土壌中放射性セシウムの菌類による濃縮と胞子拡散による大気への放出

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K18791
• 研究機関: 中部大学
• 研究代表者: 河村 公隆 中部大学, 中部高等学術研究所, 教授 (70201449)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2023-03-31
• キーワード: 福島原発事故 / 放射性セシウム / 菌類胞子 / 大気エアロゾル / 菌類トレーサー / アラビトール / マン二トール / トレハロース

研究実績の概要

本研究の目的は、福島原発事故によって大気中に放出された放射性セシウムの菌類胞子による土壌から大気への再飛散を解明することである。
これまで分析したエアロゾル試料は、複数のサンプラーをタイマーで制御して数日間毎にサンプリングしたものであったために、数日間の内に変動した複雑な気象因子を含んでいた。そのために菌類トレーサーと放射性セシウム(137Cs)との間には、マンニトールとの相関を除き、当初予想していた明確な関係は認められなかった。
そこで、2019年の春から秋にかけて12時間毎に採取したフィルター試料(約50サンプル)を用いて気象因子の複雑さを除去した試料を分析した。その結果、菌類胞子トレーサーであるトレハロース、マンニトール、アラビトールと137Csの間に正の相関関係が存在することが確認できた。 相関係数は昼間よりも夜間で高いことが示された。この結果は、湿度の高い夜間に菌類の活性・胞子の放出が上昇し、137Csの拡散が増大することを意味している。これらの研究結果は、キノコなど菌類とそれらの胞子が福島原子力発電所のメルトダウン事故によって大気中に放出され土壌中に蓄積されている放射性セシウムの大気中への再飛散プロセスにおいて重要な役割を果たしていることを明らかにした。
本研究の結果は、申請者らが提案した作業仮説を強力に支持するものであり、自然界における137Csの地球化学的・大気化学的プロセスを明らかにした大きな成果である。特に、土壌中に蓄積した放射性核種は微生物的・地球生物学的プロセスによって大気中に再放出することを示した初めての成果である。また、本研究は、放射性核種で汚染された土壌を取り除くことの重要性を示す科学的根拠を提供するものであり、社会的な貢献・インパクトは大きい。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

概ね順調に進んでいる。
本プロジェクトから、セシウム137と胞子トレーサーの関係性に関する最初の論文を国際誌（Atmosphere)に公表することができた（2022年3月）。本論文は、両者の濃度関係を世界で初めて報告したものである。また、第二報目の論文のためのデータ整理をほぼ終えており、図表の作成など論文執筆のための準備が整っている。この論文では、より短いサンプリング期間（昼夜別）の試料を用いる事によって、セシウム137と胞子トレーサーの間により強い正の関係を確認することができる。そのことによって、原発事故から放出された放射性セシウムの森林域での生物地球科学的なサイクルが働いていることが明らかとなった。その結果、森林域でのセシウム137の残存期間が長引くことが予測された。

今後の研究の推進方策

今後は、5年後を目処に福島の森林域でのエアロゾルのサンプリングを再度行い、セシウム137と胞子トレーサーの関係を再度測定する必要がある。そのことによって、原発事故によって放出された放射性セシウムの長期残存の可能性を評価でき、それに対する対策を講ずることが可能となる。

