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報告書

福島における放射性セシウムの環境動態研究の現状(平成30年度版)

長尾 郁弥; 新里 忠史; 佐々木 祥人; 伊藤 聡美; 渡辺 貴善; 土肥 輝美; 中西 貴宏; 佐久間 一幸; 萩原 大樹; 舟木 泰智; et al.

JAEA-Research 2019-002, 235 Pages, 2019/08

JAEA-Research-2019-002.pdf:21.04MB

2011年3月11日に発生した太平洋三陸沖を震源とするマグニチュード9.0の東北地方太平洋沖地震とそれに伴って発生した津波により、東京電力福島第一原子力発電所の事故が発生し、その結果、環境中へ大量の放射性物質が放出され、その大部分が森林に沈着している。これに対し、面積が広大であり大量の除去土壌等が生じる、多面的な森林の機能が損なわれる可能性があるなどの問題があり、生活圏近傍を除き、汚染された森林の具体的な除染計画はない。そのため、未除染の森林から放射性セシウムが流出し、既に除染された生活圏に流入することに対する懸念があり、避難住民の帰還や産業再開の妨げとなる可能性があった。原子力機構では、環境中に放出された放射性物質、特に放射性セシウムの移動挙動に関する「長期環境動態研究」を2012年11月より実施している。この目的は、自治体の施策立案を科学的側面から補助する、住民の環境安全に関する不安を低減し、帰還や産業再開を促進するといった点にある。本報告書は、原子力機構が福島県で実施した環境動態研究におけるこれまでの研究成果について取りまとめたものである。

論文

Role of filamentous fungi in migration of radioactive cesium in the Fukushima forest soil environment

大貫 敏彦; 坂本 文徳; 香西 直文; 難波 謙二*; 根田 仁*; 佐々木 祥人; 新里 忠史; 渡辺 直子*; 小崎 完*

Environmental Science; Processes & Impacts, 21(7), p.1164 - 1173, 2019/07

福島第一原子力発電所事故により降下した放射性セシウム(以下、Csとする)の挙動及び関連する放射線学的影響は、表層土壌から森林生態系へのCsの移動性に大きく関係する。本研究では、福島県飯舘の森林で採取した野生きのこ子実体へのCs蓄積量を測定した。土壌から野生きのこ子実体へのCs移行係数(TF)は10$$^{-2}$$から10$$^{2}$$の間であった。この範囲は、チェルノブイリ事故後にヨーロッパのきのこについて報告された値、及び核実験降下物に対する日本のきのこについて報告された値の範囲と類似していた。野生きのこのTF値と、704種類のきのこ菌糸をCsを含む栄養寒天培地で生育したときのTF値とを比較したところ、野生きのこのTF値の方が低かった。寒天培地に1重量%の鉱物(ゼオライト等)を加えたところTFは0.1以下になった。添加した鉱物がきのこによるCs吸収を低下させることが明らかとなった。

論文

3Dレーザースキャナーによる測量から求めた治山ダムへの放射性セシウムの堆積量

渡辺 貴善; 大山 卓也; 石井 康雄; 新里 忠史; 阿部 寛信; 三田地 勝昭; 佐々木 祥人

KEK Proceedings 2017-6, p.122 - 126, 2017/11

土砂移動に伴う放射性セシウム流出量が最も高いと見込まれる地形の急峻な山地森林を対象として、治山ダムの土砂堆積量と土砂の放射性セシウム濃度を測定し放射性セシウムの森林からの流出量を算出した。治山ダムの堆積量の計測には3Dレーザースキャナーを用いることで、詳細な堆積物の変化を求めた。

論文

The Succession of bacterial community structure in groundwater from a 250-m gallery in the Horonobe Underground Research Laboratory

伊勢 孝太郎; 佐々木 祥人; 天野 由記; 岩月 輝希; 南條 功*; 浅野 貴博*; 吉川 英樹

Geomicrobiology Journal, 34(6), p.489 - 499, 2017/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:64.06(Environmental Sciences)

