及食物引起的辐射伤害，我们认为，可以把试验用的这种碱性离子水机作为家庭防护设备使用。我们所用的设备既然能够去除阳离子的硒离子和阴离子的碘离子，就也可能去除锶离子等其他放射性元素。同时，这种净化技术也有望应用到因福岛第一核电站核泄漏事故而发生的大量辐射污染的水的处理上。

【词汇说明】

※１ 碱性离子水机：

1945年以来主要在日本被持续研发的设备。1966年当时的厚生省批准了碱性离子水机作为医疗用电解水制造装置进行管理，并认可了碱性离子水（电解还原水或电解水素水）具有改善消化不良、胃酸过多、制酸、慢性下痢、肠胃异常发酵的功效。1995年成立碱性离子水机检讨委员会开始了再一次科学论证，1999年碱性离子水的品质、功效及安全性得到确认，2005年根据修订后的药事法，作为能生成具有改善肠胃症状功效的家用医疗器械而再次获得认定。碱性离子水根据其物性及功能，有时也被冠以电解还原水、电解水素水、电解阴极水等不同的名称。

※２ 贝克勒尔：

辐射量单位。是指放射性物质每秒钟发生衰变的原子个数（放射活度）。

■发表论文

TakekiHamasaki,NoboruNakamichi,KiichiroTeruya,SanetakaShirahata：RemovalEfficiency of Radioactive Cesium and Iodine Ions by a Flow-Type Apparatus Designed for Electrochemically Reduced Water Production. PLoSONE 9(7):e102218.doi:10.1371/journal.pone.0102218

【咨询方式】

九州大学大学院农学研究院生命机能科学部门

教授 白畑实隆

电话：０９２－６４２－３０４５

FAX：０９２－６４２－３０５２

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或者

九州大学大学院农学研究院生命机能科学部门

特别助教 滨崎武记

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