Spatial variations in radiocesium deposition and litter-soil distribution in a mountainous forest catchment affected by the Fukushima nuclear accident

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

Journal of Environmental Radioactivity, 238-239, p.106725_1 - 106725_8, 2021/11

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2021.106725

福島第一原子力発電所事故により周辺の森林域はCsで汚染された。複雑な山地地形におけるCs沈着量の空間分布を明らかにするために、小河川集水域全域において一定間隔で土壌試料を採取した。土壌試料は2013年夏に42地点、2015年春に6地点において、有機物層と鉱物土壌層に分けて採取した。2013年のCs蓄積量は高度と斜面方位に関連した大きな空間変動を示した。有機物層のCs残留率は6%から82%と場所により大きく変動し、有機物層の量及び高度と正の相関を示した。しかし、有機物層のCs残留率が55%以上であった地点においても、2015年には20%以下に低下しており、沈着から4年後までに多くが鉱物土壌層に移行し、粘土鉱物と結合することで移動性が低下していることが明らかになった。本研究ではまた、Cs蓄積量と同じ地点で測定した空間線量率を比較し、正の直線関係を得た。この関係式と前報において同じ集水域で測定した3,797点の空間線量率のデータを用いて、全集水域のCs沈着量を推定した。

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。

Forest type effects on the retention of radiocesium in organic layers of forest ecosystems affected by the Fukushima nuclear accident

小嵐 淳; 安藤 麻里子; 松永 武; 眞田 幸尚

Scientific Reports (Internet), 6, p.38591_1 - 38591_11, 2016/12

https://doi.org/10.1038/srep38591

森林表面の有機層による放射性セシウムの保持が森林生態系内の放射性セシウムの動態において重要な役割を果たすが、日本の森林生態系において森林タイプが有機層による放射性セシウムの保持能力やそのプロセスに及ぼす影響はよくわかっていない。本研究では、福島原子力発電所事故の影響を受けた福島市内のタイプの異なる森林において、有機層が放射性セシウムをどれだけ、どのように保持しているかを調査した。その結果、落葉広葉樹林と比較して、針葉樹林の有機層によるセシウム保持能力が高く、その保持能力は樹木フェノロジーとリター分解プロセスの違いによって説明できることが示された。

懸濁態及び溶存態Csの森林から河川への流出とその変化傾向

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

KEK Proceedings 2015-4, p.252 - 257, 2015/11

http://ccdb5fs.kek.jp/tiff/2015/1525/1525004.pdf#page=260

福島第一原子力発電所事故により大気中に放出された放射性Csの多くは森林に沈着し、現在も残留している。本研究では森林から河川への放射性Csの流出挙動を評価するために、北茨城市の森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調査を行った。放射性Csは粒径の異なる懸濁態と溶存態Csに分け、それぞれについて流出挙動を評価した。調査期間は2012年12月から2014年11月である。懸濁物はカートリッジフィルターを用いて捕集し、粒径毎に4種類(2000m以上, 500-2000m, 75-500m, 75m以下)に篩別した。溶存態はCs吸着剤を充填したカラムに通水させ捕集した。フィルター及びカラムの交換は約1ヶ月毎に行い、各試料は乾燥させてGe半導体検出器で線測定を行った。調査の結果、流量の増加が懸濁態・溶存態Csの流出量に影響を与えることが明らかになった。粒径別に見ると、懸濁態全体に対する流出量の割合は粒径75m以下のものが最大だったが、流量が特に多い期間に粒径75-2000mの比較的大きな粒子が増加した。流出量全体では懸濁態の割合が多いが、冬期は溶存態の割合が増加する傾向が見られた。

Increase in rare earth element concentrations controlled by dissolved organic matter in river water during rainfall events in a temperate, small forested catchment

松永 武; 都築 克紀; 柳瀬 信之; Kritsananuwat, R.*; 半澤 有希子; 長縄 弘親

Journal of Nuclear Science and Technology, 52(4), p.514 - 529, 2015/04

https://doi.org/10.1080/00223131.2014.961989

降雨時の溶存希土類元素の河川水中の様態をTRU元素のアナログとして研究した。溶存希土類元素(REE)濃度は、降雨時の河川流量の増減と連動して増減した。このREE濃度の変動は、溶存有機物中の腐植物質の特性である紫外吸光度、蛍光強度の変動と強く関係していた。そして、コロイド態で存在するREEの中の10kから30k Daltonの成分が、降雨時のREE濃度の増加に最も寄与していることが明らかとなった。さらに、溶存REE濃度の増加は、有機物濃度の規格化紫外吸光度(SUVA)と相関が高い。SUVAは溶存腐植物質の芳香族性を代表するので、本研究で見いだされた降雨時のREE濃度の増加現象には、官能基を多く有することを意味する溶存腐植物質の芳香族性が根底にあることが示唆された。

Cs vertical migration in a deciduous forest soil following the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