次年度使用額が生じた理由

次年度に研究の残りをする必要があり、研究員の雇用に一部を当てる必要が発生した。

備考

研究内容、研究業績、論文のpdfファイル、受賞歴など

研究成果

• [雑誌論文] Seasonal changes in stable carbon isotopic composition in the bulk aerosol and gas phases at a suburban site in Prague (2022)
  • 著者名/発表者名: Petr Vodicka, Kimitaka Kawamura, Jaroslav Schwarz, Vladimir Zdimal
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 803 ページ: 149767
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.149767
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Latitudinal difference in the molecular distributions of lipid compounds in the forest atmosphere in China (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhang Donghuan、Ren Hong、Hu Wei、Wu Libin、Ren Lujie、Deng Junjun、Zhang Qiang、Sun Yele、Wang Zifa、Kawamura Kimitaka、Fu Pingqing
  • 雑誌名: Environmental Pollution 巻: 294 ページ: 118578
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2021.118578
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Regional heterogeneities in the emission of airborne primary sugar compounds and biogenic secondary organic aerosols in the East Asian outflow: evidence for coal combustion as a source of levoglucosan (2022)
  • 著者名/発表者名: Haque Md. Mozammel、Zhang Yanlin、Bikkina Srinivas、Lee Meehye、Kawamura Kimitaka
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 22 ページ: 1373～1393
  • DOI: 10.5194/acp-22-1373-2022
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Relationship of 137Cs with Fungal Spore Tracers in the Ambient Aerosols from Fukushima after the 2011 Nuclear Accident, East Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Kimitaka、Kunwar Bhagawati、Kita Kazuyuki、Hayashi Naho、Igarashi Yasuhito
  • 雑誌名: Atmosphere 巻: 13 ページ: 413～413
  • DOI: 10.3390/atmos13030413
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Unraveling the sources of atmospheric organic aerosols over the Arabian Sea: Insights from the stable carbon and nitrogen isotopic composition (2022)
  • 著者名/発表者名: Bikkina Poonam、Bikkina Srinivas、Kawamura Kimitaka、Sarma V.V.S.S.、Deshmukh Dhananjay K.
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 827 ページ: 154260
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.154260
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dry-deposition of inorganic and organic nitrogen aerosols to the Arabian Sea: Sources, transport and biogeochemical significance in surface waters (2021)
  • 著者名/発表者名: Bikkina Poonam、Sarma V.V.S.S.、Kawamura Kimitaka、Bikkina Srinivas
  • 雑誌名: Marine Chemistry 巻: 231 ページ: 103938～103938
  • DOI: 10.1016/j.marchem.2021.103938
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The MALINA oceanographic expedition: how do changes in ice cover, permafrost and UV radiation impact biodiversity and biogeochemical fluxes in the Arctic Ocean? (2021)
  • 著者名/発表者名: Philippe Massicotte, Kimitaka Kawamura, et al.
  • 雑誌名: Earth System Science Data 巻: 13 ページ: 1561～1592
  • DOI: 10.5194/essd-13-1561-2021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Seasonal and temporal variations of ambient aerosols in a deciduous broadleaf forest from northern Japan: Contributions of biomass burning and biological particles (2021)
  • 著者名/発表者名: Haque Md. Mozammel、Verma Santosh Kumar、Deshmukh Dhananjay K.、Kunwar Bhagawati、Miyazaki Yuzo、Kawamura Kimitaka
  • 雑誌名: Chemosphere 巻: 279 ページ: 130540～130540
  • DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.130540
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Characterization of dicarboxylic acids, oxoacids, and α-dicarbonyls in PM2.5 within the urban boundary layer in southern China: Sources and formation pathways (2021)
  • 著者名/発表者名: Jianing Liu, Shengzhen Zhou, Zhimin Zhang, Kimitaka Kawamura, Wanyu Zhao, Xuemei Wang, Min Shao, Fan Jiang, Junwen Liu, Xi Sun, Jian Hang, Jun Zhao, Chenglei Pei, Jingpu Zhang, Pingqing Fu
  • 雑誌名: Environ. Pollution 巻: 285 ページ: 117185
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2021.117185
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Seasonal Characteristics of Biogenic Secondary Organic Aerosols Over Chichijima Island in the Western North Pacific: Impact of Biomass Burning Activity in East Asia (2021)
  • 著者名/発表者名: Verma Santosh Kumar、Kawamura Kimitaka、Deshmukh Dhananjay Kumar、Haque Md. Mozammel、Pavuluri Chandra Mouli
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 126 ページ: e2020JD032987
  • DOI: 10.1029/2020JD032987
