平成 24 年度環境省環境総合推進費報告書 (ZRFb-12T1)

流域に沈着した放射性物質の移動と消長に関する文献調査及び知見整理
Literature Review on Transport and Fate of Deposited Radioactive Materials in a Watershed

公益社団法人日本水環境学会
目次
1. はじめに‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1
2. 方法‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥2
3. 検索結果とデータベース化‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥2
4. 提言につながる内容のまとめ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8
4.1 土壌‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8
4.2 森林‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥84.3 農地‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥94.4 市街地‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥94.5 河川環境‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥94.6 河川流出‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10
4.7 流域モデル‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10
5. 知見整理を通じた提言と今後の課題‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11
5.1 知見整理を通じた提言‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11
5.2 今後の課題‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12
6. 文献リスト‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14
7. 文献レビュー（基本情報）‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥33
8. ヒアリング結果‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥150
8.1 恩田裕一教授（筑波大学）‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥150
8.2 日本原子力研究開発機構‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥150
8.3 Mark Zheleznyak 氏‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥152
8.4 内田滋夫特別上席研究員（(独)放射線医学総合研究所）‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥154
8.5 環境科学技術研究所‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥154
8.6 京都大学‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥155
8.7 国立保健医療科学院‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥157
9. (公社）日本水環境学会特別講演会「放射性物質の環境動態～チェルノブイリ原発事故から学ぶ～」報告‥‥‥‥‥‥16810．成果公開用ホームページ（案）‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥205

１．目的
本年３月の東日本大震災に伴い，福島第一原子力発電所から放射性物質が多量に環境中に放出された。放出された放射性物質は，大気中を移動しながら乾性降下物や湿性降下物
として地上に沈着する。地上に沈着した放射性物質は環境中で移動，蓄積しながら減少していくが，この環境中での動態に関しての知見は，十分整理されていない。放射性物質の放出後の汚染実態の把握や，降雨に伴う放射性物質の流出や移動さらにはその消長を推察したり，モニタリング結果を解釈できるような科学的知見を整理したりすることは重要である。現在実施されているモニタリング調査によっておおよその環境中での分布は把握できているものの，ホットスポットと呼ばれる高放射線が検出される場所も存在し，環境や人体へのリスク管理を考えた場合，これら放出された放射性物質の環境中での移動と消長を明らかにする必要がある。そのため，栄養塩などの環境中での動態に関して研究を行っている水環境学会のノンポイント汚染研究委員会で，森林，農地，市街地における環境中での移動と消長に関する国内外のこれまでの調査研究の文献等情報を収集するとともに，収集した情報から，放射性物質の環境中での挙動に及ぼす影響因子を考慮しながら主要なプロセスを抽出し，長期および短期の両方の視点で時間経過に伴う挙動の変化等を整理することを目的とした。
本研究は以下のメンバーにより実施された。
研究代表者：古米弘明（東京大学大学院工学系研究科

研究参画者：駒井幸雄（大阪工業大学工学部

教授）

教授）

：井上隆信

（豊橋技術科学大学大学院工学研究科：山田俊郎（岐阜大学工学部

教授）

准教授）

研究協力者：五十嵐隆文 （北海道大学大学院工学研究科

教授）

尾崎則篤

（広島大学大学院工学研究科

熊谷博史（福岡県保健環境研究所

佐藤祐一（滋賀県琵琶湖環境科学研究センター

長尾誠也（金沢大学環日本海域環境センター

芳賀弘和（鳥取大学農学部

増田貴則（鳥取大学大学院工学研究科

松永（日本原子力開発機構

武

准教授）

研究員）
研究員）
教授）

准教授）
准教授）

研究員）

横田久里子 （豊橋技術科学大学大学院工学研究科
和田桂子（琵琶湖・淀川水質保全機構

助教）

水質浄化研究所所次長）

本研究は平成 24 年度環境研究総合推進費（ZRFb-12T1）により実施された。

1

２．方法
国内外の放射性物質の環境動態に関係する研究者からヒアリング等を実施して重要な文献等の情報を収集するとともに，森林，農地，市街地の場所での動態，これらに共通する
河川や土壌での移動や蓄積，モデルによる予測のそれぞれの観点で国内外の文献を検索した。検索にはインターネットで利用できる文献検索サービス（主に研究参画者がそれぞれ所属している機関で利用可能なもの）を利用した。
文献検索方法として，まず検索で用いるキーワードを，「対象物質」，「対象場」，「現象」の３つに大別し，それぞれに関連した語群を設けて網羅的に文献の絞り込みを行った。例
えば，「対象物質」としては「セシウム」やそれに類似したキーワードを，「対象場」としては「流域」，「河川・湖沼」，「森林」，「農耕地」，「都市」などを設定し，「現象」としては「流出」，「吸収着」，「移動」に関するキーワードを選択した。
以上の文献検索の結果，絞り込まれた文献について，研究協力者を含む研究参画者がア
ブストラクトや本文を読み込み，本研究で有用な知見や重要な示唆が含まれる文献を選抜した。選抜された文献は，文献の基本情報，内容，示唆されること等についてまとめ，重
要な情報を整理する。さらに，モニタリングへの活用，流出挙動・流出経路，除染の際の留意点について提言できるように整理した。

３．検索結果とデータベース化
対象放射性物質として「セシウム」を選定して，環境動態としての移動と消長の切り口
から文献調査を行った。その結果，国内外の雑誌論文を中心に 125 件の関連文献が抽出された。
その際，物性やミクロな現象としての「土壌」での移動や蓄積，マクロな現象としての「森林」，「農地」，「市街地」における動態，さらには，流域における移動や消長を評価するための「河川」における流出や移行，さらには挙動予測のための「モデル」化の，6 つの分野に分けて文献検索を実施した。
検索された文献ごとに抄録を作成することとして，環境動態の観点から有意義な情報を抜き出すとともに，「モニタリングへの活用」，「流出挙動・流出経路の理解」，「除染における留意点の提示」につながる情報を簡潔にまとめた。今回の知見整理が活用しやすいように，文献のリスト化と抄録のデータベース化を通じて成果統合を行った。

2

図１

関連文献のリスト化と抄録によるデータベース化

各分野の検索方法の詳細は以下の通りである。
(1) 土壌
『Scirus』を用いて検索を行い，「放射性セシウム」，「農地」，「吸収着」の組み合わせで得られた検索結果約 14,000,000 件の文献の中から土壌に関連性の高い文献を抽出し，さらに国内での調査結果が報告されている文献の中から代表的なものを抽出した。
(2) 森林
検索は『Scopus』および『Web of Knowledge』を用いて実施した。「対象物質」として”cesium-137”, ”caesium-137”を, 「対象場」として“forest”のキーワードを用いて検索を行った。また『J-DreamII』においても検索を実施し，「セシウム群」，
「森林」，
「吸収着」
，
「移動」，「流出」のそれぞれに関するキーワードを用いて行った。以上の結果から，重複分を除いたのち重要な知見が示されていると考えられる文献をいくつか選択し，精読した上で内容の整理を行った。その結果本研究推進費のアドバイザーから推薦頂いた文献を除き，被引用回数が多い文献 20 件を抽出することができた。なお，アドバイザーから放射性物質の動態に関する文献を多く紹介して頂き，その中から森林における放射性核種の挙動に関連する文献をかつ本調査の目的に見合うものを選抜し，計 27 件を対象とした。
(3) 農地検索には『Scirus』を用いて，放射性セシウムの農地での動態に関する文献を検索した。

3

「 対 象 物 質 」 と し て ”Cs” を ，「 対 象 場 」 と し て 「 農 地 」 に 関 連 す る ”Farm” ， ”Dryfield” ， ”Paddy” ， ”Agriculture” を ，「 現 象 」 と し て 「 流 出 」 に 関 する”Runoff”，”Discharge”，”Leaching”，さらに「吸収着」として”Sorption”，「移動」として”Migration”，”Transport”, ”Transfer”, ”Fate”をキーワードとして文献検索を行った。これらのキーワードを組み合わせて検索したところ，「放射性セシウム」，「農地」，「流出」のキーワードの組み合わせで約 14,000,000 件，「放射性セシウム」，「農地」，「吸収着」の組
み合わせで約 14,000,000 件，「放射性セシウム」，「農地」，「移動」の組み合わせで約23,000,000 件が検出された。これらの中には引用文献にキーワードが含まれているだけな
ど，実際には関連性が低いものが含まれたため，他の文献での引用回数が多いものや水田に関するものを中心に 29 の文献を抽出した。抽出した文献は表に示した。
(4) 市街地
市街地分野における放射性物質の移動と消長に関する文献調査を行い，知見を整理することで，研究データベースの作成を目指した。
まず，文献検索の方法は，国際学会誌のデータベース『Web of knowledge』を対象として，キーワード検索，検索対象文献の abstract 等を確認し精読対象を定めることとした。
検索に用いたキーワードは，「対象物質」として「セシウム」に関する“cesium”，“caesium”，“Cs”，を選び，また「対象場」として「都市」，「道路」に関する“urban”， “runoff”，“road”
を選び，さらに「放射性核種」として“radioactive”または “radionuclides”を用いて検索を実施した。
その結果，127 件の文献が得られた。これらの主な発表国は，USA: 26 件, 日本: 12 件, ロ
シア: 13 件, ヨーロッパ諸国(6 ヶ国合計 60 件)であった。また，主要な学術雑誌は，J.
Environ. Radioactivity: 25 件, Health Pys.: 9 件, Hydrological Processes: 5 件, Radiation
Protection Dosimetry: 4 件, Geomorophology: 3 件などである。
検索対象として抽出した 127 件中のうち，タイトル，アブストラクトを元に都市への沈積，流出実態が具体的に記載されていると思われる文献を絞り込み精読対象として 36 件を選択した。今回検索結果では文献の発表年度に特に偏りはなかった。主たる論文誌にも特に傾向は見られなかった (J. Environ. Radioactivity: 13 件, Health Pys.: 3 件など)。
また，『J-stage』による日本語論文の検索も実施した。査読付の論文を対象とした上で，「対象物質」として，「セシウム」または「放射性」，「対象場」として「都市」または「地表面」，さらに「現象」として「流出」をキーワードにして検索した結果，377 件の文献が得られた。そのうち，日本水環境学会誌と Journal of Computer Chemistry, Japan の論文
2 件の抄録作成することとした。また，国交省の下水道における放射性物質対策に関する検討会，および厚生労働省の水道水における放射性物質対策検討会における中間とりまとめに記載されている，市街地における放射性物質の挙動に関連する部分についても，別途整理することとした。

4

(5)河川環境『Web of Science』, 『Science Direct』, 『INIS』を用いて初期検索を行った。
“Cs-137”と“river”, “catchment”など関連キーワードを組み合わせた検索の結果，対象論
文は 400〜3000 と検出された（範囲は，組み合わせるキーワードの違いによる）。検索結果
が多数となり，これらの概要を把握するのは難しいため，この分野において引用回数の多い論文，さらに加えて総合的なレビュー論文や報告を，最新の論文等から定めることで，文献を抽出した。
(6)河川流出『Science Direct』を用いて，“Cs-137”と“river”, “discharge”, “sediment”, “sorption”というキーワードを組み合わせて検索を行った結果，対象論文数はキーワードの組み合わせ
により 1000〜4000 となった。そのため，セシウム 137 の「放射能濃度の時系列変動」，「存在形態」，「再移動」，「収着形態」の４つの項目に整理し，チェルノブイリ事故ではヨーロッパを対象に実施された調査に関する論文，福島事故を考える基礎的情報として日本の河川の論文，さらにはアメリカの放射能汚染地域の調査等を考慮して代表的な論文を抽出した。
(7)流域モデル『Science Direct』において，「対象物質」として「セシウム」（”Cs”，”cesium”，”caesium”），「対象場」として「流域・河川・湖沼」（”catchment”，”watershed”，”basin”，”waterbody”，”river”，”stream”，”channel”，”lake”，”pond”），「現象」として「流出・移動」（”runoff”， ”discharge”，”leaching”，”migration”，”transport”，”fate”）を選定し，「対象物質」・「対象場」・「現象」に係る全てのワードが含まれる文献について検索を行った。
その結果，文献が 126 件得られた。またその他，アドバイザリーボード会議や専門家ヒアリング等で得られた情報から，放射性物質の動態モデルとして特に重要と考えられた文献
13 編を抽出し，これらを合わせた 139 文献の中から，アブストラクトや本文を参照の上で最終的に 10 文献を抽出し，レビューの対象とした。
以上の結果，国内外の文献として 46 の学術雑誌等から 125 編が抽出され，レビューを行った上で，それぞれの文献の基本情報と内容等が含まれるデータシートを作成した。最終的に抽出された文献の出典とそれぞれの文献数を表１に示す。

5

表 1 抽出した文献の出典ごとの文献数
出典No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46

雑誌名
AnalystApplied Geochemistry
Applied Radiation and Isotopes
Atomospheric Chemistry and Physics
Atomonpheric Environment
CATENA
Clays and Clay Minerals
Ecological Modelling
Environment International
Environmental Pollution
Environmental Science & Technology
Estuaries
Geochimica et Cosmochimica Acta
Geochronometria
Geophysical Research Letters
Health Physics
Hydrological Processes
ISTC* Report
J. Contaminant Hydrol.
J. Radioanal. Nucl. Chem,
Journal of Environmental Quality
Journal of Environmental Radioactivity
Journal of Geophysical Research
Journal of Hydrology
Journal of Nuclear Science and Technology
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry
Lieve Sweeck
Nuclear Technology
Nuclear Technology
Organic Geochemistry
Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology
Physics and Chemistry of the Earth (A)Radiation and Environmental Biophysics
Radiation Protection DosimetryRadioisotopes
Radiological Assessment Reports Series 7, STI/PUB/1230
Science of The Total Environment
Soil & Tillage Research
Springerreference,
http://www.s pri ngerreference.com/docs /html /cha pterdbi d/226395.html

Water Research
Water, Air, and Soil Pollution
土木学会論文報告集
日本原子力学会誌
日本水環境学会誌
水道協会雑誌
土と基礎
計

対象論文数
1
4
3
1
1
1
1
3
1
1
3
1
2
1
1
1
1
1
1
1
2
44
1
1
3
2
1
1
1
1
1
1
3
2
1
1
18
1
1
1
3
1
1
1
1
1
125

6

文献リストの例を表２に示す。
表 2 文献リストの例
分野

著者

論文名

Seleznev,AA.,Yarmoshenko, Accumulation of Cs-137 in puddle sediments within urban
IV, Ekidin, AA
ecosystem
市街地
提言につながる情報

雑誌名

巻

号

ページ

出版年

Journal of Environmental Radioactivity

1018643-6462010

ロシア中ウラル地方におけるCs-137降下量をデータ収集により経年変化を推定。雨水のたまりやすい(降雨の度に水たまりができる)場所の土壌中には放射性物質が蓄積されやすいことを水たまり底泥中の溶存濃度をモデル式で示し、大気降下量との寄与率を推定した。すなわち、大気降下物として降下したCs-137は雨水に溶け出し水たまりへと流入し底泥中に集積されていく。

Shinonaga T., Schimmack W. Vertical migration of 60Co, 137Cs and 226Ra in agricultural soils
Journal of environmental radioactivity
and Gerzabe M.H.
as observed in lysimeters under crop rotation.

792

93-1062005

農地
提言につながる情報

Hiroaki Kato, Yuichi Onda,
and Takashi Gomi
森林
提言につながる情報

Almgren S., Isaksson M.
土壌
提言につながる情報

河川

オーストリアでの輪作下のライシメーターにおける農地土壌中の60 Co、137 Cs 、226 Raの垂直分布の調査。未かく乱土壌と同様に、かく乱土壌においても137 Csの移動速度は非常に小さいことが示されている。

Interception of the Fukushima reactor accident-derived 137Cs,
134

Cs, 131I by coniferous forest canopies

T.Matsunaga, H.Amano,
N.Yanase
河川
提言につながる情報

39

L204032012

栃木県（福島第一原発から南西へ150km離れた場所）のヒノキ林（40年生，2,500本/ha）とスギ林（41年生，1,300本/ha）に設定された斜面プロット（傾斜>30度）での研究例である。原発事故から約6カ月経過した時点にあっても針葉樹キャノピーによって多くの放射性セシウム（>60%）が保持されていることが示されている。一般に，森林流域からの汚濁負荷対策を検討する場合，流域でのインプットとアウトプットを把握するだけでは，汚濁負荷を左右する場（例えば，植生，土壌，地質）を特定できないため，問題解決のために効果的な対策が打てない。本研究の結果はこの点を再認識させるとともに，今後の森林政策や除染にとって流域内部での放射性セシウムの挙動を調べることの重要性が理解できる。放射性セシウムの今後の挙動，
例えば樹体内への移動と蓄積，あるいは落葉・落枝としての林床への移動を評価することの重要性も本研究から理解できる。

Vertical migration studies of 137 Cs from nuclear weapons
fallout and the Chernobyl accident

Journal of Environmental Radioactivity

91

1-2

90-102

2006

スウェーデン西部の33地点を対象として，核実験によるフォールアウトおよびチェルノブイル事故に起因する137Csの表層土壌中での深度分布から，
137
Csの浸透速度，分散係数を測定した。その結果，浸透速度は0～0.35cm/y，0.06～2.63㎠/yとなった。測定点の多さから，パラメータの変動範囲が明らかになった。

U. Sansone M. Belli, O.V.
Cs-137 and Sr-90 in water and suspended particulate matter
Voitsekovitch, V.V. Kanivets of the Dnieper River reservoirs system (Ukraine)
提言につながる情報

Geophysical Research Letters

Science of The Total Environment

186

3

257 -271

1996

チェルノブイリ事故地域の河川（プリピアチ川）から、約500km下流の黒海までの経路。定期的・長期的モニタリングの成果が現れた報告であり、モニタリングの重要性が認識できる。内部被ばく、外部被ばくを含めた被ばく経路解析の下で、対策の優先度を考える必要がある。

Discharge of dissolved and particulate 137Cs in the Kuji River,
Applied Geochemistry
Japan

6

2

159-167

1991

久慈川において1987-1988年に観測を行い、放射性セシウムの流出挙動を検討し、モデルによる放射性セシウムの移行動態解析に必要なデータが報告された。・粒子態放射性セシウムの存在割合 高水量期＞低水量期、・粒子態放射性セシウムの含有量は灰化減量と正の相関性有りーー有機物との親和性を示唆。・分配係数 1.0 ± 0.6 x105 ml/g、・1987,1988年の放射性セシウム流出量 蓄積量の0.04%/y%（壊変補正済み）

Luigi Monte, John E. Brittain,
Review and assessment of models for predicting theLars Håkanson, Jim T. Smith,migration of radionuclides from catchments
Marcel van der Perk

Journal of Environmental Radioactivity

75

183-1032004

モデル

提言につながる情報

集水域における放射性核種の挙動を予測するモデルを広範にレビューした論文である。集水域から流入する放射性物質のフラックスは、指数関数の組
み合わせで記述される。すなわち、流出の早さに応じて分類し、それを足し合わせることで、経時的なフラックス（あるいは濃度）を理解することができる。一方、現象を詳細に記述する物理的なモデルについては、未知パラメータが多くなり必ずしも正確な予測ができるわけではない等の理由から
本論文では批判的である。

抽出した文献については，文献の基本情報として，区分，タイトル（英文），タイトル（和文），キーワード，著者，出典（学術雑誌名等），（1）対象地域，（2）重要な図表
また，提言につながる情報として，（1）モニタリングへの活用，（2）流出挙動・経路，（3）
除染の際の留意点，（4）担当者のコメントを含む共通フォ－マットに従って，文献レビューを行った。

４．提言につながる内容のまとめ
各分野で行った文献のレビュー結果に基づき，提言につながる内容として以下にとりまとめた。
4.1 土壌
セシウムなどの放射性物質と土壌との相互作用に関しては，1960 年代以前は固液相間の濃度比である分配係数で吸着量を評価しているが，種々の環境条件，測定方法によって分
配係数値のオーダーが異なっている。そのため，1970～1990 年代は，バッチ法以外のカラムを用いた方法や原位置観測によってより精度の高い値を測定したり，線形吸着モデルより汎用性の高い非線形モデルや速度モデルの提案がなされたりしている。1990 年代より錯形成モデルが提案されるようになると，分配係数の pH や共存イオンなどの依存性を合理的に説明できるようになり，吸着量が大きい鉄鉱物などを対象として安定度定数が求められるようになっている。また，脱離しにくい内圏錯体と脱離しやすい外圏錯体とに区分し評価するモデルも構築された。2000 年以降は分子動力学モデルも開発され，固相のどの部位に，どのように放射性核種が吸着するのかの説明も可能になっている。このように吸着機
構を微視的に説明できるようになってきたが，鉱物と核種との安定度定数をそれぞれ測定する必要があるため，この成果を実フィールドに適用するまでには至っていない。また，
セシウムは他の放射性核種と比較して，分配係数が高く，不可逆的吸着の割合が高いことが特徴であることから，種々の土壌でどれくらいのオーダーの分配係数になるのかを評価することが重要であると考えられる。諸外国でも，チェルノブイル事故の影響を評価するためのデータを取得していたり，各国の原子力発電所や放射性廃棄物処分施設周辺で分配
係数値を取得していたりするので，それらの値を参考にして評価することが望まれる。
4.2 森林森林域に沈着した放射性セシウムの多くは樹冠で補足され，その後の降雨に伴って雨水と共に林床に至り，土壌上部の O 層と土壌表層に保持される。根から吸収された放射性セシウムは樹体の葉，幹，樹皮，枝に移動し，落葉等により林床に至る循環をしている。従って，森林でのモニタリングでは，樹冠から樹体･林床への移動，土壌深さ方向の濃度と蓄積量のプロファイル，および移行過程を考慮すること，土壌調査は標準的な手法に従うことが示されている。また，汚染樹木の伐採や焼却に際しては，樹冠の処理に注意を払う必要があること，1950～1960 年代の核実験やチェルノブイリ原発事故由来の放射性セシウムの多くは，土壌上部の腐植層と土壌表層部分に集積しており，土壌表層から下層への移動速度は非常に遅いこと，福島原発事故後の調査結果は，樹冠遮断と林床への到達，土壌表層への集積を示している。森林斜面から河川へ移動に関する重要な経路は，降雨時の地表流による表面侵食に伴う移動であることが示され，実際，降雨時流出時の SS と放射性セシ
ウム濃度には高い相関が認められる。また，森林の放射性核種の挙動をモデル化する際は，

8気候・植生・地形の違いの為，海外のモニタリング結果を直接適用するのは難しく，今後も現地での継続調査が望まれる。
4.3 農地農地の放射性セシウム汚染は，ほとんどが大気から土壌へ降下することで起きている。
農地に降下した放射性セシウムによって汚染された農作物が健康被害を引き起こす恐れがあるため，バッチ試験やライシメーター試験による放射性セシウムの土壌への吸脱着の特性やメカニズムの解明，およびライシメーター試験や実態調査による土壌から農作物への移行係数の算出がこの分野での主題となっている。さらにこれらの研究から，植物への移行防止や植物を用いた除染（ファイトレメディエーション）に関する研究へと発展している。
土壌への吸脱着の特性やメカニズムから，重度に汚染される可能性のある農地をある程度予測可能であると考えられるが，外的環境，農作物の種類，農地管理の方法などにも放射性セシウムの動態が左右される。浸透水中の濃度は低く，また，下層よりも表層の 0-5cmで濃度が高いことから，下層への移行速度は小さいと考えられる。系外への移動は，土壌粒子に吸着した形で流出すると考えられ，特に粒径の小さい土壌で濃度が高くなる可能性がある。
4.4 市街地
市街地は森林や農地と異なり，多様な建物（屋根や外壁），道路（アスファルト，コンク
リート，敷石，砂利など），草地，樹木など複雑な地表面特性を有している。したがって，
市街地における放射性物質の移動や消長の評価には，地表面材料の違いや水路などの雨水の流出経路の構造が影響すること，流出経路における窪みの有無が重要であることなどを考慮することが求められる。特に，窪みなど流出雨水が滞留しやすい場所などで土壌に一旦浸透すると，放射性物質は流出しにくく残留しやすいことなどに留意が必要である。地
表面の放射線量率の低減を評価するために，実測に基づく物理モデル式や雨水流出移動か
ら堆積や集積過程などを考慮したモデル式を提案している研究事例がある。したがって，
市街地における挙動を定点観測する場合は，水文条件や土地利用も含めた包括的な通年のモニタリング計画を立案することが望まれる。また，市街地での移動や消長に関係するものとして，水道や下水道を介した移動や濁質除去過程で汚泥に濃縮されることも別途考慮する必要がある。
4.5 河川環境
河川環境に関する放射性核種の移行研究を促してきたのは，i)大気圏内核実験による地球規模での放射性核種の拡散，ii)平和利用・軍事利用の原子炉からの河川への核種放出，そして iii)チェルノブイリ事故である。前２者では，a)核種の移行動態がおもな焦点であり，b)9河川水－浮遊粒子－堆積物間の核種分配・交換反応や，c)遠方への移動相が研究された。陸地土壌から河川等の表面水系への移動過程・移動率も，もっぱら実測手法で論じられている。チェルノブイリ事故を受けて，これらの研究課題は一層の重要度を増している。そしてさらに，d)水圏生態系内の核種移動研究，e)核種の河川移行に関わる人の被ばく線量の低減対策研究という２つの軸が新たに提起されている。これらの研究の結果，核種の種類・
事故後の経過時間が，核種の河川移行動態の大きな決定因子になることが明らかになっている。対策に関しては，移行の阻止は困難であり，摂取に関わる対策が最も現実的・効果的であることが指摘されている。
4.6 河川流出
河川水中の放射性セシウムの放射能濃度は，事故時からの時間の経過とともに減少する傾向にある。このことは，河川流域から河川への移行量が減少することを示唆している。
ただし，チェルノブイリ原発事故前に比べてまだ高い濃度にある。また，春先の雪解けや降雨により放射性セシウムの移行量は急激に増加し，その大部分が粒子態として移行することが報告されている。そのため，河川流域からの放射性セシウムの移行量は今後，福島
県内では減少する可能性が予想される。しかしながら，河川における放射性セシウムの移行挙動については，除染活動が実施され始めた森林域でのモニタリングとともに都市域でのモニタリングを継続し，放射性セシウムの存在形態とその保持能としての安定性を検討することが必要である。
4.7 流域モデル
集水域や河川，湖沼を対象とした放射性物質の挙動を記述するモデルは，濃度低減の度合いを経験的な式で表現するものから，移流拡散モデルをベースに物理・化学・生物的な作用を考慮する複雑なものまで，様々なタイプのものが存在している。しかしその多くは，コンパートメントとして水相，底泥表層，底泥深層，生物といった区分はしつつも，できるだけ単純な数式で表すものであり，複雑なモデルには批判的な文献が複数見られる。その理由としては，未知パラメータが多くなること，複雑にしても再現性が向上しないことなどが挙げられている。
一方で，事故直後の濃度分布や特定地域における対策検討など，より詳細に現象を解明・予測したい場合には，やはり移流拡散等のメカニズムを考慮した詳細なモデルが必要とされる。結局のところ，モデルはその目的や課題に応じて選定されるべきであり，適切に活用することで今後の見通しや対策効果の予測，リスク管理等に用いることが可能となる。
モデルを用いて放射性物質の挙動をマクロに見た場合，モデルや流域によらず共通して，河川水中や湖沼水中の濃度は迅速に低減する一方，生物や底泥の濃度は時間遅れで上昇し，徐々に減少するといった傾向が見られる。実際，福島県やその周辺でも，水中の濃度はほぼ N.D.（不検出）である一方で，生物や底泥中の濃度がなかなか減少しないといったこと

10

も観測されている。したがって，現在福島県やその周辺で生じている現象をよりよく理解
し，今後の汚染状況を予測するためには，特に水中の濃度の検出下限値（現在 1Bq/L）を限定した場所・時期でもよいので引き下げて，水中の濃度レベルを把握しておく必要がある。

５．知見整理を通じた提言と今後の課題
福島第一原子力発電所から多量に放出された放射性物質は広域に拡散して，森林だけでなく，農地や市街地など様々な土地利用の地域に沈着した。流域に沈着した放射性物質の多くは，懸濁態として存在しており，降雨に伴う雨水流出現象により流域内を上流から下流へと移動して，最終的には河川を通じて沿岸域に到達して底泥として蓄積され，微粒子であれば海洋域と輸送されていると考えられる。
5.1 知見整理を通じた提言
今回実施した文献調査と知見整理を通じて，次のような提言と今後の課題を示すことができる。
(1) 提言１：環境中での挙動を明らかにするための「モニタリング」の実施
流域に沈着した放射性物質は降雨流出に伴い，河川を通じて湖沼や沿岸域などの水系へ流下・移動する。流域における放射性物質の将来の分布を予測するためには，流域単位での物質収支を考慮することが重要である。また，下記の点に留意した長期的かつ戦略的なモニタリングを実施する必要がある。
①森林，農地，市街地における放射性物質の沈着や保持状態，さらに流出の挙動は異なる。たとえば，森林では落ち葉や土壌の層での保持や水の浸透にともなう流出，雨天時の土壌流出，落葉を含めた樹冠から樹体内あるいは林床への移動，農地では，水田における代かき時の落水，雨天時の土壌流亡，土壌から農作物への移行，刈り取りによる系外への搬出，市街地では，水道取水による移行や側溝も含めた下水道などの雨水排除システムにおける移動，さらには濁質除去による汚泥への濃縮などが重要な経路として考えられる。
②春先の雪解けや豪雨時において，懸濁態としての急激に流出・移行量が増加する。
③河川水中では低濃度であっても，流量が多い場合は下流への移動する物質量は多くなる。
④半減期の長い放射性物質は，植物や水生生物への移行や蓄積する量が多くなる。
(2) 提言２：時空間スケールを踏まえた「流出挙動・流出経路」の理解
半減期，土壌粒子への吸着性などの性質は，物質によって異なる。そのため，短期およ11

び長期の視点で，下記の点に留意した放射性物質の環境中での流出挙動や流出経路を理解する必要がある。
①pH や有機物濃度などの環境要因によって，放射性物質は環境中において溶存態，懸濁態と存在する形態が異なる。
②陸域から河川への流出や流下する過程において，放射性物質の形態が変化する。その場合，固相と液相の間でのスケールの小さい移動現象と，陸域からの雨天時の河川への流出，河川中での流下過程における浮遊粒子と河床堆積物との間の交換や移行などのスケールの大きい現象があることに留意すべきである。
また，除染のための留意点として，放射性物質の残留性は，建物（屋根や外壁），道
路（アスファルト，コンクリート，敷石，砂利），草地，樹木など地表面特性に依存します。また，雨水マスや側溝の窪みなど土砂が堆積しやすい場所では，放射性物質が高濃度に存在するホットスポットになる可能性が指摘される。
5.2 今後の課題
今後の課題を以下に示す。
(1) 今後の課題１：戦略的な知見の蓄積とモンスーン地域での動態評価
環境省や文部科学省などにより，放射性物質の環境モニタリングや環境動態に関する研究が実施されている。モニタリングデータは公開されているが，研究・調査結果は現段階では限られたものしか学術論文や報告書として公開されていない。今後もこれらの最新成果を体系立てて蓄積することが必要である。
(2) 今後の課題２：経験的な式から移流拡散等のメカニズムを考慮したモデル化
流域レベルでの環境動態を予測する場合は，放射性物質の環境中での挙動を詳細に表現できるモデルが求められる。複雑なモデルには，必然的に未知パラメータが多くなることから，再現性を確認できるようなモニタリングデータ蓄積が必要となる。
また，対策効果の評価や，リスク管理等の目的に応じて，単純な経験式や詳細なモデル
式から現場に即したものを選択する必要がある。
さらに，放射性物質の分配係数は環境条件によりオーダーレベルで変化することが報告されている。コンパートメントとして水相，底泥表層，底泥深層，生物といった区分と移流拡散等のメカニズムを考慮したモデル構築において，他のパラメータの精度とのバラン
スから分配係数の設定のあり方やモデルの再現性を議論する必要がある。

12

図 3 放射性物質の環境動態のイメ－ジとモニタリング

13６．文献リスト
連番

1

2

3

4

5

6

7

分野

土壌

土壌

著者

福井正美，桂山幸典

論文名

雑誌名

137
90
The migration of Cs and Sr in
Bachhuber H., Bunzl K.,
multilayered soils: Results from batch,
Schimmack W., Gans I.
column, and fallout investigation

Nuclear Technology

不飽和ローム層中の物質移行に関する五十嵐敏文，馬原保典，河西基，藤原靖，今 フィールド試験，(II)自然降雨条件下の吸 日本原子力学会誌
村聡，下茂道人
着性トレーサの降下浸透特性

土壌

Ogawa H, Takebe S.,
Yamamoto T.

