A New perspective on the Cs retention mechanism in surface soils during the early stage after the Fukushima nuclear accident

小嵐 淳; 西村 周作; 安藤 麻里子; 武藤 琴美; 松永 武*

Scientific Reports (Internet), 9, p.7034_1 - 7034_10, 2019/05

https://doi.org/10.1038/s41598-019-43499-7

本研究では、福島原子力発電所(福島原発)事故によって陸域生態系にもたらされたCsの表層土壌における保持メカニズムを解明することを目的として、異なる陸域生態系における表層土壌中のCsの保持状態を、土壌鉱物及び土壌有機物との相互作用に着目して調べた。その結果、森林や果樹園の土壌では、事故から3.5カ月の時点で多くのCsが土壌鉱物を主体とする土壌フラクションではなく粒子状有機物を主体とする土壌フラクションに存在していること、4年後においてもその存在割合は維持されていることが明らかになった。

Sources of Cs fluvial export from a forest catchment evaluated by stable carbon and nitrogen isotopic characterization of organic matter

武藤 琴美; 安藤 麻里子; 小嵐 淳; 竹内 絵里奈; 西村 周作; 都築 克紀; 松永 武*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 314(1), p.403 - 411, 2017/10

https://doi.org/10.1007/s10967-017-5350-7

福島第一原子力発電所事故により森林に沈着した放射性Csが河川を通して流出することで、下流の市街地や農地への汚染が長期間続くことが懸念されている。本研究では、森林から河川への放射性Cs流出挙動を評価するために、落葉広葉樹林を集水域とする小河川に放射性Csの連続捕集装置を設置し、事故の半年後から4年間調査を行った。河川中の放射性Csを懸濁態と溶存態に分けて採取し、懸濁態は粒径ごとに分画した。また、河川中の懸濁物と土壌について、炭素及び窒素の量と同位体比を分析し比較した。その結果、放射性Csの主要な流出形態は粒径75m以下の懸濁態であり、分解の進んだリターと鉱物土壌を起源としていることが明らかになった。また、リター分解を起源とする溶存態Csの流出量も無視できないことが分かった。リターから土壌への放射性Csの移行が進んでいることから、今後、溶存態による河川流出は数年で減少する一方、懸濁態による河川流出は長期間継続することが示唆された。

Year-round variations in the fluvial transport load of particulate Cs in a forested catchment affected by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident

松永 武; 中西 貴宏; 安藤 麻里子; 竹内 絵里奈; 武藤 琴美; 都築 克紀; 西村 周作; 小嵐 淳; 乙坂 重嘉; 佐藤 努*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 310(2), p.679 - 693, 2016/11

AA2015-0821.pdf:3.78MB

https://doi.org/10.1007/s10967-016-4840-3

福島第一原子力発電所事故に由来する放射性Csの森林集水域からの流出挙動とその変動要因を解明するために、渓流水中の懸濁態放射性Csの流出量を2012年から2年間連続して測定した。懸濁態Csの流出は、流域からの懸濁物質の流出と密接な関係があり、降雨量の多い8-9月に増加した。Csは懸濁物質中の粘土鉱物に強く結びついており、流下中に水中に溶存しないことが、鉱物同定及び抽出実験の結果より示唆された。また、単位懸濁物質量あたりのCs濃度は、2012年から徐々に低下していた。これらの結果より、懸濁態Csの流出量は、降雨量に関連した懸濁物質量の変動と、懸濁物質中のCs濃度の経年変化の両方の影響を受けて変化していることが明らかとなった。

Catchment-scale distribution of radiocesium air dose rate in a mountainous deciduous forest and its relation to topography

安藤 麻里子; 小嵐 淳; 竹内 絵里奈; 都築 克紀; 西村 周作; 松永 武

Journal of Environmental Radioactivity, 147, p.1 - 7, 2015/09

AA2014-0585.pdf:2.18MB

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.05.004

福島第一原子力発電所事故起源の放射性Csにより汚染を受けた山間地の小河川集水域を対象として、空間線量率分布を詳細に測定した。GPS連動型放射性自動計測システムKURAMA-IIを用いた連続測定及びNaIサーベイメーターを用いた一定間隔毎の測定により、山間地での空間線量率と地形との関係を明らかにした。2013年8-9月に測定した空間線量率は、標高の高い東向きの斜面で高く、谷と西向きの斜面で低い値を示した。また、狭い範囲であっても斜面方位の違いにより空間線量率が大きく異なっており、空間線量率分布が地形と密接に関連していることが明らかとなった。山間部における線量の評価や放射能の蓄積量の推定においては、その空間分布を考慮することが重要であることが示された。

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

小嵐 淳; 安藤 麻里子; 竹内 絵里奈; 西村 周作

Scientific Reports (Internet), 4, p.6853_1 - 6853_7, 2014/10

https://doi.org/10.1038/srep06853

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。

室内培養実験における地下水溶存有機物の特徴

西村 周作*; 鈴木 庸平*; 福田 朱里; 今野 祐多*; 執印 訓子*; 長尾 誠也*

no journal, , 

地下水中におけるアクチノイドなどの移行に及ぼす有機物の影響を評価するため、地下水溶存有機物を対象にした研究が進められており、フルボ酸などの溶存有機物の蛍光特性が地層などの違いを反映していることが明らかになってきた。一方、微生物活動が溶存有機物に与える影響については明らかになっていない。本研究では、瑞浪超深地層研究所用地内のボーリング孔から採取した花崗岩中の地下水試料と、地下水のろ過により捕集した懸濁物質を用いた培養試料を試料とした。三元次蛍光分光光度計,紫外可視分光光度計,高速液体サイズ排除クロマトグラフにより測定を行い、培養に伴う有機物の生成と分解について検討を行った。培養後の試料は地下水試料に比べ、フルボ酸物質濃度の指標となる励起320nm/蛍光430nmの相対蛍光強度が高く、嫌気培養に伴い微生物活動によりフルボ酸物質が生成されることを明らかにした。生成したフルボ酸物質は、採取した地下水よりも高分子の有機物量が多いが、微生物の種類や代謝活性の違いにより特徴は異なると考えられる。また、この生成において硝酸は微生物活動を促進し、酸素は阻害する可能性が考えられた。

