河川流域における福島第一原発事故由来の放射性セシウムの動態

国立研究開発法人

国立環境研究所 福島支部

林 誠二

2016. 7. 7 環境科学専攻 集中講義

原子力災害環境影響評価論Ⅲ（01AD702）

写真：15 DECEMBER 2011 | VOL 480 | NATURE | 313

2011年3月11日：福島第一原子力発電所（FDNPP）で事故発生

2

137Csが大気中に放出→拡散→沈着

原子力安全委員会（137Cs：1.1×1016 Bq，3月12日〜4月5日）

（2011年4月12日発表（1.2），5月12日修正（1.3），9月再評価）

Chino et al. (2011) （137Cs：1.2×1016 Bq，3月12日〜4月6日）

Journal of NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY, 48, 1129–1134

Stohl et al. (2011) （137Cs：3.58×1016 Bq，3月11日〜15日）

Atmospheric Chemistry and Physics Discussions, 11, 28319–28394

原子力安全・保安院による推定値（事故後約4日間）

Bq137Cs放出量：1.5×1016 Bq Bq137Cs沈着量：2.2×1015 Bq

朝日新聞（2011年7月6日付）

40

39

38

37

36

35

144142140138

Cs-137, March 11-29

50

40

30

20

10

0

Dep

.[k

Bq

m-2]

Morino et al. (2011)Geophysical Research Letters, 38, L00G11

日本の陸域への（下図の範囲内，3月11日〜29日）

国際原子力機関に対する日本国政府の追加報告書（2011年9月，原子力災害対策本部）

福島（70%）1.5×1015 Bq

栃木（6%）群馬（4%）

茨城（2%）4.4×1013 Bq

3

放射性物質による汚染状況の推移空間線量率の変化（地表面から1mの高さ）

（文科省航空機モニタリング調査結果）

2011年7月

2015年11月

19.0 <9.5 - 19.03.8 - 9.51.9 - 3.81.0 – 1.90.5 – 1.00.2 – 0.50.1 – 0.2≦ 0.1

（μSV/ｈ）

セシウム134の自然減衰や地面への沈み込

み、除染効果により、空間線量率は明らかに低下

相双地域の山地域では高汚染状態が継続

相馬市

南相馬市

真野川

新田川

太田川

松川浦

宇多川

国立環境研究所による原発事故時セシウム137沈着シミュレーション

4

γ

γγ

S

S

S

ダム

＋

＋

＋

外部被ばく外部被ばく内部被ばく内部被ばく

原発事故由来の放射性Cs

＋

S ＋ S

市街地

S ＋

S

S

SS

ダム湖

＋＋

溜池

農産物

狩猟

採取

溶存態溶存態

懸濁態（土粒子に吸着）懸濁態（土粒子に吸着）

＋

S

水域でのセシウムの移動形態

＋

S＋

森林

地下水

S ＋＋

S

S

S

S

S

S

＋

＋

＋

SS

＋

＋

＋

＋

＋

SS

＋

＋摂食

野生生物

河川流域における放射性セシウムの動き

水産物

上流（山地森林域：高汚染地域）↓

下流（生活圏：軽汚染地域）

被ばくリスクの評価と軽減のため移動・集積実態を正確に把握することがとても重要

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本日お話しすること

• 森林域における動態

• 閉鎖性水域への移動と集積

• 河川流域における動態

• 自然生態系における挙動、移行特性

6

調査地について

7

<5050 – 100100 - 150150 - 200200 – 400400 – 600600 – 800800 <

Cs-137(kBq・m-2)

霞ケ浦流域福島県浜通り地方

筑波山

霞ケ浦

太田川

真野川

宇多川

渓流水・河川水・湖水の採取

SS測定

粒度分布測定

Ge放射能測定（137Cs)（Ge半導体検出器）

IL)600 , 30min

強熱減量（IL)測定（600℃, 30min）

高速遠心分離（15,760×g, 30min）

1mm

63μm

250μm

固相固相液相

分級操作

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放射性Cs流出特性の把握を目的とした測定の概要

カートリッジフィルター法（産総研）

無機イオン測定

無機イオン測定

溶存態有機物濃度測定

溶存態有機物濃度測定

森林域における挙動の把握

雨による流入量は？

土壌への蓄積量は？ 渓流への流出量は？

20cm土壌コア

林内雨林外雨

流量渓流水

流入vs

蓄積

流入vs

流出

9

40

39

38

37

36

35

143142141140139138

Cs-137, March 11-29

Cs-137 (Bq/m2)

3000K <1000K - 3000K600K - 1000K300K - 600K100K - 300K60K - 100K30K - 60K10K - 30K0.5K - 10K

セシウム137の積算沈着量分布

算定結果（Morino et al. 2011）

放出量

に対

する割

合（％

）0.0%

5.0%

10.0%

15.0%

20.0%

25.0%

30.0%

I-131 (Bq) Cs-137 (Bq)

Nagano

Yamanashi

Shizuoka

Niigata

Kanagawa

Tokyo

Chiba

Saitama

Gunma

Tochigi

Ibaraki

Fukushima

Yamagata

Miyagi

Akita

Iwate

ヨウ素131 セシウム137

都県別沈着量

森林への放射性セシウム沈着状況

群馬県（67％）

栃木県（55%)茨城県（31%)

福島県（71%）

宮城県（57％） 緑字は森林率

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大量の放射性Csが広域にわたって森林域に沈着森林域は、特別除染地域全体の84％を占めている

初期沈着

森林生態系に沈着した放射性物質の推移

Early Phase Medium Term Long Term

数時間 数日 数週間 数か月 数年 数十年

短半減期核種（132Te,131I,132I)による被ばく

中長半減期核種（134Cs,137Cs,90Sr)による被ばく

長半減期核種（137Cs,90Sr)による被ばく

葉面からの吸収

根からの吸収 平衡状態樹冠からの洗い出し

時間経過とともに、放射性物質の挙動は大きく変化する

Shaw(2007)の図より改訂

土壌粘土粒子への特異的吸着

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森林における放射性セシウムの挙動をより良く理解するために：専門用語の紹介

樹冠：茎、葉、花等を含む、地上に在る樹木の部分

樹幹：木の主要構造部分、根に直接つながり支えられている

木材：様々な材原料として使用するため伐採された樹木の幹の部分を指す呼称

心材：樹幹横断面のうち、中央の着色部分辺材：同じく、心材周辺の白っぽい部分

林床：森林の地表面リターL層：新鮮な落葉等の堆積層リターFH層：腐朽した腐植からなる堆積有機物層

樹幹流：幹を伝う雨 林内雨：

樹冠下の雨水

地表流：降雨時に浸透しきれない雨水によって土壌表面に形成される流れ

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心材

辺材

樹皮

事故後1.5ヶ月間の雨水中137Cs濃度（筑波山）

137Csの平均濃度は 75 Bq/L と高く、80%以上が溶けている

ヒノキ林はスギ林より樹冠で137Csを保持・吸収している!?

【厚労省】飲料水の暫定規制値（乳児）※成人は200 Bq/L

【厚労省】飲料水の新基準値【WHO】飲料水中のｶﾞｲﾀﾞﾝｽﾚﾍﾞﾙ

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樹木に沈着した放射性セシウムの推移（筑波山）－林床部への移行－

茨城県筑波山森林試験地における林内雨やリターフォール経由での林床部へのセシウム137の移行量の時間変化

常緑針葉樹林での降雨による樹冠部から林床部への放射性Csの移行→ 事故後1年以内に大部分が発生

リターフォールの寄与は相対的に小さいが、移行は継続して発生

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