2018 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of atmospheric resuspension of radiocesium released by Fukushima Dai'ichi Nuclear Power Plant accident and its circulation between atmosphere and vegetation
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17H01873
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
北 和之 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (30221914)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古川 純 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40451687)
石塚 正秀 香川大学, 創造工学部, 准教授 (50324992)
森野 悠 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境研究センター, 主任研究員 (50462495)
反町 篤行 福島県立医科大学, 医学部, 准教授 (60466050)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 大気再飛散 / 放射性セシウム / バイオエアロゾル / 真菌胞子 / 放出フラックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度の研究実績は、以下の通りである。
１．森林からの真菌類胞子などのバイオエアロゾルの飛散が、夏季～秋季の大気中への放射性セシウム再飛散の主要なメカニズムであることを明確にするため、セシウム137による大気放射能濃度とバイオエアロゾル濃度がを比較し、きわめて良い正相関を示すことを確認した。また、春季から梅雨期にかけての大気中への放射性セシウム再飛散メカニズムの推移を調べるため、4月から6月までの大気放射性セシウムの水溶性、土壌鉱物トレーサー、各種バイオエアロゾルの種類と濃度のデータを得た。現在解析中であるが、春季に土壌起源の微生物の割合が増大しており、それが土壌鉱物とともに飛散して影響している可能性があることが示された。
２．胞子などバイオエアロゾルと放射性セシウムの森林からの鉛直輸送フラックスを測定するための緩和渦集積サンプリングシステムを作成し、福島県の高線量地区およびテストフィールドの筑波実験植物園での試験観測を実施した。また、林内での傾度法による放出フラックス推定のため1次元モデルSOLVEGを改修し、顕熱フラックスなど力学パラメーターが観測と整合するようチューニングを行った。
３．本研究で採取した約50種のキノコ胞子について、氷晶核能を測定し、－15℃以上と比較的高温で氷晶核化するものを見出した。また氷晶核化温度と生物学的分類との関連が、ある程度見られることを明らかにした。
４．野外に自生しているキノコから大気に胞子が飛散するプロセスを明確にするため、フィールドで胞子が飛散していく様子の高速度カメラによる撮影に成功した。現在、画像解析により胞子の大気放出量を推定し、その検証方法について検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の4つのアプローチについて、進捗状況は以下のようになっている。
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、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、大気再飛散担体となる有機・生物粒子の同定を行うとともに、それらの粒子及び土壌ダストの大気再飛散への寄与の定量化を行う：平成30年度実施した春季～梅雨期における福島県高線量地区内での大気放射能濃度と大気放射性セシウムの水溶性、土壌鉱物トレーサー、各種バイオエアロゾルの種類と濃度のデータの比較・解析については、試料収集は終了し、土壌微生物の春季増大などの結果が得られたものの、測定・分析項目が多いためデータ取得に予想より時間がかかり、詳細な多変量解析を昨年度中に実施できなかった。
２）緩和渦集積法測定装置を開発し、放射性セシウム飛散フラックスとその変化を定量化する：平成30年度においては、緩和渦集積法フラックス測定装置と傾度法によるフラックスの試験観測をフィールドで行うことができた。しかし現在バイオエアロゾルの定量法を蛍光顕微鏡でのカウントで行っているため解析に時間がかかっている。現在、効率化のためバイオエアロゾル濃度を蛍光により測定する装置を開発中である。
３）大気エアロゾル試料抽出液による植物培養実験による、放射性セシウム大気-植生循環の解明： 1年を通しての大気放射性セシウム抽出液による植物培養実験は、他の測定データ取得に時間を要したため平成30年度中に実施できず、現在急ピッチで実験準備を進めている。
４）大気再飛散過程を取り入れた化学輸送モデルの構築による大気放射性セシウムの移行量の推定：この項目については、アプローチ２によるフラックス推定結果をもとにモデル化することになっており、2の解析をまっている状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の4つのアプローチについて、今後以下のように推進していく。
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、それらの化学・生物学的成分と放射性セシウムの濃度間の相関を調べ、大気再飛散担体となる有機・生物粒子の同定を行うとともに、大気再飛散への寄与定量化を行う：すでに収集した、春季～梅雨期および夏季～秋季における各種データの分析を進め、詳細な多変量解析を実施して、放射性セシウム大気再飛散の担体の季節変化を明確にする。キノコ(担子菌)以外の種類のバイオエアロゾルについても、形態や染色性などで分離し個々の寄与を推定していく。
２）緩和渦集積法測定装置を開発し、放射性セシウム飛散フラックスとその変化を定量化する：緩和渦集積法および傾度法によるフラックス測定について、サンプリングしたバイオエアロゾル濃度を、現在開発中の蛍光による測定装置を用いることで効率的に実施できるようにする。その上で、梅雨期および夏季に集中観測を実施し、バイオエアロゾルの放出フラックスの定量化を行うとともに、放射性セシウムフラックス推定に拡張する。高速度カメラ等でキノコからの胞子の大気飛散を撮影し、放出フラックスを推定する手法についても、フィールドでの撮影から画像解析により定量化する手法を確立する。
３）大気エアロゾル試料抽出液による植物培養実験による、放射性セシウム大気-植生循環の解明：1年を通しての大気粒子サンプルの純水抽出液およびフィールドでの植物培養実験を実施し、大気から植物への放射性セシウム移行可能性を明確にする。
４）大気再飛散過程を取り入れた化学輸送モデルの構築による大気放射性セシウムの移行量の推定：アプローチ２によるフラックス推定結果をもとに、気象要素などとの関係を調べ、大気再飛散フラックスをモデル化するためのパラメタリゼーションを考案し、モデルに試験的に組み込む。
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Research Products
(17 results)
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[Presentation] 森林からのバイオエアロゾル放出フラックス推定とフィルタサンプリングされたバイオエアロゾルの蛍光測定の試み2019
Author(s)
北和之, 林菜穂, 南光太郎, 木村茉央, 佐々木完斉, 堅田元喜, 五十嵐康人, 反町篤行, 牧輝弥, 保坂健太郎, 古川純, 羽田野祐子, 池田 遼, 足立光司, 財前祐二, 川端康弘, 大河内博, 河村公隆, 石塚正秀, 斎藤保典
Organizer
第12回バイオエアロゾルシンポジウム
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[Presentation] Increase of atmospheric concentration of radioactive cesium with bio-aerosols in a polluted area in Fukushima2018
Author(s)
K. Kita, N. Hayashi, K. Minami, M. Kimura, Y. Igarashi, K. Adachi, T. Maki, M. Ishizuka, H. Okochi, J. Furukawa, K. Hosaka, K. Ninomiya and A. Shinohara
Organizer
日本地球惑星科学連合2018年大会
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[Presentation] Bioaerosol emission and its role in re-emission of radioactive cesium from forest in Fukushima2018
Author(s)
K. Kita, N. Hayashi, K. Minami, M. Kimura, Y. Igarashi, K. Adachi, T. Maki, M. Ishizuka, H. Okochi, J. Furukawa, K.Hosaka, K. Ninomiya and A. Shinohara
Organizer
2018 joint 14th iCACGP Quadrennial Symposium/15th IGAC Science Conference
Int'l Joint Research
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