Importance of root HTO uptake in controlling land-surface tritium dynamics after an-acute HT deposition; A Numerical experiment

HT沈着時の陸面トリチウム動態における根によるHTO取り込みの重要性; 数値実験による評価

太田 雅和  ; 永井 晴康  ; 小嵐 淳   

Ota, Masakazu; Nagai, Haruyasu; Koarashi, Jun

根による水状トリチウム(HTO)の取り込みが陸面生態系内トリチウム移行に及ぼす影響の定量評価を目的として、大気-植生-土壌複合系内トリチウム移行モデルを開発してモデルを用いた数値実験を行った。モデルは水素ガス状トリチウム(HT)の大気及び土壌中輸送過程、土壌中の酸化菌によるHTのHTOへの酸化過程を考慮した。このHTモデルを原子力機構で開発した陸面HTO輸送-有機結合型トリチウム(OBT)生成モデルに結合した。モデルの検証として過去に行われた野外でのHT放出実験を模擬した試験計算を行ったところ、大気から土壌へのHT沈着量の計算値は実測値とファクター1.1で一致した。本モデルを用いて草原へのHT沈着を模擬した数値実験を行った。その結果、根の吸水が土壌の表層近傍で起きた場合は、表層土壌でのHT沈着で生成されたHTOが根に取り込まれる効果により、大気と葉の中のHTO濃度が高められること及び葉でのOBT生成量が1桁近く増加することが明らかになった。

To investigate the role of belowground root HTO uptake in controlling tritium (T) dynamics in a land surface ecosystem, a sophisticated numerical model predicting tritium behavior in an atmosphere-vegetation-soil system was developed and numerical experiments were conducted using the model. The developed model covered physical HT transport in multi-layered atmosphere and soil as well as microbial HT oxidation to HTO in the soil, and was incorporated into a well-established dynamical HTO transfer-OBT formation model. The model performance was tested through a simulation of an existing HT-release experiment, and the model-predicted HT deposition to the surface soil agreed with the field data at a factor of 1.1. Numerical experiments with a hypothetical acute HT exposure to a grassland field demonstrated that preferential uptake of the deposited HTO in the upper soil layers increased HTO concentrations both in the atmosphere and in the plant leaves through an enhanced soil-leaf-atmosphere HTO stream. Consequently, leaf OBT assimilation calculated with a shallow rooting depth increased by nearly an order of magnitude larger than that calculated with a deep rooting depth.