Abstract
This paper describes a dynamic compartment model to predict the time-dependent $^{14}C$ activity in a plant as a result of a direct exposure to an amount of $^{14}CO_2$ for a short period of time, and experimental results for the model validation. In the model, the plant consists of two compartments of the body and ears, and five carbon fluxes between the compartments, which are the function of parameters relating to the growth and photosynthesis of a plant, are considered. Model predictions were made for an investigation into the effects of the exposure time, the elapsed exposure time, and the model parameters on the $^{14}C$ radioactivity of a plant. The present model converged to a region where the specific activity model is applicable when the elapsed time of the exposure was extended up to the harvest time of a plant. The $^{14}C$ activity of a plant was predicted to be the greatest when the exposure had happened in the period between the flowering and ears-maturity on account of the most vigorous photosynthesis rate for the period. Comparison of model predictions with the observed 14C radioactivity of rice plants showed that the present model could predict the $^{14}C$ radioactivity of the rice plants reasonably well.
본 논문은 벼에 $^{14}CO_2$ 가스를 단기간 동안 직접 노출시켜 시간대 별 $^{14}C$의 전이 현상에 대한 동적 예측 모델과 동 모델의 타당성을 조사하기 위해 수행된 벼의 $^{14}CO_2$ 피폭 실험에 대해 기술하였다. 본 모델에서 작물은 몸체와 이삭(쌀알)의 두 격실로 구분되었고, 식물의 광합성과 연관된 매개변수의 함수로 표현되는 5개의 격실 간 탄소이동을 고려하였다. 모델예측을 통해 작물의 $^{14}C$ 방사능 오염에 대한 $^{14}CO_2$, 누출 시기 및 지속시간, 매개변수의 영향을 분석하였다. $^{14}CO_2$ 누출 지속시간이 길어지면 본 모델은 비 방사능 모델 적용 영역으로 수렴되었다. 작물의 $^{14}C$ 오염은 광합성이 가장 왕성한 개화기부터 수확기 사이에 작물이 $^{14}CO_2$에 노출되었을 때 가장 큰 것으로 예측되었다. $^{14}CO_2$에 대한 벼 노출 실험결과와 모델예측결과의 비교로부터 본 모델은 벼의 $^{14}C$ 흡수 예측 모델로 충분히 활용할 수 있음을 확인하였다.
