Topographic heterogeneity effect on the accumulation of Fukushima-derived radiocesium on forest floor driven by biologically mediated processes

生物が関与したプロセスによって引き起こされる福島原発事故起源セシウムの森林表面における蓄積の地形学的不均一性

小嵐 淳   ; 安藤 麻里子  ; 竹内 絵里奈; 西村 周作

Koarashi, Jun; Atarashi-Andoh, Mariko; Takeuchi, Erina; Nishimura, Shusaku

福島第一原子力発電所事故によって、山地や丘陵地に位置する森林がCsによって汚染された。地形的要因が森林地表面におけるCsの動態に及ぼす影響を解明するために、2013年8月に、落葉広葉樹林の急斜面における福島事故起源Csの分布を調査した。落葉堆積物及びそれに保持されるCsが斜面底部に蓄積していることを見出した。蓄積しているCsの65%が、平均年齢が0.5-1.5年と推定される事故後の新しい落葉や分解のあまり進んでいない落葉に保持されていた。さらに、2011年5月(事故から2か月後)に展葉した葉のCs濃度が高いこと、その濃度は時間とともに低下したが、2014年においてもなお事故前の濃度レベルより2桁高いことを観測した。これらの結果から、森林斜面における底部へのCs再分配は生物が関与したプロセスによって強く制御されており、落葉樹のリターフォールにより今後も継続することを初めて示した。

The accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant caused serious radiocesium (Cs) contamination of forest ecosystems located in mountainous and hilly regions with steep terrain. To understand topographic effects on the redistribution and accumulation of Cs on forest floor, we investigated the distribution of Fukushima-derived Cs in forest-floor litter layers on a steep hillslope in a Japanese deciduous forest in August 2013. Both leaf-litter materials and litter-associated Cs were accumulated in large amounts at the bottom of the hillslope. At the bottom, a significant fraction (65%) of the Cs inventory was observed to be associated with newly shed and less degraded leaf-litter materials, with estimated mean ages of 0.5-1.5 years, added via litterfall after the accident. Newly emerged leaves at the site were contaminated with Fukushima-derived Cs in May 2011 (two months after the accident) and Cs concentration in them decreased with time. However, the concentrations were still two orders of magnitude higher than the pre-accident level in 2013 and 2014. These observations are the first to show that Cs redistribution on a forested hillslope is strongly controlled by biologically mediated processes and continues to supply Cs to the bottom via litterfall at a reduced rate.