土壌

土壌

号

飽和砂層内におけるCsおよびSrイオンの土木学会論文報告集
吸着モデルに関する研究

土壌

土壌

巻

Evaluation of migration of cesium-137
adsorbed on fine soil particles throughnatural aerated soil layer

Journal of Nuclear
Science andTechnology

Cornell R.M.

Adsorption of cesium on minerals: A
review

Journal ofRadioanalytical andNuclear Chemistry

Mahara Y.

Storage and migration of fallout strontiumJournal of
90 and cesium-137 for over 40 years in theEnvironmental Quality
subsurface soil of Nagasaki

Campbell L.S., Davies
B.E.

Soil sorption of caesium modelled by theLangmuir and Freundlich isotherm
equationsApplied Geochemistry

254

59

ページ

37-48

291-301

33

2

28

3

171

2

22

4

10

6

14

180-193248-254483-500

722-730715-723

出版年

提言につながる情報

備考

1976

Cs-137の吸着試験をバッチ法と飽和カラム法によって実施した。その結果，Cs吸着には，イオン交換反応に基づく速い表面吸着と細孔内部への拡散・吸着の2つの機構があることが推定された。このモデルによって破過曲線のテーリング部分をうまく説明できた。本論文 室内試験
によって，国内ではじめての2段階吸着機構が提案された。しかし，モデルがあまりに複雑なため，本モデルはあまり活用されていな
い。

1982

3つの異なる方法で表層土壌の分配係数を測定した。一つ目は10 gの土壌と25 cm3のCs-137溶液とを混合したバッチ法，二つ目は直径30 cm，長さ1 mの不撹乱土壌を充填したカラムにCs-137溶液を滴下するカラム法，三つ目は過去の降水中のCs-137の濃度変化と ドイツゴアレーベ
フィールドで採取した土壌中のフォールアウトCs-137の鉛直分布と ンを比較する方法である。その結果，カラム試験で得られた分配係数
がフィールド観測結果とおおむね一致した。種々の異なる方法で分配係数を測定した例として意義があると考えられる。

1991

非放射性Csを用いた実フィールドでの降下浸透特性を調査した論文であり，放射性Csと比較して濃度は高いが，そのような条件でも分配係数が0.005－0.03 m3/kg程度に相当する遅延現象が認めら
千葉県内の不飽れ，主な吸着機構がローム層中の主要交換性イオンであるCaなど
和関東ローム層とのイオン交換反応であることを指摘している。また，吸着された固相中のCsを水抽出，アンモニウムイオン交換態，アンモニウムイオ
ン非交換態に区分して調査していることにも特徴がある。

1991

不撹乱で採取した不飽和土を直径30 cm，長さ120 cmの塩ビ製の大型カラムに充填し，カラム試験を実施し，ろ過定数を評価した。ろ 東海村および六過定数は平均粒径に依存し，流入Csの0.15～6.5％がコロイド態とし ケ所村の不飽和て移動した。大型カラム試験でしか取得できないデータであることに 土意義がある。

1993

粘土によるCs吸着に関する有名なレビューペーパーである。既往文
献を整理し，種々の粘土鉱物に対する陽イオン交換容量，比表面積，分配係数，pHを整理するとともに，分配係数やイオン交換選択 レビューペー
係数のCs濃度やpHなどの依存性を整理している。主要吸着機構が パー
イオン交換反応とし，異なるイオン間での選択係数やその自由エネ
ルギーについて考察している。

1993

長崎に投下されたプルトニウム型原爆の影響に関して40年後の不飽和土壌層中でのSr-90，Cs-137の鉛直分布を測定し，Cs-137の浸透速度が1 mm/yとなり，分配係数が1.2 m3/kgとなることを評価し 長崎県西山地区た。本結果は，長期にわたる現地での実測値であることに意義があ の土壌
る。また，同時に測定しているSr-90，Pu-239+Pu-240とも比較され
ている。

1995

英国内の表層土壌を対象として，非放射性のCsを用いた吸着実験を実施した。対象試料は，有機物含有量やpHが異なっている。その結果，吸着等温式としてLangmuirとFrendlichの両式とも適用できる 英国内の多数のことがわかった。また，粘土や黒雲母の含有量とともに，吸着量が 表層土壌増加した。英国土壌の全般の吸着データが取得されていることに意
義がある。

連番

分野

著者

論文名

雑誌名
Journal of Nuclear
Science andTechnology

36

12

58

2-3

Tanaka T., Ohnuki T.

9土壌

Bostick B. C.,
Vairavamurthy M. A.,
Karthikeyan K. G.,
Chorover J.

Cesium adsorption on clay minerals: An
EXAFS spectroscopic investigation

Environmental
Science andTechnoligy

10土壌

Staunton S., Dumat C.,
Zsolnay. A.

Possible role of organic matter inradiocaesium adsorption in soils

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

土壌

Zachara J.M., Smith
S.C., Liu C., McKinley
J.P., Serne R. J.,
Gassman P.L.

土壌

Vertical migration studies of 137 Cs from Journal of
Almgren S., Isaksson M. nuclear weapons fallout and the Chernobyl Environmental
accident
Radioactivity

土壌

Chiang P.N., Wang
M.K., Huang P.M.,
Wang J.J., Chiu C.Y.

土壌

Kozai N., Ohnuki T.,
Chemical states of fallout radioactive Cs Journal of Nuclear
Arisaka M., Watanabe M.,
in the soilsdeposited at Fukushima Daiichi Science andSakamoto F., Yasmasaki S.,
nuclear power plant accident
Technology
Jiang M.

11

12

13

14

15

森林

Dorr, H., Munnich, K.O.

号

Colloidal migration behavior ofradionuclides sorbed on mobile fine soil
particles through a sand layer

土壌

8

巻

Sorption of Cs+ to micaceous subsurface
sediments from the Hanford site, USA

Geochimica et
Cosmochimica Acta

Cesium and strontium sorption by selected Journal oftropical and subtropical soils around
Environmental
nuclear facilities
Radioactivity

Lead and cesium transport in European
forest soils

Water, Air, and Soil
Pollution

33

1

66

2

91

1-2

101

6

49

5

57-58

ページ

提言につながる情報

備考

1996

径が5μm以下の微細粒子に吸着した放射性の60Co，85Sr，137Cs
を異なる充填厚さのカラムに通水し，移行挙動を評価した。その結果，明瞭な破過は認められず，充填厚さとともに流出する放射能量 東海村の砂質土は減少することがわかった。137Csの流出量は流入量の80％に達し，微細粒子に吸着したコロイド態で移動することがわかった。

2670-2676

2002

粘土鉱物へのCs吸着機構を明確化するために，安定Csを大量に吸ワイオミング産モ着させた条件でXAS（X線吸収分光法）とEXAFS（広域X線吸収微細
ンモリロナイト，
構造分光法）によってCs-Oの距離を測定し，Csによる表面被覆率とシルバーヒル産
ともに，内圏錯体と外圏錯体との比率の変化を評価した。内圏錯体
イライト，市販のは層間あるいは端面で脱水和して吸着していると推定された。最新
バーミキュライトの分析技術によってCsの吸着対象の元素やその部位を推定したこを使用とに意義がある。

163-1732002

放射性Csの粘土鉱物への吸着に及ぼす有機物の影響に関するレ
ビューペーパーである。Csでさえも，土壌有機物の共存によって分 レビューペー
配係数が約1オーダー低下することが示されるとともに，有機物の パー除去によってCsの分配係数が上昇することが示されている。

2002

広範なCs濃度領域（10-9～10-2 mol/L）で吸着試験を実施した。その結果から，鉱物端面への吸着が主に作用し，親和性を2つに分け 米国ワシントンた2サイトイオン交換モデルが実験結果を表現できた。親和性が強 州Hanfordサイト
いサイトは，黒雲母の楔状の部分に相当し，親和性が弱いサイトは の更新統洪水堆
膨潤性粘土の平地部に相当すると解釈された。広範な濃度領域に 積物を対象適用できる吸着モデルとして有用と考えられる。

2006

スウェーデン西部の33地点を対象として，核実験によるフォールア
ウトおよびチェルノブイル事故に起因する137Csの表層土壌中での スウェーデン西
深度分布から，137Csの浸透速度，分散係数を測定した。その結部の33地点の表
果，浸透速度は0～0.35cm/y，0.06～2.63㎠/yとなった。測定点の多 層土壌さから，パラメータの変動範囲が明らかになった。

2010

非放射性のCsやSr，放射性137Csを用いてバッチ吸着試験を実施 台湾の原子力発し，ラングミュア吸着等温線を作成した。飽和吸着量はピロリン酸で 電所および放射
溶出する鉄の量と対応した。また，吸着速度は濃度に関する二次反 性廃棄物貯蔵施応式で表現され，水温をパラメータとした試験結果から活性化エネ 設周辺の熱帯性
ルギーを算出した。これらの値から，吸着速度は拡散律速であると および亜熱帯性推定された。亜熱帯地域の土壌の吸着データとして意義がある。
の土壌

2012

福島第一原発事故後の飯舘村における表土のCs吸着の実態を速報として紹介している。65％以上のCsは塩化アンモニウムや酢酸で 福島第一原発事
抽出されない形態で保持されており，70％以上のCsは水ひ分以上 故後の福島県飯の粒子に保持されていた。水ひ懸濁成分は黒雲母様鉱物であっ舘村の表土た。福島県の実データであることに意義がある。

1991

ベルギー東部（主に、Ardenne地方のLe Grand Bois de Vielsalm）の137
oakとspruceの森林において、降水と樹木の Csとカリウムを調査したところ、両者には良い相関関係が認められ、カリウムが137Csの137
挙動の良い指標になること、事故後4年で汚染樹木と Csには短期の平衡状態に達しており、主に林内雨を通して土壌に輸送されているように思われる。

62-68

193-21190-102472-481473-478809-818

15

出版年

連番

分野

著者

論文名

雑誌名

16

森林

Ronneau, C., Sombre, L.,
Journal ofMyttenaere, C., Andre, Radiocaesium and potassium behaviour inEnvironmental
P., Vanhouche, M., Cara, forest trees
Radioactivity
J.

17

森林

De Brouwer, S., Thiry,Y., Myttenaere, C.

Availability and fixation of radiocaesiumin a forest brown acid soil

森林

Karavaeva, Ye.N.

Accumulation and distribution of longScience of the Total
living radionuclides in the forest
Environment
ecosystems of the Kyshtym accident zone

森林

A three-dimensional stochastic model of
Mitchell T. Berg,Larry J.
the behavior of radionuclides in forests I.
ShumanModel structure

18

19

Science of the Total
Environment

Ecological Modelling

巻

14

143

号

3

157

ページ

3

提言につながる情報

備考259-2681991

ベルギー東部（主に、Ardenne地方のLe Grand Bois de Vielsalm）の森林地域において、チェルノブイル事故後にspruceとoakの下で採取された林内雨調査結果は、137Csはオークよりもトウヒの葉が高
いこと、いずれの新芽はより汚染されていること、トウヒの古葉と枝 チェルノブイリ事は同じオーダーであること、放射性セシウムと安定カリウムの両方 故直後から3年の沈着fluxの間には良い相関があり、カリウムは汚染された樹木の 後の林内雨調査
137Csの挙動の指標として使われ得ること、事故後の4年間で、短期 結果（1～3年）の平衡は汚染樹木で到達し、放射性セシウムは今日、林内雨を通して主に土壌へ樹木によって移行されていること、が示された。

183-1911994

森林土壌の層別に，酢酸アンモニウム，塩化カルシウムなどでCsを抽出した結果，層によって抽出量が大きく異なった。Csの流出挙動 室内実験を検討する場合，土壌の層別に検討する必要がある。

1994

放射性物質のモニタリングについては，モニタリング地点の除染の有無，植生や周辺情報に十分注意する必要がある。本報告の90Sr濃度の例によれば，その濃度や分布に大きな違いがみられる。ま キシュテム核施
た，周辺状況の違いによって放射性核種の濃度差や挙動に大きな 設事故関連調査
違いが出てくる場合がある。本報告では90Srと134Csでは事故の寄与率に大きな差が出ている。

1995

公開されていないモデルなので実用性には問題があるが、モデルに用いられたパラメータの出典は有用であると考えらえる。針葉樹林にCs137が沈着したとするシナリオでは、放射性セシウムの約14.5%が森林植生内に存在しているという結果になった。ただ、この結果は、確率論モデルのたった一回の計算結果でしかない。

147-15183

出版年

359-372

森林の確率論的モデル（植生部分）

20

森林

A three-dimensional stochastic model of
Mitchell T. Berg,Larry J.
the behavior of radionuclides in forests II. Ecological Modelling
ShumanCs-137 behavior in forest soils

833373-386

1995

公開されていないモデルなので実用性には問題があるが、モデルに用いられたパラメータの出典は有用であると考えらえる。モデルの結果によれば・降り注いだ放射性物質は、約2年の短い初期遷移
森林の確率論的期間の後、大部分が森林土壌に存在する。
モデル（土壌部
・定常状態において活性放射性セシウムの85%が土壌中に存在す分）る。
・15cm以深には放射性セシウムは移動しないが、これは土壌が深くなると吸着特性が高いこと（＝分配係数大）が原因である。

21

森林

A three-dimensional stochastic model of
Mitchell T. Berg,Larry J.
the behavior of radionuclides in forests III. Ecological Modelling
ShumanCs-137 uptake and release by vegetation

833

387-404

1995

特定の調査研究対象地域は無く、仮想の実験地と条件で確率論的森林の確率論的モデルを用いてシミュレーションをしている。確率論的モデルは発散モデル（概要）の恐れがないが、計算の負荷が大きいことが欠点。

93-103

1996

Straw，wood，peat，dulse，radishを燃やした結果，燃焼温度によって灰に含まれるI，Cs，Clの量（recovery）が異なることが示された。
燃焼温度が高いほど，大気に放出される量が増え，recoveryが減っていた。実験室（マッフル炉内）での計測のみならず，strawとwoodを 燃焼に伴うCsの実際にfieldで燃やすことによりデータを得ている点が重要だと思わ 変化れる。燃焼温度によって，灰への蓄積と大気への放出の割合が異なる点も，森林火災やガレキ焼却などのことを考えると重要と思わ
れる。

63-75

1996

放射性セシウムは土壌表層の有機層を比較的速やかに通過し，鉱 ドイツ森林土壌物層へ達する。
調査22

森林

B.D. Amiro, SC.
Burning radionuclide question: What
Sheppard, F.L. Johnston,
Science of the Total
happens to iodine, cesium and chlorine in
W.G. Evenden, D.R.
Environment
biomass fires?
Harris

187

23

森林

Ruhm, W., Kammerer,
L., Hiersche, L., Wirth,E.

33

Journal ofMigration of 137Cs and 134Cs in different
Environmental
forest soil layers
Radioactivity

1

16

連番

24

25

26

27

分野

森林

森林

著者

Nylen, T., Grip, H.

Mamikhin, S.V.,
Tikhomirov, F.A.,
Shcheglov, A.I.

論文名The origin and dynamics of 137Cs
discharge from a coniferous forest
catchment

雑誌名Journal of Hydrology

Dynamics of 137Cs in the forests of the
Science of the Total
30-km zone around the Chernobyl nuclear
Environment
power plant

森林

Distribution of cesium-137 in Japanese
Takenaka, C., Onda, Y.,
forest soils: Correlation with the contents
Hamajima, Y.
of organic carbon

森林Thiessen, K.M., Thorne,
Modelling radionuclide distribution andM.C., Maul, P.R., Prohl,
transport in the environmentG., Wheater, H.S.

Science of the Total
Environment

Environmental
Pollution

28

森林

Golosov V.N., Panin
A.V., Markelov M.V.

Chernobyl 137Cs Redistribution in the
Small Basin of the Lokna River, Central
Russia29

森林

Copplestone, D.,
Johnson, M.S., Jones,
S.R., Toal, M.E.,
Jackson, D.

Radionuclide behaviour and transport in a
Science of the Total
coniferous woodland ecosystem:
vegetation, invertebrates and wood mice, Environment
Apodemus sylvaticus

Physics and Chemistryof the Earth (A)

巻

号

192

ページ

338-354

193

3

222

3

100

169-177

193-199

151-177

出版年

提言につながる情報

備考

1997

スウェーデン北部にある50haの針葉樹林地（流域の16%が湿地帯）を対象とした，河川等水中のセシウム137の流出についてチェルノブ
イリ事故直後から継続した観測結果が示されている。流出の特性と チェルノブイリ事して河川流量との間に正の相関があること，事故で流域に降下した 故直後の1地点
セシウム137の7±3％のみが表面流出で，1年目の融雪で降下量の での連続モニタ
6.8％が流出し，その後の8年間では1.8％であり，流出事故直後の リング事例
流出量が多いこと，初期流出は湿地帯からの流出の寄与が大きい
ことが示されている。

1997

ウクライナのチェルノブイル原子力発電所（CPP）周辺30kmの範囲137に存在するいくつかの森林生態系における、 Csの挙動についての調査結果であり、地形の湿潤性と土壌タイプは、土壌中での放射性核種の鉛直的な混合速度と放射性セシウムの生物学的な利用性を決めていた。137Csの移動は、有機物質に富むが粘土鉱物が少ない湿潤地形のhydromorphic soil（水生土壌）で最大となっていることが示された。

1998

日本の森林土壌における移動を考えるうえでは、日本特有の土壌環境（火山灰土壌の分布が広い、地形が急峻で狭い地域に多様な土壌が分布している、雨が多いなど）を考慮に入れなければならな
日本の森林土壌い。外国での研究情報をそのまま日本での137Csの挙動に適用す
調査
ることには注意が必要であるが、本論文は日本の森林土壌についての知見であるため、データの処理方法など参考になると考えられ
る。

1998

放射性核種の分布と移動の種類を多様に分類し、さまざまなモデルと文献を示している。陸と水中に大きく分類し、さらに陸上では、乾燥堆積物や湿潤堆積物、土壌-水の相関、植物の土壌からの吸収
総説
等についてのモデルをまとめている。水中も同様に細かく分類。
さらに、放射性廃棄物処理の問題点やモデルの信頼性向上のための研究の歩みについて述べている。

24

881-8851999

表面流による面状侵食（sheet erosion）によって水平方向の土砂移動が起こると，表層土壌に吸着している放射性セシウムも移動し，その結果谷底に集積していることが示唆されている。土壌中の放射性セシウムをモニタリングする場合，その場所の侵食・堆積特性を 緩傾斜である耕把握しておくことは重要と思われる。また，モニタリングの対象とす 地と船底型地形る場において卓越する水の流出経路の違い（表面流，地中流）が， である牧草地谷
移動する放射性セシウムの量に影響すると思われる。つまり，放射 部での移動； 森
性セシウムの初期（降下直後）の空間分布が一様であったとしても， 林はリファレンス
水の流出経路によってその後の分布が不均質になると思われる。こ サイトとして調査のため，除染の対象となる土壌の深さは場所によって異なるかもしれない。ただし，本論文では，結果に対する詳細な記述や十分な検討がなされておらず，理解しづらい点があった。

239

95-1091999

英国核燃料再処
動植物の放射性物質含有量が，食性のみならず季節によっても異理工場近隣の針なることから，動植物について調査する場合，季節変化についても
葉樹林地の生態考慮する必要がある。
系調査

17

連番

30

31

32

33

34

分野

著者

論文名

森林

Ipatyev, V., Bulavik, I.,
Baginsky, V.,
Goncharenko, G.,
Dvornik, A.

Forest and Chernobyl: Forest ecosystems
after the Chernobyl nuclear power plant
accident: 1986-1994

雑誌名Journal ofEnvironmental
Radioactivity

森林

Rafferty, B., Brennan,M., Dawson, D.,
Dowding, D.

森林

S.V. Fesenko · N.V.
Soukhova · N.I.
Identification of processes governing long- Radiation andSanzharova, R. Avila,
term accumulation of 137Cs by forest
Environmental
S.I. Spiridonov, D. Klein, trees following the Chernobyl accident
Biophysics
E. Lucot, P.M. Badot

森林

森林

Mechanisms of 137Cs migration in
coniferous forest soils

S.V. Fesenko, , N.V.
137
Soukhovaa, N.I.
Cs availability for soil to understory
Sanzharova, R. Avila,transfer in different types of forest
S.I. Spiridonov, D. Klein, ecosystems
P.M. Badot

Golosov V

Application of Chernobyl-derived 137Cs
for the assessment of soil redistribution
within a cultivated field

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

Science of the Total
Environment

Soil & Tillage
Research

巻

号

42

1

48

2

40

ページ

9-38

131-143

105-113269

87-103

69

85-98

18

出版年

提言につながる情報

備考

1999

本論文は、チェルノブイリNPP直後からの放射性各種の影響を、発生地点からの距離と事故発生から時間を追って記録、分析してい ベラルーシの森る。森林への影響、昆虫や種子の発芽から調査した遺伝的影響、 林でのチェルノブ
突然変異の分析（電気泳動法）、より清浄な植物を育てるための方 イリ事故影響調法などが詳しく実用的に述べられている。放射性核種の移動に関す 査るモデルについては、信頼性の高い幾つかのモデルを示している。

2000

アイルランドCounty WaterfordのKnockmealdoun山地の麓のサイト、
National Grid Reference S 002 101において、35年生のマツ林で
1993年1月～1994年12月にフィールド調査と、葉･土壌からの溶脱の137
室内実験を実施した。樹冠に捕捉された Cs移動の3段階モデルが提案されており、Oh層（腐植層）と表層0～5cmには高濃度に集積
137
された第3段階では、 Csの下層へ溶脱、分解、埋没による移動速度は大きく減少することが示された。

2001

チェルノブイリ事故後10－12年が経過した時点において，樹体内の放射性セシウム濃度は，当年葉，当年枝，根で顕著に高いことが示されている。幹内の濃度分布については，鉛直方向には大きな変動
はなく，半径方向には非常に大きな変動があること，また。半径方向の分布は当年輪で最も高く，内側へ向かって対数的に減少するこ 樹木の幹内分布とが示されている。このことから，木部での樹液流と師部での転流によるセシウムの移動の違いによって生じた可能性が指摘されている。樹木の部位によって，放射性セシウムの濃度が大きく異なることを示した点は重要と思われる。

2001

grass，shrub，moss，dwarfshurb，mushroomについて，凝集以降係数（aggregated transfer factor, Tag）と生物利用可能性係数（Bioavailability factor, BF）の間には強い正の相関があることが示されている。Mushroom以外は，その関係は原点を通る直線で表現されている。MushroomはBFがゼロでもTagが0.02m2/kg程度あり，根と菌根の間において放射性セシウムの交換が起きていた可能性が
森林での土壌と示唆されている。森林における下層植生の凝集以降係数につい植物体て，観測データを提示している点は重要と思われる。また，生物利
用可能性係数との関係を示した点，つまり，下層植生の放射性セシ
ウムの吸収に対して，セシウム放射能の土壌中の鉛直分布，リターと土層内での交換可能（exchangeable）な放射性セシウムの割合，
及び土壌内での根と菌糸の分布が強く影響していること示唆している点も重要と思われる。

2003

ローム土壌を持つ斜面プロットにおいて，1986－1999年の間に起きた土壌の再分布が示されている。これは土壌の137Cs蓄積量に基づいて評価されている。137Csはポータブルタイプの検出器（Coradportable collimated spectrum sensitive NaI detector）を用いて斜面の多地点で現地測定されてｌり，その結果，斜面での侵食と堆積は耕地斜面での移場所によって偏りがあることが示されている。放射性セシウムの蓄動積量が現地で測定できるポータブルタイプの検出器が利用可能であれば，点ではなく面的なモニタリングが可能となると思われる。長期的に考えると，複雑な地形をもつ日本の森林斜面では，本研究サ
イトよりも放射性セシウムの平面的な分布はより大きく偏るかもしれ
ない。

連番

35

36

37

38

著者

分野

論文名

雑誌名

森林

Johansen MP, Hakonson
Pulsed redistribution of a contaminant
Journal ofTE, Whicker FW,
following forest fire: Cesium-137 in runoff Environmental Quality
Breshears DD.

森林

T. Wilflinger, H. Lettner,
Journal ofRadiocaesium in flowing waters of highly
A.K. Hubmer, W.
Environmental
contaminated Austrian alpine areas
Hofmann
Radioactivity

森林

森林

恩田裕一

Taijiro Fukuyama,
Yuichi Onda, Chisato
Takenaka, and D.E.
Walling

森林の荒廃による表面流出の発生および細粒土砂の河川への流出

Investigating erosion rates within aJapanese cypress plantation using Cs-137
and Pb-210ex measurements

土と基礎

Journal of GeophysicalResearch

巻

号

32

6

83

ページ

2150-2157

75-89

55

8

113

16-19

F0200719

出版年

提言につながる情報

備考

2003

米国ニューメキシコ州ロスアラモスでの大森林火災を対象とした，セシウム137の再分散に関するシミュレーションをした結果，森林火災 シミュレーション
によりセシウム137濃度は沈着灰中で40倍，5cmの表土で3倍となっ モデルによる森た。火災のあった場所での再分配速度は非火災地と比べて1桁多 林火災による森
く，表流水によるセシウム137の流出は火災により表土がもっとも広 林からのセシウ
く現れた場所において最大となった。流出水中のセシウム137濃度 ム137の濃縮とは総降雨量が240mm以降に，火災前のレベルに低下した。森林火 移動に関する考災によりセシウム137が濃縮され，降雨に伴う表面流出で流出する 察ことが示されている。

2005

チェルノブイリ事故後のオーストリア国ザルツブルグ南部の高山地
チェルノブイリ事
帯での，森林6サイトを含む25サイトでの水中および土壌中のセシ
故後の25サイト
ウム137の観測結果に基づく報告。水中のセシウム濃度は土壌沈における水及び
着量とは関係がなく，また溶存セシウム濃度は水の電気伝導度と反土壌中のセシウ
比例の関係があった。沈着した放射性セシウムの，水の輸送に伴う
ム137観測流出はほとんどないことも示されている。

2007

2008

高知県四万十町の荒廃した（間伐等の手入れが行われていない）ヒ
ノキ人工林での研究例が紹介されている。大気中核実験生成物であるCs-137や天然放射性核種であるPb-210exは，大気から地表に降下すると素早く強固に地表面の粘土鉱物に吸着し，より深部に移動しにくいという特徴が解説されている。また，浸食も堆積も受けていない場所では，深くなるにつれCs-137は指数関数的に減少し，およそ20cmまで分布していることも説明されている。河川水中の浮遊砂に含まれるCs-137とPb-210ex濃度を定量するためのγ線スペク
トロメトリに必要なサンプル量（10g以上の浮遊砂）をTime森林斜面から河intergrated浮遊砂サンプラを用いて確保している。Cs-137とPb川水中への移動
210ex濃度に対する粒度と有機物による影響をHe and Walling(1996)の方法に従って補正している。作業道がある流域では，表層土壌のみならず作業道の侵食土砂も河川へかなり流出している可能性が示されている。森林においては表面流の発生を促してしまう
ような除染は避ける方が良いと思われる。この視点は，今後作業道の設置，維持，管理を考える上でも十分に考慮される必要があると思われる。

三重県の急傾斜ヒノキ人工林において流域内の各地点の侵食速度と表面流による土砂運搬能力の指標との関係を調べた結果が示されている。侵食速度は137Csの蓄積量に基づいて評価され，表面流による土砂運搬能力の指標は地形データ（DEM）から算出されている。侵食速度と土砂運搬能力の間に正の相関が認められ，ヒノキ林
森林急斜面でのの土壌侵食に表面流が寄与していることが示されている。ヒノキ林
移動において表面流によって土砂が侵食され，同時に放射性セシウムが運搬されることが示されている。森林斜面における土壌中の137Csを対象とした長期的なモニタリングでは，モニタリング地点における侵食と堆積の特徴を捉えておくことが観測結果を理解する上で重要であると思われる。

連番

39

分野

森林

著者

論文名

Interception of the Fukushima reactor
Hiroaki Kato, Yuichi
accident-derived 137Cs, 134Cs, 131I by
Onda, and Takashi Gomi
coniferous forest canopies

雑誌名Geophysical Research
Letters

巻

号

39

L20403

森林

Hiroaki Kato, Yuichi
Onda, and Mengistu
Teramage

Depth distribution of 137Cs, 134Cs, and131I in soil profile after Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident

農地

Konoplev A.V. /Viktorova N.V. /Virchenko E.P. /PopovV.E. /
Bulgakov A.A. /Desmet.
G.M.

Influence of agriculturalcountermeasures on the ratio ofdifferent chemical forms ofradionuclides in soil and soil solution.

農地

Vidal M. / Roig M. /Two approaches to the study ofRigol A. /radiocaesium partitioning and mobility
Llauradó M. / Rauret G. /in agricultural soils from the
Wauters J. / Elsen A. /Chernobyl area.
Cremers A.

43

農地

Korobova E. / Ermakov
A. / Linnik V.

137 Cs and 90 Sr mobility in soils
and transfer in soil–plant systems in
the Novozybkov district affected by
the Chernobyl accident.

