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Cs in stream water in forested catchments佐久間 一幸; 吉村 和也; 中西 貴宏; 林 誠二*; 辻 英樹*; 舟木 泰智; 飯島 和毅
Science of the Total Environment, 1014, p.181397_1 - 181397_9, 2026/02
2011年福島第一原子力発電所事故により陸域環境へ多くの放射性セシウムが放出された。河川水中の溶存態放射性セシウムの発生源と季節変動を制御する要因を理解することは、環境放射能汚染の評価と低減に極めて重要である。2015年から2021年にかけ、渓流水、湧水、地下水、落葉溶出水、土壌間隙水、土壌浸透水における溶存態Cs濃度と溶存有機炭素(DOC)を調査した。源流域では、溶存態Cs濃度は地下水中の濃度と比較して湧水直後に増加した。約3年間の渓流水モニタリングにおいて、溶存態Cs濃度は水温、DOC濃度、K
濃度と相関を示した。三成分混合モデルにより、渓流水の組成は主に地下水、森林落葉層/表土、土壌間隙水に由来することが明らかとなった。特に夏季の渓流水には土壌間隙水が顕著に影響しており、降水に従い地下水位の変動が要因と考えられる。溶出水も冬季の渓流水に比べ夏季の渓流水により影響を与えていた。これらの知見は、溶存態Csの季節変動が、温度依存性のある森林落葉層/表土からの溶出と土壌間隙水からの寄与増加によって駆動されることを示唆している。本研究は森林源流域河川における溶存態Csの発生源と季節的駆動要因を特定した初めての研究である。
佐久間 一幸; 操上 広志; Wainwright, Haruko*; 谷森 奏一郎*; 長尾 郁弥; 越智 康太郎; 眞田 幸尚; 斎藤 公明
Journal of Environmental Radioactivity, 280, p.107554_1 - 107554_11, 2024/12
被引用回数：7 パーセンタイル：69.23(Environmental Sciences)本研究では航空機サーベイ、走行サーベイ、歩行サーベイ、定点サーベイといった複数タイプの測定結果を用いて、2011年から2022年を対象に福島地区の空間線量率統合マップを作成した。福島内の避難指示解除区域を考慮しつつ、Wainwright et al. (2017, 2019)で開発されたベイズ地球統計学手法を福島第一原子力発電所から80km圏内及び福島県全域へ適用した。統合マップは森林域の空間線量率の過小評価を修正し、既往の研究に比べ、より広範かつ複数年を対象に再現性の高いマップを作成することができた。本研究の結果は一般公衆への詳細な被ばく評価に使われることが期待される。
前川 暁洋*; 佐久間 一幸; Fan, S.*; 福田 美保*; 那須 康輝*; 谷口 圭輔*
KEK Proceedings 2024-6, p.7 - 12, 2024/12
最新の気候変動予測シナリオである2023年版(IPCC第6次評価報告書準拠)を用いて気候変動に応じた将来の放射性セシウム流出量の評価を行った。計算モデルMERCURYを用いて阿武隈川の二本松地点における2031-2049年及び2081-2099年のセシウム-137流出量を推定した。気候変動シナリオ(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5)において2031-2049年(約2.6-3.1TBq)より2081-2099年(約0.83-0.95TBq)の流出量が小さく、気候変動シナリオの違いによる流出量の差は大きくなかった。
I in riverbank sediment after the Fukushima accident中西 貴宏; 佐久間 一幸; 大山 卓也; 萩原 大樹; 鈴木 崇史
Environmental Pollution, 355, p.124213_1 - 124213_7, 2024/08
被引用回数：7 パーセンタイル：69.23(Environmental Sciences)本研究は、福島事故時に沈着したI/Csの放射能比が山間部で低く平野部で高かった流域において、2013年から2015年にかけて実施した河川敷調査によりIの挙動を検討した。2015年まで堤防冠部のI/Cs比は2011年の周辺土壌と同程度であった。一方、河川敷表層堆積物のI/Cs比は低く、山間部から輸送された放射性核種が平野部に堆積したことを示した。河川敷堆積物の鉛直分布から、事故直後に河川敷に沈着したIとCsの一部は下層に残ったが、殆どは事故直後に浸食されたことが示された。事故後2015年まで一定であった河川敷堆積物のI/Cs比に基づき、Cs流出量からIの海洋流出量を求めた。その結果、調査対象流域および汚染された流域(調査河川を含む福島沿岸河川)からはそれぞれ1.8
10
Bqおよび1.210
BqのIが流出していた。本研究の結果から、河川からの継続的なI流出は福島沿岸の海底堆積物中のI量に殆ど寄与していないことが示された。
Kim, M.; 吉村 和也; 佐久間 一幸; Malins, A.*; 阿部 智久; 中間 茂雄; 町田 昌彦; 斎藤 公明
環境放射能除染学会誌, 12(2), p.39 - 53, 2024/04
