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

2022 年度 実績報告書

• 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, 客員教授 (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 / 大気エアロゾル / 菌類トレーサー / アラビトール / マンニトール / トレハロース

研究実績の概要

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。この研究は、2022年に国際誌のAtmosphereに掲載された。
しかし、これまでのサンプリングの複雑さに起因する研究の弱点を補完するために、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採取しその化学分析を行い、そのデータ解析を行った。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を示すことが確認された。また、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が大気中へ再飛散される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ものである。
本研究の結果は、申請者らの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、社会的な貢献をするものであり関連分野へのインパクトは大きいと判断できる。

研究成果

• [雑誌論文] Seasonal characteristics of biogenic secondary organic aerosol tracers in a deciduous broadleaf forest in northern Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Haque Md. Mozammel、Verma Santosh Kumar、Deshmukh Dhananjay K.、Kunwar Bhagawati、Kawamura Kimitaka
  • 雑誌名: Chemosphere 巻: 311 ページ: 136785～136785
  • DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.136785
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Diurnal variations in primary and secondary organic aerosols in an eastern China coastal city: The impact of land-sea breezes (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhang Qiang、Hu Wei、Ren Hong、Yang Jianbo、Deng Junjun、Wang Dawei、Sun Yele、Wang Zifa、Kawamura Kimitaka、Fu Pingqing
  • 雑誌名: Environmental Pollution 巻: 319 ページ: 121016～121016
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2023.121016
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Geochemical studies of low molecular weight organic acids in the atmosphere: sources, formation pathways, and gas/particle partitioning (2023)
  • 著者名/発表者名: KAWAMURA Kimitaka
  • 雑誌名: Proceedings of the Japan Academy, Series B 巻: 99 ページ: 1～28
  • DOI: 10.2183/pjab.99.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ultra small mass AMS 14C sample preparation and analyses at NIES-TERRA AMS facility (2023)
  • 著者名/発表者名: Uchida Masao、Mantoku Kanako、Kobayashi Toshiyuki、Kawamura Kimitaka、Shibata Yasuyuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 536 ページ: 144～153
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2022.12.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of biogenic secondary organic aerosol (SOA) loading on the molecular composition of wintertime PM_2.5 in urban Tianjin: an insight from Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhong Shujun、Chen Shuang、Deng Junjun、Fan Yanbing、Zhang Qiang、Xie Qiaorong、Qi Yulin、Hu Wei、Wu Libin、Li Xiaodong、Pavuluri Chandra Mouli、Zhu Jialei、Wang Xin、Liu Di、Pan Xiaole、Sun Yele、Wang Zifa、Xu Yisheng、Tong Haijie、Su Hang、Cheng Yafang、Kawamura Kimitaka、Fu Pingqing
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 23 ページ: 2061～2077
  • DOI: 10.5194/acp-23-2061-2023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Anthropogenic and biogenic tracers in fine aerosol based on seasonal distributions of dicarboxylic acids, sugars and related compounds at a rural background site in Central Europe (2023)
  • 著者名/発表者名: Vodicka Petr、Kawamura Kimitaka、Deshmukh Dhananjay K.、Pokorna Petra、Schwarz Jaroslav、Zdimal Vladimir
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 巻: 299 ページ: 119619～119619
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2023.119619
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sulfate-associated liquid water amplifies the formation of oxalic acid at a semi-arid tropical location over peninsular India during winter (2023)
  • 著者名/発表者名: Boreddy Suresh K.R.、Kawamura Kimitaka、Gowda Divyavani、Deshmukh Dhananjay K.、Narasimhulu K.、Ramagopal K.
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 874 ページ: 162365～162365
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.162365
