Investigation of atmospheric resuspension of radiocesium released by Fukushima Dai'ichi Nuclear Power Plant accident and its circulation between atmosphere and vegetation

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H01873
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 北 和之 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (30221914)
• 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, 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)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 放射性セシウム / 大気再飛散フラックス / バイオエアロゾル / 大気植生間循環 / 緩和渦集積法

Outline of Annual Research Achievements

本年度の研究内容とその成果を以下に示す。
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継続し、それらの化学・生物学的成分と放射性セシウムの濃度間相関から、4月までは鉱物粒子が、それ以降は真菌類胞子が大気再飛散担体として大きな寄与を持つことが明らかになった。花粉の寄与は小さいことが分かった。2018年は、それ以前に比べ5月以降の放射性セシウム大気放射能濃度増加が小さく、再飛散が低減される何らかの変化が起こっている可能性があることも分かった。
２．地表面に沈着した放射性セシウムの再飛散フラックスの測定を行うため、高流量型緩和渦集積法システムを開発した。福島事故による放射性物質の高汚染地域において、開発した測定システムを用いて放射性セシウムの再飛散フラックス観測を行った。また並行して、傾度法と2-ボックスモデルによる放射性セシウムの再飛散フラックス推定に成功し、風速との明確な正相関がみられたことから、大気再飛散フラックスをモデルにとりいれるパラメタリゼーションを行うための基礎的データが得られた。
３．バイオエアロゾル濃度をサンプリングしたフィルタの蛍光分析によって推定する装置を開発し、森林内での高度別のバイオエアロゾル濃度測定と、森林直上での緩和渦集積法によるバイオエアロゾルフラックス測定を実施した。その結果から林床だけでなく、樹冠も重要な放出減であることを示すデータが得られた。また高速度カメラによりキノコからの胞子放出の様子の撮影に成功した。それらのデータ解析から林床からのバイオエアロゾルのフラックスを推定し、放射性セシウムの再飛散を説明しうることを明らかにした。
４．大気エアロゾル試料からの抽出液による植物培養実験により、大気放射性セシウムが植物に吸収されうる割合に大きな季節変化があることが分かった。今後その原因を明らかにしていく予定である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Reassessment of early 131I inhalation doses by the Fukushima nuclear accident based on atmospheric 137Cs and 131I/137Cs observation data and multi-ensemble of atmospheric transport and deposition models (2020)
  • Author(s): Takagi M., Ohara T., Goto D., Morino Y., Nakayama S.F., Uchida J., Sekiyama T.T., Ebihara M., Oura Y., Nakajima T., Tsuruta H., Moriguchi Y.
  • Journal Title: Journal of Environmental Radioactivity Volume: 218 Pages: 106233
  • DOI: 10.1016/j.jenvrad.2020.106233
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of linear minimum variance estimation to the multi-model ensemble of atmospheric radioactive Cs-137 with observations (2020)
  • Author(s): Goto, D., Morino, Y., Ohara, T., Sekiyama, T. T., Uchida, J., and Nakajima, T.
  • Journal Title: Atmospheric Chemstry and Physics Volume: 20 Pages: 3589～3607
  • DOI: 10.5194/acp-20-3589-2020
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fungal spore involvement in the resuspension of radiocaesium in summer. (2019)
  • Author(s): Igarashi, Y., Kita, K., Maki, T., Kinase, T., Hayashi, N., Hosaka, K., Adachi, K., Kajino, M., Ishizuka, M., Sekiyama, T. T., Zaizen, Y., Takenaka, C., Ninomiya, K., Okochi, H. and Sorimachi, A.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Pages: 1954
  • DOI: 10.1038/s41598-018-37698-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Source inversion of both long- and short-lived radionuclide releases from the Fukushima Daiichi nuclear accident using on-site gamma dose rates. (2019)
  • Author(s): Li X., Sun S., Hu X, Huang H., Li H., Morino Y., Wang S., Yang X., Shi J., Fang S.
  • Journal Title: Journal of Hazardous Materials Volume: 379 Pages: 120770
  • DOI: 10.1016/j.jhazmat.2019.120770
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intercomparison of numerical atmospheric dispersion prediction models for emergency response to emissions of radionuclides with limited source information in the Fukushima Dai-ichi nuclear power plant accident (2019)
  • Author(s): Iwasaki T., Sekiyama T., Nakajima T., Watanabe A., Suzuki Y., Kondo H., Morino Y., Terada H., Nagai H., Takigawa M., Yamazawa H., Quelo D., Mathieu A.
  • Journal Title: Atmospheric Environment Volume: 214 Pages: 116830
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2019.116830