Applied Geochemistry

13

7

44

農地

Rosén K. / Haak E. /Eriksson A.

Transfer of radiocaesium in sensitive
agricultural environments after the
Chernobyl fallout in Sweden:
III. County of Västernorrland.

Science of the Total
Environment

209

2-3

40

41

42

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

ページ

111

59-64

出版年

2012

提言につながる情報

備考

栃木県（福島第一原発から南西へ150km離れた場所）のヒノキ林（40年生，2,500本/ha）とスギ林（41年生，1,300本/ha）に設定された
斜面プロット（傾斜>30度）での研究例である。原発事故から約6カ月経過した時点にあっても針葉樹キャノピーによって多くの放射性セシウム（>60%）が保持されていることが示されている。一般に，森林流域からの汚濁負荷対策を検討する場合，流域でのインプットとア
ウトプットを把握するだけでは，汚濁負荷を左右する場（例えば，植 針葉樹キャノ
生，土壌，地質）を特定できないため，問題解決のために効果的な ピー（樹冠）での対策が打てない。本研究の結果はこの点を再認識させられるととも 遮断に，今後の森林政策や除染にとって流域内部での放射性セシウムの挙動を調べることの重要性が理解できる。放射性セシウムの今後の挙動，例えば樹体内への移動と蓄積，あるいは落葉・落枝としての林床への移動を評価することの重要性も本研究から理解でき
る。

2012

福島県山木屋地区川俣町（福島第一原発から南西へ40km離れた場所）での研究例である。土壌中での137Cs，134Cs，131Iの濃度は最上部の層（0－0.5mm）で最も高いことが示されている。また，放射性セシウムについては，最上部から深さ1cm，2cm，5cmまでにそれ 福島第一原発事
ぞれ全蓄積量の63%，86％，96%に相当する量が存在することが示さ 故直後におけるれている。今後の土壌中セシウムに関するモニタリングデータを解 福島県内の家庭
析する上でリファレンスになる情報を含んでいると思われる。土壌中 菜園土壌中のプの鉛直プロファイルを把握するためには，深さごとに細かい間隔
ロファイル（<1cm）でサンプリングする方法が非常に重要であると思われ，本研究で用いられているサンプリング手法（スクレイパープレートの使用等）はモニタリングにとって有効と思われる。

Science of the Total
Environment

137

147–1621993

放射性物質の移動性を抑制するため、チェルノブイリ原発から30km以内にある様々な土壌を対象に施肥や耕起などの農芸化学的対策を行い、形態の違いに着目してその効果を比較した論文。土壌
吸収着中での放射性物質の形態を考慮して移行係数を求める必要性が示
唆されている。実際に最も効果的であった対策は石灰とカリウムの使用であった。

Analyst120

1785–1791

1995

チェルノブイリ原発事故によって影響を受けたロシア、ベルラーシ、ウクライナの農地土壌を用いて、酸抽出実験と脱着実験による放射吸収着
137性セシウムの分配と移動性が比較された。 Csの移動性には土壌中の粘土が重要であることが示された。

803-814

1998

チェルノブイリ事故の放射性降下物によって最も影響を受けたロシ
ア連邦ノボズイブコフ区域内のブリャンスクの西部で森林や農地に137おける放射性物質の移動性と植物への移行性が調査された。 Cs 移動の約80％が土壌抽出残渣に存在したことから、移動性および植物への移行性は低いことが示されている。

91-1051998

スウェーデンのベステルノルランド郡の農地にチェルノブイリ事故に
137
よって堆積した Csの植物への移行性を農作業と植物の成長段階移動に着目して求めた論文。農作業の時期、収穫時期や利用部位の変137
更によって Csの移行を減少させることが示された。

20

連番

分野

著者

論文名

雑誌名

巻

号

農地

merešová J. / Wätjen U. / Sorption and diffusion behavior of Cs
Altzitzoglou T.
and Sr on Jih-Hsing bentonite.

Applied radiation andisotopes :including data,
instrumentation andmethods for use inagriculture,industry and medicine

農地

Tsukada H. /Transfer of 137Cs and stable Cs
HasegawaH. /from paddy soil to polished rice in
Hisamatsu S. / Yamasaki
Aomori, Japan.
S.

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

農地

Camps M. / Rigol A. /Hillier S. / Vidal M. /Rauret G.

Quantitative assessment of theeffects of agricultural practices
designed to reduce 137Cs and 90Sr
soil–plant transfer in meadows.

Science of the Total
Environment

農地

Choi Y.H. / Lim K.M. /Choi H.J. / Choi G.S. /Lee H.S. / Lee C.W.

Plant uptake and downward migrationof 85 Sr and 137 Cs after theirdeposition on to flooded rice fields:
lysimeter experiments with andwithout the addition of KCl and lime.

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

49

農地

Schimmack W. /Auerswald K.

The radiocaesium interception
potential (RIP) at an agricultural site inGermany.

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

77

2

50

農地

Shinonaga T. /Schimmack W. /Gerzabe M.H.

Vertical migration of 60Co, 137Cs
and 226Ra in agricultural soils as
observed in lysimeters under crop
rotation.

Journal ofenvironmental
radioactivity

79

51

農地

Van Pelt R.S. / Zobeck
T.M. /
Ritchie J.C. / Gill T.E.

Validating the use of 137 Cs
measurements to estimate rates of soil
redistribution by wind.

CATENA

52

農地

Concentration and specific activity
Tsukada H. / Takeda A. / of fallout 137 Cs in extracted andHisamatsu S. / Inaba J. particle-size fractions of cultivatedsoils.

農地

Rao D.D. / Baburajan A.
Evaluation and assessment of 25/
years of environmental radioactivity
Sudheendran V. / Vermamonitoring
P.C. /
data at Tarapur (India) nuclear site.
Hegde A.G.

45

46

47

48

53

ページ

出版年

提言につながる情報

備考

2001

台湾南東部の台東県の CangyusnのJin-Hsingベントナイトを用いて放射性物質の拡散係数および遅滞係数が求められている。
拡散実験の結果、低い拡散係数と高い遅滞係数が示され、Csの放出を制限する効果的な障壁としてJin-Hsingベントナイトを用いること 吸収着を提案している。Jin-Hsingベントナイトは自体は地方のものである
が、放射性核種の移動にとってベントナイトのような緩衝材を通じた吸着と拡散のプロセスは重要である。

2002

青森県の20か所の水田を対象に、水田土壌から精米へのCsおよび安定Csの移行係数が求められている。福島の原発事故前の結果であるが、日本をはじめとしたアジアの主食であるコメへ 移動の移行係数が示されており、内部被爆の予測を行う上で重要であ
る。

2004

チェルノブイリ原発事故によって影響を受けたベルラーシ、ウクライ
ナ、ロシアの牧草地で、牧草への放射性物質の移行性に農作業が与える影響の定量化が行われた。耕起と再播種と十分量のKの添 吸収着
加が放射性Csの植物への移行性に対してもっとも有効であったことが示されている。

2004

85
137
湛水水田に堆積した Srと Csの植物への移行性と下方への移動性に対するKClと石灰の添加のメリットとデメリットが、韓国のライシ
メーター試験の結果によって示されている。植物の成長段階と放射 移動性物質による汚染の時期を考慮した移行係数の算出方法は、より現実的な植物への移行性を反映するため役立つと考えられる。

143–157

2004

ドイツのミュンヘンから約40 km北に位置する調査地域において、土壌の浸食による違いが土壌中の放射性セシウムの移動性に与える影響が検討された。土壌の浸食の割合とRIPに相関が見られたこと 吸収着から、放射性セシウムの移動性は土壌の侵食に対して小さいことが示されている。

293-1062005

オーストリアでの輪作下のライシメーターにおける農地土壌中のCo、137Cs 、226Raの垂直分布の調査。未かく乱土壌と同様に、かく
移動
137
乱土壌においても Csの移動速度は非常に小さいことが示されて
いる。

70

3

455-4642007

風食による土壌の損失や再分配を137Csの計測から予測する137ための研究であるが、 Cs濃度と土壌粒子サイズや深度との関係 流出について示されている。放射性物質が降下した乾燥土壌は、風による侵食を受けて流出源となる可能性がある。

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

99

6875-8812008

青森県内の11ヶ所の農耕地土壌を対象に、粒子サイズおよび
137
抽出画分ごとの Csの濃度と比放射能が求められている。イオン
137
交換で抽出される移動性の高い画分が Csの土壌からの流出や植物への移行に重要な役割を果たすことを示唆している。

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

101

8630-6422010

インドのタラプール核施設から放出された放射性物質を25年
間環境モニタリングした結果が示されている。結果から計算された
流出137
土壌での Csの半減期は9.5年と算出され、放射性物質に汚染された地域のモニタリングや除染の期間の参考になりうる。

542209-215

137

59

3

332

351–363

23–38

78

1

35-49

60

21

移動

連番
54

55

56

分野

著者

農地

Chiang P.N. / Wang
M.K. /
Huang P.M. / Wang J.J.

農地

Choi Y.H. / Lim K.M. / Transport behavior and rice uptake
Jun I. /of radiostrontium and radiocesium
Keum D.K. / Han M.H. / in flooded paddy soils contaminated
Kim I.G.
in two contrasting ways.

農地

Soil radiocesium distribution in rice
fields disturbed by farming process
after the Fukushima Dai-ichi Nuclear
Power Plant accident.

Harada N. / Nonaka M.

論文名
Effects of low molecular weightorganic acids on 137 Cs releasefrom contaminated soils.

雑誌名

巻

号

ページ

出版年

Applied Radiation and
Isotopes

696844-8512011

Science of the Total
Environment

Science of the Total
Environment

412-413

農地

Hildegarde V.

Soil vulnerability for cesium transfer.

Lieve Sweeck

58

農地

Koarashi J. / AtarashiAndoh M. /Matsunaga T. / Sato T. /Nagao S. / Nagai H.

Factors affecting vertical distributionof Fukushima accident-derived
radiocesium in soil under different
land-use conditions.

Science of The Total
Environment

431

59

農地

Qiao J. / Hansen V. /Hou X. / Aldahan A. /Possnert G.

Speciation analysis of 129 I, 137 Cs,
232 Th, 238 U, 239 Pu and 240 Pu
in environmental soil and sediment.

Applied Radiation and
Isotopes

70

農地

Vandebroek L. / Van
Hees M. /Delvaux B. / Spaargaren
O. /Thiry Y.

Relevance of Radiocaesium
Interception Potential (RIP) on aworldwide scale to assess soil
vulnerability to 137 Cs contamination.

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

57

60

61

62

63

WASH-OFF EFFECTS IN URBAN
Radiation Protection
AREAS
Dosimetry
ENVIRONMENTAL BEHAVIOR OF
JACOB, P; MULLER, H;
RADIONUCLIDES DEPOSITED AFTER Radiation and
PROHL, G; VOIGT, G;
THE REACTOR ACCIDENT OF
Environmental
市街地
BERG, D; PARETZKE,CHERNOBYL AND RELATEDBiophysics
HG; REGULLA, D
EXPOSURES
A MODEL OF ENVIRONMENTAL
BEHAVIOR OF CONTAMINATED
Atomonpheric
ALLOTT, RW; KELLY,
DUST AND ITS APPLICATION TO
市街地
Environment
M; HEWITT, CN
DETERMINING DUST FLUXES ANDRESIDENCE TIMES
市街地 MUECK, K; STEGER, F

2011

韓国内の核施設の近辺にある土壌を用いて、湛水水田土壌におけるイネによる放射性ストロンチウムと放射性セシウムの移行と吸収137についてライシメーター試験が行われた。水田からの Csの流出に移動
137
対する浸透水の寄与は小さく、イネの吸収による水田からの Csの137
損失への寄与の方が大きいことが示されており、水田からの Csの拡散防止にはイネへの移行対策が重要であると考えられる。

2012

福島第一原子力発電所の事故後の新潟県南魚沼市と阿賀町の水田地帯での放射性セシウムの分布。水田土壌は農耕プロセス（イネ
移植前の耕起や湛水、代かき）によって撹乱されても、表層に堆積
吸収着した放射性物質の分散には不十分である可能性が示唆されている。また、灌漑水によって土壌中の放射性物質の濃度が上昇したことから、灌漑水の汚染防止対策が必要であると考えられた。

2011

レビューであるため調査対象地域はないが、チェルノブイリ事故後の土壌から植物への移行に関する知見について要約され、福島第一原発事故後の土壌汚染やその対策について議論されている。日 移動
本の土壌分布から食物への移行性が予測されている点で有用である。

392-4012012

福島第一原発の北西70 km内に位置する福島市の南西部の農耕地、草地、森林の土壌において、放射性セシウムの垂直分布に影響を与える要因が検討されている。事故から3ヶ月後の実態調査の 移動結果を示している点で、今後のモニタリングや生物利用性の検討に有用である。

1698-1708

2012

ロシアの集団農場の土壌、カナダの廃棄物管理地域にある湖の堆積物、ノルウェーの湖から採取した堆積物を対象に放射性物
137
質の分析が行われている。 Csの環境中での移動性や生物利用性は低いことが示されている。

87-93

2012

137
Csの土壌濃度をRIPの計測よりも簡便に予測することを目的とした研究。新興国の農地土壌を含む88の土壌サンプルを対象に調査 移動が行われ、土壌の酸抽出画分の放射性セシウムの対数値からRIPを求める経験式が示されている。

248-256438

242-247

7

3

8

104

提言につながる情報
備考
台湾のTa-Han 流域内の土壌を用いて、植物から分泌される低分
137
子量有機酸による Csの脱着性が検討されている。低分子量有機
吸収着137
酸を用いた Cs汚染土壌のファイトレメディエーションの提案がされている。

374–378

流出

37

3

189-194

1991

オーストリア3都市での地表面の「減少率」に関する実測値

市街地への沈降323

193-207

1993

被爆直後の時点からミュンヘンにおける市民の体内のセシウム濃度に関する継続的な調査がある。事故後30-40日での路面の低減率のデータがある。

市街地への沈降，ヒトへの曝露28

4

679-687

1994

UKのバロー・イン・ファーネス市において屋外・屋内の複数の地表面にてチェルノブイリ後から地表面堆積物の137Csを測定した。降
市街地への沈降
下物の地表面での滞留時間を算定した。降下物の基本的な滞留時間が得られる点では重要。

22

著者

論文名
雑誌名
REMOVAL OF RADIOACTIVE
Journal of
FALLOUT FROM SURFACE OF SOIL
Environmental
AND GRASSED SURFACES USINGRadioactivity
PEELABLE COATINGSEFFECT OF RAINWATER ON THE
REMOBILIZATION AND
DISSOLUTION OF CS-134 AND SR-85
Journal of
CONTAINED IN AEROSOLS SIMILAR
Environmental
TO THOSE DISCHARGED IN A
Radioactivity
NUCLEAR ACCIDENT AND
DEPOSITED IN AN URBANENVIRONMENTPARATI - A dynamic model for
Radiation andradiological assessments in urban areas .1.
Environmental
Modelling of urban areas, their
Biophysics
contamination and radiation fields

連番

分野

64

市街地

65

PIOCH, M;
市街地
MADOZESCANDE, C

66

市街地

67

Comans, RNJ; Hilton, J;
A comparative study of radiocesium
Voitsekhovitch, O;
mobility measurements in soils andLaptev, G; Popov, V;
sediments from the catchment of a small
市街地
Madruga, MJ; Bulgakov,
upland oligotrophic lake (Devoke Water,
A; Smith, JT; Movchan,UK)
N; Konoplev, A

68

Amano, H; Matsunaga,
The transfer capability of long-lived
T; Nagao, S; Hanzawa,
ORGANIC
Chernobyl radionuclides from surface soil
市街地
Y; Watanabe, M; Ueno,
GEOCHEMISTRY
to river water in dissolved forms
T; Onuma, Y

69

Syversen, N; Oygarden,
市街地
L; Salbu, B

70

市街地

ANDERSSON, KG;
ROED, J

Rochedo, ERR; Conti,
LFC; Paretzke, HG

Brandt, J; Christensen,
JH; Frohn, LM

Cesium-134 as a tracer to study particle
transport processes within a small
catchment with a buffer zone

Modelling transport and deposition of
caesium and iodine from the Chernobyl
accident using the DREAM model

Water Research

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

Atomospheric
Chemistry and Physics

巻

号

ページ

出版年

22

3

197-2031994

提言につながる情報
塗膜はく離除染法

備考
実験、除染

26

1

51-61

1995

この論文では室内実験条件のもとで、大気中の放射性エアロゾルに含まれていたセシウムやストロンチウムが都市の環境中への乾土壌やセメントタ
性沈着の後に雨水によってどのように再移動されるかを調べていイル，室内実験る。セシウムは主に溶存状態で移動し、ストロンチウムは主に粒子状態で移動することが分かった。

354243-2611996

長文報告書に引用されていたモデルの一つ。

32

92846-2855

1998

イギリスの湖水地方のある小さな湖で底質のサンプリングを実施した(1992年)。放射性核種は鉱物質よりも有機質の底泥においてより
土壌、湖沼底質
移動度が大きい。移動度はイオン交換モデルにより説明可能であっ
た。

30

6

437-442

1999

チェルノブイリ原子炉の半径30km圏内の松林地帯の土壌調査。
Sr90は90%が水溶性、イオン交換性の形態。Cs137はほとんど不溶
土壌
解性成分である。しかしながら、本論文結果だけでは放射線核種の水系移行に関して統一的な見解は得ることができない。

2001

ノルウェイの試験場における土壌へのfall outの移動実験。試験中に土壌攪乱を行わなかったため自然要因のみの関与の土壌輸送状況を示している。Csと強力な結合を行う土粒子または河川での耕作地
SSをモニタリングすることで、間接的にCsの挙動を知る手がかりが得られる可能性を示唆している。

2002

ヨーロッパにおけるチェルノブイリ原発事故による放射性物質の輸送沈着モデル計算(DREAMモデル)。全沈着量の大部分が湿性沈着からなると指摘、さらに"relative humidity"が”precipitation rates”よりも良い結果を示したことから、サブミクロンの微粒放射性物質につCsの輸送沈着モ
いては雲の中の掃気プロセスが雲の下での掃気プロセスに比べてデルより重要であることを示唆している。本論文のような大気シミュレー
ションを用いた放射性物資悦の挙動評価は、今後、中、長期的なモニタリングを実施する上で、放射性物質の拡散・汚染状況を予測反映でき、かつ最小限の観測地点を選定する際に有用と考える。

30

5

2

1771-1783

397-417

23

モデル

連番

71

分野

市街地

著者

Real, J; Persin, F;
Camarasa-Claret, C

論文名

雑誌名

Journal of
Mechanisms of desorption of Cs-134 andEnvironmental
Sr-85 aerosols deposited on urban surfaces
Radioactivity

Swales, A; Williamson,
RB; Van Dam, LF;
市街地
Stroud, MJ; McGlone,MS

Reconstruction of urban stormwatercontamination of an estuary using
catchment history and sediment profile
dating

市街地 Hakanson, L

A new generic sub-model for radionuclide
Journal of
fixation in large catchments from
Environmental
continuous and single-pulse fallouts, asRadioactivity
used in a river model

市街地 Hakanson, L

Modelling the transport of radionuclides
from land to water75

市街地 Hakanson, L

A new general mechanistic river model for
Journal ofradionuclides from single pulse fallouts
Environmental
which can be run by readily accessible
Radioactivity
driving variables

76

Erlandsson, B; Isaksson, Urban dose rates at Gavle, Goteborg and
市街地
M
Lund

72

73

74

Estuaries

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

巻

号

62

1

25

1

77

3

73

3

80

3

85

2-3

24

ページ

1-15

43-56

247-273267-287357-382

241-246

出版年

提言につながる情報

2002

市街地から採取したタイルとコンクリートを用い、人為的に処理した
放射性核種の吸着試験、雨水と洗浄液による脱着試験の報告。CsやSrの吸着は被吸着物質の成分や多孔性などの性状が大きな因子となる。古い多孔性のタイルはCsの吸着が促進される。コンク
リートに対してはCs、Sr共に80%以上吸着した。一方、脱着に関して
は、雨水による割合は非常に低く、Csについてはタイル、コンクリー
トともほとんど脱着しない。洗浄液の違いによる脱着結果も記載されており、日本で同様の結果になるとは限らないが、吸着、脱着に関して多孔性やイオン交換など注目すべき項目の参考として利用可能と考え、これらによって放射性物質の市街地からの流域移動性を評価することができると考えられる。

2002

ニュージーランド都市表面流出水に含まれる物質と河口堆積物の年代解析(Cs137，C14、花粉)による集水域と都市化の経緯の評価研究。データから集水域に堆積したCs137が河口に移行し、堆積、または海域へと移動する状況を確認できた。これらのCs137寄与源の多くは集水域に堆積したもの、もしくは集水域中の土壌粒子に吸表面流出着したものが流出、浸出したものであると推定。モニタリングでは降雨データとSr90、Cs137/Sr90堆積比から推定可能としている。
Cs137の挙動は吸着している土壌粒子と概ね一致していると考えられるが、粒子サイズと放射線量の相関関係の確認は困難であっ
た。

2004

モデルの有効性を評価するために27のヨーロッパ河川とその集水域の放射性核種量の実測値とモデル値との比較。河川モデルには集水域サブモデルの他に、河川上流部における輸送、浸食、再懸濁等の事象を捉えるサブモデルが含まれる。作成するにあたり、土 モデル
壌タイプ、水文学的な条件を考慮している。集水域から河川にかけての放射性物質のモニタリングにこのモデルは役立つと考えられ
る。

2004

ヨーロッパに点在する集水域での水系への物質流出モデルの構築と検証。モデル式は、放射性物質の輸送というより、放射性物質が吸着した土壌粒子の輸送を追っているように感じられるが、本モデ モデル
ルで実測データを良い精度で予測できており、特にCs137が土壌粒子に吸着し水系を移動していると考えられる。

2005

ヨーロッパの13河川を対象に実測データとモデルによる予測値との比較による有効性を確認。13河川のうち3河川をもんでるの校正に用い、10河川でモデル評価を行っている月ごとの河川中放射線核
河川モデル
種濃度の予測モデルを既存の湖沼モデルを改変し新規に構築。測定方法、状況についての明確な記述はなく、関連論文をまとめて示されている。

2006

スウェーデンの3都市におけるチェルノブイリ原発事故由来のCs137
沈着量に関して空間線量率測定によるヒトへの被爆の視点からの研究。異なる地表面(草地、アスファルト、コンクリート、敷石、砂利)の線量率の比較では、敷石が最も高かった。一方、アスファルトの覆いが取り替えられた箇所では10分の1に低減した。

備考

著者

論文名

連番

分野

77

Inventories of fallout Pb-210 and Cs-137
Likuku, AS; Branford, D;radionuclides in moorland and woodland
市街地
Fowler, D; Weston, KJ
soils around Edinburgh urban area (UK)78

Ramzaev V; Yonehara,
H; Hille, R; Barkovsky,
市街地 A; Mishine, A; Sahoo,
SK; Kurotaki, K;
Uchiyama, M

雑誌名

号

ページ

出版年

提言につながる情報

備考

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

90

1

37-47

2006

イギリスの森林と草地の土壌サンプルの比較調査。森林地帯のCs137の含有量が草地地帯より高い考察として、乱気流による影響
や降雨による洗い出し、沈着、葉の枯死化によることを挙げている。
また、既存報告において、沈着量と降水量との強い相関があること
や、ほとんど攪乱されていない土壌では土壌深度の増加に伴い
Cs137が対数的に減少する報告も記載されていた。また、森林樹冠の果たす役割が重要な経路とされていた。

Gamma-dose rates from terrestrial andJournal ofChernobyl radionuclides inside andEnvironmental
outside settlements in the Bryansk Region,
Radioactivity
Russia in 1996-2003

85

2-3

205-227

2006

チェルノブイリ原発より約175-250km北東の住民の1年間の外部被モニタリング
爆量を調べるための土壌サンプリングと空間線量の測定

Transuranic and fission productSchertz, M; Michel, H;
contamination in lake sediments from an
Barci-Funel, G; Barci, V
alpine wetland, Boreon (France)

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

79

市街地

80

Vukovic, Z; Sipka, V;
Journal ofLong lived radionuclides in the ecosystem
Radioanalytical and
市街地 Todorovic, D; Stankovic,of the Sava river
S
Nuclear Chemistry81

Sasina, NV; Smith, JT;
市街地 Kudelsky, AV; Wright,
SM

Blind testing of models for predicting the
Journal of
Sr-90 activity concentration in river
Environmental
systems using post-Chernobyl monitoring
Radioactivity
data

市街地 Poreba, GJ; Bluszcz, A

INFLUENCE OF THE PARAMETERS
OF MODELS USED TO CALCULATE
SOIL EROSION BASED ON Cs-137
TRACER82

巻

Geochronometria

85

2-3

380-3882006

フランスの湖沼底泥から流域影響の推定調査。有機物が底泥中での放射性物質の保持と移動に重要な役割を果たし、底泥中の鉛直方向放射性物質濃度と有機物濃度の挙動が一致していた（放射性物質が共通して有機物に吸着することを示唆し、Cs137モニタリングの一部簡便化も可能かも知れない）。また、Sr90/Cs137など濃度比 底泥モニタリングから各放射性物質の起源を推定する方法も考えられる。湖内底泥は小川より表面流出による影響が大きく、降雨に伴う斜面流など水文学的知見が必要である。鉛直方向プロファイルから底泥表層数十cmを除去すれば濃度を低減できると示唆される。

268

1

129-1312006

Sava川での河川水中と底泥中の放射能濃度の測定から、分配係数を用いて考察が行われている。分配係数より河川水と底泥間の放 河川と底泥
射性元素の動態の考察を試みた。

2007

河川水中の放射能濃度(Sr90)の2つの予測モデルによるベラルーシ
6河川の計算結果と観測結果の比較。流域内の土壌中に「有機分が多い」方が「ミネラル分が多い」土壌の場合よりもSr90は早く流出
河川モデル
することがモデルでの重要な変数であることが示された。GISを使用した複雑なモデルと表計算ソフトを利用した単純モデルではほとん
ど制度は変わらなかった。着目する変数の重要性を示唆している。

2008

ポーランド南部Ujazdの60年以上農地として使われている黄土耕地。大気降下物を介したインプット、および鋤込みに伴う土壌流亡ならびに放射性崩壊によるアウトプットに注目したCsの物質収支式か
土壌浸食ら予測し、土壌流亡量は、鋤込み深さ、土壌密度に依存しないことが示されている。土壌流亡モデルは効率のよい除染を確立する上では重要になるかも知れない。

92

2

32

63-71

21-27

83

市街地

Garcia-Sanchez, L;
Konoplev, AV

Watershed wash-off of atmosphericallydeposited radionuclides: a review of
normalized entrainment coefficients

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

100

9774-7782009

チェルノブイリ原発事故後の大気降下由来の流域からの流出モデ
ルの因子に関する研究。土壌中の雨水による流出減少が扱われていたが，これらの係数は場所や降雨による変動が大きい。放射性元素の流出は長期的、短期的とそれぞれの場合で必要な計算式が 流出モデル異なる。本論文は双方の計算式の数学的な比較が行われており、その計算式を使用するかに関して慎重に検討する必要があることを
示唆。

84

市街地

Popovic, D; Todorovic,
D; Ajtic, J; Nikolic, J

ACTIVE BIOMONITORING OF AIR
RADIOACTIVITY IN URBAN AREAS

Nuclear Technology &Radiation Protection242

100-1032009

ベオグラード市内（セルビア）におけるロシアから輸入した苔を使用
した大気中の放射能量測定法の可能性の検討。もともと自生してい モニタリング
た苔の放射能量測定結果と比較。

25

著者

論文名

雑誌名

連番

分野

85

Devereux, OH;
Suspended-sediment sources in an urban
Prestegaard, KL;
watershed, Northeast Branch Anacostia
市街地
Needelman, BA; Gellis,
River, Maryland
AC

86

Assessment of multiple sources of
Palaeogeography
Rosen, MR; Van Metre, anthropogenic and natural chemical inputs
Palaeoclimatology
市街地PC
to a morphologically complex basin, Lake
Palaeoecology
Mead, USA

87

Seleznev, AA;
市街地 Yarmoshenko, IV;
Ekidin, AA

88

市街地

Todorovic, D; Popovic,
D; Nikolic, J; Ajtic, J

Hydrological Processes

巻

号

ページ

出版年

提言につながる情報

備考

24

11

1391-1403

2010

メリーランドの都市流域を対象とした高台、氾濫原、川岸、道路塵埃の４つの主要な供給源由来の調査研究。Cs137の他に各元素も測定。川岸と高台の季節変化から葉による覆いや低水位は微細堆積物の浸食や降雨による浸食を防止することが示唆された。また、複流域数の供給源の把握とその時間的変動を明確にすることが効率の良
い除染につながる。季節によって堆積物の供給源が変化するため、環境中挙動を定点観測する際、水文条件や土地利用も含めた包括的な通年のモニタリングを準備することが必要になる。

294

1-2

30-43

2010

ネバダ州の各実験実施年と近隣湖沼底泥の年代推定である。水路を介した都市部から湖沼への表面流出の影響が見られた。規模の底泥モニタリング
大きい湖沼を調査対象とする場合は、モニタリング地点を複数設定
し、集水域毎の整理が有効であることが推察された。

Accumulation of Cs-137 in puddle
sediments within urban ecosystem

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

1018643-6462010

ロシア中ウラル地方におけるCs137降下量をデータ収集により経年変化を推定。雨水のたまりやすい(降雨の度に水たまりができる)場
所の土壌中には放射性物質が蓄積されやすいことを水たまり底泥中の溶存濃度をモデル式で示し、大気降下量との寄与率を推定した。すなわち、大気降下物として降下したCs137は雨水に溶け出し水たまりへと流入し底泥中に集積されていく。

RADIOACTIVITY MONITORING INGROUND LEVEL AIR IN BELGRADEURBAN AREA

Radiation Protection
Dosimetry

142

2-4

308-3132010

セルビア、ベオグラードの2004年1月から2009年4月までの市街地放射性元素観測。Be７、Pb210、Cs137を対象。Be7は季節変動が見られたが、Pb210は自動車排ガスなどの人為由来もあり不明瞭。
Cs137は検出限界以下で図表データなし。

20132011 年7－9 月の晴天時に，合流式および分流式関東・東北地方の4 箇所の下水処理場を対象に），流入下水，初沈流入水，初沈流
出水，活性汚泥，最終沈殿後水，生汚泥，余剰汚泥，濃縮汚泥，脱水汚泥，焼却灰，焼却炉等排ガス，返流水等を採取し，水質および
放射性ヨウ素131，放射性セシウム134 および137 の濃度測定を試みている。下水処理施設は市街地から流入した放射性セシウムについては環境中へ拡散の抑制に役割を果たしているといえる。一方
で合流式下水道越流水や分流式下水道雨水管路からの放流水の影響については今後調査すべき項目かもしれない。これに関連して合流管路内の管路内堆積物の影響についても濃縮され高濃度の放射性セシウムが流出している可能性があるため、より精査する必要が考えられる。

1972

核実験フォールアウトの影響の観点から、日本国内の江戸川、阿賀野川、淀川の水系が対象である。河川への核種の移動には水文過程が深く関わるので、表面水として、また地下水としての出入りを量的に、季節的に（あるいはより詳細に）把握しておくことが求められ
る。

河川流達

1996

チェルノブイリ事故地域の河川（プリピアチ川）から、約500km下流の黒海までの経路。定期的・長期的モニタリングの成果が現れた報告であり、モニタリングの重要性が認識できる。内部被ばく、外部被
ばくを含めた被ばく経路解析の下で、対策の優先度を考える必要が
ある。

河川輸送

89

市街地

Ikuo TSUSHIMA ,Behavior of Radioactive Cesium in
Masashi OGOSHI ,Wastewater Treatment Plants and水環境学会誌
Hiromasa YAMASHITA Dissolution Test of Contaminated Sewage, Ichiro HARADA
Sludge90

河川
環境

鎌田博,湯川雅枝,佐伯誠道

90Srの河川への流亡に関する研究

91

河川
環境

U. Sansone M. Belli,
O.V. Voitsekovitch,
V.V. Kanivets

Cs-137 and Sr-90 in water and suspended
Science of The Total
particulate matter of the Dnieper River
Environment
reservoirs system (Ukraine)Radioisotopes

36

1

22

6

186

3

26

23-28

11-32

257 -271

連番

著者

分野

論文名

雑誌名

92

河川
環境

Y. V. Kuznetsov

ISTC #748 Project report,
Annual Technical Report N1

ISTC* Report

93

河川
環境

J.T. Smith, M.A. Cross,
S.M. WrightTemporal Change in Fallout 137Cs in
Terrestrial and Aquatic Systems: A
Whole Ecosystem Approach

Environmental
Science andTechnoligy

河川環境

J.T Smith,
O.V Voitsekhovitch,
L Håkanson, J Hilton

94

95

河川
環境

T. Nagano, N. Yanase,
K. Tsuduki, S. Nagao

巻

号

33

1

A critical review of measures to reduce
Journal ofradioactive doses from drinking water and Environmental
consumption of freshwater foodstuffs
Radioactivity

Particulate and dissolved elemental loads
in the Kuji River related to discharge rate

Environment
International

96

河川
環境

F. Eyrolle, S.
Charmasson

Importance of colloids in the transport
within the dissolved phase (<450 nm) ofartificial radionuclides from the Rhône
river towards the Gulf of Lions(Mediterranean Sea)

97

河川
環境

A. Schulte-Rentrop,
M. Costa-Cabral, R.
Vink

Modelling the overland transport of leaddeposited from the atmospherein the elbe catchment overfour decades (1958-1995)

Water, Air, and Soil
Pollution

98

河川
環境

IAEA

Radiological Conditions in the Dnieper
River BasinRadiological
Assessment Reports
Series 7,
STI/PUB/1230(ISBN:92-0-104905-6)

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

SI, 1-2

28

7

72

ページ

49-54

11-32

649– 658

273-286

160

1-4

271-291

185pp.