幌延深地層研究センターの250m水平坑道に掘られた09-V250-M02 and 09-V250-M03ボアホール中における微生物群集変化について調査を行った。09-V250-M02において、掘削直後に採取したサンプルについてクローンライブラリー解析を行ったところ、$$varepsilon$$-Proteobacteriaが最も優占していた。$$varepsilon$$-Proteobacteriaは硫化物を硫黄に酸化して増殖する独立栄養細菌であることが知られている。4年経過後の微生物群集は大きく変化し、OP9やChloroflexiなどの深海底において検出されることが多い種が優占していた。これらのことから、掘削直後には空気による酸化の影響が大きく見られたが、時間経過とともに微生物群集は深海底などで検出される微生物群集と似た構造と変化することが示された。

論文

Translocation of radiocesium released by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident in Japanese chestnut and chestnut weevil larvae

佐々木 祥人; 石井 康雄; 阿部 寛信; 三田地 勝昭; 渡辺 貴善; 新里 忠史

Horticulture Journal, 86(2), p.139 - 144, 2017/04

2011年3月に発生した福島第一原子力発電事故により飛散した放射性セシウムの栗に対する移行を明らかにするために、果実の各部位と葉のオートラジオグラフィと放射性セシウム濃度を調べた。栗の果実は、可食部である子葉と鬼皮の間に薄皮をもつ。果実における放射性セシウム濃度は、鬼皮、薄皮、子葉ともに約1.0$$times$$10$$^{4}$$Bq・kg$$^{-1}$$で各部位においてほぼ同濃度であり、また葉もほぼ同濃度であった。さらに果実に寄生するクリシギゾウムシの幼虫の放射性セシウム濃度は、果実の可食部である子葉の約7分の一であることが示された。

論文

The Transfer of radiocesium from the bark to the stemflow of chestnut trees (${it Castanea crenata}$) contaminated by radionuclides from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

佐々木 祥人; 阿部 寛信; 三田地 勝昭; 渡辺 貴善; 石井 康雄; 新里 忠史

Journal of Environmental Radioactivity, 161, p.58 - 65, 2016/09

AA2015-0311.pdf:1.93MB

 被引用回数:5 パーセンタイル:55.17(Environmental Sciences)

福島の森林に生育する栗の木から樹幹流中への放射性セシウムの移行について報告する。事故当時に存在していた木の樹皮表面には、放射性セシウムは不均一かつスポット状に分布していた。事故後に生じた新枝にはほぼ均一に存在していた。放射性セシウム濃度は、幹(直径2cm)、枝(直径5mm以下)、葉の順に低くなった。また、幹(直径2cm)においては、樹皮は、木部の約10倍の放射性セシウム濃度であった。樹幹流の溶存画分(0.45$$mu$$m以下)試験期間中のCs-137濃度は平均約10Bq/Lであり、pHは5.8でほぼ一定であった。樹幹流の溶存画分の電気伝導率は放射性セシウム濃度と強い正の相関がみられたことから、樹幹流中の電解質と放射性セシウムは同じ溶出機構であることが示唆された。樹幹流中の粒子画分(0.45$$mu$$m以上)の一部に放射性セシウムが強く付着している粒子が存在することが示された。

論文

Input and output budgets of radiocesium concerning the forest floor in the mountain forest of Fukushima released from the TEPCO's Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

新里 忠史; 阿部 寛信; 三田地 勝昭; 佐々木 祥人; 石井 康雄; 渡辺 貴善

Journal of Environmental Radioactivity, 161, p.11 - 21, 2016/09

 被引用回数:10 パーセンタイル:29.65(Environmental Sciences)

東電福島第一原子力発電所の事故から2-3年経過後の福島県阿武隈山地の森林において、事故により放出された放射性セシウムの林床を基準とした流出及び入力量を推定した。放射性セシウムの流出入の観測は、落葉樹のコナラ林と常緑樹のスギ林に設置した観測区画において、表面洗食、林内雨、樹幹流、リターフォールを対象に実施した。その結果、福島県の降雨時期において、林床を基準とした放射性セシウムの入力量は、流出量と比較して4-50倍高い結果が得られた。これらの結果は、放射性セシウムはその著しく低い流出量のために森林内に留まる傾向にあることを示す。このため、森林における放射性セシウムの循環プロセスの理解が、放射性セシウムの濃度レベルの将来予測と森林に係る生活の再生における重要なであることを示す。

論文

Direct accumulation pathway of radioactive cesium to fruit-bodies of edible mushroom from contaminated wood logs