東京電力福島第一原子力発電所事故から10年以上が経過したが、特定復興再生拠点など除染の進展に伴い避難指示が解除され、住民の帰還が今も継続している。このような現状の中、除染・耕作活動による空間線量率の低減効果を定量的に評価するために、福島県大熊町に位置する実エリアに対して 放射線量の詳細分布の推定を可能にする計算システム3D-ADRESを活用し、環境中の線源分布を詳細に再現するモデルを構築した。構築されたモデルを用いてモンテカルロシミュレーションを行い、観測に基づいた実際的な放射性Csの分布およびその時間に伴う変化を反映した空間線量率の計算を行った。その結果、対象地域に対し除染・耕作活動に応じた地上100cm空間線量率の面的な空間線量率分布が計算された。空間線量率の計算結果は、実測値を良く再現でき、除染や耕作の影響評価に本手法が妥当であることが確認された。この手法は、まだ立ち入りなどが制限されている一部の帰還困難区域において今後さらに除染などの線量率を低減させるための対策を進めていく際に参考になることが期待される。
Xu, Z.*; Litzinger, A.*; 佐久間 一幸; Arora, B.*; Hazenberg, P.*; Wang, L.*; Gonzalez Raymat, H.*; Fabricatore, E.*; Wainwright, Haruko*; Eddy-Dilek, C.*
Proceedings of Waste Management Symposia 2024 (WM2024) (Internet), 14 Pages, 2024/03
We leverage the Advanced Terrestrial Simulator (ATS), a comprehensive model encompassing overland flow, groundwater processes, canopy and ground evapotranspiration effects. ATS is integrated with reactive transport models, including PFLOTRAN and CrunchFlow, to capture the intricate dynamics of key nuclear-related geochemical species. The Advanced Long-term Environmental Monitoring Systems (ALTEMIS) project extends its efforts across multiple scales: 1) Watershed Scale ATS Model: At the Savannah River Site, we employ a watershed-scale ATS model to quantify the water budget and estimate evapotranspiration fluxes.; 2) Integrated Hydrology Model for Floodplains: Our integrated hydrology model zooms in on the floodplain of Fourmiles Creek, enabling quantification of upwelling groundwater fluxes into wetlands and surface ponds. It also used to assess contaminant migration into Fourmiles Creek; 3) Fully Integrated Reactive Transport Model: Focused on the F-Area seepage basin, one of the largest nuclear waste processing facilities, we develop both 2D transect and 3D basin models. These models estimate the behavior of radioactive elements such as uranium and tritium, as well as non-reactive geochemical species.; 4) Sr-90 Sorption Model: Informed by extensive Sr-90 sorption experiments on minerals and core samples, we parameterize both electrostatic and non-electrostatic sorption models for Sr-90. These models are integrated into multiple reactive transport frameworks, significantly enhancing our ability to accurately predict Sr-90 migration under varying pH conditions.