27

出版年

提言につながる情報

備考

1998

クラスノヤルスクに位置するロシア核施設からエニセイ川を経てカラ海に至る長距離の河川経路。核種に応じて河川の移動の様相が異なるので、空間的・時間的に、それらを考慮したモニタリングが必要になる。もちろん、手法はモニタリングの目的にも強く依存する。河
床堆積物の汚染に関しては、河川の流れに応じてスポット状に核種の集積場ができることに留意。（汚染源からの距離に応じて単純に濃度が低下するとは限らない。）

河川輸送

1999

チェルノブイリ事故で放射性汚染の影響を受けたドニエプル川水
系・集水域。放射性核種の物理化学的な存在形態を長期に観察することは、生物利用度の監視の観点から重要である。環境媒体間の物質移動構造とタイムラグに留意して、濃度変動がどう伝播するかの知識をもって、介入を行うべきである。

生態圏

2001

特定地域を対象としていない。チェルノブイリ事故で水産生物の汚染が生じた欧州各国での対策に関する知見のまとめ。最も有効な対策は、浄水プロセスや食品処理など、摂取する過程に関するものである。飲料水に関しては、地表面の汚染事故後、短時間で水源たる河川水の濃度の上昇、短時日での減衰が起こるので、即応的な監視と手立てが必須である。

生態圏

2003

茨城県久慈川下流。懸濁物を採取してその核種濃度やフラックスを検討する場合に、懸濁物の起源を考慮するにあたり有用な情報が与えられている。たとえば、流量-懸濁物濃度の関係を季節的に分離すべき事が挙げられる。放射性セシウムは河川内で堆積することがあるが、放射性ストロンチウムは流下してしまう特性は、河川内の放射性ホットスポット形成と対応に関して、知っておくべき基本情
報となる。

移動形態

2004

フランス ローヌ川。福島事故に関して、河川水中の放射性セシウ
ムの形態弁別で、コロイド態弁別を行う必要性はないであろう(１−２回の確認は必要）。原子力燃料再処理施設の平常運転に伴う液体廃棄物放流に由来する河川中の放射性核種の移動形態を明らかにしている。河川水中の放射性セシウムの移動担体として､ローヌ
川ではコロイド態(2-450nm)は重要ではないことが系統的なフィールド研究で確認された。最大でも溶存態の9%である。

移動形態

2005

ドイツ国内のエルベ川流域。本論文は、数十年にわたり大気中に継続的に放出されてきた人為使用の鉛の地表蓄積と河川流出を、数理モデルで解析したものである。研究の特徴は長期、そして広域を扱っている点である。数理モデル化に耐えるモニタリングデータセッ
トが、人の健康に関わる重要な汚染物質に対しては殊に求められる

河川流達

2006

チェルノブイリ事故で放射性汚染の影響を受けたドニエプル川水
系・集水域。多国間の調整がさらに必要という指摘。越境汚染となったチェルノブイリ事故ならではの教訓が述べられている。地域ごとに主要な被ばく形態・経路が異なるので、それを十分に考慮した局地的な戦略と統一された基準が必要。

移動形態

連番

分野

99

河川
環境

100

河川
流出

著者

L. Håkanson

K.Hirose, M.Aoyama,
Y.Sugimura

論文名
Nuclear Accidents: The Fate/Behaviorof the Chernobyl Fallout in
Scandinavian Watersheds

Plutonium and cesium isotopes in riverwaters in Japan

雑誌名

巻

号

ページ

Springerreference,http://
www.springerreference.
com/docs/html/chapterd
bid/226395.html

J. Radioanal. Nucl.
Chem,

101

河川
流出

T.Matsunaga, H.Amano, Discharge of dissolved and particulate
137
N.Yanase
Cs in the Kuji River, Japan

Applied Geochemistry

102

河川
流出

137
P.Spezzano, S.
Seasonal variations of Cs activities in
Bortoluzzi, R.
the Dora Baltes River (Northwest Italy)
Giacomelli, L. Massironi after the Chernobyl accident

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

出版年

2011

141

6

22

1

2

1

191-202

159-167

77-88

1990

1991

1994

提言につながる情報
チェルノブイリ事故で放射性汚染の影響を受けたスカンジナビアならびに欧州の湖沼・河川・沿岸域。観測を行うにあたり、事態の将来予測を前提にするならば、最も影響の大きな環境因子を推定して、それらに観測の重点を置くべきである。この推定の段階においても、生態圏モデルが有効である。

河川
流出

137
Cs and 90Sr mobility in soils and transfer
E.Korobova, A.Ermakov,
in soil-plant systems in the Novozybkov Applied Geochemistry
V.Limnik
distinct affected by the Chernobyl accident

137

803-814

1998

生態圏

137
石狩川、北上川、利根川、九頭竜川、木曽川、天竜川、富士川において、 Cの流出挙動を解析するため、みかけの分配係数が、河川水中の放射性核種の実測
137
Cs: (1.0 ~ 32) x 104 ml/g。
データを基に見積もられた：
また、粒子態の137Csの存在割合は10-35%、すべての試料を平均すると 27 ± 20%であった。今後、モデルによる放射性核種のシミュレーションの必要性が高まり、 存在形態
信頼性の高い将来予測を行うことが重要である。この場合、IAEAのまとめた分配係数が１つの指標となるが、日本の河川水系に適用した場合の数値の妥当性を検討することが重要である。本論文で取得された現場でのみかけの分配係数はその妥当性を検討する重要な基礎データと位置づけることが出来る。

久慈川において1987-1988年に観測を行い、放射性セシウムの流出挙動を検討
し、モデルによる放射性セシウムの移行動態解析に必要なデータが報告された。
・粒子態放射性セシウムの存在割合 高水量期＞低水量期・粒子態放射性セシウムの含有量は灰化減量と正の相関性有りー有機物との親存在形態
和性を示唆。
5・分配係数 1.0 ± 0.6 x10 ml/g
・1987,1988年の放射性セシウム流出量 蓄積量の0.04%/y（壊変補正済み）

1986年チェルノブイリ事故後、イタリア北部のDora Baltea Riverの下流域、Po
137
Riverとの合流点前8 kmの地点において、1987-1991年の5年間、河川水中の Cs
時系列変動：イタの放射能濃度を測定した。その結果、季節的な変動を繰り返し、夏場に高い濃度リアを示した。この原因は、上流域の山岳地帯での雪解けの影響であることが明らか137となった。表1には雪解け水に Csの放射能濃度が高い結果が示されている。

チェルノブイリ原発事故後のロシアのBryansk西方地域のポドゾル土壌におけるCsの存在量を見積もった結果、リター層には80%以上、その下層の腐植層を含む土壌表層には6.5-19.3%しか存在しなかった。つまり、リター層により、土壌への浸透が妨げられたことを示している。上記の点を考慮すると、リター層の除去は除染に大きく寄与する可能性が示唆される。なお、土壌から酢酸アンモニウムによる 存在形態
137
Csの抽出は、ほとんど期待できない。また、humic-gley soilでは土壌の深さ15137
20 cmまで Csが浸透している。これらの結果は、腐植物質の存在により、土壌中のイライト、モンモリロナイトへの収着性が減少することと調和的である。
137

103

備考

連番

104

105

106

107

分野

著者

河川
流出

T.Matsunaga, T.Ueno,
H.Amano,Y.Tkatchenko,
A.Kovalyov,
M.Watanabe, Y.Onuma

河川
流出

河川
流出

河川
流出

C.Dumat, S.Staunton

P. Rajec, V. Sucha,
D.D.Eberl, J.Srodon,
F.Elsass

R. Saxén, E. Ilus

論文名

雑誌名

Characteristics of Chernobyl-derived
radionuclides in particulate form in
J. Contaminantsurface waters in the exclusion zone
Hydrol.
around the Chernobyl Nuclear Power Plant

Redeuced adsoerption of caesium on clay Journal ofminerals caused by various humic
Environmental
substancesRadioactivity

effect of illite particle shape on cesium
sorption

137
90
Dishcarge of Cs and Sr by Finnish
rivers to the Baltic Sea in 1986-1996

Clays and Clay
Minerals

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

巻

号

35

1-3

46

2

47

6

54

2

29

ページ

101-113187-200

755-760

275-291

出版年

1998

提言につながる情報

備考

チェルノブイリ事故から10年後にチェルノブイリ地域の事故原発30ｋ
137
ｍ圏内の河川を対象に Csの濃度レベルとともに、流出挙動の検137討を行った。その結果、 Csの放射能濃度と懸濁相に存在する割合は変動し（2〜50％）、河川水中の懸濁粒子濃度に依存しているこ存在形態
137とが明らかとなった。また、河川における CsのKd値は他の河川の
4
137
報告値の範囲内（0.63〜4.5 x 10 ml/g）である。河川流域の Cs蓄
137
積状況に応じて河川水の Cs放射能濃度も変動している。

1999

放射性物質の流出挙動を理解するためには、流域の土壌における放射性セシウムの存在形態を把握することが必要である。本論文
では、自然環境を想定して、放射性セシウムの土壌・堆積物への収着性を理解するために、土壌に含まれる粘土鉱物のイライトとモン
モリロナイトについてバッチ式の収着実験を実施し、高分子有機物の腐植物質の存在による影響を評価した。その結果、土壌中に存 粘土鉱物への収在する腐植物質の濃度とともに、放射性セシウムの収着性は減少 着機構
し、特にイライトでその影響が顕著であった。このことは、イライトの放射性セシウムの収着サイトと考えられているfrayed edgeサイトが腐植物質の収着に影響を受けることを明らかにした。これらの知見
は、大気からの沈着時、あるいは河川での移行時に粒子との収着性を考慮する場合に、重要な知見になる。

1999

土壌・堆積物に存在するイライト、イライトースメクタイトへの放射性セシウムの収着性における結晶構造の違い、つまり、粘土鉱物の表面積や収着サイトを検討するためにバッチ試験によって実施した。結晶構造は、3つの形態のイライト、あるいはイライトースメクタ
イトを選択した。その結果、各粘土鉱物試料の全表面積と放射性セ 粘土鉱物への収シウムの吸着容量に正の相関関係が存在した。また、放射性セシ 着機構
ウムの粘土鉱物に対する分配係数とKd値に相関性は乏しいが、frayed edge 表面積とは正の相関性を示した。このことは、イライト、
スメクタイトの粘土鉱物への放射性セシウムの収着には、frayededgeサイトが重要な収着サイトであることを示唆している。

2001

チェルノブイリ事故後、フィンランドの5大河川において1986-1996年
137の期間、年4回採取し、 Cs放射能濃度を測定した。その結果、チェ137
ルノブイリ事故後の河川水の Cs放射能濃度は、0.1〜3Bq/lまで増加し、その後、徐々に減少した。しかしながら、1996年の時点で時系列変動：フィも、事故前に比べて1〜2桁高い能であった。また、河川流域から沿ンランド
岸域へのフラックスも計算した。その結果、フィンランドから10年間に137
65 TBqの Csが流出した。これは、チェルノブイリ事故後、流域に137
137沈着した Csの1.5-2.3%であり、沈着した Csの大部分は流域に留まっていることを示している。

連番

108

分野

河川
流出

著者

論文名

J.M.Zachara, S.C.Smith,+
Sorption of Cs to micaceous subsurface
C.Liu, J.P.McKinley,sediments from the Hanford site, USA
R.J.Serne, P.L.Gassman

雑誌名Geochimica et
Cosmochimica Acta

巻

号

66

2

ページ

193-211

出版年

提言につながる情報

備考

2002

本論文は、高レベル放射性廃棄物が漏洩したアメリカのHanfordサ
イトで、流出した放射性セシウムの表層堆積物への収着性を室内実験により検討した。そのため、室内実験ではあるが、自然環境を模擬した実験系で実施された研究である。
酢酸アンモニウムによる炭酸塩除去堆積物と除去していない堆積物では、セシウムの収着に違いは認められなかった。また、収着性の特徴は、1.セシウムの濃度の増加とともにセシウムの吸着量は増
粘土鉱物への収加するが、Ｋｄ値としては減少。2.硝酸カリウムが存在する場合、同着機構
じ0.01MではNa+に比べてＫｄ値は2桁低い。3.K+、Na+ともに濃度の増加とともにセシウムのＫｄ値は減少した。4.平衡定数の実測値と計算結果の比較より、K+、Na+共存系ではCs-K, Cs-Naとの2サイト（年同行物の層間、粘土鉱物末端のfrayed edge）でのイオン交換反応により収着していることが示唆された。 電子顕微鏡観測の結果、堆積物でのセシウムの収着は、主に堆積物の雲母で生じていることが明らかとなった。

2005

本研究では、堆積物へ沈着した Csの安定性を調べるため、過去の原子力発電所の稼働により汚染されたアメリカ。サウスカロライナ
133
州Savannah Riverサイトの調整池に安定セシウムの Csを４kg、3
137
CsClの形態で湖水157,000 m に添加し、その後、湖水中の Cs放 再移動：USA137
射能濃度を測定した。その結果、湖水中の Cs放射能の存在量は1373倍（6.1 MBq）まで増加した。この増加は、水中植物の Cs放射能
濃度が増加したこと、室内実験の結果とその増加率がほぼ一致したことからも指示される結果である。

2008

土壌に含まれる鉱物の収着性を検討した。特に、有機物（土壌から抽出した腐植物質）、鉄酸化物、アルミニウム酸化物のコーティングの影響を評価した。その結果、炭酸カルシウム、石英、カオリナイト
はコーティングの影響はほとんど認められなかった。粘土鉱物のイ
137
ライトとモンモリロナイトでは、有機物のコーティングにより Csの収 粘土鉱物への収着性は減少した。また、イライトではアルミニウム酸化物のコーティ 着機構
ングにより収着量は増加したが、モンモリロナイトではアルミニウム・
鉄酸化物のコーティングにより収着量は減少した。脱着性実験結果
では、非可逆的な収着が示された。これらの結果は、福島地域でも土壌環境により放射性セシウムの収着性とその安定性は異なる可能性が考えられる。

1992

チェルノブイリ事故後のプリピャチ－ドニエプル川水系を対象として、複数のモデルにより放射性物質の移動を予測し、対策の検討を行った。90Srに関してはプリピャチ川左岸に高度に堆積した氾濫原からの流出の影響が大きいと考えられたため、これらの流出を防ぐ
様々な対策の効果がモデルにより予測された。その結果、効果があると考えられたのは、高度に汚染された氾濫原にダムを造り、河川水に流出しないようにする対策であった。

137

109

河川
流出

J.E.Pinder III,
T.G.Hinton,
F.W.Whichker

The influence of a whole-lake addition of Journal of
stable cesium on the remobilization ofEnvironmental
137
Radioactivity
aged Cs in a contaminated reservior

85
Adsorption and desorption of Sr and
J.-P.Bllenger, S.Staunton Cs on reference minerals, with andwithout inorganic and organic syrface
coatings

110

河川
流出

111

Mark J. Zheleznyak,
Raisa I. Demchenko,
Mathematical modeling of radionuclide
流域 Sergey L. Khursin, Yuri
dispersion in the Pripyat-Dnieper aquatic
モデル I. Kuzmenko, Paul V.
system after the Chernobyl accident
Tkalich, Nickolay Y.
Vitiuk137

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

Science of The Total
Environment

80

2

99

5

112

1

30

225-243831-840

89–114

連番

分野

著者

論文名

雑誌名

112

Lars Håkanson, John E.
Brittain, Luigi Monte,
流域
Rudie Heling, Ulla
モデル
Bergström, Vesa
Suolanen

113

Luigi Monte, John E
Journal of
流域 Brittain, Lars Håkanson, Review and assessment of models used toEnvironmental
モデル Rudie Heling, Jim T
predict the fate of radionuclides in lakes
Radioactivity
Smith, Mark Zheleznyak114

Jim T. Smith ,Simon M.
Wright ,Matthew A.
Cross ,Luigi Monte
Environmental
Global Analysis of the Riverine Transport
流域,Anatoly V. Kudelsky ,Science andモデル
of 90Sr and 137Cs
Ritva Saxén , Sergei M.
Technoligy
Vakulovsky ,and DavidN. Timms

115

Modelling of radiocesium in lakes — theVAMP model

Luigi Monte, John E.
Review and assessment of models for
流域 Brittain, Lars Håkanson,
predicting the migration of radionuclides
モデル Jim T. Smith, Marcel
from catchments
van der Perk

116

Luigi Monte, Patrick
流域 Boyer, John E. Brittain,
モデル Lars Håkanson, Samuel
Lepicard, Jim T. Smith

117

Smith JT, Belova NV,
Bulgakov AA, Comans
流域 RN, Konoplev AV,
モデル Kudelsky AV, Madruga
MJ, Voitsekhovitch OV,
Zibold G.

Review and assessment of models forpredicting the migration of radionuclides
through rivers

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

The "AQUASCOPE" simplified model for
predicting 89,90Sr, 131I, and 134,137Cs in
Health Physics
surface waters after a large-scale
radioactive fallout

巻

号

33

3

69

3

38

3

75

1

79

3

89

6

31

ページ

255-308

177-205

850-857

83-103273-296628-44

出版年

提言につながる情報

1996

チェルノブイリ事故による湖沼への影響を予測するため、IAEAで「VAMPプロジェクト」が立ち上がり、中長期的な汚染状況を大まかに予測することが可能なVAMPモデルが構築された。モデルはヨー
ロッパ内7湖沼を対象として検討が進められた。観測が十分でない湖沼でも適用が可能なように工夫されているが、アジアモンスーン気候に位置する我が国の湖沼への適用については注意が必要で
ある。

2003

湖沼における放射性核種の挙動を予測するモデルを広範にレビューした論文である。湖沼内の非生物的要素については、水相、底泥表層、底泥深層の3つに分類し、それぞれの間の移行量を計算
レビュー論文（湖して濃度等を予測するのが一般的である。それに加え、湖沼への流沼）
入、流出の収支を把握すれば、濃度等の状況はある程度予測可能である。湖沼のモニタリングにあたっては、収支を捉えることを前提に調査計画を立てることが望ましい。

2004

ヨーロッパおよびロシアにおける複数の河川における観測結果より、河川における放射性核種の濃度変化を集水域の特性を用いてモデル化している。本論文のモデルでは、scaling factor（集水域の特徴に応じた放射性物質の流出のしやすさを示す指標）と呼ばれる指標が重要な役割を示し、これに大きく寄与する要因は”inland
water”（水面の割合）などであることが分かった。

2004

集水域における放射性核種の挙動を予測するモデルを広範にレビューした論文である。集水域から流入する放射性物質のフラック
スは、指数関数の組み合わせで記述される。すなわち、流出の早さに応じて分類し、それを足し合わせることで、経時的なフラックス（あ レビュー論文（集るいは濃度）を理解することができる。一方、現象を詳細に記述する 水域）
物理的なモデルについては、未知パラメータが多くなり必ずしも正確な予測ができるわけではない等の理由から本論文では批判的であ
る。

2005

河川における放射性核種の挙動を予測するモデルを広範にレビューした論文である。モデル間の比較検証地域としてThe River
Po (north Italy)が対象となっている。河川における放射性物質の挙動は、一般的な移流拡散によるもの、底泥とのやり取りによるもの、 レビュー論文（河生物による取り込みによるものの組み合わせで考えられる。モデル 川）
により予測結果にばらつきはあったが、概して河川水中濃度は初期から迅速に減少する一方、魚類中濃度は時間をかけて増加した後に緩やかに減少するといった特徴が挙げられた。

2005

河川や湖沼、魚類中の放射性物質の濃度を簡易に予測するモデルを構築し、それをブラインドテスト（観測値を与えずに予測すること）
により検証した論文である。モデルはシンプルな式と一般的なパラ
メータを採用しつつも、ダイナミックな予測が可能である。中長期的な影響予測を簡易に行うことが可能であるため、水中や魚類中の濃度がなかなか減少しない湖沼などに適用し、今後の大まかな予測を立てた上で規制や除染等の対策を検討することに役立てられると考
えられる。

備考

著者

論文名

連番

分野

118

Luigi Monte, Raul Periañ Assessment of state-of-the-art models for
ez, Sergey Kivva,
predicting the remobilisation of
流域
Gennady Laptev,
radionuclides following the flooding ofモデル
Giacomo Angeli, Haydn heavily contaminated areas: the case of
Barros, Mark Zheleznyak Pripyat River floodplain

119

120

流域
Luigi Monteモデル

Modelling multiple dispersion ofradionuclides through the environment

雑誌名Journal ofEnvironmental
Radioactivity

Journal ofEnvironmental
Radioactivity

流域 吉本健太郎、古米弘明 簡易な流出解析モデルによる河川水中
水道協会雑誌
モデル らの放射性物質濃度の推定

巻

号

88

3

101

2

81

4

32

ページ

267-288134-139

28-38

出版年

提言につながる情報

備考

2006

河川（水相・底質）における濃度変化を予測するモデルを3つ選定
し、プリピャチ川（ウクライナ）の氾濫原を対象として検証を行った結果についてまとめた論文である。ブラインドテスト（観測値を与えず
レビュー論文（氾に予測すること）を行った結果からは、90Srでは洪水による増加傾濫原）向を再現することができたが、137Csではいずれのモデルでも過大評価となった。このことから、氾濫原に堆積したCsには、河川・湖沼の底泥などよりも流出しにくくなる機構が働いていると考えられる。

2010

環境中で放射性物質は、物理的・化学的・生物的に異なる多様なキャリアによって運ばれ、それが挙動を決定している。このように多媒体の関与を明示的に表現したモデルでは改善されるのかについて、土壌中濃度と流出水中濃度について検証している。結果、粒径や物性など様々なキャリアの形態・性状等により放射性物質の運搬の仕方は異なるが、流水中においては支配的な要因でないこと、一方で土壌中濃度を推定する場合にはいくつかのコンポーネントに分けて考える必要があることなどが分かった。

2012

本論文では、福島第一原発事故を受けた久慈川の水道取水地点における濃度が、簡易な流出解析モデルにより予測されている。ヨウ素やセシウムの物性に見合ったパラメータを設定することにより、それぞれの動態を予測することが可能となった。このようなモデルを利用することで、河川中の放射性物質濃度を予測しながら、水源からの取水制御などの判断ができる可能性が示されている。また、稼働中の原子力発電所について万が一事故が発生した場合の水道
水汚染リスクの評価にも利用できる。

７．文献レビュー（基本情報）※留意事項
引用又は転載許可を得た文献レビュー（基本情報）を次ページ以降に掲載する。

33

1．基本情報区分

土壌５

文献番号：7

タイトル

Soil sorption of caesium modelled by the Langmuir and Freundlich isotherm（英文）equations

タイトル

ラングミュアおよびフロイントリッヒ吸着等温線によるセシウムの土壌への吸着

（和文）
キーワー
ド
著者

Cambell L.S., Davies B.E.

文献

Applied Geochemistry，Vol.10, No.6, pp.715-723, 1995

（1） 対象地域
英国内の多数の表層土壌（チェルノブイル事故の影響評価のため）（2）重要な図表

34

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
英国内の表層土壌を対象として，非放射性の Cs を用いた吸着実験を実施した。対象試料は，有機物含
有量や pH が異なっている。その結果，吸着等温式として Langmuir と Frendlich の両式とも適用でき
ることがわかった。また，粘土や黒雲母の含有量とともに，吸着量が増加した。英国土壌の全般の吸着データが取得されていることに意義がある。

35

1．基本情報区分

土壌７

文献番号：10

タイトル

Possible role of organic matter in radiocaesium adsorption in soils

（英文）
タイトル

土壌中の放射性セシウム吸着における有機物の役割

（和文）
キーワー

放射性セシウム，土壌，有機物，吸着ド
著者

Staunton S., Dumat C., Zsolnay A.

文献

Journal of Environmental Radioactivity，Vol.58, No.2-3, pp.163-173, 2002

（1）対象地域
レビューペーパー（２）重要な図表

36

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
放射性 Cs の粘土鉱物への吸着に及ぼす有機物の影響に関するレビューペーパーである。Cs でさえも，
土壌有機物の共存によって分配係数が約 1 オーダー低下することが示されるとともに，有機物の除去によって Cs の分配係数が上昇することが示されている。

37

1．基本情報区分

土壌９

文献番号：11

タイトル

Sorption of Cs+ to micaceous subsurface sediments from the Hanford site, USA

（英文）
タイトル

米国ハンフォードサイトの雲母質地中堆積物へのセシウムの収着

（和文）
キーワー
ド
著者

Zachara J.M., Smith S.S., Liu C., McKinley J.P., Serne R.J., Gassman P.L.

文献

Geochimica et Cosmochimica Acta，Vol.66, No. 2, pp.193-211, 2002

（１）対象地域
米国ワシントン州 Hanford サイトの更新統洪水堆積物を対象（２）重要な図表

38

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
広範な Cs 濃度領域（10-9～10-2 mol/L）で吸着試験を実施した。その結果から，鉱物端面への吸着が主に作用し，親和性を 2 つに分けた 2 サイトイオン交換モデルが実験結果を表現できた。親和性が強い
サイトは，黒雲母の楔状の部分に相当し，親和性が弱いサイトは膨潤性粘土の平地部に相当すると解釈された。広範な濃度領域に適用できる吸着モデルとして有用と考えられる。

39

1．基本情報区分

土壌１０

文献番号：12

タイトル

Vertical migration studies of 137Cs from nuclear weapons fallout and the（英文）Chernobyl accident

タイトル

核実験フォールアウトおよびチェルノブイル事故によるセシウム-137 の降下移行に関す

（和文）

る研究

キーワー

セシウム，深度分布，移流，拡散，移流分散式，原位置，土壌試料

ド
著者

Almgren S., Isaksson M.