土壌団粒におけるCs-137の分布

西村 周作; 小嵐 淳; 安藤 麻里子

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故で大気中に拡散したCs-137は、土壌中の粘土鉱物に強く固定されることが知られている。しかし、自然環境下において粘土鉱物の大半は有機物と結合して様々な団粒を形成し、森林土壌の発達した団粒構造は土壌中のCs-137の移動性に影響を与えていることが報告されている。したがって、土壌中でのCs-137の循環等を正確に予測する上で、団粒形成を考慮したCs-137の存在形態について明らかにする必要がある。本研究では、土壌を団粒サイズに分画する手法を提示し、各画分におけるCs-137分布について測定を行った。福島市郊外で採取し、粒度分析法で分析した森林土壌を用いた。土壌団粒を団粒分画法にて分画した後、団粒別画分のCs-137を測定した。団粒分画法の重量分布は、212m以上の画分で粒径分析法に比べて高い値を示した。土壌の団粒別画分のCs-137放射能の分布は、20212mの画分において最も高い割合を示した。以上の結果から、本研究で用いた分画手法を用いることで団粒構造を保持した状態でのCs-137の分布測定が可能となり、Cs-137が比較的大きな団粒サイズ(20212m)に存在していることが明らかとなった。

懸濁態及び溶存態放射性Csの森林から河川への流出

竹内 絵里奈; 安藤 麻里子; 西村 周作; 中西 貴宏; 都築 克紀; 小嵐 淳; 松永 武

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所の事故により放出された放射性Csは、現在でも森林に多く沈着しており、降雨などによる河川への流出が懸念されている。本研究では、降雨や季節変動と放射性Csの流出挙動の相関を調べるために、放射性Csを連続的に捕集する装置を設置し、森林から河川への放射性Csの流出量を溶存態と粒径の異なる懸濁態に分けて評価した。観測は北茨城市の小河川を対象とし、2012年11月から2013年12月にかけて行った。カートリッジフィルターに河川水を通水させて懸濁物を捕集し、4つのサイズ(F1: 2000m以上、F2: 500-2000m、F3: 75-500m、F4: 75m以下)に篩別した。溶存態CsはCs吸着剤を充填した2本の塩ビ製カラムに通水させて捕集した。カートリッジフィルター及びカラムは、1ヵ月毎に交換し各試料はGe半導体検出器で線測定を行った。その結果、夏季(510月)は降雨量が多く土砂が増えることから懸濁態Csの流出割合が多く、冬季(124月)になると溶存態Csの流出割合が増加する傾向が見られた。懸濁態の粒径別では、ほとんどが75m以下のサイズで流出していることを示した。

森林土壌における放射性Csの下方浸透量の経年変化

西村 周作; 安藤 麻里子; 小嵐 淳; 中西 貴宏; 松永 武

no journal, , 

森林土壌表面を覆う落葉層に沈着した福島第一原子力発電所事故由来の放射性Csは、落葉の分解および雨水によって土壌に移行した。本研究では、森林土壌圏の放射性Csの下方浸透量の変化について事故後3年間にわたり調査した結果を報告する。調査は北茨城市の落葉広葉樹林内にて行った。この森林内に設置したライシメーターにより、落葉層と土壌520cmを通過する土壌浸透水を定期的に回収・処理し、Csを測定した。事故後3年目の落葉層のCs下方浸透量は、2年目とほぼ同じであった。一方、土壌中のCs下方浸透量は、土壌5cmのみで観測され、事故後年々減少していった。事故後2年目および3年目の落葉層のCs下方浸透量と土壌浸透水量との間およびCs放射能濃度と森林内の気温との間には正の相関関係がみられた。以上のことから、事故後3年目においても、雨量の増加と温度の上昇に伴った落葉層から土壌へのCsの供給が継続していることが明らかになった。また、落葉層から溶出したCsが土壌中を下方移行する量は年々減少しており、土壌粒子へのCsの固定が進んでいることが示唆された。

森林渓流における有機炭素の流出特性

竹内 絵里奈; 安藤 麻里子; 小嵐 淳; 西村 周作; 武藤 琴美; 都築 克紀; 中西 貴宏; 松永 武

no journal, , 

森林から河川を通じた有機炭素の流出過程を解明することは、森林集水域内の炭素循環における炭素消失を理解する上で重要である。本研究では、北茨城市の森林集水域内の渓流水を対象として、溶存態有機炭素(DOC)濃度の連続測定を行うとともに、懸濁物質を捕集して粒子状有機炭素(POC)の量及び同位体測定を行い、2013年から2014年にかけてその流出特性を評価した。POCは、2つの孔径のカートリッジフィルターに通水させて捕集し、粒径毎に篩分けを行い、炭素量及び炭素:窒素同位体比の測定を行った。DOC濃度は、フィルターを通過した渓流水の紫外線吸光度を連続的に測定した。DOC濃度は、降水イベントとそれに伴う河川流量の増加に応じて上昇したが、その濃度変化は降水量や先行降雨の状況により大きく異なった。台風シーズン等の高流量期には、DOC濃度の増加が頭打ちになり、一方で小さな降雨イベントではDOC濃度が急激に上昇した。これらの結果は、降水の河川への流入経路の違いを反映していると示唆された。