Cs in the ocean following the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station accident津旨 大輔*; 坪野 孝樹*; 三角 和弘*; 佐久間 一幸; 恩田 裕一*
Pure and Applied Chemistry, 16 Pages, 2024/00
被引用回数：2 パーセンタイル：25.21(Chemistry, Multidisciplinary)福島第一原子力発電所(F1NPS)事故から12年が経過したが、Csの放射能濃度は事故前のレベルまで低下していない。これは、敷地からの直接放出と陸上に堆積したCsの河川流出によるものである。複数の河川流出と直接放出の影響を理解するためには、沿岸域の拡散過程を考慮する必要がある。この目的のために、直接放出と河川流出を考慮した海洋拡散シミュレーションを行い、観測データの年平均値と比較した。河川から海洋に流出した懸濁態Csは、凝集・沈殿の後、速やかに再浮遊・再溶出し、Csは全て分散すると仮定した。懸濁態Csの河川流出を2013年から2016年の間、F1NPS付近を除く全ての地点で考慮することにより、結果の再現性が向上した。すなわち、河川から流出した懸濁態Csは、比較的短期間に海洋表層放射能濃度の結果に影響を与えることがわかった。F1NPSに隣接して観測されたCs放射能濃度については、直接放出の影響が支配的であり、直接放出の推定に用いられた。
入澤 歩*; 佐久間 一幸; 竹内 幸生*; 谷口 圭輔*; 恩田 裕一*
KEK Proceedings 2023-2, p.29 - 33, 2023/11
昨今の地球温暖化に伴う気象災害の激甚化など、河川を取り巻く環境が変化すると考えられるが、それが放射性セシウム流出量に与える影響の有無については必ずしも自明ではない。そこで、IPCC第5次報告書に基づく複数のシナリオを用いた降水量を入力条件として、河川から海洋に流出するセシウムを迅速に算出できる計算モデルMERCURYを用いた流出量予測計算を行った。対象流域は福島県阿武隈川二本松地点とした。気候変動シナリオは、RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5の3つとし、近未来(2031年7月31日から2049年8月1日まで)と未来(2081年7月31日から2099年8月1日まで)のそれぞれのシナリオにおける日降水量と日平均気温を用いた。年間平均土砂流出量は近未来と未来あるいはシナリオごとに大きな差は見られなかった。放射性セシウム流出量(Bq)は、最新データ以降の河川水中放射性セシウム濃度変化を物理学的半減期のみの減衰として計算したところ、2031-2049年および2081-2099年の期間の年間平均流出量は、それぞれ初期沈着量に対し0.05%、0.02%程度となった。
H behavior in the Fukushima coastal region; Comparison of influences of discharges from the Fukushima Daiichi and rivers佐久間 一幸; 山田 進; 町田 昌彦; 操上 広志; 御園生 敏治; 中西 貴宏; 飯島 和毅
Marine Pollution Bulletin, 192, p.115054_1 - 115054_10, 2023/07
被引用回数：6 パーセンタイル：60.20(Environmental Sciences)This article reports the H behavior in the Fukushima coastal region, considering the effects of FDNPP discharge and riverine H inputs. The simulation results showed that discharges from the port of Fukushima Daiichi dominantly affected the H concentrations in monitoring points within approximately 1 km. Moreover, the results indicate that the effect of riverine H discharge was limited around the river mouth under base flow conditions. However, its impact on the Fukushima coastal regions under storm flow conditions was found, and the H concentrations in seawater in the Fukushima coastal region were formed around 0.1 Bq/L (mean H concentrations in seawater in the Fukushima coastal region) in the near shore.
Cs discharge from a forested catchment佐久間 一幸; 林 誠二*; 吉村 和也; 操上 広志; Malins, A.; 舟木 泰智; 辻 英樹*; 小林 嵩丸*; 北村 哲浩; 飯島 和毅
Water Resources Research, 58(8), p.e2021WR031181_1 - e2021WR031181_16, 2022/08
被引用回数：3 パーセンタイル：19.42(Environmental Sciences)We developed a watershed-geochemical model for simulating dissolved and particulate Cs discharges from a forest catchment in the upstream of the Ohta River. We connected a forest ecosystem compartment model to the 3-D watershed model GETFLOWS (GEneral-purpose Terrestrial Fluid-flow Simulator) to describe the dynamics of Cs between the forest ecosystem and the river system. The compartment model included sites for non-leachable and leachable Cs in the organic layer. The latter sites could model how stocks of leachable Cs increase with ambient temperature and consequently the rate of decomposition of organic matter. The simulation results for dissolved Cs concentrations in river water for the period 1 January 2014 to 31 December 2015 were in good agreement with measurements from the catchment. The simulations reproduced the dissolved Cs concentration peaks that occurred during three typhoon events and the seasonal variations under base flow conditions. The results support theories which suggest leaching from the organic layer in forests is a primary factor affecting dissolved Cs concentrations in river water under base and storm flow conditions.
Cs concentrations in coastal sediments off Fukushima鈴木 翔太郎*; 天野 洋典*; 榎本 昌宏*; 松本 陽*; 守岡 良晃*; 佐久間 一幸; 鶴田 忠彦; 帰山 秀樹*; 三浦 輝*; 津旨 大輔*; et al.
Science of the Total Environment, 831, p.154670_1 - 154670_15, 2022/07
被引用回数：3 パーセンタイル：8.46(Environmental Sciences)The monthly monitoring data (total 3647 samples) between May. 2011 and Mar. 2020 were analyzed to describe temporal variability of Cs concentration in coastal sediments off Fukushima. Cs concentration of sediment had decreasing trend, but non-linear model fitting suggested that this decreasing trend showed slower. Additionally, Cs concentration were up to 4.08 times greater in shallow sampling sites (7, 10, 20 m depth) following heavy rainfall events (before five months vs. after five months), such as typhoons. These were consistent with increasing particulate Cs (P-Cs) fluxes from river and increasing dissolved Cs (D-Cs) concentration in seawater. Finally, the numerical experiment was conducted and revealed that riverine Cs input could preserve Cs concentration in coastal sediment. These results indicate that riverine Cs input via heavy rainfall events is one of the main factors for preserving Cs concentration in coastal sediment off Fukushima.