文献

Journal of Environmental Radioactivity，Vol.91, No.1-2, pp.90-102, 2006

（１）対象地域
スウェーデン西部の 33 地点の表層土壌（チェルノブイル事故および核実験フォールアウトの影響評価のため）（２）重要な図表

4041

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
スウェーデン西部の 33 地点を対象として，核実験によるフォールアウトおよびチェルノブイル事故に起因する 137Cs の表層土壌中での深度分布から，137Cs の浸透速度，分散係数を測定した。その結果，浸透速度は 0～0.35 cm/y，0.06～2.63 cm2/y となった。測定点の多さから，パラメータの変動範囲が明らかになった。

42

1．基本情報区分

土壌１１

文献番号：13

タイトル

Cesium and strontium sorption by selected tropical and subtropical soils around（英文）nuclear facilities

タイトル

原子力周辺施設の熱帯および亜熱帯土壌によるセシウムとストロンチウムの収着

（和文）
キーワー

速度論，有機物を含むアルミニウム・鉄酸化物，放射性核種，最大収着量

ド著者

P.N. Chiang, M.K. Wang, P.M. Huang, J.J. Wang, C.Y. Chiu

文献

Journal of Environmental Radioactivity，Vol.101, No. 6, pp.472-481, 2010（１）対象地域
台湾の原子力発電所および放射性廃棄物貯蔵施設周辺の熱帯性および亜熱帯性の土壌（２）重要な図表

43

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
非放射性の Cs や Sr，放射性 137Cs を用いてバッチ吸着試験を実施し，ラングミュア吸着等温線を作成した。飽和吸着量はピロリン酸で溶出する鉄の量と対応した。また，吸着速度は濃度に関する二次反応
式で表現され，水温をパラメータとした試験結果から活性化エネルギーを算出した。これらの値から，吸着速度は拡散律速であると推定された。亜熱帯地域の土壌の吸着データとして意義がある。

44

1．基本情報区分

森林

文献番号：23

タイトル

Migration of 137Cs and 134Cs in Different Forest Soil Layers

（英文）
タイトル
（和文）
キーワード
著者

W. Ruhm, L. Kammerer, L. Hiersche& E. Wirth

文献

J. Environ. Radioactivity, Vol. 33, No. I, pp. 63-75, 1996

（１）対象地域（論文の調査研究対象地域を記載）
バイエルン州の Ammersee 湖に近い Hochstadt 村近くの針葉樹林（２）重要な図表（論文の中で重要な図表をキャプション付きで転記）

本報告はドイル，バイエルン州の針葉樹林の森林土壌における放射性セシウムの挙動について調査したもの。土壌は表層から L 層（厚さ 0.7cm，1kg/m2，落葉，落枝の層），Of 層（厚さ 1.5cm，1.5kg/m2，
少し腐食化），Oh 層（厚さ 1.8cm，2.9kg/m2，腐食化）Ah 層（厚さ 1.1cm，5.2kg/m2，1st 鉱物層），B層（6.4cm，37.2kg/m2，鉱物層）に分けて調査行った。Fig.1～Fig.5 は各層における放射性セシウムの経時的変化を示したもの。表層の有機層については，経時的に減少し，鉱物層では経時的に増加していることがわかる。Table 1 には環境でのセシウムの半減期を示している。Ｌ層では 2.8 年で下層にいくほど長くなっている。また，初期セシウム濃度がＬ層 24%，Of 層 35%，Oh 層 23%，Ah 層 4%及び B 層
で 14%となっていることから，堆積した放射性セシウムはＬ層に長期に留まることなく速やかに下層へ移動していることがわかる。
上述の実測値を用いて，コンパートメントモデルを作製した。検証を核実験により放出されたセシウムのデータにより行い有用であるとした。作成したモデルにより，チェルノブイリの事故によるセシウムの挙動について将来予測を行った。その結果を Fig.6 に示す。

45

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（放射性物質のモニタリングに応用できる情報があれば記載）
放射性セシウムは土壌表層の有機層を比較的速やかに通過し，鉱物層へ達する。

（2）流出挙動・経路（放射性物質の流出挙動・経路に関する情報があれば記載）
放射性セシウムは土壌表層の有機層を比較的速やかに通過し，鉱物層へ達する。

（3）除染の際の留意点（放射性物質の除染に応用できる情報があれば記載）
放射性セシウムは土壌表層の有機層を比較的速やかに通過し，鉱物層へ達する。
そのため，除染洗浄水の地下浸透には注意を要するのでは。

（4）担当者のコメント（担当者が特に重要と感じた点やコメントなどを記載）

46

1．基本情報区分

森林

文献番号：24

タイトル

The origin and dynamics of 137Cs discharge from a coniferous forest（英文）catchment

タイトル

針葉樹林集水域からのセシウム 137 流出の起源と動態

（和文）
キーワード

radioactive caesium; discharge; snow melting; mire

著者

Torbjorn Nylen, Harald Grip

文献

Journal of Hydrology, 192, pp338-354, 1997

（１）対象地域
スウェーデン北部（北緯 64 度 15 分，東経 19 度 46 分）の針葉樹林（50ha）。流域の 16%が湿地帯。
年降水量 710mm，平均流出高 330mm。
（２）重要な図表

47

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
GeLi 検出器と高純度ゲルマニウム検出器をもちいた高分解能のガンマ線スペクトル分析で 137Cs と 134Cs
がそれぞれ測定された。
（2）流出挙動・経路・チェルノブイリ事故直後のセシウム 137 の森林河川の濃度の対数値と流量との間に正の相関があった。
・事故で効果したセシウム 137 の 7±3％のみが表面流出した。
・1 年目の融雪で降下量の 6.8％が流出し，その後の 8 年間では 1.8％のみが流出した。
・チェルノブイリ事故直後の 1 年目における初期流出が大半であとは徐々に流出していた。
（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
チェルノブイリ事故直後の流域に沈着した放射性物質の流出を，現地での連続観測結果に基づいて議論されている数少ない貴重な文献である。

48

1．基本情報区分

森林

文献番号：26

タイトル

Distribution of cesium-137 in Japanese forest soils: Correlation with the contents of organic carbon

（英文）
タイトル

日本の森林土壌内のセシウム-137 の分布：有機炭素含有量との相関

（和文）
キーワード

Cesium-137; Forest soil; Red pine; Hinoki; Distribution; Organic carbon; Regression equation

著者

ChisatoTakenaka, Yuichi Onda, YasunoriHamajima

文献

Science of the Total Environment 222 (1998) 193-199（１）対象地域
三重県林業技術センター（現三重県林業研究所）実験林 （北緯 34’40”

東経 138’20”、標高 230m）

ヒノキ人工林（極急傾斜(30°)）とアカマツ二次林（極急傾斜(28°)）、土壌：褐色森林土（２）重要な図表
Fig.3 はアカマツの幹の周囲 16 か所の土壌表面の 137Cs による放射能の値を示している。放射能の平均値は 42.4Bq/kg, 標準偏差は 25.9Bq/kg であり、137Cs は不均一に分布している。
Fig.4 はヒノキ林とアカマツ林の土壌における 137Cs の深度分布を示している。表層で最も 137Cs 放射能濃度が大きく、深さとともに減少することがわかる。

Fig.6 はヒノキ林とアカマツ林の土壌における 137Cs の垂直分布の値（Fig.4）を使用して、有機態炭素
含有量と 137Cs の放射能の関係を示したものである。
Fig.7 はアカマツの幹の周囲の 137Cs の平面分布の値（Fig.3）を使用して、有機態炭素含有量と 137Csの放射能の関係を示したものである。
本論文では Fig.6 と Fig.7 に示すように、有機態炭素含有量(X)と 137Cs の放射能(Y)の関係は

Y=aexp(-be-c x)で表現できることを示している。この回帰式の係数は以下のような意味を持つ。

49

Y=aexp(-be-c x)
Y : 137Cs の放射能（Bq/kg）
X : 有機態炭素含有量（%）
a : 土壌表面に含まれる 137Cs 含有量の上限
森林に降り積もった 137Cs の総量が等しいとき、土壌に蓄積した 137Cs の総量は等しく、係数 a の値は土壌への Cs の移行速度に依存する。

b : 無機質部分への吸着に関する係数
有機態炭素を含まない時、 Y=aexp(-b)と表される。

c : 曲線の形に関する係数
Fig.6 と Fig.7 の図中の係数をまとめて次に示す。
係数 a については、アカマツ林の値はヒノキ林の 1/2 である。これはアカマツ林の方が 137Cs 含有量が小さく、137Cs の移行速度が大きいことを示している。係数 b は無機質部分への吸着に関する係数であるが、ヒノキ林とアカマツ林で大きな違いはなく、花崗岩を母材とする褐色森林土に特有の値であると考えられる。係数 c については、アカマツ林の値はヒノキ林の 2 倍以上である。これはヒノキ林の回帰曲線に比べてアカマツ林が急な曲線を描いていることを示している。
また、アカマツ林について土壌における有機態炭素含有量と 137Cs の放射能の関係は、垂直分布と平面分布でほぼ同じ結果が得られた。
このように森林の種類や土壌の地質によって、上記の回帰式は固有の係数値をもつことが示唆される。

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
森林土壌における 137Cs の濃度分布は不均一であるため、モニタリングに当たっては事前に注意深く調査して、サンプリングの位置およびサンプリング数を選定する必要がある。
（2）流出挙動・経路
特になし（3）除染の際の留意点
森林土壌の有機態炭素含有量(X)と 137Cs の放射能(Y))の関係は Y=aexp(-be-c x)で表され、林地固有の係数値を持つことが示唆された。この知見により森林の種類や土壌の地質によって、137Cs 蓄積量の予測ができると考えられる。
（4）担当者のコメント
日本の森林土壌における移動を考えるうえでは、日本特有の土壌環境（火山灰土壌の分布が広い、地形が急峻で狭い地域に多様な土壌が分布している、雨が多いなど）を考慮に入れなければならない。外国での研究情報をそのまま日本での 137Cs の挙動に適用することには注意が必要であるが、本論文は日本の森林土壌についての知見であるため、データの処理方法など参考になると考えられる。

50

1．基本情報
区分

森林

担当者名

文献番号：31

タイトル

Mechanisms of 137 Cs migration in coniferous forest soils

（英文）
タイトル

針葉樹林の土壌における 137Cs 移動のメカニズム

（和文）
キーワード

137

著者

B. Rafferty, M. Brennan, D. Dawson, D. Dowding

文献

Journal of Environmental Radioactivity 48 (2001) 131-143

Cs; Migration; Coniferous soil; Model（１）対象地域
アイルランド County Waterford の Knockmealdoun 山地の麓のサイト、National Grid Reference S 002
101 において、35 年生のマツ林で 1993 年 1 月～1994 年 12 月にフィールド調査と、葉･土壌からの溶脱の室内実験を実施。
（２）重要な図表

51

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
汚染後数年間は、出水時のサンプリングにおいて、SS の対象とならない 2mm 以上の落ち葉やその破片を含めた評価も必要であろう。
（2）流出挙動・経路
チェルノブイル原発事故後に 137Cs は樹冠に沈着後、降水や落葉と共に土壌表面を構成する O 層および土壌表層に蓄積され、その後、表層の Oh 層（有機層）からその下の表土（0～5cm 層、5～10cm 層）にゆっくりと移行し、土壌表層で長期に残存する。
（3）除染の際の留意点
137Cs は Oh 層と表層 0～5cm 層の濃度が高いことから、この部分の除染が必要とされる。

（4）担当者のコメント
137Cs により汚染された森林は、降雨時流出により下流へ徐々に 137Cs を流出させ長期間汚染源としての役割を果たす。これを防ぐには、少なくとも土壌の Oh 層（腐植層）と表層 0~10cm 部分の除染が必要となるが、事実上不可能と思われる。

52

1．基本情報
区分

耕地斜面での空間分布

文献番号：34

タイトル

Application of Chernobyl-derived 137Cs for the assessment ofsoil redistribution
within a cultivated field

著者

Golosov V

文献

Soil & Tillage Research 69, 85–98, 2003

（１）対象地域
・the middle of the basin of the Chasovenkov Verh,a dry tributary of the Lokna river
・斜面プロット（斜面長 200–250m，傾斜 6–15%）
・大雨の際に斜面上部の未舗装道路から水が流れ出てが土壌の再堆積がもたらされる・ローム土壌は 2.4–3.8% の腐植土を含む（２）重要な図表
Fig. 7 に，1986－1999 年の間に起きた土壌の再分布が示されている。これは，土壌の 137Cs 蓄積量を用
いる 2 種類の方法で評価した結果である。また，137Cs はポータブルタイプの検出器を用いて斜面の多地点で現地測定されている。この図によると，斜面での侵食と堆積の場所には，偏りがあることがわかる。

53

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
放射性セシウムの蓄積量が現地で測定できるポータブルタイプの検出器（本研究では，a Coradportable collimatedspectrum sensitive NaI detector が使われている）が利用可能であれば，点ではな
く面的なモニタリングが可能となると思われる。
（2）流出挙動・経路
単純な形状をした斜面であっても，侵食と堆積の偏りにより放射性セシウムの分布も偏よる。
（3）除染の際の留意点
斜面での侵食と堆積の違いにより，放射性セシウムの平面的な分布は影響されると思われるので，その分布がわかれば効率的な除染が可能かもしれない。
（4）担当者のコメント
長期的に考えると，本研究サイト（耕地）よりも複雑な地形をもつ森林斜面では放射性セシウムの平面的な分布は非常に大きくなるように思う。

54

1．基本情報区分

森林

文献番号：36

タイトル

Radiocaesium in flowing waters of highlycontaminated Austrian alpine areas

（英文）
タイトル

高度に汚染されたオーストリア高山地帯における流水中の放射性セシウム

（和文）
キーワード

Dissolved radiocaesium;Aquatic transport;Sediment-bound radiocaesium

著者

T. Wilflinger, H. Lettner, A.K. Hubmer, W. Hofmann

文献

Journal of Environmental Radioactivity, 83, pp75-89, 2005

（1）対象地域
オーストリア国ザルツブルグ南部の高山地帯，ザルツァハ川流域。
森林が 6 サイトを含む 26 サイト。チェルノブイリ事故後の影響を検討している。
（2）重要な図表

図１

河川水中の溶存態セシウム 137（縦軸）とその流域の表面沈着量（横軸）との関係。調査対象とした全ての地点で考えた場合，沈着量とその地域の河川水中の溶存態セシウム濃度には関係がなかった。

図２

河川水中の溶存態セシウム 137（縦軸）と水の電気伝導度（横軸）との関係。電気伝導度と河川水中の溶存態セシウム 137 に明確な負の相関が
見られた。

55

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
セシウム 137 はマルチチャンネル高純度ゲルマニウムガンマ線スペクトル分析で測定された。
（2）流出挙動・経路
・流出水中のセシウム濃度は，その流域土壌への沈着量とは関係がないことが示されている。
・溶存セシウム濃度は水の電気伝導度と反比例の関係があった（他の項目とは相関がなかった）。
・沈着した放射性セシウムの，水の輸送に伴う流出はほとんどないとされる。
・複数地点の底泥を検討した結果，底泥中の放射能と粒径に反比例の関係がみられ，粒子の比表面積に比例していることが指摘されている。
（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
セシウムの挙動，流出を把握するためには，溶存態，懸濁態と分けて検討し，さらに懸濁態は粒径別にモニタリングする必要があることも示唆されている。

56

1．基本情報
区分

耕地土壌での鉛直プロファイル

文献番号：40

タイトル

Depth distribution of 137Cs, 134Cs, and 131I in soil profile after Fukushima(英文）

Dai-ichi Nuclear Power Plant Accident

タイトル

福島第一原発事故後の 137Cs，134Cs，及び 131I の土壌中の鉛直分布

(和文）
キーワード

depth distribution of 137Cs, 134Cs, 131I

著者

Hiroaki Kato, Yuichi Onda, and Mengistu Teramage

文献

JournalofEnvironmental

Radioactivity,

111,

59-64,

doi:10.1016/j.jenvrad.2011.10.003, 2012（１）対象地域
・福島県，山木屋地区，川俣町（福島第一原発から南西へ 40km 離れた場所）
・2011 年 4 月 28 日に民家の家庭菜園の土を採取（ここは 2010 年 11 月に約 15cm 耕されていた）（２）重要な図表
Table 1 に，土壌中での 137Cs，134Cs，131I の濃度分布が示されている。最上部の層（0－0.5mm）で最も濃度が高かった。137Cs は深さ 15－20cm 付近まで検出されたのに対し，131I は深さ 5cm までしか検出されなかった。
Fig.4 は，土壌中での 137Cs，134Cs，131I の蓄積量割合（percentage of the total inventory）分布が示されている。137Cs，134Cs，131I の全蓄積量は，それぞれ 102，96.6，39.6 kBq m-2 だった。この図では，深さ方向としての縦軸が Mass depth（kg m-2）で表現されている。Mass depth に対応する深さ（cm）
で蓄積量の分布の様子を記述すると，放射性セシウムについては，最上部から深さ 1cm，2cm，5cm までにそれぞれ全蓄積量の 63%，86％，96%に相当する量が存在していた。131I については，それぞれの深さに対して 54%，79％，100％であった。

57

58

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用降下した放射性核種の土壌中での初期段階の分布は，吸着特性や鉛直的移動などその後の環境中での動態を把握する上で不可欠である。本研究では，家庭菜園における 2011 年 4 月 28 日の土壌サンプルに基づいており，今後のモニタリングデータを解析する上でリファレンスになる情報を含んでいる。
土壌中の鉛直プロファイルを把握するためには，深さごとのサンプリングが必要であり，特に細かい間隔（<1cm）でサンプリングする方法が非常に重要であると思われる。その意味で，本研究で示されているサンプリング方法はモニタリングの際に参考になるだろう。例えば，スクレイパープレートを使うことや，サンプリング中に土壌断面から土壌の落下を防止するためにスプレーのり（spray glue）で断面の壁を固定することなどである。また，分析の前処理として土壌サンプルを乾燥させてふるいにかけること，サンプルによるガンマ線の自己吸収を補正すること，IAEA の検定試験（World-wide Open
Proficiency Test）を受けて分析精度を維持することなど，スタンダードな分析手法を用いることも信頼できるモニタリングデータを得る上で重要になると思われる。
（2）流出挙動・経路
降下した放射性セシウムは，土壌の表層 2cm に約 80%が保持されていた。
（3）除染の際の留意点
土壌が除染の対象となる場合，本論文で示されているような放射性セシウムの土壌中での鉛直プロフ
ァイルの知見に基づいて除染方法や対策を考えることが重要だと思われる。
（4）担当者のコメント
深さ 0.5cm ごとに土壌サンプリングが可能というのは興味深い。おそらくスクレイパープレートを用いるから可能になるのだろう。

59

1．基本情報区分

農地

文献番号：43

タイトル

137

（英文）

Novozybkov district affected by the Chernobyl accident.

タイトル

チェルノブイリ事故によって影響を受けたノボズイブコフ区域における土壌中の 137Cs（和文）と 90Sr の移動性および土壌-植物系における移行

キーワード

—

著者

Korobova E.; Ermakov A.; Linnik V.

文献

Applied Geochemistry, 13 (7), p.803-814, 1998

Cs and 90Sr mobility in soils and transfer in soil–plant systems in the（1）対象地域
調査対象地域は、ロシア連邦内でチェルノブイリ事故の放射性降下物によって最も影響を受けたノボ
ズイブコフ区域内のブリャンスクの西部に位置する。牧草地と農耕地での調査は、調査対象地域の中心に位置する集団農場で行われた。
（2）重要な図表
Table 3 には放牧下の表土と植生中の放射性物質の割合が示されている。汚染の少ない表土における放射性物質の移動性は氾濫原より高かった。これは、氾濫原より土壌が粗いことによると考えられた。長期間の浸水により水分が多い腐植質グライ土で生育した植物での 137Cs の移行は低かった。これは、137Csの移動性が比較的低く、また K の吸収が比較的高いことによると考えられた。

Fig. 5 には B4 地点（氾濫原の牧草地）での（a）植生中での 137Cs および（b）植生への移行係数（TC）が示されている。137Cs の移行係数はマメ科植物、香料植物、イネ科植物の順に小さかった。氾濫原での60

集中的な放牧は 90Sr による牛乳汚染を引き起こす可能性が考えられた。

Table 4 には私営農場の表土における 137Cs と 90Sr の割合を抽出画分ごとに示されている。放射性物質の移動性は地形や土壌群との一致が見られた。No.8 の農場は傾斜が大きく、水溶性の 90Sr と交換性の137Cs の割合が高くなった。No.2 の農場はグライ土の氾濫原に近く、水溶性および交換性の 90Sr の割合

は低く、不溶性の残渣で 137Cs の割合が高くなった。

61

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
放射性物質による汚染地域で長期間のモニタリングを行う場合には、落葉落枝層、表土、干し草や放牧を含めた食料生産が重要な項目となる。
（2）流出挙動・経路
放射性物質の移動性の高さは植生への移行係数の値を高める。90Sr は土壌や植生での移動性が 137Cs
より高いことが示された（Table 3）。
氾濫原土壌では、137Cs の約 80％が残渣に、90Sr の 57.3％が吸着性の強い形態で存在したことから（Table 3）、植物への移行性は低いと考えられた。しかし、植物での汚染は土壌での汚染に依存した。ほ
とんどの場合において、植物と土壌中の放射性物質の含量には直接的な関連は見られなかった。放射性物質の含量は土壌の抽出画分ごとに異なったことから、放射性物質の植物による吸収を適正に評価する
ためには放射性物質ごとに異なる抽出画分を必要とすることが示された。
（3）除染の際の留意点
15 Ci/km2（555 kBw/m2）を超える汚染地域では、そこで生産された食料を除外し、優先的な除染なしに放牧を行うことを避けることが推奨されるべきである。
（4）担当者のコメント
本論文では森林での調査も行われていたが、農地の部分のみ抜粋した。氾濫原のような一時的に浸水する土壌での 137Cs の移動性の低さが示されている。農地での農業生産を通常通り行うためのモニタリン
グや除染を検討する際の参考資料になりうる。

62

1．基本情報区分

農地

文献番号：44

タイトル

Transfer of radiocaesium in sensitive agricultural environments after the（英文）

Chernobyl fallout in Sweden: III. County of Vasternorrland.

タイトル

スウェーデンでのチェルノブイリ事故後の農地環境での放射性セシウムの移行：Ⅲ.ベス（和文）

テルノルランド郡

キーワード

Radiocaesium; Radioiodine; Chernobyl; Nuclear fallout; Grass; Cereals

著者

Rosen K.; Haak E.; Eriksson A.

文献

The Science of the total environment, 209, p.91-105, 1998

（1）対象地域
チェルノブイリ事故によって堆積した 137Cs とベステルノルランド郡でのサンプリング地域が示されている。137Cs は 1986 年の 5-10 月に飛行機から計測された。
（2）重要な図表
Table 4 には 1986-1991 年の間の 14 地点の芝生、切り株、穀類への 137Cs の移行係数（TFg）が示されている。これらの調査地は異なる時期に耕起が行われた。1986 年に 11 ヶ所で 1 度目の刈り取りを行った際の TFg は 4.2-43.1 の範囲であった。1991 年に 13 ヶ所で 2 度目の刈り取りを行った際の TFg は0.11-1.65 の範囲であった。1986-1991 年の間に TFg は平均して 22.3-0.63 へと減少した。
草地での耕起は、14 ヶ所すべての地点で 137Cs の TFg を減少させた。11、12、19 の地点では耕起と芝生の再播種が行われ、次の刈り取り時には TFg はそれぞれ 42.4 から 0.86、41.5 から 1.96、1.31 から 0.50まで減少した。10、13-18、20、21、23 の地点では耕起と穀類の播種が行われ、TFg は平均して 1/6 にまで減少した。

63

Table 6 には LSE（茎の伸長）期の組織と成熟期の穀実への 137Cs の TFg が示されている。これらの地
点では播種前に通常の播床の準備もしくは耕起が行われた。
穀実の TFg は 0.13-5.1 の範囲であった。TFg と土性との間には明確な関係性は見られなかった。LSE期の 137Cs の TFg は穀実への TFg より高く、それぞれ平均で 36.1、6.2 mg/kg dry wt.であった。

64

65

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
該当なし。
（2）流出挙動・経路
本論文の結果から、耕起と再播種が穀物や牧草への 137Cs の移行を減少させる効果的な方法であることが示された。チェルノブイリ事故のように早春であれば、できるだけ早く耕起を行うことが推奨される。
また、耕起によって新しく生産する穀物の汚染も効果的に避けることができる。
137Cs の移行は穀類の藁より穀実で低かった。LSE 期の藁を牛に与えることは牛乳の 137Cs 濃度を増加させうる。穀類は成熟期に収穫し、穀実のみを飼料とすることが推奨される。
（3）除染の際の留意点該当なし。
（4）担当者のコメント
農作物の 137Cs による汚染を軽減するための参考となりうる。通常の農作業を通して行える点で有用である。

66

1．基本情報区分

農地

文献番号：50

タイトル

Vertical migration of 60Co, 137Cs and 226Ra in agricultural soils as observed in（英文）lysimeters under crop rotation.

タイトル

輪作下のライシメーターにおける農地土壌中の 60Co、137Cs 、226Ra の垂直分布

（和文）
キーワード

Migration; 60Co;137Cs;226Ra; Ploughed soil; Convection-dispersion model

著者

Shinonaga T.; Schimmack W.; Gerzabe M.H.

文献

Journal of environmental radioactivity, 79 (2), p.93-106, 2005

（1）対象地域
調査対象のライシメーターはオーストリアに位置し、夏は暑く、冬は湿度が高い半乾燥の気候である。
ライシメーターのサイズは 1×1×0.75 m であった。15 cm の砂利の排水層がそれぞれのライシメーターの底部に設置されている。4 つのライシメーターには、1989 年と 1990 年に採取された異なる土壌がそれぞれに入っている。各ライシメーターの Ap 層（0-20 cm）の土壌の性質は Table 1 に示されている。
サンプリングはそれぞれのライシメーターから 3 ヶ所ずつ行った。サンプリングした 3 ヶ所はライシ
メーター内で正三角形になるように配置され、１ヶ所だけ深さが異なった。
（2）重要な図表
放射性物質の垂直分布は、一次元の対流-分散輸送の微分方程式を用いて評価された（1）。

ここで、C は土壌溶液中の濃度（Bq cm-3）、t は時間（a）、x は土壌深度（cm）である。溶質のみかけの輸送速度 v（cm a-1）、みかけの分散係数 D（cm2 a-1）は一定である想定である。溶質の吸着等温線は、S＝KdC で表される想定である。ここで、Kd は分配係数、S は溶質の吸着画分の濃度である。この時、v は
浸透水の速度 vw と遅延係数 RD によって v＝vwRD で、D は水の分散係数 Dw と RD によって D＝DwRD で求められ、（2）式が成り立つ。

ここで、ρはかさ密度、Θは土壌水分含量である。
Fig.2 には、1999 年の土壌Ⅰにおける 137Cs 活性の深度分布を示した。ひとつのライシメーター内での空間的変化は大きかった。

67

Table 2には、1990-1999年の20 cmのAp層を想定して、対流分散モデルによって評価された4つのライ
シメーター土壌における各放射性物質のみかけの輸送速度（v）と分散係数（D）が示されている。137Csの輸送速度は最大で0.3 cm a-1で、0も見られた。一方で分散係数は大きく、137Csでは最大で3.1 cm a-1であった。輸送速度と分散係数の間に関連性はなく、独立性を示した（ピアソンの相関係数r=0.03、ス
ピアマンの相関係数R=-0.08、p＞0.05）。
蒸発散率が高く、浸透水の量も小さかったことにより、vが小さくなったと考えられた。耕作期間中は下方への対流はないと考えられ、冬期期間中は浸透水が少なかったために浸透速度も小さかった。vは土
壌タイプによる有意な違いは見られなかったが（p＞0.05）、DはⅣの土壌タイプで他の土壌よりも高くなった（p＜0.01）。これは、土壌Ⅳの不均一性が他の土壌より高かったためであると考えられた。

68

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
該当なし。
（2）流出挙動・経路
Ap 層の厚さや Ap 層の境界線の位置は、耕作土壌での移行モデルにおいて重要なパラメーターの一つである。
一般的に、溶質の輸送速度の小ささは、土壌への溶質の吸着性が高いことによる遅延の大きさを示す。
本文献で求めたかく乱土壌での137Csの移動速度を未かく乱土壌と比較した場合、熱帯雨林や永続的な牧草地のような異なる生態系においても非常に小さい移動速度であることが報告されている（Bossew andStrebl, 2001；Schuller et al., 1997；Szerbin et al., 1999；Bunzl et al., 2000）。その一方で、137Csの高い移動性を示す報告もある（e.g. Arapis et al., 1997；Ho¨ lgye and Maly, 2000；Ru¨hm et al., 1996；
Schimmack et al., 1997；Strebl et al., 1996；Velasco et al., 1997）。これは、放射性物質の移動が土性、水環境、有機物、植物根のような多くの土壌パラメーターに依存するためである。
（3）除染の際の留意点該当なし。
（4）担当者のコメント
未かく乱土壌ではなくより実際の農地に近いライシメーター土壌を用いて移動係数を求めている点で有用である。本文献は蒸発散量が高いため結果を一般化することは難しいが、条件の異なる土壌と同様に 137Cs の移動速度が小さいとの結果が得られている点でも参考になりうる。

69

1．基本情報
区分

農地からの流出

文献番号：55

タイトル

Transport behavior and rice uptake of radiostrontium and radiocesium in（英文）flooded paddy soils contaminated in two contrasting ways.

タイトル

2 つの対照的な方法で汚染された湛水水田土壌における放射性ストロンチウムと放射性（和文）

セシウムの移動とイネによる吸収

キーワード

Radiostrontium;Radiocesium; Paddy soil; Rice; Uptake; Transport

著者

Choi, Y.H.; Lim, K.M.; Jun I.; Keum D.K.; Han M.H.; Kim I.G.

文献

Science of The Total Environment, 412-413, p.248-256, 2011（1）対象地域
2 つの水田土壌（A、B）を用いて温室内のライシメーター試験を韓国で行った。2 つの水田土壌は韓国内の核施設の近辺にある 2 ヶ所の水田から採取したものであった。
（2）重要な図表
Table 6 には 2 種類の実験で植物の吸収によってライシメーターから損失した放射性物質の割合が示されている。

Table 7 には 2 種類の実験で浸透水によってライシメーターから損失した放射性物質の割合が示されている。

70

ライシメーターからの浸透水による 137Cs の損失は、TFa を求める実験より TFm を求める実験で約 2倍高くなった。これは、TFm を求める実験の方が下方への移動距離が短く、排水の期間が長いことによると考えられた。TFm を求める実験では、土壌表面から 20 cm 下まで放射性物質の分布が見られた。しかし、どちらの実験でも、137Cs の損失は 2 種類の土壌で有意な差は見られず、植物の吸収による損失より小さかった。

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
湛水土壌では、放射性物質の植物への移行は根による吸収だけでなく植物体による吸収も行われる。
実験で得られた TFm から移植後のイネによる吸収を評価すると、移植前に汚染した場合より低くなると予想されたが、移植後に汚染した場合の方がイネへの移行係数は数倍高い結果となった。TFm はイネやその他の植物による放射性物質の吸収に関して非現実的な予測をする可能性が高いため、イネの移植 1
日後に放射性物質を水田の表層水に滴下した実験の TFa の使用がイネ栽培期間中の放射性物質の吸収評
価には妥当である。
（2）流出挙動・経路
ライシメーター試験の結果から、水田からの 137Cs の流出に対する浸透水の寄与は小さく、イネの吸収による水田からの 137Cs の損失への寄与の方が大きい。
（3）除染の際の留意点該当なし。
（4）担当者のコメント
イネ栽培期間中の放射性物質の植物への移行の評価方法が検討されており、農作物の成長段階に合わせた評価の必要性が指摘されている。土壌条件の違いなどはあるが、水田からの 137Cs の流出には浸透水の寄与が小さいことを示唆しているため、水田からの 137Cs の拡散防止にはイネへの移行対策が重要であると考えられる。

71

1．基本情報区分

農地

文献番号：56

タイトル

Soil radiocesium distribution in rice fields disturbed by farming process after the（英文）

Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident.

タイトル

福島第一原子力発電所の事故後に農耕プロセスによって撹乱された水田土壌における放（和文）

射性セシウムの分布

キーワード

Cs-134; Cs-137; Fukushima Daiichi Nuclear Power; Plant accident; Irrigation;
Gamma-ray spectrometry; Raice field soil

著者

Harada N.; Nonaka M.