大貫 敏彦; 相場 幸敏*; 坂本 文徳; 香西 直文; 新里 忠史; 佐々木 祥人

Scientific Reports (Internet), 6, p.29866_1 - 29866_6, 2016/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:90.07(Multidisciplinary Sciences)

放射性Csの汚染原木からキノコへの移行経路を、$$gamma$$線スペクトロスコピー、オートラジオグラフィー及びX線マイクロCTにより調べた結果、原木からキノコに直接移行する経路が存在することを明らかにした。

論文

Fate of radiocesium in freshwater aquatic plants and algae in the vicinity of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

佐々木 祥人; 舟木 泰智; 伊利 沙汀; 土肥 輝美; 萩原 大樹

Limnology, 17(2), p.111 - 116, 2016/04

AA2015-0204.pdf:3.47MB

 被引用回数:4 パーセンタイル:55(Limnology)

福島第一原子力発電所周辺の河川(1地点)およびため池(4地点)に生育していた水草(5種)および藻類(3属)への放射性セシウムの移行挙動を調べた。堆積物-植物移行係数[($$^{137}$$Cs Bq/kg-dry weight plant)$$times$$( $$^{137}$$Cs Bq/kg-dry weight sediment)$$^{-1}$$]は、水草では河川に生育していたエビモが5.55と最も高く、ため池から採取したヒルムシロが3.34$$times$$10$$^{-2}$$と最も低く、同属の水草でも違いがあることが示された。糸状藻(${it Spirogyra}$ sp.)およびシアノバクテリアの水-植物移行係数[($$^{137}$$Cs Bq/kg-dry weight plant) $$times$$ ($$^{137}$$Cs Bq/L water)-1]は、それぞれ2.39$$times$$10$$^{3}$$、1.26$$times$$10$$^{3}$$であることが示された。採取水中におけるシアノバクテリア画分のみの$$^{137}$$Cs濃度は、4.87$$times$$10$$^{-1}$$Bq/Lであり、シアノバクテリアが生息していた水中のセシウム濃度と同オーダーであり、シアノバクテリアへの顕著な放射性セシウムの濃集は確認されなかった。

論文

Occurrence and potential activity of denitrifiers and methanogens in groundwater at 140 m depth in Pliocene diatomaceous mudstone of northern Japan

勝山 千恵*; 梨本 裕晃*; 永翁 一代*; 石橋 朋剛*; 古田 一期*; 木下 剛*; 吉川 英樹; 青木 和弘; 浅野 貴博*; 佐々木 祥人; et al.

FEMS Microbiology Ecology, 86(3), p.532 - 543, 2013/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:64.02(Microbiology)

嫌気性微生物活性は地下環境に影響を与える。本研究では140mの深度の2つのボアホールから低酸素濃度の地下水を採取し脱窒菌とメタン生成菌の活性について調査した。脱窒菌活性は$$^{15}$$Nをトレーサとしてボアホール環境にて測定し、メタン生成菌については16S rRNAの遺伝子解析により存在を確認した。メタンの安定同位体の分析値から溶存メタンは微生物活用由来であることが分かったが、本メタン生成菌の培養中には発生が確認できなかった。地下140m深の地下水中には酸素が含まれておらず、Ehが-144から6.8mVを示し、脱窒菌の活性が有意な環境であることが分かった。

論文

北海道幌延地域における深部地下水調査; 地上からの地球化学調査の妥当性評価と地下施設建設に伴う地球化学特性変化

天野 由記; 南條 功; 村上 裕晃; 藪内 聡; 横田 秀晴; 佐々木 祥人; 岩月 輝希

地下水学会誌, 54(4), p.207 - 228, 2012/11

北海道幌延町において、堆積岩を対象とした深地層の研究施設を利用して、地上からの地球化学調査技術の妥当性を検証した。また、地下施設建設が周辺の地球化学状態に及ぼす影響について考察した。地上からのボーリング調査数量と水質の深度分布の推定品質の関係を整理した結果、3本程度の基本ボーリング調査と断層・割れ目帯など高透水性の水理地質構造を対象とした追加ボーリング調査により、数キロメータースケールの調査解析断面の水質分布について不確実性も含めて評価できることが明らかになった。地下施設建設に伴う地下水の塩分濃度,pH,酸化還元状態の擾乱を観察した結果、一部の高透水性地質構造の周辺において、地下坑道への湧水により水圧や塩分濃度の変化が確認された。この変化量は事前の予測解析結果と整合的であった。これらの成果は、他の堆積岩地域における地上からのボーリング調査や地下施設建設時の地球化学調査の計画監理にも参照可能と考えられる。