舟木 泰智; 辻 英樹*; 中西 貴宏; 吉村 和也; 佐久間 一幸; 林 誠二*
Science of the Total Environment, 812, p.152534_1 - 152534_10, 2022/03
被引用回数：24 パーセンタイル：69.46(Environmental Sciences)貯水池の底質は原子力発電所事故由来の放射性物質を蓄積する傾向にあるが、嫌気的な環境下では底質から生物利用可能な形態で再移動し、それによって水生生態系の長期的な汚染が引き起こされる可能性がある。本論文では福島第一原子力発電所事故によって高濃度に汚染された底質が蓄積する2つの貯水池で、底質からのCs溶出の直接的な証拠となる底質間隙水の採取・分析を行った。その結果、底質と間隙水との間でのCsの再分配はCsとアンモニウムイオンとの交換が主たる要因であることを明らかにした。
H discharge from rivers; Comparison of discharge from the Fukushima Dai-ichi and inventory in seawater in the Fukushima coastal region佐久間 一幸; 町田 昌彦; 操上 広志; 岩田 亜矢子; 山田 進; 飯島 和毅
Science of the Total Environment, 806, Part 3, p.151344_1 - 151344_8, 2022/02
被引用回数：8 パーセンタイル：29.80(Environmental Sciences)Estimation of H discharge from river catchments is important to evaluate the effect of Fukushima Dai-ichi discharge and future planned H release to the ocean on the coastal environment. Using a previously developed model based on the tank model and observed H concentration in river water, the H discharge from the Abukuma River and 13 other rivers in the Fukushima coastal region were estimated from June 2013 to March 2020. The annual H discharge from catchments of the Abukuma River and 13 other rivers in the Fukushima coastal region during 2014-2019 were estimated to be 1.2-4.0 TBq/y. These values were approximately 2-22 times larger than the annual H discharge from the Fukushima Dai-ichi after 2016, indicating the significance of naturally derived H discharge from the catchments through the rivers. This estimation is expected to be useful to evaluate and predict H concentrations and inventories in the Fukushima coastal region for consideration of planned H release to the ocean.
中西 貴宏; 大山 卓也; 萩原 大樹; 佐久間 一幸
Journal of Coastal Research, 114(SI), p.310 - 314, 2021/10
被引用回数：7 パーセンタイル：33.18(Environmental Sciences)福島県請戸川の観測結果に基づき、2019年10月の台風イベントに伴う河川からの粒子態Cs流出量を評価した。台風イベントによる土砂粒子の流出量は年間の90%を占め、それまで福島原子力発電所事故後最大だった2015年9月出水イベントの約2倍だった。しかし、期間中の粒子態Cs濃度低下により、粒子態Cs流出量は2015年の約2/3であった。また、2019年10月の粒子態Cs流出量は流域の沈着量のわずか0.1%であり、沿岸のCs蓄積量への影響は非常に限られたものだった。
Cs in water and phyto- and zooplankton in a reservoir affected by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident辻 英樹*; 中川 惠*; 飯島 和毅; 舟木 泰智; 吉村 和也; 佐久間 一幸; 林 誠二*
Global Environmental Research (Internet), 24(2), p.115 - 127, 2021/06
2014年から2017年にかけて福島第一原子力発電所事故の影響を受けたダム湖において湖水およびプランクトンを採取し、その放射性セシウム濃度の変化について調査した。その結果、湖水中の溶存態Cs濃度は夏に高く、冬に低い季節変動を示すことが明らかとなった。一方でプランクトン中の放射性セシウム濃度については季節的な影響はほとんど認められなかった。湖水からプランクトンが取り込むCs量は1.4%未満であり、湖全体における放射セシウムの動態を考える上でその影響は非常に小さいと考えられる。
Cs concentrations in river water under base-flow conditions near the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant中西 貴宏; 舟木 泰智; 佐久間 一幸
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 328(3), p.1243 - 1251, 2021/06
被引用回数：14 パーセンタイル：79.54(Chemistry, Analytical)2017年から2018年にかけて福島第一原子力発電所周辺河川のCs濃度を測定した結果、溶存態Cs濃度・懸濁態Cs濃度ともに流域の平均Cs沈着量と良い相関を示した。沈着量で規格化したCs濃度は流域内の森林への沈着割合と負の相関を示し、現時点では森林からの流出は河川水のCs濃度を高める要因でないことが示唆された。
Cs for forest floor affected by the Fukushima nuclear accident; A Litterbag experiment佐久間 一幸; 吉村 和也; 中西 貴宏
Chemosphere, 264, p.128480_1 - 128480_9, 2021/02
被引用回数：18 パーセンタイル：56.66(Environmental Sciences)福島県太田川上流域において、リターバックを用いて針葉樹および広葉樹からの溶存態Csの溶出特性を調査した。各樹種のリターを36個のリターバックにそれぞれ封入し、2017年6, 12月に各林床に設置した。2017年8, 12月および2018年3, 5, 8, 12月に、各林床から3つずつサンプルを採取し、純水に浸漬した。その後溶出水を、浸漬後20分, 140分, 1日後に採取した。溶存態Cs濃度を分析した。溶存態Cs溶出率については、針葉樹(0.13-2.0%)に比べ、広葉樹(0.81-6.6%)が高かった。溶出率に対して、先行降雨,先行温度及び積算温度を用いた重回帰モデルは、実測値をよく再現した(R
=0.61-0.99)。
Cs and Cs radioactivity measurementsMalins, A.; 今村 直広*; 新里 忠史; 高橋 純子*; Kim, M.; 佐久間 一幸; 篠宮 佳樹*; 三浦 覚*; 町田 昌彦