文献

Science of The Total Environment, 438, 242-247, 2012（1）対象地域
調査対象地域は日本の新潟県南魚沼市と阿賀町の水田地帯であった（Fig.1）。これらの調査地は福島県と群馬県との県境に位置する。阿賀町の水田 A1 と A2 は福島第一原子力発電所から 130 km 西北西に位置する。A1 と A2 は 0.5 km 離れており、阿賀野川の支流によって隔てられている。南魚沼市の水田 M1～M4 は福島第一原子力発電所から 200 km 西南西に位置する。M1～M3 は魚野川流域内、M4 は登川流
域内に位置し、M2、M3、M4 はそれぞれ M1 から 3、0.3、6 km 離れている。
水田土壌の平面分布を調査するためのサンプリングポイントは Fig.4 に示されている。

（2）重要な図表
2011 年 9 月に水田土壌中の放射性物質の鉛直分布を調査したところ、0-5 cm の表層濃度は 5-10 cm、10-15 cm よりも高かった（Fig.6）。このことから、イネ移植前の耕起や湛水、代かきを行っても、表層に堆積した放射性物質の分散には不十分である可能性が示唆された。

722011 年 9 月に水田土壌中の放射性物質の平面分布を調査したところ、水口からの水が流れる方向に位置するⅡ-1、Ⅱ-2 での濃度がほかの土壌採取地点に比べて高かった（Fig.7）。このことから、水口から流入する灌漑水によって、水田土壌の放射性物質濃度が上昇することが示唆された。

73

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
該当なし。
（2）流出挙動・経路該当なし。
（3）除染の際の留意点
代かき直後の放射性物質の鉛直分布が不明であるが、植物への移行を防ぐためには土壌中濃度を低減させるか、移行そのものを防ぐ対策が必要であると考えられた。
（4）担当者のコメント
灌漑水からの放射性物質の流入により土壌中の放射性物質濃度が上昇するため、灌漑水の汚染対策が必要であると考えられる。また、耕起や湛水、代かきを行っても表層に堆積した放射性物質の分散には不十分であったことから、放射性物質の農作物への移行を低減させるための効果的な農作業について考える必要性が示唆されている。

74

1．基本情報区分

農地

文献番号：58

タイトル

Factors（英文）radiocesium in soil under different land-use conditions.

タイトル

異なる土地利用条件下の土壌において福島の原発事故から派生した放射性セシウムの垂（和文）

直分布に影響を与える要因

キーワード

Radiocesium(137Cs andaffectingvertical

distributionofFukushimaaccident-derived

134Cs); Fukushima Dai-ichi nuclear power plant;

Vertical distribution; Soil physicochemical properties; Soil organic matter;
Land-use type
著者

Koarashi J.; Atarashi-Andoh M.; Matsunaga T.; Sato T.; Nagao S.; Nagai H.

文献

Science of The Total Environment, 431, p.392-401, 2012（1）対象地域
2 km×2 kmの研究対象地域は福島市の南西部（37.71°N, 140.36°E）、福島第一原発の北西70 kmまでに位置する。福島市には阿武隈高地と奥羽山脈の間の南と北に平野が位置する。
この地域は、小さいけれども農耕地、草地、森林のすべての土地利用を含んでいる。この地域内から放射性セシウムの調査のために15ヶ所を選んだ（Fig. 1、Table 1）。15のうち6ヶ所は休閑地やリンゴ園を含む農耕地であった。CP-1*、CP-3*、CP-4*の土壌は事故後有意に深く耕されていた（*土壌かく乱を示す）。4ヶ所は草地で、そのうちの1つは公共公園内のよく手入れされた芝地で、その他は畜産研究所によって維持されている牧草地であった。3つの牧草地全てで事故後に刈り取りがあったが、土壌は未かく
乱のまま維持された。残りの5ヶ所は森林であった。FR-1とFR-2は広葉樹が優占している森林で、公共公園に続く散歩道がつながっている。FR-3はアカマツが優占する針葉樹の森林であった。FR-4とFR-5はスギによって優占されている比較的高密度の針葉樹林で、小さい山の道に沿って高度が異なる場所に位置していた。
サンプリングは、原発事故から3か月後の2011年6月18-20日の間に行われた。農耕地と草地の植生のサンプリングは900 cm3（30cm×30cm）、もしくは2500 cm3（50cm×50cm）の範囲からはさみを使って行われた。森林では、のサンプリングが900 cm3の範囲から手によって注意深く行われた。土壌のサンプ
リングは、3 m×3 mの範囲内で地上の植生や落葉落枝層を除去した後に6ヶ所から行われた。
（2）重要な図表
土壌のかさ密度は 3 つの森林土壌で 0.45 から 1.15g cm−3 の低い値であった。GL-4 を除いて砂利の含量は平均して 10％以下であった。すべての物理化学性は土地利用との間に有意な違いを示さなかった。
調査対象地域の土壌中および土壌の上に堆積した 137Cs の総量は平均して 37.9-72.2kBq m−2 の範囲で、標準偏差は 58.4±9.6 kBq m−2 であった（Fig. 2）。農耕地（60.6±8.1 kBq m−2, N=6）、草地（55.6±5.8 kBq
m−2,N=4）、森林（57.9±14.1 kBq m−2, N=5）間で 137Cs の総量に有意な違いは見られなかった。この
137Csの総量はほとんどが福島原子力発電所の事故に由来し、核実験による降下物の寄与は高くても 375

kBq m−2 と予測され、ほとんど見られなかった。
ほとんどの調査地で、地上の植生や落葉落枝層は最も高い 137Cs 濃度（最大で 60,600 Bq kg−1d.w.）を示した。しかしながら、森林での落葉落枝層と農耕地および草地の地上の植生とは、137Cs の総量に対する寄与が異なった（Fig. 2）。森林では堆積した 137Cs のうち 50-91％が落葉落枝層に見られた。対照的に、農耕地および草地の地上の植生の寄与は 0-35％で、植生の寄与の程度の変化は穀物の成長の時期や下生え、牧草に部分的に依存すると考えられた。すべての農耕地は事故以来刈り取りされていなかったが、3 ヶ所の草地（GL-2、GL-3、GL-4）では牧草の上層は一度刈り取られている。それゆえ、これら 3ヶ所の草地の 137Cs の地上の総量は牧草の成長の時期や収穫の程度によって多かれ少なかれ少なめに見積もられている。地上の植生のタイプや土地利用に関わらず、植生や落葉落枝の地上量と 137Cs の地上の総量には正の相関が見られた（Fig. 3; r2=0.86, p＜0.0001）。

土壌表層での 137Cs の保持率は 3 つの土壌の物性（かさ密度、シルトサイズ粒子の含量、粘土サイズ粒
子の含量）と正の相関が見られた（Table 4、Fig. 6a–c）。137Cs の保持率は土壌有機炭素含量との相関は見られなかったが、粘土含量あたりの土壌有機炭素含量（kgC kg−1-clay）とは高い負の相関が見られた（Table 4、Fig. 6d）。137Cs の保持率とその他の土壌物理化学性との間に相関は見られなかった。

76

77

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
該当なし。
（2）流出挙動・経路
地上の落葉落枝量が高いほど林床での 137Cs の蓄積が高かった（Fig. 3）。これは、林床の落葉落枝層の厚さが非森林土壌の草の植生層よりも効果的に 137Cs の土壌鉱物層への侵入を物理的に防いでいることを示唆している。
土壌表層において、137Cs の保持率は 3 つの土壌の物性（かさ密度、シルトサイズ粒子の含量、粘土サ
イズ粒子の含量）との間に正の相関が見られ、有機物含量との間には負の相関が見られた（Table 4、Fig.
6）。一般的に、土壌の孔隙はかさ密度の低さに関与する主な要因である。孔隙率が高いと水分含量および浸透性が増すことから、137Cs はより土壌の深部に移動しやすい。一方で、137Cs の保持率と土壌の孔隙率との間に正の相関は見られなかったことから、2 mm 以下の乾燥土壌から孔隙率を計測する方法では、実際の土壌の孔隙率を反映できないことが想定された。シルトや粘土のような粒径の細かい土粒子への137Cs の堆積はこれまでの報告にも見られ（Livens and Baxter, 1988; Spezzano, 2005;Tsukada et al.,2008）、負に帯電している粘土鉱物への 137Cs の選択的な吸着によることが確認されている（Sawhney,
1972; Dumatet al., 2000）。
粘土鉱物のように、有機物も負に帯電していることから 137Cs を吸着しやすいことが考えられる。しかしながら、粘土鉱物とは対照的に、有機物は 137Cs の選択的な吸着性がほとんどない（Cremers et al.,1988）。また、その他の陽イオンと競合によって可逆的であることから（Valcke and Cremers, 1994;
Chibowskiand Zygmunt, 2002; Rigol et al., 2002）、有機物は 137Cs の保持と浸透に直接的な役割を果た
さないことが示唆されている。一般的に有機物の 50-75％は粘土粒子に結合している（Christensen,
2001）。粘土あたりの有機物含量の高さが有機物によって鉱物表面の大部分が覆われていることを示しているならば、鉱物表面の大部分を覆っている有機物によって吸着箇所が制限されることにより、137Cs の吸着が抑制されると考えられる（Rigol et al., 1999; Dumat et al., 2000; Rigol et al.,2002）。この妨害効果は間接的に 137Cs の粘土への吸着を弱め、移動性と生物利用性を高めていると考えられている（Rigol etal., 2002）。
（3）除染の際の留意点該当なし。
（4）担当者のコメント
本文献で示されている 137Cs の総量は、福島第一原発の事故から 3 か月後の土壌の実態調査の結果であり、今後の 137Cs の土壌中の変化をモニタリングする際の参考になるだけでなく、生物利用性について検討する際にも重要な知見となりうる。

78

1．基本情報区分

農地

文献番号：59

タイトル

Speciation analysis of 129I, 137Cs, 232Th, 238U, 239Pu and 240Pu in environmental（英文）soil and sediment.

タイトル

土壌および堆積物中の 129I, 137Cs, 232Th, 238U, 239Pu and 240Pu の分析

（和文）
キーワード

Sequential extraction; Soil; Sediment; Partitioning; Mobility; Bioavailability

著者

Qiao J.; Hansen V.; Hou X.; Aldahan A.; Possnert G.

文献

Applied Radiation and Isotopes,

70 (8), 1698-1708, 2012（1）対象地域
調査対象とした土壌（IAEA-375）はロシアの集団農場の土壌で、チェルノブイリ原発事故により重度に汚染された土壌である。調査対象とした堆積物（NIST-4354 とノルウェーの湖から採取した 2 つ）の
うち、NIST-4354 はカナダの廃棄物管理地域にある湖の堆積物である。IAEA-375 は 1990 年の 6 月、ノルウェーの湖から採取した 2 つの堆積物は 2009 年に採取された。
（2）重要な図表
Fig.2 と Table3 には土壌（IAEA-375）およびノルウェーの湖から採取した 2 つの堆積物の各画分における 137Cs の含有率が示されている。カナダの廃棄物管理地域にある湖の堆積物である NIST-4354 はほ
とんどの画分で検出限界以下であった。どのサンプルでも、137Cs の濃度には画分ごとに 2～3 オーダーの差が見られた。
IAEA-375 の土壌では、7M HNO3 による抽出画分（F6B）、王水による抽出画分（F7B）の順、2 つの堆積物では残渣（F8B）、7M HNO3 による抽出画分（F6B）の順で 137Cs 濃度が最も高く、そのほかの画分では比較的低い濃度であった。特に、水による抽出画分で低い濃度であった。

79

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
該当なし。
（2）流出挙動・経路
137Cs は鉱物結晶に結合しやすく（Fig.2）、一度結合すると環境中での移動性や生物利用性は低いことが明らかになった。雲母と粘土鉱物の多い環境でのセシウムの堆積は、F8B 画分（残渣）に残っている
137Cs と同様の結果になると考えられる。土壌と堆積物での 137Cs が最も抽出される画分の違いは、含まれる鉱物の違いによると考えられた。
（3）除染の際の留意点該当なし。
（4）担当者のコメント分析された放射性物質のうち、137Cs の結果のみを抜粋した。137Cs の環境中での移動性や生物利用性は低いことが示されているが、土壌に含まれる鉱物によって移動性が異なることも示唆されているため注意が必要である。

80

1．基本情報区分

農地

文献番号：60

タイトル

Relevance of Radiocaesium Interception Potential (RIP) on a worldwide scale to（英文）assess soil vulnerability to 137Cs contamination.

タイトル

137

Cs 汚染に対する土壌の脆弱性評価のための RIP の世界規模での妥当性

（和文）
キーワード

137

Cs: Radiocaesium Interception Potential: Soil taxonomy: Acid extraction: Soilcollection: Micaceous clay
著者

Vandebroek L.: Van Hees M.:Delvaux B.:Spaargaren O.:Thiry Y.

文献

Journal of Environmental Radioactivity, 104, p.87-93, 2012（1）対象地域
ISRIC（国際土壌照合情報センター）から集めた 88 の土壌表面サンプルを対象に RIP の計測および化学的抽出を行った。
（2）重要な図表
Table.3 には、RIP と土壌の性質との間のピアソンの相関係数が示された。RIP は pH（水と KCl）、
CEC、シルトの割合、交換性の Ca と K、交換性陽イオンと高い相関が見られた（p＜0.001）。RIP は粘土の割合と交換性 Mg とも相関が見られた（p＜0.05）。RIP と砂の割合の間には、有意な負の相関が見られた。RIP と有機物含量との間には有意な相関は見られなかった。

酸抽出画分の放射性セシウムの対数値と RIP の平方根の間には有意な直線関係が示され、相関係数は
R=-0.905 であった（Fig.4）。

81

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
本文献とは土壌の性質が異なるものの、137Cs と土壌の主要な化学的性質との間の重回帰分析は地域規
模では妥当な予測を与えている（Waegeneers et al., 1999）。本文献でそれぞれの土壌のパラメーターから計測した相関係数の低さは、RIP と土壌分類との関連付けの難しさを示している（Table3）。また、粘土や有機物のような土壌によって 137Cs の吸着をコントロールすることが実験的に分かっているパラメーターが RIP と最も低い相関を示した。土壌の地理学的起源とその鉱物学は農地によって保持される Cs
をコントロールする重要な土壌の性質である。大きな空間規模を考慮する際には、一つの土壌グループ
や一つの地域をそれぞれのカテゴリーに外挿することに対して注意が必要である。
直線回帰の結果（Fig.4）によると、RIP は以下の式によって予測されうる。
RIP＝ (-31.701*log(AER)+58.886)2
この経験式は RIP の計測をせずに RIP の予測ができ、土壌中の放射性セシウムの動態に関する合理的な手助けが得られる。
（2）流出挙動・経路該当なし。
（3）除染の際の留意点該当なし。
（4）担当者のコメント
88 サンプルの中には日本だけでなくこれまでデータが乏しかった新興国の農地土壌も含まれ、様々な土壌に対応した回帰式が得られている点で有用である。

82

1．基本情報区分

市街地

文献番号：71

タイトル

Mechanisms of desorption of 134Cs and 85Sr aerosols deposited on urban（英文）surfacesタイトル

市街地表面に堆積した134Cs、85Srエアロゾルの脱着機構に関する研究

（和文）
キーワード

Cesium; Strontium; Aerosols; Desorption; Urban surfaces

著者

J. Real, F. Persin, C. Camarasa-Claret

文献

Journal of Environmental Radioactivity 62 (2002) 1–15

（1）対象地域
市街地：実験には市街地(詳細については記述なし、おそらくフランス)から採取したタイルとコンクリー
トを用い、人為的に発生した放射性核種(134Cs、85Sr)の吸着試験、雨水と洗浄液による脱着試験を行った。
タイルは主にアルミノケイ酸カルシウム(ジオプサイド、灰長石)やケイ酸塩(珪灰石、石英)から構成されており、表面には硫酸カルシウムや有機物質が堆積している(塩化物は含まれていない)。
一方コンクリートは、チョークや炭酸塩から構成され、微量のケイ酸塩、アルミニウム塩、マグネシウ
ム塩も含有していた。採取したタイル、コンクリート表面、コアの多孔性、孔の平均直径などは Table1に示した通りである(タイルについては採取したものと比較して、新品のもののデータも示している)。

83

実験を行う際、POLYR という実験装置(実験室レベルの擬似的な原子炉のようなもの)を用いた．この装置によって安定同位体の核分裂生成物や炉心溶融物の混合物が含まれるエアロゾルが生成される。この装置は加圧炉中の部分核溶融の状態を再現することができる。装置中に設置した安定元素(および装置の構成元素)は 2900℃の高温で他の元素が混成したエアロゾル（粒径，d50=0.5μm）に変化する。吸着試験ではこのエアロゾルを水に溶かし、汚染された水にタイルまたはコンクリートを浸すことで行っている。
生成したエアロゾルを ICP/MS で分析した結果、92-93%が反応容器を構成する物質由来のもので、7-8%程度が核分裂生成元素のものであった。また Sr は Fe や Ag などの金属とともに存在していたのに対して、Cs は Cs-Cd-Cl が含まれている球状でよく見られた。
生成したエアロゾルは乾性沈着によってタイルおよびコンクリートに沈着させた（ 134Cs+stable Cs；
150-350μg/m2､85Sr+stable Sr；200-500μg/m2）｡
タイル、コンクリートを用いた吸着実験、脱着試験は振とう機能を有した恒温槽(15℃)で行った。
タイルとコンクリートはディスク状(直径 9.4cm)に成形され試験に供された。また、タイルとコンクリー
トには、吸着、脱着を行わせる上層を除いて、防水とエアロゾル中の元素に対する不活化処理を行っている。
一方で、洗浄液としては 0.1M または 1M の塩化アンモニウムおよび 0.05M または 0.1M のシュウ酸アンモニウムを用いた。これらの洗浄液はいずれも酸性を示し、イオン交換性(アンモニウムイオンと物質
成分中のカチオン間のイオン交換性)を有している。
吸着、脱着試験共に 21 日間行い、適宜サンプルを 10ml 採取した｡その後、0.45µm 孔径のろ紙(素材やメーカーについて記述なし)でろ過し、ろ液中の放射性核種をガンマ-ゲルマニウム高検出スペクトロメト
リー（Canberra GR 2020）で測定した。
（2）重要な図表

84Fig.4 には雨水(モンルークスの水)による脱着試験結果を示している。縦軸には水中における放射性核種の溶解率を示している。上図から、新しいタイルの方が溶解成分の平衡値が高く、除染効率、流動率が高い。その溶解率は、Cs が新品と使用済みでそれぞれ約 14％、4％、Sr が 40％、25％となった。この85ことからタイルと Cs の親和性が高く、Sr と比して雨水による除染効率、流動性は低いと考えられる。
またコンクリートについてはタイルと全く違う挙動を示している。図の解釈としては、脱着の為にモン
ルークスの水に浸して、溶解成分の測定の為にサンプルを採取するまでの短時間(詳細なサンプル時間についての記述なし)に脱着し、その後一部再吸着し、平衡に達したと考えられる。
アンモニウムイオンを含んだ洗浄液で同様の脱着試験を行った時、タイル、コンクリートともに、Cs の70％以上が脱着した。タイルの場合は洗浄液の種類での相違は確認できないが、コンクリートではシュ
ウ酸アンモニウムで最も脱着した。さらに平衡に達するまで 2 日ほどあった。また、Sr でも同様である
が、塩化アンモニウム濃度が高くなると脱着性は高くなっている。
一方、Sr の脱着に関しては、シュウ酸アンモニウムで著しく低い値を示している。他の洗浄液について
も Cs より低い値を示している。しかし、雨水での脱着と比較して、非常に高い脱着率を示している。
アンモニウムイオンは粘土質の物質、今回は特にタイル中の物質と強い陽イオン交換性を示す。これが放射性核種の脱着と関連していると考えられる。
シュウ酸イオンはキレート効果を示し、この効果によってコンクリート表面上のカルシウムや炭酸塩が放出される。ここで放出されたカルシウムイオンと Sr が反応し、炭酸ストロンチウムとして沈殿したことから、シュウ酸アンモニウムでは脱着率が低いと考えられる。

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
特になし（2）流出挙動・経路
特になし（3）除染の際の留意点○市街地建築物に対する放射性セシウム、ストロンチウムの吸着(汚染)について
・被吸着物質の成分や多孔性などの性状が吸着に関して大きなファクターとなっている。
・多孔性の異なる新旧タイルへのセシウムの吸着性試験の結果(新タイルについては他文献)から、多孔性が大きい方がセシウムの吸着は促進されると考えられる。
・ほかの要因としては、元々タイル表面に堆積していた非定量の硫酸カルシウムや有機物が考えられる。
・セシウムのタイルへの吸着性が大きかったのに対して、ストロンチウムの吸着は 45％程度と低い。
・コンクリートに対してはセシウム、ストロンチウム共に 80％以上吸着した。
※新しいタイルを扱っている文献
Sandalls, F. J., Stewart, S. P., & Wilkins, B. T. (1986). Natural and forced decontamination of urban
surfaces contaminated with radiocaesium. Proceedings of Workshop on Methods for assessing the86

offsite radiological consequences of nuclear accidents, Luxembourg, EUR 10397, pp. 511–532.

○市街地建築物からの放射性セシウム、ストロンチウムの脱着(除染、流動性)について①雨水の場合・雨水による脱着の割合は非常に低い(タイル：セシウム 5％。ストロンチウム 29％、コンクリート：セ
シウム 6％、ストロンチウム 12％)。
・セシウムはどちらの物質に対してもほとんど脱着しない。
・これはタイル上では、ケイ酸塩と不可逆、不溶解性成分を形成する為。コンクリート上でも C-S-H ゲ
ル(ケイ酸カルシウム水和物)と不溶解性成分を形成するためと考えられる。
・セシウムと比較して、ストロンチウムの吸着性は低く、それに応じて脱着しやすい。
・一方で、コンクリートについてはカルシウムイオンと不溶解性成分(SrCO3)を形成し、沈殿するため、タイルに比べて脱着性は低くなっている。
②洗浄液の場合・塩化アンモニウム溶液はタイル、コンクリート、セシウム、ストロンチウム問わず、非常に高い脱着性を示した(70-90％)。
・これはアンモニウムイオンがカルシウムイオンなどと交換し、放射性核種が溶解性イオンとなることで脱着するためと考えられる。
・一方で、シュウ酸アンモニウム溶液はキレート効果を示すため、コンクリートに含まれるカルシウムを大量にイオンとして放出させる。ここで放出されたカルシウムイオンとストロンチウムが不溶解性の SrCO3 を形成し沈殿させることで、脱着性を下げている。
（4）担当者のコメント
具体的な実験条件やサンプル採取時間などについての記述がなく、類推しなければいけない部分が多かった。また今回の結果はフランスの雨水、市街地建設物を対象としている。その為、日本において同様の結果になるとは限らない。しかし、吸着、脱着に関して多孔性やイオン交換性など、注目すべき項目の参考として、十分に利用可能と考えられる。
また、本論文は脱着機構についての知見の収集を目的としていたが、これによって、放射性核種の市街地からの流域移動性を評価することが出来ると考えられる。

87

1．基本情報区分

市街地

文献番号：76

タイトル

Urban dose rates at Gavle, Goteborg and Lund

（英文）
タイトル

Gavle, Goteborg, Lund における都市線量率

（和文）
キーワード

Dose rate measurements; In situ; TLD; GM-counter; Outdoor/indoor

著者

Erlandsson, B; Isaksson, M

文献

JOURNAL OF ENVIRONMENTAL RADIOACTIVITY, 85, 241-246 (2006)（1）対象地域
スウェーデンの Gavle, Gӧteborg, Lund の 3 都市。スウェーデン西部の Gӧteborg,市を中心として半径100km を Gӧteborg,地域とした。一方、Gavle と Lund の調査対象地はかなり小さく、市の中心部を含む半径 5km 内の地域のみとした。なお、Goteborg と Lund についてはチェルノブイリ原発事故由来の137Cs の沈着量は 1－5 kBq/m2 であり、Gavle でのそれは 15－85

kBq/m2 と算出されている。核実験による 137Cs の沈着は 1－3 kBq/m2 と見積もられている。
（2）重要な図表
Table1 は Lund における RNI 機器を用いた異なる地表面ごとの線量率測定値の比較を表している。最も高い線量率は敷石によっておおわれている箇所で 0.22±0.01 (μSv/h)となった。これは敷石中の花崗岩に含まれるウランとラジウムによるものと推定された。なお，右側の線量率の値は 0.03 (μSv/h)相当の宇宙線（スウェーデンで一般的な値）をバックグラウンドとして補正したものである。

88

Table3 はスウェーデン西部の 22 地点における RNI を使った原位置測定から算出された空間線量率の平均、標準偏差、変動係数を表している。また Table3 でも空間線量率に対する Table2 と同様の放射性核種の平均寄与率についても表している。Table2 と比較して、137Cs の寄与が小さいのは、場所ごとのチェ
ルノブイリ原発事故による沈着量の違いを反映していると推定している。
測定機器間での測定値の違いが見られ，GM 検出器に比べて高純度ゲルマニウム検出器で測定した方が、低い値を取っているが、放射性核種の分布が不均一であること，土壌水分が影響していることを原因として挙げている。

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
線量率の測定に際して、RNI 増幅器、TLD (LiF)メーター、HPGe などの測定機器が用いられている。
（2）流出挙動・経路
流出経路に関する具体的な記述はなかった。
（3）除染の際の留意点
特段の記述はなかったが，表面（アスファルト）を取り替えることで線量率が低減するという趣旨の記述があった。
（4）担当者のコメント
本論文は環境中の放射性物質の挙動ではなく、ヒトへの放射線暴露の観点から書かれたものである。ただし，空間線量率の測定を多点で行っているため，福島原発事故後の周辺部の放射線線量に対して有用な情報が得られたと考えられる。

89

1．基本情報区分

湖沼

文献番号：79

タイトル

Transuranic and fission product contamination in lake sediments from an（英文）alpine wetland, Boreon (France)

タイトル

アルプスの湿地 Boreon からの超ウラン元素と核分裂産物による湖沼底泥の汚染

（和文）
キーワード

90

Sr; 137Cs; 238Pu; 239/240Pu; 241Am; Sediments; Alpine wetland

著者

Schertz, M; Michel, H; Barci-Funel, G; Barci, V

文献

JOURNAL OF ENVIRONMENTAL RADIOACTIVITY, 85, 380-388 (2006)（1）対象地域
Boreon 渓谷はフランス南東部の Mercantour-Argentiera 国立公園内に位置し、大部分がトウヒの森になっている。この地域は Nice の近辺に位置し、伝統的に都市の人々によって利用されているリクリエーシ
ョン地帯である。対象地域は高度 1765m のアルプスの湿地であり、開拓地、斜面の急な集水域（2km2）、湖（面積 630m2、平均水深 0.5m）を含む(Fig. 1)。湖には北の小川と南東の表面流出水の 2 つの流入があり、南からの一つの流出がある。図に示す 1～5 の 5 つの湖底泥コアが採取された。湖は小さく浅いために早い沈殿速度をもつ。したがって、水中の放射性物質濃度は無視できると仮定された。
（2）重要な図表
Fig. 2 は底泥コア中の 137Cs についての鉛直方向放射性物質濃度プロファイルを示している。放射性物質
濃度は深さ数 cm でピークを示し、数十 cm で検出下限以下となった。底泥中の鉛直方向放射性物質濃度
プロファイルは、全ての底泥コアにおいて全ての放射性物質元素について同様の挙動を示した。また Fig.
5 は底泥中の有機物分布を表しているが、底泥中の放射性物質濃度は底泥中の有機物を反映しているように見える。有機物が底泥中での放射性物質の保持と移動に重要な役割を果たしていると考えられる。

90

Table1 は各コアにおける各元素の存在量を表している。全ての放射性物質について、底泥の存在量は大
気沈着量より上回り､集水域の表面流出水の寄与を示している。湖の南東部に位置する底泥 2，5 は全体の存在量に対して 60％で、湖北西部の 1，3，4 では 40％であった。南東部では表面流出水からの寄与が主である一方、北西部では小川からの流入であることから、表面流出水の方が小川よりも重要な汚染源であるとされた。また、底泥 2 は 5 よりも濃度が高く、底泥 3 は 1 や 4 よりも濃度が高いことは、湖内での水循環を反映しているとされた。

91

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
この論文では、底泥中の鉛直方向放射性物質濃度の挙動は有機物濃度の挙動と一致していた。放射性物
質濃度（たとえば 137Cs）を直接測定する以外にも、より簡便に有機物濃度を測定することで、放射性物
質の挙動のモニタリングを代替することができるかもしれない。
また、各放射性物質の濃度比から各放射性物質の起源を推定する方法にも注意する必要がある。
（2）流出挙動・経路
この論文では、湖内の底泥の放射性物質について小川よりも表面流出による影響が大きいと報告しており，降雨に伴う斜面流など水文学的知見が必要であると考えられる。
（3）除染の際の留意点
この論文の底泥中の鉛直方向放射性物質濃度プロファイルの結果から、底泥表層数十 cm を除去すれば、底泥中の放射性物質濃度を検出下限以下にまでできるかもしれない。
（4）担当者のコメント
研究で対象としている放射性物質が共通して有機物に吸着することを示唆していることから、除染の上で有機物量に注目して除染ポイントの優先順位を決定することも重要である｡

92

1．基本情報区分

湖沼

文献番号：86

タイトル

Assessment of multiple sources of anthropogenic and natural chemical inputs（英文）to a morphologically complex basin, Lake Mead, USA

タイトル

複雑な地形の集水域をもつアメリカ、Mead 湖へ流入する人為的、自然由来の化学物質（和文）の多様なソースの評価

キーワード

Trace metals; Organic contaminants; Lake Mead; Nevada Paleolimnology

著者

Rosen, MR; Van Metre, PC

文献

PALAEOGEOGRAPHY, PALAEOCLIMATOLOGY, PALAEOECOLOGY, 294(2010), 30-43（1）対象地域
アメリカのネバダ州、アリゾナ州に位置するミード湖内の 3 地点（ラスベガス湾、オーバートン岬、バージン流域）より底泥を採取。
（2）重要な図表
Fig. 2 では、137Cs を用いて底泥の年代推定を行っており，ネバダ州の実験施設における一連の核実験が行われた年と参考して底泥の年代推定が行われている。注目すべき点としてオーバートン岬周辺の底泥コアから Cs137 が検出され、20-70cm に濃度ピークを複数有している。これは風向きが岬上空を吹き，湖北部の方に放射性降下物が沈着したことを示している。また，筆者は各核実験の時期と対応してピークが生じていたことも言及している。ただし，この地域での沈着量などの定量的な評価は、既往の研究で成されていないため記述するとはできなかった。
他採取地点でも底泥コアに Cs137 のピークが見られたが原因はわかっていないが，これらの要因として
Mead Lake 上流部の Glen Canyon ダムの建設，並びにアメリカ南西部で起こった大干ばつを挙げている。前者の要因によって堆積様式が変化したこと，後者のようによって水位が低下し，Cs137 を含む泥が移動したことが考えられる。

93

Table7 には、ネバダ実験所における一連の核実験について、アメリカ全土への 137Cs の拡散量と 137Csの推定堆積量が示されている。

94

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
137Cs の測定には、high purity intrinsic germanium detector gamma spectrometer (Dr. Mark J. Rudin,

