福島第一原発周辺に分布する土壌粘土鉱物によるセシウム脱離予測モデル

• Project Area: Interdisciplinary Study on Environmental Transfer of Radionuclides from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident
• Project/Area Number: 25110506
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 福士 圭介 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 准教授 (90444207)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2014: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 放射性セシウム / 粘土鉱物 / 脱離 / セシウム / ため池堆積物 / 分散・凝集

Outline of Annual Research Achievements

2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震に起因して、福島第一原子力発電所が水蒸気爆発を起こし、大量の放射性物質が原発周辺に放出された。放出された放射性物質の中で、総放出量と半減期から、原発周辺の土壌汚染の主な原因は放射性セシウム(Cs)であるといわれている。原発周辺の広範囲で放射性Csが土壌表層の細粒物質に濃集していることが確認されており、土壌に普遍的に含まれている層状粘土鉱物がCsの主な取り込み媒体と指摘されている。 福島県の土壌は阿武隈花崗岩を母岩としており、その風化生成物である層状粘土鉱物のであるスメクタイト、バーミキュライト、イライトの存在が確認されている。層状粘土鉱物は層状の結晶構造を持っており、層間に保持される陽イオンは溶液中の陽イオンと交換可能である。Cs+はこれら粘土鉱物への親和性が特に高いため、原発事故により放出されたCsは層状粘土鉱物の層間に強固に保持されていることが予想されている。しかし溶液中の主要陽イオンが高濃度である場合、強固に保持されたCs+であっても他の陽イオンとの交換によりCs+は溶脱する可能性がある。自然界において粘土粒子が接触する天然水は主要陽イオンを様々な濃度で含んでいる。したがって天然の土壌に吸着した放射性Cs+が天然環境に溶出することが懸念される。環境中における放射性Csの動態の理解には、天然土壌からの主要陽イオンによるCs溶脱挙動の理解が必須である。本研究は福島県第一原発周辺に分布する土壌粘土を用いて、主要陽イオン（Na+, K+, Mg2+, Ca2+, NH4+, Li+）添加によるCs(133Csおよび137Cs)の脱離挙動を系統的に検討した。また標準的なスメクタイトに保持されている微量セシウムを対象に主要陽イオンによる脱離実験も行った。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Redistribution of Pb during transformation of monohydrocalcite to aragonite (2014)
  • Author(s): Munemoto, T., Fukushi, K., Kanzaki, Y., Murakami, T.
  • Journal Title: Chemical Geology Volume: 387 Pages: 133-143
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2014.08.024
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Desorption of intrinsic Cesium from Smectite: Inhibitive effects of clay particle organization on Cesium desorption (2014)
  • Author(s): Fukushi, K., Sakai, H., Itono, T., Tamura, A., Arai, S.
  • Journal Title: Environmental Science & Technology Volume: 48 Issue: 18 Pages: 10743-10749
  • DOI: 10.1021/es502758s
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of ions on the OH stretching band of water as revealed by ATR-IR spectroscopy (2014)
  • Author(s): Kitadai N. Sawai T. Tonoue R. Nakashima S. Katsura M. and Fukushi K.
  • Journal Title: Journal of Solution Chemistry Volume: 43 Issue: 6 Pages: 1055-1077
  • DOI: 10.1007/s10953-014-0193-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 黒雲母によるレアアースの吸着 (2014)
  • Author(s): 福士圭介
  • Journal Title: マテリアルステージ, Volume: 4 Pages: 44-46
  • NAID: 40020064241
• [Journal Article] Salinity dependence of 226Ra adsorption on montmorillonite and kaolinite. (2014)
  • Author(s): Tamamura, S. Takada, T. Tomita, J. Nagao, S. Fukushi, K. and Yamamoto, M.
  • Journal Title: Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry Volume: 299 Issue: 1 Pages: 569-575
  • DOI: 10.1007/s10967-013-2740-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Distribution and mineralogy of radioactive Cs in reservoir sediment contaminated by the Fukushima nuclear accident (2013)
  • Author(s): Aoi Y. Fukushi K. Itono T. Kitadai N. Kashiwaya K. Yamada H. Hatta T. and Manpuku Y.
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 109 Issue: 1 Pages: 23-27
  • DOI: 10.2465/jmps.130620c
  • NAID: 130003383598
  • ISSN: 1345-6296, 1349-3825
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sorption of Eu(III) on granite: EPMA, LA-ICP-MS, batch and modeling studies. (2013)
  • Author(s): Fukushi, K. Hasegawa, Y. Maeda, K. Aoi, Y. Tamura, A. Arai, S. Yamamoto, Y. Aosai, D. Mizuno, T.
  • Journal Title: Environmental Science and Technology Volume: 47 Issue: 22 Pages: 12811-12818
