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福島第一原発事故で放出された放射性セシウムの大気再飛散と大気植生間の循環の解明(平成 29年度)
Atmospheric resuspension of radiocesium from Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
1719CD029
開始/終了年度
2017~2019年
キーワード(日本語)
放射性セシウム,再飛散
キーワード(英語)
radiocesium,resuspension

研究概要

福島第一原子力発電所事故によって、環境中に多量に放出された放射性セシウムの一部は、再飛散と地表面・植生への沈着を繰り返し、原発事故後5年を経過した現在も大気中を浮遊している。高汚染のため帰宅困難区域となった浪江町津島地区での観測により、5月〜9月の夏季に大気中の放射能濃度が増加し、その原因は森林生態系からの放出であると推定されている。
本研究では、夏季に盛んになる森林生態系からの放射性セシウムの放出形態の解明とフラックスの測定等を通じ、そのメカニズムを定量的に理解し、モデル化することで、現状大半が除染対象とならない森林生態系から除染済み地区を含む周辺への放射性セシウムの移行の推定を行うことを目的とする。また、大気に放出されたセシウムの農作物を含む生物への再吸収による、大気-生態系循環についても明らかにする。

研究の性格

  • 主たるもの:基礎科学研究
  • 従たるもの:応用科学研究

全体計画

本研究の目的を達成するために、以下の方法で研究を実施する。
1) 福島県の高放射線量域において大気エアロゾル及び降水の連続サンプリングを実施し、大気放射能濃度および沈着量の定量、サンプリング試料の化学・生物学的分析による大気再飛散をもたらす有機成分・生物粒子・土壌ダストの同定とその割合の定量化
2) 渦集積法装置の開発とそれを用いた平地及び森林内での放射性セシウム放出フラックスの測定
3) 大気再飛散を考慮した、大気放射性セシウムの化学輸送モデルの構築
4) 大気エアロゾル試料抽出液による植物培養実験による、放射性セシウム循環の推定

今年度の研究概要

1)高放射線量域での大気エアロゾル及び降水のサンプリングを行い、主に春季および夏季において、サンプルに含まれる粒子の化学・生物学的成分と放射性セシウムの濃度間の相関を調べることで、大気再飛散担体となる有機・生物粒子の同定とそれらの粒子及び土壌ダストの大気再飛散への寄与を定量化する。具体的には、大気エアロゾル試料について、Ge検出器によりセシウム放射能を測定するとともに、純水抽出/過酸化水素分解抽出/Na+イオン置換抽出することより、それぞれ水溶性成分/難溶性有機物/土壌ダスト成分の含む放射性セシウムの割合を明らかにする。それとSEM-EDS分析で求める大気エアロゾル元素割合との関係から、有機・生物粒子および土壌ダスト中の放射性セシウムの変動を明らかにする。特に、有機成分については、胞子、最近、植物破片、花粉、土壌有機物の指標となる成分分析について手法を確立する。
2)放射性セシウム飛散フラックスの輸送フラックスを推定するため、緩和渦集積法による放射性セシウム飛散フラックスの測定装置を開発し、試験観測を行う。具体的には、超音波風速計による鉛直風速信号に同期して高速で大流量バルブを開閉する装置を開発し、小型ハイボリュームエアサンプラーと組み合わせることで、上昇流発生時に地表・森林から上空に運ばれる空気と下降流発生時の上空からの空気を、それぞれ別個のフィルターに導入し捕集し、それらのセシウム放射能濃度差からフラックスを推定する。また、高線量域とその内部の除染済みの地区間での移流フラックスを測定するため、多点での風向別大気放射能濃度分布測定を実施する。
3)季節ごとに大気エアロゾル試料を純水抽出し、放射性セシウムの抽出割合の季節変化を調べるとともに、抽出液による植物培養実験を実施して、大気放射性セシウムの植生吸収割合とその季節変化を明確にする。
4)特に2での結果をもとに、大気再飛散過程を取り入れた化学輸送モデルの構築を開始する。

外部との連携

研究代表者:茨城大学・北和之先生
参画機関:茨城大学、福島県立医科大学、筑波大学、香川大学、金沢大学、早稲田大学、大阪大学

課題代表者

森野 悠

  • 地域環境研究センター
    大気環境モデリング研究室
  • 主任研究員
  • 博士(理学)
  • 地学
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