論文

An Investigation of microbial effect as biofilm formation on radionuclide migration

吉川 英樹; 川北 護一*; 藤原 和弘*; 佐藤 智文; 浅野 貴博*; 佐々木 祥人

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1475, p.617 - 622, 2012/06

高レベル放射性廃棄物についての微生物影響評価の一環として、マトリックス拡散に対するバイオフイルムの影響をシナリオと実験データにより検討した。バイオフイルム中の放射性核種の拡散としてCsについて実験したところ、実効拡散係数が自由水中の拡散係数より低いものの、岩石に比べると桁違いに大きいことが示された。バイオフイルムのマトリックス拡散への影響は少ないことが示唆された。

口頭

Microbial studies on shallow groundwater in Horonobe, Japan

浅野 貴博; 石井 浩介*; 宮坂 郁*; 佐々木 祥人; 吉川 英樹; 油井 三和

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する微生物研究では、地層中での微生物生態の把握や長期間の生物反応等に関して信頼できる予測方法が確立されておらず、その評価は十分ではない。本研究では、地球化学反応への微生物影響を調査するため、幌延H17-1-01孔(サンプリング深度35m)の地下水の微生物分析を行った。16SrRNA遺伝子のクローニング解析の結果、好気性菌で$$gamma$$プロテオバクテリアに属する${it Methylobacter}$属菌が最も多く、次いで$$beta$$プロテオバクテリアに属するコマモナス科の細菌群が多かった。コマモナス科の中では、好気性菌である${it Polaromonas}$属菌と鉄還元菌に関連のある${it Rhodoferax}$属菌が優占的であった。地下水における好気性菌と鉄還元菌の活性を調査するため、$$^{3}$$H-チミジンと$$^{14}$$C-グルコースを用いたバッチ試験と地下環境を模擬したカラム試験をそれぞれ行った。$$^{3}$$H-チミジンと$$^{14}$$C-グルコースの取り込み活性から、好気性菌の増殖及び代謝活性が認められた。カラム試験により、鉄還元による鉄(II)の増加が認められ、鉄還元菌が活性を有することがわかった。これらの結果は、好気性菌と鉄還元菌が幌延の浅部地下環境において地球化学反応に影響を与えていることを示唆した。

口頭

Microbial communities of groundwater from deep borehole in Horonobe, Japan

佐々木 祥人; 浅野 貴博; 岩月 輝希; 吉川 英樹; 油井 三和

no journal, , 

幌延の深井戸(深度505m)での地下水化学に対する微生物影響を調べるために、分子生物学的手法(クローニング法,Real-time PCR法)及び培養法(平板希釈法,MPN法)を用いて微生物群集解析を行った。培養法及びReal-time PCRを用いた定量評価から脱窒菌が優先的に存在することが示唆され、またドメインバクテリアのクローニング法を用いた解析においても脱窒菌であるPseudomonas sp.が優先的であり、これを支持する結果が得られた。さらに、ドメインアーキアのクローニング解析から、メタン生成菌であるMethanolobus sp.が優先的に検出された。この結果、HDB-10孔(505m)の地下水に存在する微生物多様性は非常に低いことが明らかになった。採取した幌延の地下水を用いて脱窒活性を測定したところ二酸化炭素及び窒素の生成,Pseudomonas sp.の増殖が認められた。これらの脱窒菌は、地下水における有機物消費や窒素サイクルにかかわっていることが考えられる。

口頭

Quantification of microbial biomass in groundwater for safety assessment of geological disposal of nuclear waste