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Deposition of Potassium on Chimney Wall from Wood Stove Smoke: Implication for the Influence of Domestic Biomass Burning on Atmospheric Aerosols (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Kimitaka、Kunwar Bhagawati、Deshmukh Dhananjay Kumar、Vodicka Petr、Haque Md. Mozammel
  • 雑誌名: Atmosphere 巻: 14 ページ: 484～484
  • DOI: 10.3390/atmos14030484
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Source apportionment of black carbon aerosols by isotopes (14C and 13C) and Bayesian modeling from two remote islands in east Asian outflow region (2023)
  • 著者名/発表者名: Uchida Masao、Mantoku Kanako、Kumata Hidetoshi、Kaneyasu Naoki、Handa Daishi、Arakaki Takemitsu、Kobayashi Toshiyuki、Hatakeyama Shiro、Shibata Yasuyuki、Kawamura Kimitaka
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 538 ページ: 64～74
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2023.02.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of aerosol liquid water content on the production of dicarboxylic acids in the dust-laden air masses over the Arabian Sea: Implications for heterogeneous chemistry (2023)
  • 著者名/発表者名: Bikkina Poonam、Bikkina Srinivas、Kawamura Kimitaka
  • 雑誌名: Atmospheric Research 巻: 289 ページ: 106743～106743
  • DOI: 10.1016/j.atmosres.2023.106743
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Size distributions of molecular markers for biogenic secondary organic aerosol in urban Beijing (2023)
  • 著者名/発表者名: Liu Di、Xu Shaofeng、Lang Yunchao、Hou Shengjie、Wei Lianfang、Pan Xiaole、Sun Yele、Wang Zifa、Kawamura Kimitaka、Fu Pingqing
  • 雑誌名: Environmental Pollution 巻: 327 ページ: 121569～121569
  • DOI: 10.1016/j.atmosres.2023.106743
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fluorescence of solvent-extractable organics in sub-micrometer forest aerosols in Hokkaido, Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Afsana Sonia、Zhou Ruichen、Miyazaki Yuzo、Tachibana Eri、Deshmukh Dhananjay Kumar、Kawamura Kimitaka、Mochida Michihiro
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 巻: 303 ページ: 119710～119710
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2023.121569
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spatial and Longitudinal Distributions of Total Carbon, Nitrogen and Sulfur Together With Water‐Soluble Major Ions in Marine Aerosols Collected From the Western Pacific and Southern Ocean (2023)
  • 著者名/発表者名: Kunwar Bhagawati、Pokhrel Ambarish、Niwai Takeji、Kawamura Kimitaka
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 128 ページ: e2022JD037874
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2023.119710
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Offline analysis of the chemical composition and hygroscopicity of submicrometer aerosol at an Asian outflow receptor site and comparison with online measurements (2022)
  • 著者名/発表者名: Deng Yange、Fujinari Hiroaki、Yai Hikari、Shimada Kojiro、Miyazaki Yuzo、Tachibana Eri、Deshmukh Dhananjay K.、Kawamura Kimitaka、Nakayama Tomoki、Tatsuta Shiori、Cai Mingfu、Xu Hanbing、Li Fei、Tan Haobo、Ohata Sho、Kondo Yutaka、Takami Akinori、Hatakeyama Shiro、Mochida Michihiro
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 22 ページ: 5515～5533
  • DOI: 10.5194/acp-22-5515-2022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Measurement report: Optical properties and sources of water-soluble brown carbon in Tianjin, North China - insights from organic molecular compositions (2022)
  • 著者名/発表者名: Deng Junjun、Ma Hao、Wang Xinfeng、Zhong Shujun、Zhang Zhimin、Zhu Jialei、Fan Yanbing、Hu Wei、Wu Libin、Li Xiaodong、Ren Lujie、Pavuluri Chandra Mouli、Pan Xiaole、Sun Yele、Wang Zifa、Kawamura Kimitaka、Fu Pingqing
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 22 ページ: 6449～6470
  • DOI: 10.5194/acp-22-6449-2022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Tracer-based characterization of fine carbonaceous aerosol in Beijing during a strict emission control period (2022)
  • 著者名/発表者名: Ren Hong、Hu Wei、Yue Siyao、Wu Libin、Ren Lujie、Pan Xiaole、Wang Zifa、Sun Yele、Kawamura Kimitaka、Fu Pingqing
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 841 ページ: 156638～156638
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.156638
