14 Apr 2017
Vol.2 森林に降下した放射性核種の動態
放射性物質環境移行部門の加藤弘亮先生にお話を伺いました。
論文の背景について教えて下さい。
福島第一原子力発電所の事故に伴って放出された放射性核種は、福島県をはじめとするその近県の陸域環境の放射能汚染を引き起こしました。その放射性核種の影響を受けた陸地面積のおよそ70％が山林となっており、森林の放射能汚染の状況を把握することが原発事故の環境影響評価と早期収束に不可欠です。また、森林の放射性核種の動態を明らかにすることは、森林生態系での放射性核種の循環や林産物等への長期的な移行予測、そして有効な森林除染の計画立案に資する情報となります。
そこで本研究では、原発事故直後から開始した森林における放射性核種の移行モニタリング結果に基づいて、特に事故初期での森林内の放射性核種の分布と移行状況を明らかにしました。
森林に降下した放射性核種の動態について教えて下さい
＜写真説明＞ 林床から仰ぎ見たヒノキ林の樹冠（栃木県佐野市）
森林は、土壌と大気をつなぐ境界面である地表面が樹木に覆われているという特徴があります。大気中の放射性核種は、粒子状あるいはガス状の汚染雲となって移動する過程で、直接にあるいは降雨に伴って森林に沈着すると、樹冠（枝葉等）に捕捉されます。これを樹冠遮断と呼んでおり、特に原発事故初期において森林内の放射性核種の分布を決定する重要なプロセスの一つです。チェルノブイリ原発事故後の調査結果から、樹冠に遮断された放射性核種は、一部は植物の表面から樹体内に取り込まれますが、雨水や落葉等の作用により洗い流され、徐々に林床に移動することが明らかになっています。長期的には、放射性セシウムの一部は土壌から根に取り込まれ、樹体に吸収されますが、原発事故初期においては樹冠遮断が最も重要なプロセスの一つと言えます。樹冠遮断の大きさは、沈着時の気象条件や放射性核種の種類、樹種等により異なることが知られていますが、日本のような温帯の森林では先行研究が乏しく、森林内の放射性核種の動態はよく分かっていませんでした。
具体的にどのように調べたのですか？
＜写真説明＞ 調査森林における林内雨の観測システム
（ボトルにろう斗を取り付けた樹冠通過雨採取装置と幹に巻き付けた樹幹流採取装置）
本研究は、栃木県佐野市の二つの森林（東京農工大FM唐沢山演習林）を調査対象とし、一つは東日本に広く分布するスギ人工林を、もう一つはヒノキ人工林を選定しました。これらの森林では、原発事故以前から森林の水循環のモニタリングを継続して行っており、森林の中に降る雨（林内雨）の採取装置が設置してありました。観測期間は、東日本大震災が発生した2011年3月11日から9月までの期間で、その間に発生した合計12の降雨イベントについて解析を行いました。林内雨は、枝葉を通って林床に降る雨（樹冠通過雨）と幹を伝って流下する雨水（樹幹流）に分けて観測を行い、水量と放射性核種の濃度（セシウム134、セシウム137、ヨウ素131）を測定しました。林内雨と、森林の外に降る雨（林外雨）に含まれる放射性核種濃度を比較することにより、森林に沈着した放射性核種の樹冠遮断と樹冠から林床への移動量を算出しました。
どのような結果が得られましたか？
雨水に含まれる放射性核種の分析結果から、調査対象の森林においても福島原発事故に由来する放射性セシウム及びヨウ素131が沈着しており、その総量は、セシウム137が1平米あたり8,030 Bq、ヨウ素131は29,200 Bqであることが分かりました。スギとヒノキのいずれの樹種でも、事故初期（3月11日～28日）では、林内雨の方が林外雨と比べて放射性セシウム濃度が低かったことから、雨水が樹冠を通過する過程で、雨水に含まれる放射性セシウムが枝葉に捕捉されたことが推察されました。一方、ヨウ素131については、林外雨と林内雨の濃度差が小さく、放射性セシウムと比べて樹体に捕捉されにくいことが示唆されました。放射性セシウムは大気から沈着したうちの90％以上が、一方のヨウ素131では25～50％が樹冠に遮断されたことが明らかになりました。林内雨の放射性セシウム濃度は、林外雨が検出限界濃度を下回った後も比較的高い値を示し、樹冠に遮断された放射性セシウムが、主に樹冠通過雨とともに徐々に林床に移動していることが分かりました。さらに、原発事故から5ヶ月が経過した後も、大気から沈着した放射性セシウムのおよそ60％が樹冠に残存していることから、今後は落葉等によって樹冠から林床への移行が進む可能性が示唆されました。
以上の結果から、スギやヒノキのような常緑針葉樹林では、大気から沈着した放射性セシウムの多くが樹冠に捕捉され、その後の長期間にわたって雨水とともに樹冠から林床に徐々に移動することを明らかにしました。このことから、森林では、樹冠に遮断された放射性セシウムが二次供給源となって林床の放射能汚染を長期化させる可能性があり、森林内の放射性核種の移行状況を把握したうえで、除染等の森林の放射能汚染対策を策定する必要があることを指摘しました。
Kato, H., Onda, Y., Gomi, T. (2012) Interception of the Fukushima reactor accident-derived 137Cs, 134Cs and 131I by coniferous forest canopies. Geophysical Research Letters, 39, L20403, DOI:10.1029/2012GL052928.