University of Nevada, Las Vegas, Department of Health Physics, oral commun., 1999)が用いられている。検出器の選定理由については記述なし。
（2）流出挙動・経路
ラスベガス湾コアにおいては、DDT、DDE、PCBs、PAHs、TCDD の有機物濃度は、ラスベガス水路を介した都市部からミード湖への表面流出による影響を受けていた。DDT と DDE は主にラスベガス水路の沿岸に位置する伝統的な産業地帯による点源由来であり、PCBs、PAHs、TCDD は非点源の都市部の表面流出水由来であると推定された。As, Cr, Mn, Ni, Pb, Zn などのほとんどの金属濃度は、ラスベガ
ス湾コアにおいて、ほかの流域と比較して高かった。高い Mn 濃度は、1960 年代のラスベガス水路沿岸における歴史的な鉱業によっている。1970 年代における高い Pb 濃度は、1973 年以前の鉛を含むガソリンの使用によっている。1985 年から現在に至るラスベガス湾コアにおける Hg 濃度の増加は、都市部の成長によるとされた。一方、バージン流域コアにおける異なった Hg 濃度変動は、この地点の上流部に位置するコロラド川におけるグレンキャニオンダムの閉鎖に伴う堆積物供給の変化によると推定された。
放射性大気降下物は 320-800km の風下の範囲（Muddy River および Virgin River 上流）で最大の沈着となっていることが報告されており，これらが下流の域に達したものと推察される。具体的な流達時間は明記されていないが、数ヶ月単位でオーバートン岬に到達したものと考えられる。
（3）除染の際の留意点
該当する情報なし。
（4）担当者のコメント
この論文では、複雑な地形で複数の流域をもつ湖が調査対象となっているが、底泥中の有機物・無機物
濃度は流域ごとに異なり、その原因として流域の特徴をとらえた考察がなされている。放射性物質の水
環境中の挙動を把握するうえでも、例えば規模の大きい湖沼などを対象とする場合は、地点を複数設定
し、集水域ごとの整理が有効となるかもしれない。

95

1．基本情報区分

市街地

文献番号：87

タイトル

Accumulation of 137Cs in puddle sediments within urban ecosystem

（英文）
タイトル

都市環境中での水たまりへの 137Cs の集積

（和文）
キーワード

137

Cs, Activity concentration, Puddle sediments, Local migration, Urban

ecosystem
著者

Seleznev, AA; Yarmoshenko, IV; Ekidin, AA

文献

JOURNAL OF ENVIRONMENTAL RADIOACTIVITY, Vol.101, 643-646, 2010（1）対象地域
エカテリンブルグ、ロシア（2）重要な図表
Fig.3 は他の研究者による、表層年代ごとの、表層から深さ 15cm までの 137Cs 土壌含有量。たとえば
表層が 1980 年に生成された土壌であれば、表層から深さ 15cm までに約 24Bq/kg の 137Cs が含まれているということになる。

Table.1 はエカテリンブルグ市内の 8 区画（合計 109 か所）での土壌サンプルの 137Cs 測定結果のまとめである。算術平均、幾何平均、100Bq/kg 以上が検出されたサンプリング場所の割合が示されている。
サンプル数の記載は見当たらなかった。

96

また筆者らは水たまり底泥中の 137Cs の溶存態への大気降下量の寄与率を推定した。
水たまり底泥中の溶存態濃度 Cwater(Bq/kg)は(1)式で与えられる。

ここで、I：20 年間の 137Cs 大気降下量(Bq/m2)。約 1000Bq/m2。
k：大気降下量のうち水たまりへ溶存態として流出した割合。
S：水たまりの集水域面積(m2)。平均的な面積は 200m2。
m：水たまりの底泥質量(kg)。平均的な質量は 400kg。
また、懸濁態濃度を Csoil とすると、底泥中の 137Cs の濃度 Csed は(2)式で表される。

ここで、Fig.3 より Csoil＝20 Bq/kg、また測定値より Csed＝80 Bq/kg を(2)式に代入すると、(3)式のようになり、k＝0.12 と求めることが出来る。

97すなわち、20 年間の大気降下量の 12%が雨水に溶けて水たまりの底泥へと集積されているということになる。また Cwater＝60 Bq/kg であり、地表面に降下して雨水に溶けて集積された 137Cs が水たまり底泥の 137Cs 量の 75%を占めていることが分かる。

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
特に雨水が溜まりやすい場所（降雨のたびに水たまりができる場所）の土壌中には放射性物質が蓄積されやすい。
（2）流出挙動・経路
大気降下物として降下した 137Cs は雨水に溶け出し、水たまりへと流入して底泥中に集積されていく。
（3）除染の際の留意点
特になし（4）担当者のコメント
測定箇所が多く、エカテリンブルグの広い地域に調査が及んでいる。

98

1．基本情報
区分

下水道

文献番号：89

タイトル

Behavior of Radioactive Cesium in Wastewater Treatment Plants and（英文）Dissolution Test ofContaminated Sewage Sludge

タイトル

下水処理場における放射性セシウムの挙動調査および溶出試験

（和文）
キーワード

Great East Japan Earthquake; Radioactive material; Wastewater treatment
plant; Behavior research; Dissolution test

著者

Ikuo TSUSHIMA , Masashi OGOSHI ,Hiromasa YAMASHITA , Ichiro HARADA

文献

水環境学会誌 Journal of Japan Society on Water Environment Vol.36, No.1,
pp.23-28（2013）（1）対象地域
2011 年7－9月の晴天時に，合流式および分流式関東・東北地方の4 箇所の下水処理場を対象に），流入
下水，初沈流入水，初沈流出水，活性汚泥，最終沈殿後水，生汚泥，余剰汚泥，濃縮汚泥，脱水汚泥，
焼却灰，焼却炉等排ガス，返流水等を採取し，水質および放射性ヨウ素131，放射性セシウム134および
137 の濃度測定を試みている。表1に調査対象の流入方式と調査日をまとめた。

（2）重要な図表
合流式下水道である A 処理場処理区域において、2011 年 7 月 4 日 18 時 10 分から 18 時 30 分までの
20 分間に，約 5 mm の豪雨が観測された。本調査では，19 時の流入下水に含まれる放射能濃度を測定することにより，降雨が流入下水に与える影響について調査している。表 2 には A 処理場流入下水中(合流式)の放射線セシウム濃度及び SS を示した。降雨時の試料は，日平均値と比べ SS は約 5 倍に増加したのに対し，放射性セシウムは約 30 倍以上増加したことが確認された。なお，調査時の雨水混入率（（雨天時流入量－晴天時流入量）／雨天時流入量×100）は約 80％であった。また、下水道管渠内の堆積物
等の放射性セシウムの状況について現状を把握するために，合計 19 地点（合流区域で 14 地点，分流区域で 5 地点）のマンホールの調査を 7 月に実施した。この結果，1 地点を除きマンホールには堆積物がないことが確認された。

99

図 2 には A 下水処理場における各プロセスの放射性物質濃度および挙動を示した。また表 3 には A 下水
処理場における SS および放射性セシウム濃度および除去率を示した。
流入下水には放射性セシウムが合計約 24 Bq ･kg -1（浮遊性；16.8 Bq ･kg -1，溶存性；7.5 Bq ･kg -1），
生物反応槽活性汚泥には約 200 Bq ･kg -1（浮遊性；186.2 Bq ･kg- 1，溶存性；12.7 Bq ･kg -1），濃縮
汚泥には約 4,200 Bq ･kg -1，脱水汚泥には約 82,000 Bq ･kg -1 と汚泥処理過程で脱水されることにより高濃度になっていることが明らかになった。
表3の放射性セシウム濃度をSS濃度で除してSS中の放射性セシウム濃度を算定すると，ばらつきはある
ものの全ての試料で同程度になることから，下水処理場に流入した放射性セシウムはSSと同様の挙動を示すことが示唆された。
表4には各処理場における晴天時の放射性セシウム濃度を示した。一部合流を含むB処理場では，流入下水中から放射性セシウムが検出された。一方、C処理場およびD処理場では流入下水中には放射性セシウ
ムが検出されなかった。放射性セシウムの検出下限値は，C処理場では，浮遊性の放射性セシウムCs134(0.4 )，Cs- 137（0.8），ろ液中の放射性セシウムCs- 134(0.4），Cs- 137(0.8 )，D 処理場では，浮遊性の放射性セシウムCs- 134(0.3)，Cs- 137(0.2)，ろ液中の放射性セシウムCs- 134（0.9 ），Cs- 137（0.9 ）（括弧内の数字は検出下限値。単位はBq ･kg -1）であった。またすべての処理場で放射性ヨウ素131は検出されなかった。

100

101

表 5 には下水汚泥焼却灰，溶融スラグおよび排ガス中に含まれる放射性セシウム濃度を、表 6 には下水
汚泥焼却灰および溶融スラグからの放射性セシウムの溶出試験結果をそれぞれ示した。
表 5 から、いずれの処理場においても排気中の放射性セシウム濃度は不検出であり，ダイオキシン対策等をしている焼却炉であれば，排ガス中の放射性セシウムはほぼ全量が電気集塵機やバグフィルターで回収されると考えられる。
表 6 から、計 12 検体のうち 9 検体では検出下限値以下であった。残りの 3 検体についても溶出率は 0.5－2.7％であり，溶出液中の放射性セシウムは極めて低濃度であった。このことから，下水汚泥焼却灰および溶融スラグは水と接触しても放射性セシウムが溶出しにくいことが示唆された。

102

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
特になし。
（2）流出挙動・経路
放射性セシウムは懸濁物質に吸着し、SS と同様の挙動をとることが示された。一方で放射性ヨウ素は検出されなかった。放射性ヨウ素は雨水により流出せずに市街地に蓄積されている、すでに環境水中に移行している、もともと市街地には堆積していない、などが考えられるが、今回のデータからでは詳細な知見は得られなかった。
市街地に堆積した放射性セシウムは雨水により流出し、下水道に流入する。その後合流式下水道を経て下水処理施設に流入、あるいは分流式下水道雨水管路を経て河川等に排出されると考えられる。これは表 2 で合流式を採用している A 処理場の降雨後の放射線物質濃度が著しく増加していること、表 4 から、分流式を採用している処理場では合流式に比べて数値が小さい、あるいは不検出となっていることから明らかである。表 4 は晴天時の流入下水中の値を示しているが、合流式下水道では放射線物質が確認されている(分流式では不検出)。本文中に管路内堆積物から放射性セシウムの継続的な供給はないとしているが、管路内堆積物の再浮遊の影響が少なからずあると考えられる。
下水処理場内部では、表面流出水に由来する浮遊性の放射性セシウムが溶存性の放射性セシウムと比較して大部分を占めていた。浮遊性の放射性セシウムのほとんどが汚泥中に濃縮し蓄積されている。一方

103

で溶存性の放射性セシウムは処理過程では大きく変化せずに放流されている。結果として浮遊性、溶存性ともに事業場及び最終処分場の周辺の公共の水域の水中濃度限度（134 Cs：60 Bq ･L-1，137Cs：90 Bq ･L- 1）を大幅に下回っている。また濃縮された下水汚泥は脱水、焼却により減容されるが、焼却に伴う放射性セシウムの飛散はバグフィルターや電気集塵機を備えていれば、不検出レベルまで抑えられることが確認できた。これらの措置をとっていない処理場の場合については特に言及はなかった。また、焼却
灰や溶融スラグ水と接触しても溶出しないことが示唆された。
以上から、市街地から下水処理場に流入した放射性セシウムは処理場内で大部分が捕捉される。濃縮汚
泥、その焼却灰、溶融スラグ、排気ガスの管理を適切に行えば処理場から環境水中への放射性セシウムの移行は防げると考えられる。一方で分流式下水道雨水管路や合流式下水道越流水からの寄与は考えられる。
（3）除染の際の留意点
特になし。
（4）担当者のコメント
内容については下水道における放射性物質対策に関する検討会が掲載した中間とりまとめの 1 章と 3 章と同様だった。今回の調査から下水処理施設は市街地から流入した放射性セシウムについては環境中へ拡散の抑制に役割を果たしているといえる。一方で合流式下水道越流水や分流式下水道雨水管路からの放流水の影響については今後調査すべき項目かもしれない。これに関連して合流管路内の管路内堆積物の影響についても濃縮され高濃度の放射性セシウムが流出している可能性があるため、より精査する必要が考えられる。

3．アブストラクト
The radioactive fallout emitted by the Fukushima Dai-ichi nuclear power plant has fl owed into andaccumulatedin many wastewater treatment plants (WWTPs) of eastern Japan via sewer systems.
The behavior of radioactivematerials in four WWTPs in the Tohoku and Kanto regions wasinvestigated to determine the mechanism by whichsludge is concentrated during water and sludge
treatment processes. In addition, dissolution tests were conducted usingcontaminated incinerated
ash and melted slag derived from sewage sludge to better understand the landfi ll disposal
ofcontaminatedsewagesludge.

Results

indicate

that

a

large

amountofradioactive

cesiumaccumulates in aeration tankswith activated sludge and becomes trapped in concentrated
sludge during sludge condensation. Results indicate that theradioactivity of the eluate from 9 out of
12 samples was undetectable; for the remaining 3 samples, the dissolution rateswere 0.5–2.7%.

104

1．基本情報
区分

河川

文献番号：91

タイトル

137

Cs and 90Sr in water and suspended particulate matter of theDnieper(英文）River-Reservoirs System (Ukraine)

タイトル

ドニエプル川水系に（ウクライナ）における水中と懸濁粒子中の 137Cs ならびに 90Sr

(和文）
キーワード

annual discharge, Dnieper River, river water, suspended particulate matter,
137

Cs, 90Sr

著者

Sansone, U., Bellia, M.,Voitsekovitch, O.V.,KanivetsV.V.

文献

Science of the Total Environment 186 (1996) 257-271（1） 対象地域
チェルノブイリ事故地域の河川（プリピアチ川）から、約 500km 下流の黒海までの経路。
（2）重要な図表

2．提言につながる情報1052．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
定期的・長期的モニタリングの成果が現れた報告であり、モニタリングの重要性が認識できる。
（2）流出挙動・経路
Sr-90 の河川水中濃度は出水時の濃度増加が明確で流量との対応が強い。一方 Cs-137 では、流量との対応は弱い。また、Cs-137 は途中の人造湖での堆積物への沈降移行が顕著。
（3）除染の際の留意点
内部被ばく、外部被ばくを含めた被ばく経路解析の下で、対策の優先度を考える必要がある。
（4）担当者のコメント
チェルノブイリ事故で汚染を受けた近傍河川は、下流の首都キエフの水源であり、沿線の灌漑・内水漁
業にも深く関わっている。福島事故と比較したとき、自然条件の違いによる挙動の違いのみならず、（む
しろ出発点として）社会条件の共通点・相違点に着目して被ばく経路・被ばく線量の考察を行うべきで
ある。

106

1．基本情報
区分

河川

文献番号：94

タイトル

A critical review of measures to reduce radioactive doses from drinkingwater(英文）andconsumption of freshwater foodstuffs

タイトル

飲料水の摂取ならびに淡水産物の消費による被ばく線量の低減方策のレビュー

（和文）
キーワード

doses, freshwater, drinking water, food stuff, intervention measures,
pathway

著者

Smith, J.T., Voitsekhovitch O.V., Hakanson, L., Hilton, J.

文献

Journal of Environmental Radioactivity 56 (2001) 11–32.

（１）対象地域
特定地域を対象としていない。チェルノブイリ事故で水産生物の汚染が生じた欧州各国での対策に関する知見のまとめ。
（２）重要な図表

107

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
湖沼の魚の汚染対策を解説している。広大な環境自体へ働きかけ、あるいは食物連鎖への介入は効果がない。最も有効な対策は、浄水プロセスや食品処理など、摂取する過程に関するものである、とする。
湖沼内の核種の生物循環が汚染の背景にあるので、モニタリングでは、魚類だけではなく、湖水、堆積物、湖沼水の化学特性も把握することが必要と判断される。
（2）流出挙動・経路
飲料水に関しては、地表面の汚染事故後、短時間で水源たる河川水の濃度の上昇、短時日での減衰が起こるので、即応的な監視と手立てが必須である。
（3）除染の際の留意点
中期的・長期的には河川経路による人の被ばく線量は、他の被ばく経路に比較して大変小さいので、河川経路の被ばく低減を目的とした除染等は費用効果の上で正当化されない。土木的対策は広域には適用不可能である。問題は土壌付着ではなく、溶存している核種であるので、ますます効果がない。
（4）担当者のコメント
水圏汚染の問題は、高度に汚染した地表から下流に至る人々に不安を生じさせ、心理的な規模の大きい問題である。本報告は、水に関わる被ばく経路といつ、何を行うべきか、何は意味がないかを論理的に解説している。とりわけ、行政に関わる人々には、事故以前の防災知識として有用である。

108

1．基本情報
区分

河川

文献番号：95

タイトル

Particulate and dissolved elemental loads in the Kuji River(英文）related to discharge rateタイトル

久慈川における粒子状ならびに溶存性の元素移行

(和文）
キーワード

fluvial transport, Kuji river, stable elements, seasonal variation

著者

Nagano, T., Yanase N., Tsuduki, K., Nagao, S.

文献

Environment International 28 (2003) 649– 658.

（１）対象地域
茨城県久慈川下流（２）重要な図表River water discharge dependence of suspended form concentration of selected elements in the Kuji River. The
marks of ○ and ●stand for data duringautumn– winter and during summer, respectively.

109

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
懸濁物を採取してその核種濃度やフラックスを検討する場合に、懸濁物の起源を考慮するにあたり有用な情報が与えられている。たとえば、流量-懸濁物濃度の関係を季節的に分離すべき事が挙げられる。
（2）流出挙動・経路
河川における核種の移動担体として懸濁物に着目。流域固有の水文条件が懸濁物の内容と量にどのように影響を与えるかを出発点にしている。その影響を実地に観測し、季節効果、降雨という流況効果を見た。さらに、運搬される微量元素のフラックスも評価した。
（3）除染の際の留意点
放射性セシウムは河川内で堆積することがあるが、放射性ストロンチウムは流下してしまう特性は、河川内の放射性ホットスポット形成と対応に関して、知っておくべき基本情報となる。
（4）担当者のコメント
また、Cs、Sr に関して、安定・放射性の同位体の固液分配が論ぜられており、類似元素の適用と限界について示唆が与えられている。また、他の微量元素も含めて、懸濁態輸送と溶存態輸送の相対的な役割比較が示されており、セシウム以外の核種の挙動理解にも役立つ。

1101．基本情報
区分

河川

文献番号：96

タイトル

Importance of colloids in the transport withinthe dissolved phase (<450 nm)(英文）of artificialradionuclides from the Rhône river towardsthe Gulf of Lions(Mediterranean Sea)

タイトル

人工放射性核種のローヌ川からリオン湾への移動におけるコロイド態(<450nm)移行

(和文）

の重要性

キーワード

transport, Rhône river, colloid, 137Cs, 106Ru, 60Co, 238Pu, 239+240Pu

著者

Eyrolle; F., Charmasson S.

文献

Journal of Environmental Radioactivity 72 (2004) 273–286（１）対象地域
フランス

ローヌ川（２）重要な図表

Concentrations (g l-1) or activities (Bq m-3) of organic carbon (OC), stable and artificial elements in the dissolved
phase (<450 nm), distributions (%)between the ‘true’ dissolved fraction (<2 nm) and the colloidal one (2–450 nm)
and mass balance recoveries (%) after fractionation runs. DL: Detectionlimit, NM: not measured; ND: notdetermined; NP: partition not possible due to a bad mass recovery; RUc: relative uncertainty on concentrations
oractivities; RUr: relative uncertainty on distributions and RUm: relative uncertainty on mass recoveries

1112．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
福島事故に関して、河川水中の放射性セシウムの形態弁別で、コロイド態弁別を行う必要性はないであろう(１−２回の確認は必要）。
（2）流出挙動・経路
原子力燃料再処理施設の平常運転に伴う液体廃棄物放流に由来する河川中の放射性核種の移動形態を明らかにしている。河川水中の放射性セシウムの移動担体として､ローヌ川ではコロイド態(2-450nm)は重要ではないことが系統的なフィールド研究で確認された。最大でも溶存態の 9%である。
（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
河川水中の放射性セシウムの移動担体として、コロイド態が論議されることがあるが、その寄与は僅少であることが理解できる。寄与僅少の確認調査が終われば、コロイド態議論に決着を付けて、他の分析にリソースを向けるべきである。

112

1．基本情報
区分

河川

文献番号：99

タイトル

NuclearAccidents:

The

Fate/Behaviorof

theChernobyl

Falloutin(英文）Scandinavian Watersheds

タイトル

原子力事故：スカンジナビア地域におけるチェルノブイリ事故フォールアウトの環

(和文）

境動態

キーワード

radioecology, remedial measures, empirical dataset, predictive model,
Scandinavian watersheds

著者

L. Håkanson

文献

Springerreference,http://www.springerreference.com/docs/html/chapterdbi
d/226395.html（１）対象地域
チェルノブイリ事故で放射性汚染の影響を受けたスカンジナビアならびに欧州の湖沼・河川・沿岸域（２）重要な図表

113

114

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
観測を行うにあたり、事態の将来予測を前提にするならば、最も影響の大きな環境因子を推定して、それらに観測の重点を置くべきである。この推定の段階においても、生態圏モデルが有効である。
（2）流出挙動・経路
河川・湖沼へ核種の到達には、地表面からの二次的な移動と、水面への直接降下の両者がある。後者は、水面が広いとき、そして事故後の早期の時点では無視できない経路となる。
（3）除染の際の留意点
水生生物への核種移行を抑制することは、水の交換が遅く、本来の K イオン濃度が低いなど、限定された自然条件以外の環境では困難と認識すべきである。
（4）担当者のコメント
生物を含めた水圏全体での核種の物理化学的・生物的循環の視点で、実地観測をどう行い、そしてどう
予測モデルにつなげるかを論じている。やや、概念的な性格はあるが、人の被曝線量低減を究極の目標にして、生態圏構成要素の核種濃度予測という明確な目的の下で行うべき観測の在り方を考えさせられる。用語説明の章、そして関連文献リストが充実し、"事典"としても活用できる。

115

1．基本情報
区分

河川、農地、森林

文献番号：101

タイトル

Discharge of dissolved and particulate 137Cs in the Kuji River, Japan

(英文)
タイトル

久慈川における溶存態と粒子態 137Cs の流出

(和文)
キーワード

Kuji River; 137Cs; discharge; existence forms

著者

T.Matsunaga, H.Amano, N.Yanase

文献

Appl. Geochem., 6(2), 159-167, 1991.

（１）対象地域

The Kuji River has a watershed of - 1500 km2 (Fig. 1). It originates from the Yamizo
mountain area in the centre of Japan, which area consists of steep hills, covered with
forests. It runs downstream through an agricultural plain and flows into the Pacific
Ocean. It travels -120 km with no artificial control structures. There are no nuclear
facilities along the river except at its mouth.
（２）重要な図表

116

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路モデルによる放射性セシウムの移行動態解析に必要なデータが報告されている。
・粒子態放射性セシウムの存在割合 高水量期＞低水量期・粒子態放射性セシウムの含有量は灰化減量と正の相関性有りー有機物との親和性を示唆。
・分配係数 1.0 ± 0.6 x105 ml/g
・1987,1988 年の放射性セシウム流出量 蓄積量の 0.04%/y（壊変補正済み）（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
放射性セシウムの移行に及ぼす降雤の影響を検討した観測とその結果は、今後の福島県内の河川における挙動を予測する上に置いて非常に重要な知見である。また、存在形態（溶存態＋懸濁態 137Cs）や分配係数の見積もりは、今後、福島での河川における放射性セシウムの移行動態を解析する基礎データとして活用することが出来る。

1．基本情報
区分

農地、森林

文献番号：103

タイトル

137

(英文)

Novozybkov distinct affected by the Chernobyl accident

タイトル

チェルノブイリ事故後の Novozybkov distinct における土壌と土壌—植物系間の

(和文)

137

キーワード

Chernobyl accident; radionuclide mobility; soil

著者

E.Korobova, A.Ermakov, V.Limnik

文献

Appl. Geochem., 13(7), 803-814, 1998.

Cs and 90Sr mobility in soils and transfer in soil-plant systems in theCs と 90Sr の移動（１）対象地域
ロシア、森林域の土壌。

The study area is situated in the western part of the Bryansk region, in the Novozybkov district mostaffected by the Chernobyl radionuclide fall- out within the Russian Federation. Contamination of theremote areas is of condensation type and the contribution of the fuel ”hot particles” to theradionuclide contamination, in general, is negligible. Moraine hills and rare ridges with acid sandy
and loam sand soddypodzolic soils in combination with the widespreadfluvioglacial wet lowlands
with soddy-gley and peat soils are typical of the area. Lowlands are mostly drained and used inagriculture for vegetable production and for hay and grazing. The flood plain of the main river Iput
and its numerous tributaries is noted for a great spatial variation of soil and vegetation cover ranging
from grassy sandy uplands to peaty depressions.
（2）重要な図表

118

119

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路
チェルノブイリ原発事故後のロシア、ポドゾル土壌における 137Cs の存在量を見積もる。リター層には80%以上、その下層の腐植層を含む土壌表層には 6.5-19.3%しか存在しなかった（図 3）。つまり、リタ
ー層により、土壌への浸透が妨げられたことを示している。

（3）除染の際の留意点
上記の点を考慮すると、リター層の除去は除染に大きく寄与する可能性が示唆される。なお、図 3 と表 1の結果を見ると、土壌から酢酸アンモニウムによる 137Cs の抽出は、ほとんど期待できない。また、
humic-gley soil では土壌の深さ 15-20 cm まで 137Cs が浸透している。これらの結果は、腐植物質の存在により、土壌中のイライト、モンモリロナイトへの収着性が減少することと調和的である。

（4）担当者のコメント

120

1．基本情報
区分

河川

文献番号：104

タイトル

Characteristics of Chernobyl-derived radionuclides in particulate form in(英文)surface waters in the exclusion zone around the Chernobyl Nuclear Power
Plant

タイトル

チェルノブイリ原子力発電所近傍汚染地域の表層水における粒子態放射性核種の特徴

(和文)
キーワード

Chernobyl; Transuranic elements; Cs-137; Sr-90; Surface water body;
Partitioning; Distributionratio

著者

T.Matsunaga, T.Ueno, H.Amano, Y.Tkatchenko, A.Kovalyov, M.Watanabe,
Y.Onuma文献

J. Contaminant Hydrol., 35 (1-3), 101-113 (1998)（１）対象地域
ウクライナ、チェルノブイリ 30 km 圏内の河川が対象。

ChNPP is located approximately 120 km north of Kiev, Ukraine. The present study took
place in the exclusion zone within a radius of approximately 30 km around ChNPP
where habitant and agricultural practices are restricted. The River Pripyat is thelargest stream in the zone incorporating the second largest stream the River Uzh, arather small stream, the River Sahan, and several other small streams as its tributaries.
Small lakes and impoundments such as the Lake Glubokoye are located primarily in theleft bank of the River Pripyat. The zone is mostly covered by artificial forests, grasslandand some former arable land. Sampling locations are depicted in Fig. 1. Of the sevenmonitoring points, the following four points were selected for more detailed analysis of
the Chernobyl-derived radionuclides.
（2）重要な図表

121

122

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路
137Cs の放射能濃度と懸濁相に存在する割合は変動し（2〜50％）、河川水中の懸濁粒子濃度に依存している。
Kd 値は他の河川の報告値の範囲内（0.63~4.5 x 104 ml/g）である。フィールドでの実測値が少なく、貴重なデータである。

（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
河川流域の 137Cs 蓄積状況に応じて河川水の 137Cs 放射能濃度も変動している。また、その存在形態も水環境により異なる。粒子との親和性が高い 137Cs の割合は、河川では最大で 50％程度であるが、Kiev
Reservior の湖水では 10％未満と非常に低い。これは 137Cs の流出挙動等に依存している可能性が考えら
れる。

123

1．基本情報
区分
タイトル

河川、農地、森林等

文献番号：107

Discharge of 137Cs and 90Sr by Finnish rivers to the Baltic Sea in 1986-1996

(英文)
タイトル

1986-1996 年にフィンランドの河川からバルト海へ移行する 137Cs と 90Sr

(和文)
キーワード

River discharges; 137Cs; 90Sr; Baltic Sea; Chernobyl deposition

著者

R. Saxén, E. Ilus

文献

J. Environ. Radioactivity, 54(2), 275-291, 2001.

（１）対象地域
フィンランド全域の河川（２）重要な図表

124

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
定点でのモニタリングの実施により、汚染された地域からどの程度河川により流出するのかを見積もり、放射性核種の河川流域での動態を常時監視していく必要がある。また、この成果は、モデル解析の信頼性を検証するためにも必要な観測である。
（2）流出挙動・経路（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
チェルノブイリ事故後、フィンランドの 5 大河川において 1986-1996 年の期間、年 4 回採取し、137Cs
放射能濃度を測定した。その結果、チェルノブイリ事故後の河川水の 137Cs 放射能濃度は、0.1~3Bq/l まで増加し、その後、徐々に減少した。しかしながら、1996 年の時点でも、事故前に比べて 1〜2 桁高い能であった。また、河川流域から沿岸域へのフラックスも計算した。その結果、フィンランドから 10 年
間に 65 TBq の 137Cs が流出した。これは、チェルノブイリ事故後、流域に沈着した 137Cs の 1.5-2.3%であり、沈着した 137Cs の大部分は流域に留まっていることを示している。

125

1．基本情報
区分

湖底堆積物

文献番号：108

タイトル

Sorption of Cs+ to micaceous subsurface sediments from the Hanford site,

(英文)

USA

タイトル

Hanford サイトの雲母を含む亜表層堆積物への Cs+の収着

(和文)
キーワード
著者

J.M.Zachara, S.C.Smith, C.Liu, J.P.McKinley, R.J.Serne, P.L.Gassman

文献

Geochim. Cosmochim. Acta, 66(2), 193-211, 2002

（１）対象地域

Core samples from the placement of four Resource Conservation and Recovery Act (RCRA)
monitoring wells surrounding the S-SX tank farm ranging in depth from 9 to 21.3 m below surface
were composited and mixed to homogeneity. The samples were all derived from the Hanford
formation, flood deposits of Pleistocene age.

