Effect of soil organic matter on the fate of Cs vertical distribution in forest soils

土壌有機物が森林土壌における放射性セシウムの深度分布に及ぼす影響

小嵐 淳   ; 安藤 麻里子  ; 西村 周作

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

日本の森林土壌における放射性セシウム(Cs)の深度分布の将来を把握することは、福島第一原子力発電所事故の環境影響を評価する上で重要である。本研究では、土壌有機物の濃度プロファイルが最終的なCsの深度分布を決定するという仮説を立て、土壌有機物プロファイルが異なる森林土壌における大気圏核実験起源Csの約半世紀後の深度分布を調べることでその仮説を検証した。その結果、土壌層のCs保持能力は、調査地や土壌深度にかかわらず土壌有機炭素濃度の関数として表せることが示された。このモデルを用いることで日本の森林土壌における最終的なCs深度分布を予測できることを示した。

Predicting the fate of radiocesium (Cs) vertical distribution in Japanese forest soils is key to assessing the radioecological consequences of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident. It is well documented that in mineral soil, the Cs behavior is mostly governed by interaction with clay minerals; however, observations have also been accumulated suggesting the role of soil organic matter (SOM) in enhancing the mobility of Cs. Here, we hypothesized that soil organic carbon (SOC) concentration profile determines the ultimate vertical distribution of Cs in Japanese forest soils. To test this hypothesis, we investigated the detailed vertical distributions of Cs in four Japanese forest soils with varying SOC concentration profiles roughly half a century after global fallout in the early 1960s. Results revealed that Cs retention ratios in each of 2-cm thick soil layers were negatively correlated with SOC concentrations of the layers, across all soils and depths. This demonstrates that the long-term fate of Cs vertical distribution is predictable as a function of SOC concentration for Japanese forest soils.