Development and validation of a dynamical atmosphere-vegetation-soil HTO transport and OBT formation model

大気-植生-土壌複合系内HTO輸送及びOBT生成モデルの開発と検証

太田 雅和  ; 永井 晴康  

Ota, Masakazu; Nagai, Haruyasu

大気-植生-土壌複合系内トリチウム水(HTO)輸送及び植生中有機結合型トリチウム(OBT)生成を計算する数値モデルを開発した。複合系内トリチウム(T)輸送を評価するために大気-植生-土壌複合系内熱及び水輸送・CO交換モデル(SOLVEG II)を導入した。葉中の組織自由水T(TFWT)濃度計算にはHTOの蒸散,土壌中HTOの根からの吸収,光合成によるTFWTのOBTへの同化,呼吸に伴うOBTからのTFWTの生成を考慮した。光合成と呼吸に伴うTフラックスは葉のOBT転流及び葉内OBT蓄積を計算する炭水化物コンパートメントモデルへ入力した。過去に実施された葡萄の大気中HTOへの曝露実験を模擬して計算を行い、モデルを検証した。葉内TFWT計算値はHTO曝露直後に大幅に上昇し、曝露終了後は急速に低下し大気中HTOレベルと平衡となった。非交換型OBT計算値は曝露中線形に増加し、曝露後は日中に早く夜間に緩慢に減少した。HTO蒸散とOBT転流に支配されたこれらTFWT及びOBT計算値は実測値とファクター2の範囲内で一致した。

A model simulating tritiated water (HTO) transport in atmosphere-soil-vegetation and organically bound tritium (OBT) accumulation in leaves was developed. The model incorporates a dynamical atmosphere-soil-vegetation model (SOLVEG-II). For calculating tissue free water tritium (TFWT) in leaves, HTO transpiration, root uptake of HTO, photosynthetic assimilation of TFWT into OBT, and TFWT formation from OBT through respiration are included. Tritium fluxes at the last two processes are input to a carbohydrate compartment model to calculate OBT translocation/allocation. The model was validated through a simulation of an acute HTO exposure of grape plants. Calculated TFWT concentration increased soon after the start of exposure and rapidly decreased after the end of the exposure. Calculated non-exchangeable OBT amount linearly increased during the exposure and then decreased after the exposure. These calculated TFWT and OBT agreed with the observations within errors of a factor of two.