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Biomass burning is an important source of organic aerosols in Interior Alaska: An influence on the Arctic atmosphere (2021)
  • 著者名/発表者名: Md. Mozammel Haque, Kimitaka Kawamura, Dhananjay K. Deshmukh, Bhagawati Kunwar, and Yongwong Kim
  • 雑誌名: J. Geophys. Res.-Atmospheres 巻: 126 ページ: e2021JD034586
  • DOI: 10.1029/2021JD034586
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Terrestrial lipid biomarkers in marine aerosols over the western North Pacific during 1990-1993 and 2006-2009 (2021)
  • 著者名/発表者名: Chen Jing、Kawamura Kimitaka、Hu Wei、Liu Cong-Qiang、Zhang Qiang、Fu Pingqing
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 797 ページ: 149115
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.149115
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Increase of nitrooxy organosulfates in firework-related urban aerosols during Chinese New Year's Eve (2021)
  • 著者名/発表者名: Xie Qiaorong、Su Sihui、Chen Jing、Dai Yuqing、Yue Siyao、Su Hang、Tong Haijie、Zhao Wanyu、Ren Lujie、Xu Yisheng、Cao Dong、Li Ying、Sun Yele、Wang Zifa、Liu Cong-Qiang、Kawamura Kimitaka、Jiang Guibin、Cheng Yafang、Fu Pingqing
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 21 ページ: 11453～11465
  • DOI: 10.5194/acp-21-11453-2021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Measurement report: Vertical distribution of biogenic and anthropogenic secondary organic aerosols in the urban boundary layer over Beijing during late summer (2021)
  • 著者名/発表者名: Ren Hong、Hu Wei、Wei Lianfang、Yue Siyao、Zhao Jian、Li Linjie、Wu Libin、Zhao Wanyu、Ren Lujie、Kang Mingjie、Xie Qiaorong、Su Sihui、Pan Xiaole、Wang Zifa、Sun Yele、Kawamura Kimitaka、Fu Pingqing
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 21 ページ: 12949～12963
  • DOI: 10.5194/acp-21-12949-2021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular characterization and spatial distribution of dicarboxylic acids and related compounds in fresh snow in China (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhang Zhimin、Zhao Wanyu、Hu Wei、Deng Junjun、Ren Lujie、Wu Libin、Chen Shuang、Meng Jingjing、Pavuluri Chandra Mouli、Sun Yele、Wang Zifa、Kawamura Kimitaka、Fu Pingqing
  • 雑誌名: Environmental Pollution 巻: 291 ページ: 118114
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2021.118114
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Photochemical Processing of Inorganic and Organic Species in the Canadian High Arctic Aerosols: Impact of Ammonium Cation, Transition Metals, and Dicarboxylic Acids before and after Polar Sunrise at Alert (2021)
  • 著者名/発表者名: Singh Dharmendra Kumar、Kawamura Kimitaka、Fu Pingqing、Kasukabe Hideki、Yanase Ayako、Barrie Leonard A.
  • 雑誌名: ACS Earth and Space Chemistry 巻: 5 ページ: 2865～2877
  • DOI: 10.1021/acsearthspacechem.1c00242
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Decadal variations in hydroxy fatty acids over Chichijima Island in the North Pacific: Long-term seasonal variability in plant and microbial markers (2021)
  • 著者名/発表者名: Poonam Bikkina, Kimitaka Kawamura, Srinivas Bikkina, Hayato Yamaguchi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Reserch-Atmospheres 巻: 126 ページ: e2020JD033347
  • DOI: 10.1029/2020JD033347
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 福江島と名古屋の大気エアロゾルの化学組成と活性酸素産生能力 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小野 詩織, 大塚 北斗, 大畑 祥, Dhananjay K. Deshmukh, Bhagawati Kunwar, 藤谷 雄二, 井原 雅代, 西田 千春, 吉野 彩子, 高見 昭憲, 河村 公隆, 小池 真, 持田 陸宏
  • 学会等名: 第26回大気化学討論会
• [学会発表] COALA-2020におけるオーストラリア森林火災時の大気エアロゾルの化学分析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 持田陸宏, 大畑祥, 横山容子, 五十嵐元美, Dhananjay K. Deshmukh, Bhagawati Kunwar, 河村公隆, Sonia Afsana, Clare Palton-Walsh
  • 学会等名: 第26回大気化学討論会
• [学会発表] Atmospheric organic aerosol from terrestrial ecosystems: a field study in Australia and a plan to develop a field station in Hokkaido (2021)
  • 著者名/発表者名: Michihiro Mochida, Sho Ohata, Yoko Yokoyama, Motomi Igarashi, Dhananjay K. Deshmukh, Bhagawati Kunwar, Kimitaka Kawamura, Sonia Afsana, Quang Dang, and Clare Palton-Walsh
  • 学会等名: iLEAPS-Japan 研究集会 2021
• [備考] 河村公隆のホームページ [Kimitaka Kawamura]
  • URL: http://www.isc.chubu.ac.jp/kawamura/kawamura/homepage.htm
• [備考] Kimitaka Kawamura
  • URL: http://www.isc.chubu.ac.jp/kawamura/kawamuraTop-e.htm
• [備考] 河村公隆研究室
  • URL: http://www.isc.chubu.ac.jp/kawamura/index.html
• [備考] Kawamura's Laboratory
  • URL: http://www.isc.chubu.ac.jp/kawamura/index-e.htm