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 大気エアロゾルと植物・菌類間での放射性セシウム移行可能性の研究 (2020)
  • Author(s): 北和之、加納瑞季、二井矢航、木村茉央、古川純、羽田野祐子、五十嵐康人
  • Organizer: 2019年度放射能環境動態・影響評価ネットワーク共同研究拠点年次報告会
• [Presentation] Measurement of emission flux of radioactive cesium to the atmosphere (2020)
  • Author(s): Olivier MASSON, KITA Kazuyuki, Denis MARO, HARADA Koshi, HAYASHI Naho, MINAMI Kohtaro, HATANO Yuko, IGARASHI Yasuhito
  • Organizer: 2019年度放射能環境動態・影響評価ネットワーク共同研究拠点年次報告会
• [Presentation] 筑波実験植物園におけるバイオエアロゾルとセシウム濃度の時系列データ解析 (2020)
  • Author(s): 石塚正秀、田中邦明、宮本えりか、羽田野祐子、保坂健太郎、北和之、牧輝也、五十嵐康人
  • Organizer: 2019年度放射能環境動態・影響評価ネットワーク共同研究拠点年次報告会
• [Presentation] 2019年7月の筑波実験植物園におけるきのこ胞子の放出観測 (2020)
  • Author(s): 石塚正秀、五十嵐康人、北和之、保坂健太郎、牧輝也、田中邦明、宮本えりか、羽田野祐子
  • Organizer: 第13回大気バイオエアロゾルシンポジウム
• [Presentation] 森林からのバイオエアロゾル放出フラックス推定の試み (2020)
  • Author(s): 北 和之、南 光太郎、堅田元喜、反町篤行、原田晃司、林 奈穂、 保坂健太郎、牧輝弥、石塚正秀、渡辺幸一、羽田野祐子、五十嵐康人
  • Organizer: 第13回大気バイオエアロゾルシンポジウム
• [Presentation] バイオエアロゾルにおける微生物群の遺伝学的特徴 (2020)
  • Author(s): 牧輝弥、作田裕也、河合慶、藤田達之、甲斐憲次、北和之、五十嵐康人、 保坂健太郎、高見英人、小林史尚、黒崎泰典、石塚正秀、能田淳、渡辺幸一、洪天祥、陳彬、篠田雅人、三星かおり、西村隆、岩坂泰信
  • Organizer: 第13回大気バイオエアロゾルシンポジウム
• [Presentation] 福島県内の里山地域における大気中Cs濃度の変遷 (2019)
  • Author(s): 五十嵐康人、北和之、木名瀬健、林奈穂、南光太郎、木村茉央、反町篤行、大河内博、後藤友里絵、石塚正秀、牧輝弥、保坂健太郎、羽田野祐子
  • Organizer: 第60回 大気環境学会年会
• [Presentation] 黄砂バイオエアロゾルに含まれる有機物粒子の酵素反応実験による特定 (2019)
  • Author(s): 羽間萌華、牧輝弥、藤田達之、石塚正秀、黒崎泰典、真塩麻彩実、長谷川浩、岩坂泰信
  • Organizer: 日本分析化学会第68年会
• [Presentation] 筑波実験植物園におけるバイオエアロゾルとセシウム濃度の時系列データ解析 (2019)
  • Author(s): 石塚正秀、五十嵐康人、北和之、保坂健太郎、牧輝也、田中邦明、宮本えりか、羽田野祐子
  • Organizer: 放射能環境動態・影響評価ネットワーク共同研究拠点ERNCキックオフミーティング
• [Presentation] バイオエアロゾルによる放射性セシウム大気再飛散とそのフラックス推定の試み (2019)
  • Author(s): 北和之、林奈穂、南光太郎、木村茉央、五十嵐康人、足立光司、牧輝弥、反町篤行、石塚正秀、古川純、二宮和彦、篠原厚、Masson Olivier
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] 緩和渦集積法を用いたバイオエアロゾルフラックスの測定 (2019)
  • Author(s): 反町篤行、北和之、南光太郎、保坂健太郎、堅田元喜、五十嵐康人
  • Organizer: 第60回大気環境学会年会
• [Presentation] 多層陸面モデルを用い た真菌胞子の森林上空への乱流輸送過程の解析 (2019)
  • Author(s): 南光太郎、堅田元喜、北和之、反町篤行、保坂健太郎
  • Organizer: 第60回大気環境学会年会
• [Presentation] Development of multi-model ensemble method for radionuclides released from Fukushima nuclear accident (2019)
  • Author(s): Goto D., Morino Y., Ohara T., Sekiyama T.T., Uchida J., Nakajima T.
  • Organizer: 2019 American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Book] 3.8 Monitoring the radioactivity of atmospheric aerosols and the influence of resuspension from the ground. in Environmental Contamination from the Fukushima Nuclear Disaster: Dispersion, Monitoring, Mitigation and Lessons Learned (2019)
  • Author(s): Kazuyuki Kita and Mizuo Kajino
  • Total Pages: 372
  • Publisher: Cambridge University Press
  • ISBN: 9781108475808
• [Book] 3.5 Factors contributing to uncertainty of atmospheric diffusion models.in Environmental Contamination from the Fukushima Nuclear Disaster: Dispersion, Monitoring, Mitigation and Lessons Learned (2019)
  • Author(s): Takigawa M., Morino Y., Nakamura H.
  • Total Pages: 372
  • Publisher: Cambridge University Press
  • ISBN: 9781108475808
• [Book] 3.2 Estimating the distribution of radiocesium deposition. in Environmental Contamination from the Fukushima Nuclear Disaster: Dispersion, Monitoring, Mitigation and Lessons Learned (2019)
  • Author(s): Morino Y., Takigawa M., Nakamura H.
  • Total Pages: 372
  • Publisher: Cambridge University Press
  • ISBN: 9781108475808
• [Book] 3.1 The atmospheric transport process for radioactive materials and effects of meteorological conditions. 3.4 Possible accident scenarios for different seasons or different power plants. in Environmental Contamination from the Fukushima Nuclear Disaster: Dispersion, Monitoring, Mitigation and Lessons Learned (2019)
  • Author(s): Nakamura H., Morino Y., Takigawa M.
  • Total Pages: 372
  • Publisher: Cambridge University Press
  • ISBN: 9781108475808