浅野 貴博; 佐々木 祥人; 永翁 一代*; 加藤 憲二*; 吉川 英樹

no journal, , 

放射性廃棄物処分場は、地下深部を掘削し、その後埋設するため、酸化的な環境から還元的な環境へと変遷すると想定される。この酸化還元環境の変化に伴い、利用する電子受容体が異なる六つの微生物群(好気性菌,脱窒菌,マンガン還元菌,鉄還元菌,硫酸還元菌,メタン生成菌)の遷移が起きると考えられる。これらの微生物群の活動を評価するために、深部地質環境のモデルサンプルとして幌延地区深層井戸HDB-10孔からの地下水を用いて、培養法,リアルタイムPCR法及び複合定量法により各微生物群の定量を行った。その結果、各手法内で一定の傾向が認められた。これは、地下水中に存在する微生物群の存在比を反映していると考えられた。しかしながら、培養法による定量結果は、分子生物学的手法であるリアルタイムPCR法・複合定量法と同様の値となったことから、リアルタイムPCR法・複合定量法では微生物数を過少評価している可能性が考えられた。

口頭

微生物増殖・代謝速度に及ぼす電子受容体種類の影響

福永 栄*; 石井 浩介*; 宮坂 郁*; 浅野 貴博; 佐々木 祥人; 吉川 英樹

no journal, , 

処分場想定環境における微生物の増殖・代謝速度に及ぼす電子受容体の種類の影響を評価するため、一つの電子供与体(酢酸)と4種の異なる電子受容体(O$$_{2}$$, NO$$_{3}$$$$^{-}$$, Fe(III), SO$$_{4}$$$$^{2-}$$)を用いて地層コアから集積培養した微生物群の増殖・代謝速度を測定し、文献値との比較を行った。その結果、環境中に存在する電子受容体の種類に応じた微生物活動の大きさの相対的な違いを推定するための基礎データが得られた。

口頭

地層処分の安全評価に対する微生物影響の不確実性評価手法に関する検討

吉川 英樹; 浅野 貴博; 佐々木 祥人; 油井 三和; 宮坂 郁*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分における微生物影響の潜在的な要因についての知見の整理を踏まえ、微生物影響について重要と考えられる地下水変遷に関する影響評価を行うことを目的として、微生物影響評価手法の検討を行った結果を発表する。

口頭

Long-term evolution of water-rock-microbe system in Horonobe, Japan

岩月 輝希; 吉川 英樹; 浅野 貴博; 佐々木 祥人

no journal, , 

北海道幌延地域において、地下深部の地球化学環境の長期変遷を推測するために、天然事象に対する水-岩石-微生物間の相互作用プロセスの研究を行った。その結果、地層堆積後の初期続成過程における微生物還元プロセスによる鉱物沈殿や有機物の続成に伴うガスの生成などが地下水中の生物起源元素濃度にかかわる主要なプロセスであることが明らかになった。

口頭

Estimation of growth parameters corresponding to microbial communities in laboratory anaerobic aquifer columns

福永 栄*; 石井 浩介*; 宮坂 郁*; 浅野 貴博; 佐々木 祥人; 吉川 英樹

no journal, , 

地層処分における微生物影響予測に必要な微生物パラメータとして、酸素,硝酸塩,3価鉄,硫酸塩,炭酸塩の一つが電子受容体として存在するときの最大比増殖速度と電子供与体の収率の平均的な値を文献レビューにより求めた。さらに実験室規模の嫌気性帯水層カラムから採取した微生物群集を培養し、全菌数,酢酸,電子受容体の濃度を測定し、3価鉄又は硫酸塩存在下でのパラメータ値を計算して、文献レビュー結果と比較した。

口頭

Experiments using laboratory columns to monitor anaerobic microbial reactions

石井 浩介*; 宮坂 郁*; 福永 栄*; 浅野 貴博; 佐々木 祥人; 吉川 英樹

no journal, , 

地層処分における核種移行の長期予測には微生物活性を測定する必要があるが、地下環境の嫌気性微生物の活性は低いため現場での測定は難しい。地下帯水層での鉄還元及び硫酸還元活性を測定するため、乾熱処理した砂をつめた1m長のカラムからなる室内試験装置を開発し模擬地下水通水時の水質変化を測定した。その結果、還元鉄の生成と酢酸の消費,硫酸塩と酢酸塩の消費が観察された。硫酸塩の現象は酢酸塩の消費と比較して少なかったが、カラムから鉄還元菌が検出されたことから、砂中の鉄を用いた鉄還元が示唆された。

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