  • DOI: 10.1021/es402676n
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Export of 134Cs and 137Cs in the Fukushima river systems at heavy rains by Typhoon Roke in September 2011 (2013)
  • Author(s): S. Nagao, M. Kanamori, S. Ochiai, S. Tomihara, K. Fukushi, M. Yamamoto
  • Journal Title: Biogeosciences Volume: 10 Issue: 10 Pages: 6215-6223
  • DOI: 10.5194/bg-10-6215-2013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Surface complexation modeling for sulfate adsorption on ferrihyd rite consistent with in situ infrared spectroscopic observations. (2013)
  • Author(s): Fukushi K., Aoyama K., Yang C. Kitadai N. and Nakashima S.
  • Journal Title: Applied Geochemistry Volume: 36 Pages: 92-103
  • DOI: 10.1016/j.apgeochem.2013.06.013
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ナトリウム-マグネシウム混合溶液によるスメクタイトからの微量セシウム脱離挙動 (2014)
  • Author(s): 吹上朋・朝日一成・酒井遥・福士圭介
  • Organizer: 日本地球化学会第６１回年会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2014-09-16 – 2014-09-18
  • Invited
• [Presentation] 福島県いわき市ため池における放射性Csの堆積過程 (2014)
  • Author(s): 青井裕介・福士圭介・富原聖一・糸野妙子・朝日一成・長尾誠也・柏谷健二
  • Organizer: 日本地球化学会第６１回年会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2014-09-16 – 2014-09-18
  • Invited
• [Presentation] ため池堆積物からの主要陽イオンによるセシウム脱離実験 (2014)
  • Author(s): 朝日一成・青井裕介・福士圭介・富原聖一
  • Organizer: 日本地球化学会第６１回年会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2014-09-16 – 2014-09-18
  • Invited
• [Presentation] Scientific frontiers of surface complexation modeling in the geosciences (2014)
  • Author(s): Fukushi, K
  • Organizer: AOGS2014
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
  • Invited
• [Presentation] 細粒粘土鉱物に保持された微量セシウムの脱離挙動：セシウム固定に及ぼす粘土粒子凝集の影響 (2014)
  • Author(s): 福士圭介・酒井遥・糸野妙子・田村明弘・荒井章司
  • Organizer: 地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-04-27 – 2014-05-02
• [Presentation] 福島県いわき市ため池中の放射性Cs汚染堆積物の特徴 (2014)
  • Author(s): 青井裕介・福士圭介・富原聖一・長尾誠也・糸野妙子
  • Organizer: 地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-04-27 – 2014-05-02
• [Presentation] 福島県飯舘村比曽地区ため池底土に保持された放射性Ｃｓの特徴 (2013)
  • Author(s): 青井裕介・福士圭介・糸野妙子・北台紀夫・柏谷健二・山田裕久・八田珠郎・万福裕三
  • Organizer: 地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 千葉県幕張メッセ
• [Presentation] Aoi Y. Fukushi K. Morishita T. and Kamei A (2013)
  • Author(s): Selective Cs uptake in biotite on Abukuma granite
  • Organizer: The 23nd V.M. Goldschmidt Conference
  • Place of Presentation: イタリア・フィレンツェ
• [Presentation] Desorption behavior of cesium from smectite by major cations (2013)
  • Author(s): Fukushi K. Yamashina Y. Aoi Y. and Sakai H.
  • Organizer: The 23nd V.M. Goldschmidt Conference
  • Place of Presentation: イタリア・フィレンツェ
• [Presentation] 陽イオン混合溶液によるスメクタイトからのセシウム溶出挙動 (2013)
  • Author(s): 酒井遥、福士圭介
  • Organizer: 日本地球化学会第６０回年会
  • Place of Presentation: 茨城県筑波大学
• [Presentation] 局所分析で探る花崗岩によるセシウム取り込み挙動 (2013)
  • Author(s): 青井裕介、福士圭介、田村明弘、森下知晃、荒井章司、亀井淳志
  • Organizer: 日本地球化学会第６０回年会
  • Place of Presentation: 茨城県筑波大学
• [Presentation] Desorption behavior of cesium from smectite by major cations (2013)
  • Author(s): Fukushi K. Yamashina Y. Aoi Y. and Sakai H.
  • Organizer: 日本鉱物科学会2013年年会
  • Place of Presentation: 茨城県筑波大学
• [Presentation] Distribution and Mineralogy of Radioactive Cesium in reservoir sediments from Iwaki, Fukushima Prefecture Japan (2013)
  • Author(s): Fukushi, K. Aoi Y. Onishi H. Ushiyama T. Nagao S. and Tomihara S.
  • Organizer: Present Earth Surface Processes and Histrical Environmental Changes in East Asia
  • Place of Presentation: 韓国光州
• [Book] 土壌中の鉱物におけるCs吸着ハンドブック (2014)
  • Author(s): 鉱物新活用第１１１委員会土壌中の鉱物におけるCs吸着に関するワーキンググループ（分担執筆）
  • Total Pages: 155
  • Publisher: 星雲社