福島の森林資源における放射性セシウム汚染の新たな計算モデル構築

Development of a new model simulating contaminations of forest resources with radiocesium in Fukushima

太田 雅和  ; 小嵐 淳   

Ota, Masakazu; Koarashi, Jun

福島第一原子力発電所事故の影響を受けた森林では、沈着した放射性セシウム(Cs)による樹木汚染が問題となっている。しかしながら、森林内の各Cs移行過程が樹木(特に、福島の林業で重要な資源である幹の木部)の汚染に及ぼす影響については、十分な理解が得られていない。本研究では、森林樹木-リター層-土壌系におけるCsの動態を計算するモデル「SOLVEG-R」を提案し、これを福島県内のスギ植林地および天然のブナ林に適用した事例を紹介する。モデル計算の結果および計算と現地観測の結果の比較から、森林に沈着したCsの樹木への移行においては、事故時に葉あるいは樹皮に補足されたCsの表面からの取り込みがそのほとんど(99%)を占めることが示された。一方で、根による土壌中Csの取り込みは少なく、事故後の50年間にわたり、表面からの取り込みよりも数桁小さい値を保つことが示された。これらの結果、樹木の内部汚染が、事故直後に樹木表面から取り込まれたCsの内部再循環(転流)によって引き起こされることが分かった。樹皮を介した表面からの取り込みの重要性も明らかとなり、樹木によるCs取り込みの100%(事故時に葉が無かったブナ)あるいは30%(事故時に展葉していたスギ、残りの70%は葉の表面からの取り込み)を占めた。試験地の樹木について、2021年時点では、Csの放射壊変と樹木成長に起因する希釈効果の影響によって樹幹木部のCs放射能濃度が年あたり3%で低下していることが示された。

In forests affected by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident, trees became contaminated with Cs. However, Cs transfer processes determining the tree contamination (particularly for stem wood, a prominent commercial resource) remain insufficiently understood. We propose a model (SOLVEG-R) for simulating dynamic behavior of Cs in a forest tree-litter-soil system and applied it to contaminated forests of cedar plantation and natural oak stand in Fukushima to elucidate relative impact of distinct Cs transfer processes determining the tree contamination. The transfer of Cs to the trees occurred mostly (99%) through surface uptake of Cs trapped by needles and bark during the fallout. Root uptake of soil Cs was several orders of magnitude lower than the surface uptake over a 50-year period following the accident. As a result, internal contamination of the trees proceeded through an enduring recycling (translocation) of Cs absorbed on the tree surface. A significant surface uptake of Cs through bark was suggested, contributing to 100% (leafless oak tree) and 30% (foliated cedar tree; the remaining uptake occurred at needles) of the total uptake by the trees. It was suggested that the activity concentration of Cs in stem wood of the trees at these sites are currently (as of 2021) decreasing by 3% per year, mainly through radioactive decay of Cs and partly through dilution effect from tree growth.