Journal of Environmental Radioactivity, 226, p.106456_1 - 106456_12, 2021/01
被引用回数：9 パーセンタイル：33.59(Environmental Sciences)Understanding the relationship between the distribution of radioactive 
Cs and 
Cs in forests and ambient dose equivalent rates (
*(10)) in the air is important for researching forests in eastern Japan affected by the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant (FDNPP) accident. This study used a large number of measurements from forest samples, including Cs and Cs radioactivity concentrations, densities and moisture contents, to perform Monte Carlo radiation transport simulations for *(10) between 2011 and 2017. Calculated *(10) at 0.1 and 1 m above the ground had mean residual errors of 19% and 16%, respectively, from measurements taken with handheld NaI(Tl) scintillator survey meters. Setting aside the contributions from natural background radiation, Cs and Cs in the organic layer and the top 5 cm of forest soil generally made the largest contributions to calculated *(10). The contributions from Cs and Cs in the forest canopy were calculated to be largest in the first two years following the accident. Uncertainties were evaluated in the simulation results due to the measurement uncertainties in the model inputs by assuming Gaussian measurement errors. The mean uncertainty (relative standard deviation) of the simulated *(10) at 1 m height was 11%. The main contributors to the total uncertainty in the simulation results were the accuracies to which the Cs and Cs radioactivities of the organic layer and top 5 cm of soil, and the vertical distribution of Cs and Cs within the 5 cm soil layers, were known. Radioactive cesium located in the top 5 cm of soil was the main contributor to *(10) at 1 m by 2016 or 2017 in the calculation results for all sites.
舟木 泰智; 佐久間 一幸; 中西 貴宏; 吉村 和也; Katengeza, E. W.*
Science of the Total Environment, 743, p.140668_1 - 140668_9, 2020/11
被引用回数：29 パーセンタイル：69.94(Environmental Sciences)This study provides new insights regarding to the long-term temporal change and the mass balance of dissolved Cs in an artificial reservoir affected by the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident. Time-series water samples were collected from 2014 to 2019 for Cs concentration measurements in and around Ogaki Dam Reservoir in which the catchment has a high Cs inventory. We revealed that the arithmetic mean of dissolved Cs concentration was significantly higher in the output water than in the main input water, and the effective ecological half-live of dissolved Cs of the output water was longer than that in the main input water. Remarkably, it is considered that the output dissolved Cs was significantly larger than the total input dissolved Cs. Reservoir sediments containing high Cs activity may become even more important in the future as sources of bioavailable dissolved Cs.
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 2020-007, 249 Pages, 2020/10
JAEA-Research-2020-007.pdf:15.83MB
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(現東京電力ホールディングス)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た。この事故により放出された放射性核種は、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などが生じる、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で空間線量率が上がってしまうのではないか(外部被ばくに関する懸念)、森林から河川に流出した放射性セシウムが農林水産物に取り込まれることで被ばくするのではないか、規制基準値を超えて出荷できないのではないか(内部被ばくに関する懸念)などの懸念があり、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。日本原子力研究開発機構では、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。