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Tracing the biomass burning emissions over the Arabian Sea in winter season: Implications from the molecular distributions and relative abundances of sugar compounds (2022)
  • 著者名/発表者名: Bikkina Poonam、Bikkina Srinivas、Kawamura Kimitaka
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 848 ページ: 157643～157643
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.157643
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Comparisons of GC-Measured Carboxylic Acids and AMS m/z 44 Signals: Contributions of Organic Acids to m/z 44 Signals in Remote Aerosols from Okinawa Island (2022)
  • 著者名/発表者名: Kunwar Bhagawati、Torii Kazuhiro、Aggarwal Shankar G.、Takami Akinori、Kawamura Kimitaka
  • 雑誌名: Applied Sciences 巻: 12 ページ: 8017～8017
  • DOI: 10.3390/app12168017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Abundance, chemical structure, and light absorption properties of humic-like substances (HULIS) and other organic fractions of forest aerosols in Hokkaido (2022)
  • 著者名/発表者名: Afsana Sonia、Zhou Ruichen、Miyazaki Yuzo、Tachibana Eri、Deshmukh Dhananjay Kumar、Kawamura Kimitaka、Mochida Michihiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 14379
  • DOI: 10.1038/s41598-022-18201-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Large contribution of fossil-derived components to aqueous secondary organic aerosols in China (2022)
  • 著者名/発表者名: Xu Buqing、Zhang Gan、Gustafsson Orjan、Kawamura Kimitaka、Li Jun、Andersson August、Bikkina Srinivas、Kunwar Bhagawati、Pokhrel Ambarish、Zhong Guangcai、Zhao Shizhen、Li Jing、Huang Chen、Cheng Zhineng、Zhu Sanyuan、Peng Pingan、Sheng Guoying
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-022-32863-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Investigation of dicarboxylic acids, oxocarboxylic acids, α-dicarbonyls, and volatile organic compounds at the Yellow River Delta, northern China during summer: Contributions of anthropogenic hydrocarbons to secondary organic aerosols (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhao Tong、Yang Lingxiao、Kawamura Kimitaka、Deshmukh Dhananjay Kumar、Blake Donald R.、Huang Qi、Qi Anan、Yang Yumeng、Wang Wenxing
  • 雑誌名: Atmospheric Pollution Research 巻: 13 ページ: 101552～101552
  • DOI: 10.1016/j.apr.2022.101552
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hygroscopicity and CCN Activity of Water‐Soluble Extracts From the Arctic Aerosols in Winter to Early Summer (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawana Kaori、Kawamura Kimitaka、Fu Pingqing、Barrie Leonard A.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 127 ページ: e2021JD035979
  • DOI: 10.1029/2021JD035979
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Water-soluble dicarboxylic acids, oxoacids and α-dicarbonyls in the tropical aerosols in coastal megacity Mumbai: molecular characteristics and formation processes (2022)
  • 著者名/発表者名: Alang Ashmeet Kaur、Aggarwal Shankar G.、Singh Khem、Soni Daya、Kawamura Kimitaka
  • 雑誌名: Journal of Atmospheric Chemistry 巻: non ページ: non
  • DOI: 10.1007/s10874-022-09442-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Inter-Comparisons of Major Ions and Organic Matter Using Aerodyne Aerosol Mass Spectrometer, Ion Chromatography and Sunset Lab Carbon Analyzer in Aged Aerosols from Okinawa in the Western North Pacific Rim (2022)
  • 著者名/発表者名: Kunwar Bhagawati、Torii Kazuhiro、Takami Akinori、Kawamura Kimitaka
  • 雑誌名: Separations 巻: 9 ページ: 430～430
  • DOI: 10.3390/separations9120430
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Relationships of the Hygroscopicity of HULIS With Their Degrees of Oxygenation and Sources in the Urban Atmosphere (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhou Ruichen、Deng Yange、Kunwar Bhagawati、Chen Qingcai、Chen Jing、Ren Lujie、Kawamura Kimitaka、Fu Pingqing、Mochida Michihiro
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 127 ページ: e2022JD037163
  • DOI: 10.1029/2022JD037163
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著