中西 貴宏; 松永 武; 小嵐 淳; 安藤 麻里子

Journal of Environmental Radioactivity, 128, p.9 - 14, 2014/02

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2013.10.019

福島第一原子力発電所事故に伴って森林地表面に沈着したCsは、長期にわたって潜在的移動性の高いCsの主要な起源となる。森林土壌におけるCsの移動性を評価するため、ライシメーター法によって浸透水とともに鉛直移動するCsを調査した。本調査は、広葉樹林土壌において事故後2か月後から2年間実施した。その結果、落葉落枝層のCsの大部分が事故後1年以内に土壌鉱物層へ移動したことが示された。また、Csの移動は表層土壌に阻害され、年間に10cm以深まで浸透するCsは沈着量のわずか0.1%であった。さらに、鉛直分布からは検出不可能なわずかなCsの移動を捉えることができた。現在及び将来に渡って大部分のCsは表層土壌に保持されるが、微量とはいえ無視できない量の生物利用性Csが土壌中に存在することが示された。

Comparison of the vertical distributions of Fukushima nuclear accident radiocesium in soil before and after the first rainy season, with physicochemical and mineralogical interpretations

松永 武; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 長尾 誠也*; 佐藤 努*; 永井 晴康

Science of the Total Environment, 447, p.301 - 314, 2013/03

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.12.087

福島事故由来の土壌中放射性セシウムの分布に及ぼす降雨の影響を研究した。福島市の15地点で放射性セシウムの蓄積量・深度分布を、梅雨時期の降雨をはさむ、事故後約4.5か月後と事故後約3か月で比較した結果、ほとんど変動がなかった。これは、事故後の初めての梅雨時期降雨は研究地域の放射性セシウムの分布にほとんど影響しなかったことを意味している。同時に、福島事故由来の土壌中放射性セシウムの高い不動性が示唆される。その理由を土壌の粒径分布,鉱物分析,放射性セシウムの選択抽出分析を加えて論じた。水・酢酸アンモニウムで抽出される交換性の放射性セシウムの比率は最大で10%程度に限られ、上記の不動性を支持している。一方、粘土鉱物含量と不動性との間に直接の相関は認められなかった。また、土壌粒子の細かい成分が多いほど、そして土壌pHが酸性より中性であるほど交換性放射性セシウムの比率が増える特徴が見いだされた。すなわち、粘土鉱物の効果が実際の土壌で不明瞭な結果に関して、粒径やpH等の効果を受ける非特定吸着サイトへ吸着の効果により粘土鉱物への吸着現象が目立たなくなっているためという可能性がある。

Factors affecting vertical distribution of Fukushima accident-derived radiocesium in soil under different land-use conditions

小嵐 淳; 安藤 麻里子; 松永 武; 佐藤 努*; 長尾 誠也*; 永井 晴康

Science of the Total Environment, 431, p.392 - 401, 2012/08

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.05.041

福島第一原子力発電所事故に伴って土壌に沈着したCsが今後どのように環境中を移行していくかを予測するためには、Csの土壌中での移動性に影響を及ぼす要因やプロセスを明らかにすることが必要である。われわれは福島市内の2km四方区画内にある土地利用形態の異なる15地点を対象に、土壌及び地表面植生層のCsの深さ分布を調査した。その結果、地表面土壌層におけるCsの残存率は、土地利用形態にかかわらず、単位粘土サイズ粒子量あたりの有機炭素量と高い負の相関関係があることを見いだした。土壌有機物が微細な土壌粒子を覆うことで、粘土鉱物によるCsの強い吸着を阻害するプロセスが、森林土壌におけるCsのより深部への侵入をもたらしている可能性があることを明らかにした。

Proceedings of the Meeting on Computational and Experimental Studies for Modeling of Radionuclide Migration in Complex Aquatic Ecosystems

松永 武; Hkanson, L.*

JAEA-Conf 2010-003, 143 Pages, 2010/09

JAEA-Conf-2010-003.pdf:27.21MB

日本原子力研究開発機構環境動態研究グループは2009年11月16日20日に、河川・湖沼・沿岸海洋など複数の水圏が複合した生態系における放射性核種動態モデル化のための計算科学的及び実験的研究に関する会合を開いた。これはそのモデル化に関する手法の合理性についての検討を目的としたものである。この会合には、スウェーデンウプサラ大学のホーカンソン教授の出席を得た。また、六ヶ所村の再処理施設と周辺環境の視察、並びに環境科学技術研究所での講演と意見交換も行われた。この会合では以下のことが確認された。(1)モデル構造はモデルの目的にしっかりと一致させたものでなければならない, (2)目的変数観測値の自然環境下での変動を適切なパラメータで定量的に説明すること。さらに、研究目的に応じて複数の異なった手法が合理的にあり得ることも指摘された。これらの議論は、集水域・河川・湖沼・沿岸海洋から構成され、そしてそれらの大気との相互作用も起こる複合した水系生態系における放射性核種動態モデルの統合研究の中で活用される。本レポートは、この会合で述べられた研究内容と講演を、その際の質疑応答を含めてまとめたものである。