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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

公募研究

研究領域福島原発事故により放出された放射性核種の環境動態に関する学際的研究
研究課題/領域番号 25110506
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関金沢大学

研究代表者

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)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2014年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2013年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード放射性セシウム / 粘土鉱物 / 脱離 / セシウム / ため池堆積物 / 分散・凝集
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書

研究成果

(23件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Redistribution of Pb during transformation of monohydrocalcite to aragonite2014

    • 著者名/発表者名
      Munemoto, T., Fukushi, K., Kanzaki, Y., Murakami, T.
    • 雑誌名

      Chemical Geology

      巻: 387 ページ: 133-143

    • DOI

      10.1016/j.chemgeo.2014.08.024

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Desorption of intrinsic Cesium from Smectite: Inhibitive effects of clay particle organization on Cesium desorption2014

    • 著者名/発表者名
      Fukushi, K., Sakai, H., Itono, T., Tamura, A., Arai, S.
    • 雑誌名

      Environmental Science and Technology

      巻: 48 ページ: 10743-10749

    • DOI

      10.1021/es502758s

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of ions on the OH stretching band of water as revealed by ATR-IR spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Kitadai N. Sawai T. Tonoue R. Nakashima S. Katsura M. and Fukushi K.
    • 雑誌名

      Journal of Solution Chemistry

      巻: 43 ページ: 1055-1077

    • DOI

      10.1007/s10953-014-0193-0

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 黒雲母によるレアアースの吸着2014

    • 著者名/発表者名
      福士圭介
    • 雑誌名

      マテリアルステージ,

      巻: 4 ページ: 44-46

    • NAID

      40020064241

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Distribution and mineralogy of radioactive Cs in reservoir sediment contaminated by the Fukushima nuclear accident.2014

    • 著者名/発表者名
      Aoi Y. Fukushi K. Itono T. Kitadai N. Kashiwaya K. Yamada H. Hatta T. and Manpuku Y.
    • 雑誌名

      Journal of Mineralogical and Petrological Sciences

      巻: 109 号: 1 ページ: 23-27

    • DOI

      10.2465/jmps.130620c

    • NAID

      130003383598

    • ISSN
      1345-6296, 1349-3825
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Salinity dependence of 226Ra adsorption on montmorillonite and kaolinite.2014

    • 著者名/発表者名
      Tamamura, S. Takada, T. Tomita, J. Nagao, S. Fukushi, K. and Yamamoto, M.
    • 雑誌名

      Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry

      巻: 299 ページ: 569-575

    • DOI

      10.1007/s10967-013-2740-3

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sorption of Eu(III) on granite: EPMA, LA-ICP-MS, batch and modeling studies.2013

    • 著者名/発表者名
      Fukushi, K. Hasegawa, Y. Maeda, K. Aoi, Y. Tamura, A. Arai, S. Yamamoto, Y. Aosai, D. Mizuno, T.
    • 雑誌名

      Environmental Science and Technology

      巻: 47 ページ: 12811-12818

    • DOI

      10.1021/es402676n

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Export of 134Cs and 137Cs in the Fukushima river systems at heavy rains by Typhoon Roke in September 20112013

    • 著者名/発表者名
      S. Nagao, M. Kanamori, S. Ochiai, S. Tomihara, K. Fukushi, M. Yamamoto
    • 雑誌名

      Biogeosciences,

      巻: 10 ページ: 6215-6223

    • DOI

      10.5194/bg-10-6215-2013

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface complexation modeling for sulfate adsorption on ferrihyd rite consistent with in situ infrared spectroscopic observations.2013

    • 著者名/発表者名
      Fukushi K., Aoyama K., Yang C. Kitadai N. and Nakashima S.
    • 雑誌名

      Applied Geochemistry

      巻: 36 ページ: 92-103

    • DOI

      10.1016/j.apgeochem.2013.06.013

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      吹上朋・朝日一成・酒井遥・福士圭介
    • 学会等名
      日本地球化学会第61回年会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 福島県いわき市ため池における放射性Csの堆積過程2014

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      日本地球化学会第61回年会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      朝日一成・青井裕介・福士圭介・富原聖一
    • 学会等名
      日本地球化学会第61回年会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Scientific frontiers of surface complexation modeling in the geosciences2014

    • 著者名/発表者名
      Fukushi, K
    • 学会等名
      AOGS2014
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      福士圭介・酒井遥・糸野妙子・田村明弘・荒井章司
    • 学会等名
      地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-27 – 2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      青井裕介・福士圭介・富原聖一・長尾誠也・糸野妙子
    • 学会等名
      地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-27 – 2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      地球惑星科学連合2013年大会
    • 発表場所
      千葉県幕張メッセ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Aoi Y. Fukushi K. Morishita T. and Kamei A2013

    • 著者名/発表者名
      Selective Cs uptake in biotite on Abukuma granite
    • 学会等名
      The 23nd V.M. Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      イタリア・フィレンツェ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Desorption behavior of cesium from smectite by major cations2013

    • 著者名/発表者名
      Fukushi K. Yamashina Y. Aoi Y. and Sakai H.
    • 学会等名
      The 23nd V.M. Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      イタリア・フィレンツェ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      酒井遥、福士圭介
    • 学会等名
      日本地球化学会第60回年会
    • 発表場所
      茨城県筑波大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 局所分析で探る花崗岩によるセシウム取り込み挙動2013

    • 著者名/発表者名
      青井裕介、福士圭介、田村明弘、森下知晃、荒井章司、亀井淳志
    • 学会等名
      日本地球化学会第60回年会
    • 発表場所
      茨城県筑波大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Desorption behavior of cesium from smectite by major cations2013

    • 著者名/発表者名
      Fukushi K. Yamashina Y. Aoi Y. and Sakai H.
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2013年年会
    • 発表場所
      茨城県筑波大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Distribution and Mineralogy of Radioactive Cesium in reservoir sediments from Iwaki, Fukushima Prefecture Japan2013

    • 著者名/発表者名
      Fukushi, K. Aoi Y. Onishi H. Ushiyama T. Nagao S. and Tomihara S.
    • 学会等名
      Present Earth Surface Processes and Histrical Environmental Changes in East Asia
    • 発表場所
      韓国光州
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 土壌中の鉱物におけるCs吸着ハンドブック2014

    • 著者名/発表者名
      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)
    • 総ページ数
      155
    • 出版者
      星雲社
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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