（２）重要な図表

126

127

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
本論文は、高レベル放射性廃棄物が漏洩したアメリカの Hanford サイトで、流出した放射性セシウムの表層堆積物への収着性を室内実験により検討した。そのため、室内実験とは言え、自然環境を模擬した実験系で実施された研究である。実験条件は以下の様にかなり広い範囲での実験のため、天然環境のあらゆる条件に適用可能である。
ｐＨ

5.5-6.9

イオン強度

0.01〜5 mol/L

共存イオン

Na+, K+, Ca2+

セシウム濃度：10-9~10-2mol 放射性セシウム放射能濃度

3.7 x 106mCi/mol ( Bq/mol)

酢酸アンモニウムによる炭酸塩除去堆積物と除去していない堆積物では、セシウムの収着に違いは認められなかった。
収着性の特徴図４
1.セシウムの濃度の増加とともにセシウムの吸着量は増加するが、Ｋｄ値としては減少。
2.硝酸カリウムが存在する場合、同じ 0.01M では Na+に比べてＫｄ値は 2 桁低い。
3.K+、Na+ともに濃度の増加とともにセシウムのＫｄ値は減少。
図54.平衡定数の実測値と計算結果の比較より、K+、Na+共存系では Cs-K, Cs-Na との 2 サイト（年同行物の層間、粘土鉱物末端の frayed edge）でのイオン交換反応により収着していることが示唆。
電子顕微鏡観測の結果、堆積物でのセシウムの収着は、主に堆積物の雲母で生じていることが明らかと
なった。

128

1．基本情報区分

河川、リザーバー

文献番号：109

タイトル

The influence of a whole-lake addition of stable cesium on the remobilization(英文)of aged 137Cs in a contaminated reservoir

タイトル

汚染域の湖沼における aged 137Cs の再移動に及ぼす安定セシウム添加の影響

(和文)
キーワード

137

Cs; 133Cs; Reservoir; Water column; Sediments; Macrophytes;

Remobilization; Typha
latifolia; Nymphaeaodorata
著者

J.E.Pinder III, T.G.Hinton, F.W.Whichker

文献

J. Environ. Radioactivity, 80(2), 225-243, 2005.

（１）対象地域

Pond 4 (Fig. 1) is located in the lower coastal plain of South Carolina, USA, in an area dominated byweathered soils with kaolinitic clays. It was constructed in 1961 as part of a canal system (Fig. 1A)
to discharge >60 ˚C reactor- cooling waters at flow rates >10 m3 s-1 to Par Pond. Cooling waters
released from P reactor (Fig. 1A) traveled 5.6 km through the canal to enter Pond 4 along its
southern edge. They exited along the northern edge of Pond 4 into neighboring Pond 5 before
traveling an additional 2 km to Pond C and Par Pond. Water from Par Pond was subsequently pipedto P reactor for cooling purposes and was again discharged through Pond 4 to Pond C and Par Pond.

129

（2）重要な図表

130

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
一度、堆積物へ沈着した 137Cs の安定性を調べるため、本研究では、過去の原子力発電所の稼働により汚染された調整池に安定セシウム、133Cs を４kg、CsCl の形態で湖水 157,000 m3 に添加し、その後、湖水中の 137Cs 放射能濃度を測定した。その結果、湖水中の 137Cs 放射能の存在量は 3 倍（6.1 MBq）まで増加した。この増加は、水中植物の 137Cs 放射能濃度が増加したこと、室内実験の結果とその増加率がほぼ一致したことからも指示される結果である。

131

1．基本情報
区分

農地・森林域

文献番号：110

タイトル

Adsorption and desorption of 85Sr and 137Cs on reference minerals, with and(英文)without inorganic and organic surface coatings

タイトル

無機・有機物コーティングの有無による標準鉱物試料への 85Sr と 137Cs の吸脱着

(和文)
キーワード

Adsorption; Desorption radiocaesium; Radiostrontium; Clay; Coating; Humic
substances

著者

J.-P.Bllenger, S.Staunton

文献

J. Environ. Radioactivity, 99(5), 831-840, 2008

（１）対象地域
室内実験：粘土鉱物への放射性セシウムの収着性実験。土壌・堆積物の主要粘土鉱物のモンモリロナイ
ト、イライト、カオリナイト、石英、炭酸カルシウムを使用。
（2）重要な図表

132

133

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路（3）除染の際の留意点
粘土鉱物への収着性は高い。特にイライト、モンモリロナイトは高い収着性とともに不可逆性が高い。
（4）担当者のコメント
土壌に含まれる鉱物の収着性を検討した。特に、有機物（土壌から抽出した腐植物質）、鉄酸化物、アル
ミニウム酸化物のコーティングの影響を評価した。実験条件は以下のとおりである。
固液比

1:100

粘土鉱物（イライト、モンモリロナイト、カオリナイト）

1:10

石英、炭酸カルシウム

イオン強度0.01M CaCl2 腐植物質濃度

0, 5, 10, 25 mg/l

137Cs 1 kBq/ml

収着性実験結果
137Cs の収着性

Ｋｄ値

イライト＞モンモリロナイト≧カオリナイト＞炭酸カルシウム＞石英（ほぼ０）
炭酸カルシウム、石英、カオリナイトはコーティングの影響はほとんど認められない。
粘土鉱物のイライトとモンモリロナイト
有機物のコーティングにより 137Cs の収着性は減少。イライト＞モンモリロナイト
アルミニウム酸化物のコーティングにより収着量は増加——イライト
アルミニウム・鉄酸化物のコーティングにより収着量は減少——モンモリロナイト
脱着性実験結果非可逆的な収着

脱離のＫｄ

イライト＞モンモリロナイト＝カオリナイト＞炭酸カルシウム＞石英
福島地域でも土壌環境により放射性セシウムの収着性とその安定性は異なる可能性あり。

134

1．基本情報区分

モデル

文献番号：114

タイトル

Global Analysis of the Riverine Transport of 90Sr and 137Cs

（英文）
タイトル

90Sr と 137Cs の河川における移行に関するグローバルな分析

（和文）
キーワード

記載なし

著者

Jim T. Smith ,Simon M. Wright ,Matthew A. Cross ,Luigi Monte ,Anatoly V.
Kudelsky , Ritva Saxén , Sergei M. Vakulovsky ,and David N. Timms

文献

Environmental Science & Technology, 38(3), 850-857, 2004

（1）対象地域
ヨーロッパ・ロシア内の河川（2）重要な図表
ヨーロッパおよびロシアにおける複数の河川における観測結果より、河川における放射性核種の濃度
変化は、指数関数の組み合わせにより以下の式により表現される。

ここで、
θ：scaling factor（集水域の特徴に応じた放射性物質の流出のしやすさを示す指標）
D(t)：放射性核種の降下量（Bq/m2）λ：放射性核種の崩壊定数
式中のθは流域特性により変わってくる。このθと各種パラメータとの相関係数を示したものが、以下の表である。これより、特に”inland water”（水面の割合）が Sr にも Cs にも大きな影響をもたらすことが明らかになった。これをθに適用すれば、以下の図中にあるように、それぞれにおいて次のような式を用いることが推奨される。
90Sr：
137Cs：

θ=0.141(% inland water)+0.55
θ=0.0108(% inland water)+0.063

135

136

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路
式中のθ（/m）は scaling factor と呼ばれ、集水域の特徴に応じた放射性物質の流出のしやすさを示す指標である。左表によれば、砂質土壌の割合が高く、内水面（inland water）の割合が高く、土壌の有機物含有量が多く、土壌のカリウム含有量が多く、土壌水分量が多い（CTI が高い）集水域ほど、137Csが流出しやすいと言える。
なお本文献では簡易に水中濃度を予測するためとして、θの値を設定する際に内水面の割合のみを用いた式を提案している。
（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
本文献では、流域特性と放射性物質の流出との相関について、モデルを用いた考察がなされている。
放射性物質の沈着量が同程度にもかかわらず、河川水中の濃度が高いところや低いところがあれば、その要因を考察する参考になるだろう。

137

1．基本情報区分

モデル

文献番号：115

タイトル

Review and assessment of models for predicting the migration of radionuclides（英文）from catchments

タイトル

集水域からの放射性核種の移行を予測するモデルのレビューと評価

（和文）
キーワード

記載なし

著者

Luigi Monte, John E. Brittain, Lars Håkanson, Jim T. Smith, Marcel van der Perk

文献

Journal of Environmental Radioactivity, Volume 75, Issue 1, Pages 83-103,
2004（1）対象地域
特になし（モデルのレビュー論文のため）（2）重要な図表
集水域から流入する放射性物質濃度は、指数関数型の式の組み合わせで示すことができる。一般に、早い流出と遅い流出の合計による以下の式で表現される。

Cw(t)：時刻 t における集水域から流入する放射性物質濃度（Bq/m3）
ε：移行係数（/m）
D：パルス沈着量（Bq/m2）
Ai：i 番目の要素の重み
λ：放射性崩壊（/s）λi：i 番目の要素のパラメータ（/s）
これらパラメータの値は、放射性核種ごとに様々な流域で推定されている。それらをまとめたものを次ページに示す。

138

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路
集水域から流入する放射性物質のフラックスは、指数関数の組み合わせで記述される。すなわち、流出の早さに応じて分類し、それを足し合わせることで、経時的なフラックス（あるいは濃度）を理解することができる。分類の数はモデルによるが、2 段階（早い流出・遅い流出）もしくは 3 段階（早い流出、中間的な流出、遅い流出）に分けることが多い。137Cs における早い流出と遅い流出の違いは、指数関数の累乗の係数で数十倍程度である（表参照）。
流出の形態をさらにその土地の性質で分類することもある。例えば有機土壌と鉱物土壌、dry land と139

wet land などである。
（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
本文献では、集水域からの放射性物質の流出を概念的に捉えたモデルを中心にレビューが行われており、現象を詳細に記述する物理的なモデルについては、未知パラメータが多くなり必ずしも正確な予測ができるわけではない等の理由から批判的である。
なお土地の性質と流出の早さについては Smith et al.（2004）が詳細にまとめており、そちらが参考に
なる。

140

1．基本情報区分

モデル

文献番号：116

タイトル

Review and assessment of models for predicting the migration of radionuclides（英文）through rivers

タイトル

河川からの放射性核種の移行を予測するモデルのレビューと評価

（和文）
キーワード

Model, River, Contaminant, Decision making

著者

Luigi Monte, Patrick Boyer, John E. Brittain, Lars Håkanson, Samuel Lepicard,
Jim T. Smith

文献

Journal of Environmental Radioactivity, Volume 79, Issue 3, Pages 273-296,
2005（1）対象地域
The River Po (north Italy)：ただしモデル間の比較検証の対象地域として（2）重要な図表
河川水と底泥の放射性核種のやりとりは、以下の 3 つの式の組み合わせで表現される。
○河川水→底泥Fws   v  vs  Cw
ここで、
Fws : 河川水から底泥へのフラックス
v : 溶存態成分の底泥への直接的な移行速度
vs : 沈降による除去速度
Cw : 河川水中濃度○底泥→河川水Fsw  K sw Dep
ここで、
Fsw : 底泥から河川水へのフラックス
K sw : 移行速度
Dep : 底泥中濃度○底泥表層→底泥深層
Fds  K ds Dep
ここで、
Fds : 底泥表層から深層へのフラックス（不可逆）K ds : 移行速度
Dep : 底泥中濃度141

各モデルにより河川水中および魚類中の 137Cs の濃度の予測結果を以下の図に示す。

142

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
河川水中濃度は魚類中濃度に比べて迅速に減少し、また濃度レベルも小さいことが、モデル予測値ならびに観測値で明らかになっている。したがって、経時的な傾向を把握するためには検出下限値を 1Bq/L
より引き下げてモニタリングを行っていく必要がある。
（2）流出挙動・経路
河川における放射性物質の挙動は、一般的な移流拡散によるもの、底泥とのやり取りによるもの、生物による取り込みによるものの組み合わせで考えられる。
底泥とのやり取りについては、水相（溶存態・懸濁態）、底泥表層、底泥深層の 3 つに分けて考えられる。水相から底泥表層への移行プロセスとしては、沈殿、拡散、生物攪乱などがある。底泥表層から水相への移行プロセスとしては、浸食、拡散、生物攪乱などがある。底泥表層から深層への移行プロセス
は、不可逆なものとして考慮されることがある。
（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
河川水中の濃度を予測する上で重要なのは、底泥とのやり取りの記述方法である。プロセスとしては複雑であるが、それらを一体のものとしてシンプルに扱うか、別々に扱うかは、モデルによりアプロー
チが異なる。複雑なモデルは詳細な予測ができるように見えるが、パラメータが増加するため正確に予測できるとは限らない。
モデルにより予測結果にばらつきはあったが、概して河川水中濃度は初期から迅速に減少する一方、魚類中濃度は時間をかけて増加した後に緩やかに減少するといった特徴が挙げられた。

143

1．基本情報区分

モデル

文献番号：118

タイトル

Assessment of state-of-the-art models for predicting the remobilisation of（英文）radionuclides following the flooding of heavily contaminated areas: the case of
Pripyat River floodplain

タイトル

高度汚染地域における洪水に伴う放射性核種の再移行を予測する最新のモデルの評価：（和文）

プリピャチ川の氾濫原のケース

キーワード

Modelling, Radionuclides, Contaminated floodplain, Remobilisation

著者

Luigi Monte, Raul Periañez, Sergey Kivva, Gennady Laptev, GiacomoAngeli,
Haydn Barros, Mark Zheleznyak

文献

Journal of Environmental Radioactivity, Volume 88, Issue 3, Pages 267-288,2006（1）対象地域
Pripyat River（プリピャチ川、ウクライナ）（2）重要な図表
河川（水相・底質）における濃度変化を予測するモデルとして、”the University of Sevilla (Spain)”、"ENEA (Italy)”、”IMMSP (Ukraine)”の 3 つを選定した。これらのモデルは共通して以下の式で表現さ
れる。

144

ここで、式中の文字は以下の通りである。

これら 3 つのモデルを用いて、ブラインドテスト（観測値を与えずに予測すること）を行った結果を以下の図に示す。まずは 90Sr である。
続いて 137Cs である。

145

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用（2）流出挙動・経路
氾濫原に堆積した放射性物質は洪水時にフラッシュされ、河川水中濃度にも影響を与えるが、その影
響は放射性核種によって異なる。プリピャチ川における観測（1991 年）では、同じ洪水でも 90Sr では
10 倍程度濃度が上昇したのに対し、137Cs ではあまり濃度が上昇しなかった。河川水への影響という観点からは、Sr の方が Cs よりも大きいといえる。
（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
複数のモデルによりブラインドテスト（観測値を与えずに予測すること）を行った結果からは、90Sr
では洪水による増加傾向を再現することができたが、137Cs ではいずれのモデルでも過大評価となった。
しかしこの観測値を用いてキャリブレーションを行い、別の年次で再予測したところ、Cs でも妥当な予測結果を算出することができた。
このことから、氾濫原に堆積した Cs には、河川・湖沼の底泥などよりも流出しにくくなる機構が働いていると考えられる。Pripyat River のように河川水中濃度が問題となる場合には Sr の方が影響は深刻であるが、Cs が氾濫原に残りやすいということは外部被ばくによる影響が懸念される。

146

1．基本情報
区分

モデル

タイトル

（記載なし）

文献番号：120

（英文）
タイトル

簡易な流出解析モデルによる河川水中の放射性物質濃度の推定

（和文）
キーワード

放射性物質、セシウム、ヨウ素、予測モデル、流出解析

著者

吉本健太郎、矢島卓也、荒木千博、藤原直樹、此島健男子、渡邉暁人、石川美宏、古米弘明

文献

水道協会雑誌、81(4)、pp.28-38、2012（1）対象地域
久慈川流域（2）重要な図表
溶存態と懸濁態を明示的に考慮した流域・河道モデルを構築し、ここに大気モデルからの出力（地表面への降下量）をインプットすることにより、河川水中の放射性核種（131I、137Cs）の濃度を予測する。

147

ヨウ素とセシウムの物性を踏まえて適当なパラメータを設定し、河川水中の予測濃度と水道水中の実
測濃度を比較することにより、モデルの妥当性を検証している。

148

2．提言につながる情報（1）モニタリングへの活用
流出解析モデルを利用することで、河川中の放射性物質濃度を予測しながら、水源からの取水制御な
どの判断ができる可能性が示されている。また、稼働中の原子力発電所について万が一事故が発生した
場合の水道水汚染リスクの評価にも利用できる。
（2）流出挙動・経路
福島第一原発事故を受けた久慈川の水道取水地点における濃度が、提案されたモデルにより予測されている。ヨウ素は水に溶けやすい性質を有するため、溶存態ヨウ素濃度は降雨に伴い増加する降下量と流域からの流出量に応じて上昇し、降雨後も影響が残る形で徐々に低減した。一方でセシウムは、ヨウ素と比較して降下量が少なかったことに加え、土壌吸着傾向が強いため、流出しにくく、濃度も高くならなかったと推測された。
（3）除染の際の留意点（4）担当者のコメント
簡易的な解析モデルにより環境中の濃度を予測しつつ、取水制御やリスク管理に活用できる可能性が示されている。一方で本文献では河川水中の実測濃度と比較したキャリブレーション等は行われておらず、あくまで水道水中濃度との濃度レベルの比較となっているため、例えば結果に大きな影響を与えると考えられる溶存態・懸濁態の形態別降下量割合（ヨウ素は溶存態 90％、セシウムは懸濁態 90％）などのパラメータの妥当性については今後検証していく必要があると考えられる。

3．アブストラクト

149

８．ヒアリング結果
8.1 恩田裕一教授（筑波大学）（2012 年 8 月 23 日（木））チェルノブイリ事故に関連した重要文献のいくつかを情報提供いただいた。そのうち，
IAEA のレポート『ENVIRONMENTAL CONSEQUENCES OF THE CHERNOBYLACCIDENT AND THEIR REMEDIATION:TWENTY YEARS OF EXPERIENCE(Report of the Chernobyl Forum Expert Group , Environment )』や図書『Remediation ofContaminated Environment』などは特に研究に役に立つ。また，2012 年 3 月につくばで開催された IAEA Expert の Prof.Golosov の講演資料も環境中での放射性物質の挙動を理解する上で情報として有用である。
8.2 日本原子力研究開発機構（2012 年 11 月 6 日（火））①モデル研究の変遷やその内容について
歴史的潮流について，前半は Static なモデル，後半は Mark Zheleznyak 氏らをはじめとする Dynamic なモデル構築を行う研究者が出てきている。ただし，Dynamic なモデルはパラメータが多く，その値により結果が変わるのがメリットでありデメリットであるとMark 氏自身も認めている。状況に応じた使い分けが必要である。アメリカは原発が河川沿いにあるところが多く，1980 年代に Pacific Northwest National Laboratory（PNNL）が陸水域の動態に関する研究を行っている。関連論文も多い。
解析目的（流末でのフラックスを見たいのか，濃度分布まで見たいのか等）に応じてモデルの構造も変化している。時間スケールについても，長期的な予測を行いたければ構造はシンプルに，また短期的な予測であれば複雑になる。モデルで考えるコンパートメント
自体も，目的に応じて物質の動きだけを見るモデルや，水の動きも合わせて見るモデルなど，多様である。物質収支は基本的に取らないといけない。ただし，地下などに入ってしまうと実態が分からなくなるので，つじつまを合わせているものもある。ヨウ素は，ほとんど溶存態として移動するため，流域に沈着してから水と一緒に動くと考えればよい。大気中ではガスとして飛散するので遠方まで拡散する。地下水に行くと，土壌の種類や有機物などで動きが異なってくる。酸化還元の度合いでも変わる。ヨウ素の解析についてはその目的をしっかり確認しておく必要がある。ヨウ素による被ばくは大気吸引によるものが主である。したがって人へのリスクを考えると，水よりも大気が重要である。これらは同時にやらないと意味がない。今後事故が生じた際にどの程度の汚染が生じるかを予測し，浄水場への影響などを覚悟しておくという観点からは，水における動態の解析も必要と考えている。マクロなモデルで解析し，危険側に見積もっておけばよいかもしれない。
②国際プロジェクトについて
IAEA では EMRASⅡの後，MODARIA というプロジェクトを進めている。福島のデー
タも含め，モデルやデータの比較実験を行っているが，立ち上がったところであり方向性150

はまだ定まっておらず，
今年の 12 月が会合で方向性等を決定する。VAMP は水圏がメイン，
BIOMOVS は生態系がメインの研究を行ってきた。これら国際プロジェクトは，参加がボランティアベースであり，基本的には参加した研究者がやりたいことに基づき内容が検討されている。解析技術の向上に応じて内容も進んでいる。
③ モデル関連について
L. Monte 氏が 200 年代前半に複数のレビュー論文を出していることについて，重要な点として，モデルはニーズありきで構築していくことが挙げられる。流域における放射性物
質の Fate に関して， Monte 氏がまとめているもので参照可能である。L. Monte 氏は集中型モデルを基本としたモデル式を多数提案しているが，その内容にマッチする精度のデー
タが偶然集まり，それで応答関数的な式を適用している。調査とモデルをそこまで連携させて実施しているというわけではない。現状として，モデラーと調査・実験中心の研究者とのリンクは不十分と認識している。モデリングのためには質の高いモニタリングデータが必要と推進費の中でも報告できるとよい。
④ 森林関連について
森林における放射性物質の動態について，核種の種類が重要であり，化学特性や半減期の違いで動態が変わるという結果になっている。
⑤日本原子力研究開発機構で構築してきたモデルについて
a) 陸域におけるシミュレーション
解析に汎用性を持たせるため，分布型多層モデルを構築中である。パラメータ数は全部で 94 であり，一番単純な系でも 21 ある。数ヶ月～1 年くらいの解析期間を対象としている。したがって地下水については地表面から 10m 程度を対象としており，湧水は考えていない。伊自良川の森林域で計算を進めている。流量は同じでも，粒子ごとに挙動は大きく異なる。流量以外の観測値による同定検証が必要である。現在，同位体測定により，流量の分離（新しい水，古い水の割合）なども進めている。
モデルが複雑なら結果を合わせやすくなるが，意味のあるパラメータであるかどうかが重要である。
b)大気・海洋におけるシミュレーション
海洋拡散シミュレーションモデルを構築している。ここでは施設から海洋への放流と，大気由来の沈着の両方を扱うことができる。大気拡散モデルとしては WSPEEDI-Ⅱを構築している。気象モデルとして MM5 を，大気拡散モデルとして GEARN を用いている。福
島第一原発事故への適用を実施。施設からの大気放出量を観測値から逆推定した。シミュ
レーションの結果，原発北西部や東日本域での空間線量率の時間変化を再現することができた。海洋拡散シミュレーションを行った結果，北茨城の高濃度のコウナゴについては，

151

海洋放流だけではなく大気降下もないと説明できないことが分かった。海洋への放出量を推定したところ，イギリスの再処理施設からの年最大放出量よりは少ないが，旧ソ・ロシ
アの海洋投棄よりは多いことが分かった。
c) 大気・陸域・海洋結合シミュレーション
SPEEDI-MP（Multi-Model Package）を構築し，大気・陸面・陸水・海洋・波浪等の各種モデルをカップラーでつないだ複合環境の物質循環結合計算を行っている。結合モデルの大きな利点は，一旦沈着した放射性物質が蒸発してまた再沈着するなどのフィードバッ
クプロセスが計算できることである。
8.3

Mark Zheleznyak 氏（2012 年 10 月 23 日（火））①モデルについて（分配係数 Kd など）（質）Kd の内容について強調した講演であり，カリウムやアンモニアを使った式も提案されていたが，交換可能態（exchangeable form）の意味について詳しく教えてほしい。
（答）Kd の検討は段階的に進めた。単純なものから複雑なものへという流れである。
まず全体の Kd を推定するところから始めた。次は水中の Kd と，底泥中における Kd を区分して考えた。次のステップは 3 種類の土壌，クレイ，シルト，サンドについて，異なる Kd を考えた。ただし，シンプルなモデルではすぐ平衡状態に至ると仮定している。さらに物理化学的なプロセスを考慮したモデルが提案された。底泥中における交換可能態（exchangeable form）と交換不可能態（non-exchangeable form）を考慮した。交換可能
態のみが水中放射性物質に移行する。また交換可能態と不可能態の割合は場所により異なる。交換可能態の Kd の推定には，アンモニアやカリウムの濃度を用いた。水中の放射性物
質濃度は経年的に減少するが，植物プランクトンの増加等による影響により季節変動があり，時々刻々の濃度はそれによって影響される。WASP や USEPA がこうした機構を考慮するモデルを構築した。素早く反応する部分と緩やかに反応する部分が区別して考慮された。流域モデルの構築については，最初はボックスモデル，次に移流拡散モデル（1 次元），
さらに土壌とのやりとりが考慮され，氾濫原を含む分布型へと発展していった。対象スケ
ールも，最初は小さな流域から，その後のコンピュータの解析能力の向上により，大きな流域の解析へと発展した。河川濃度の変化には 2 段階あり，急減するものと，漸減するものの組み合わせで表現されていた。しかし一次元モデルでは正確に状況を予測できない。
距離だけではなく，土壌とのやりとりにより濃度が変化する。RODOS ではシンプルなモデ
ル（ボックスモデル）から複雑なモデルまで扱っている。
（問）複雑なモデルは地形や物質の存在形態などを考慮して水文・水質を精緻に再現できるという強みはあるが，一方で不確実性がある。それらのバランスをとることが必要ではないか。
（答）実際的な予測にはシンプルなモデルの方が優れている。チェルノブイリ事故時はシ152

ンプルなモデルが主であったが，その後 MIKE シリーズなどが商用パッケージとして販売されるなど，現在では複雑なモデルも主流になってきている。分布型モデルは土壌浸食や流量などを考慮することが可能という点で優れている。データが十分にある場合はそうしたモデルの適用がふさわしい。状況や目的に応じた使い分けが重要である。
（問）Kd は物質ごとに固有の値がある。しかしさまざまなサイトで溶存態・懸濁態成分を測れば，場所により異なる Kd が得られる。その現象を再現するために交換可能態と交換不可能態という概念を導入したという理解でよいか。
（答）その通りである。
（問）交換可能態（exchangable）の定義を教えてほしい。
（答）底泥中の放射性物質のことを指しており，交換可能態であれば底泥から水中溶存態に溶出する。
②放射性物質のモニタリングについて（問）Zheleznyak 氏はチェルノブイリ事故以降，継続してモニタリングを実施している。
福島では今後どのようにモニタリングを実施していけばよいのかが課題となっている。
（答）モデル構築のチームには，モニタリングを行う機関のバックアップが必要不可欠である。気象・水文観測データは国や機関により分割されている。私たちのプロジェクトもデータを統合するところから始めた。事故後の観測値の経緯を把握すると，Cs は河川でも溶存態は急速に減少するが，Sr は Cs に比べて水中で高い濃度を維持することが分かった。
海洋への影響を軽減するためには，ホットスポットに着目することが必要である。そのモニタリングはその地域に応じた分析が必要である。
③今後の研究・対策の方向性について（問）海洋への影響を見るには，微粒子に吸着した放射性物質の fate の研究に注力すべきではないか。
（答）場所により影響は様々であるが，福島でも海洋では底泥に多くが沈着していることが分かっている。もし海洋への影響を軽減したいのであれば，沿岸部に輸送される土壌を少なくすることが必要である。化学物質が専門のチームとも連携して研究を進めている。
1996 年に気象条件（河川流量）を変えた長期河川水質とそれによる人体への影響予測を行った。
（問）流量が多ければ多量の放射性物質が下流へ流れるが，一方で少なければその場に堆積したままである。つまり条件によらず，総量でみれば同じであるということか。
（答）河川システムに移行するか，底泥のシステムに残ったままかということである。

153

8.4

(独)放射線医学総合研究所 内田滋夫特別上席研究員(2012 年 11 月 21 日）

市街地関連の文献について
市街地における文献は少ないが、IAEA のレポートが充実しているので検討して頂きたい。
とくに、 IAEA-TECDOC-1678｢Environmental Modelling for Radiation Safety (EMRAS)—A Summary Report of
the Results of the EMRAS Programme (2003-2007)」
Theme_2 の WG2 のレポートと付属の資料が Urban 関係を対象としているので参考にされたい。
8.5

環境科学技術研究所（2012 年 12 月 17 日（月））①放射性物質動態モデルの文献検索について
環境科学技術研究所で構築しているモデルについても，Monte 氏やホーカンソン氏らの文献を中心に参考にしている。モデルの文献レビューであれば，それらがやはり参考になる。モデルで重要となる分配係数 Kd や濃縮係数については，IAEA Technical Reports
Series No.472 にまとめられている。
「環境パラメータ・シリーズ」という文献に国内の Kd
もまとめられている。ただし Kd は開きが大きく，モデルの感度も高いため，使用には注意が必要である。樹木がカリウムのかわりに Cs を取り入れることについては，カリウムの代
わりに Cs というよりも，カリウムと一緒に Cs を取り込むと考えるのが一般的である。選択的に Cs を取り入れるということはキノコ以外ではあまりないと思われる。腐植したリターをまず吸収するのが地衣類であり，キノコへの影響は大きい。内部被曝などの検討のときには考慮が必要だが，物質の移行という面では考慮の必要はないのではないか。
②環境科学技術研究所で構築してきたモデルについて
a)湖内におけるシミュレーション
日本原燃のサイクル施設から，微量の放射性物質が大気や海洋に放出されている。大気への放出のメインはクリプトン（希ガス），海洋へはトリチウムである。双方，ごく微量の
Cs も含まれている。したがって，トリチウム，カーボン，ヨウ素，Cs が解析対象のメインとなっている。尾駮沼を対象としてモデル化を行った。汽水域のモデルであり，塩分濃度が高く，内湾的魚種が多い。プロジェクトとしては終了している。放射性物質を対象としたモデルは，コンパートメントモデルが主である。IAEA の BIOMOVS（バイオムーブス）というプロジェクトで活発に検討された。VAMP，AQUASCOPE，MORIA などが代表的なモデルである。一方で本研究の OBUCHI はハイドロダイナミックなモデルである。塩分躍層があるため，密度層が考慮できる多層レベルモデルを構築。湖内水平 50m メッシュ，
鉛直 0.5～1m ごとに 7 層に分割している。計算結果の検証について。塩分濃度については，計算の方が少ない傾向にあった。流動もスパイク的なものは再現できていない。しかしモデルの目的は中長期の予測なので，これで進めている。一次生産量については，春と秋の 2

154

山のブルームが観測されているが，水温が低くて春先のブルームが表現できていない。プ
ランクトン種をケイソウだけにしているためと考えている。137Cs も解析している（核実験フォールアウトが主）。福島の事故の前は，湖水中の Cs 濃度は塩分濃度と正の相関があった。Cs は淡水よりも海水に溶けやすく，淡水だと懸濁化して除去される一方，海水だといったん落ちたものが再び溶け出すためである。生物における放射性物質濃度は，モデルから現存量を算出し，濃縮係数（CF）で計算している。放射性壊変は考慮している。湖水中の Cs 濃度は，塩分濃度があえばよく合う。しかし湖内底泥中の鉛直プロファイルについてはなかなか合わない。気象研が観測している降下物のプロファイルデータに直結する計算となっており，集水域の影響を考慮していないためと考えられる。そこで流域モデルの必要性が検討された。新しい尾駮沼モデルでは，集水域と湖水と海域をカップリングしたモデルとしている。海水より淡水の方が CF が 10～100 倍くらい高い。生物における放射性物質濃度を推定する方法としては，CF と動的手法の双方あるが，濃縮係数の方法がよく使われる。動的手法は，継続的な放出の予測に有効である。
b)陸域におけるシミュレーション
尾駮沼への流入河川は 1 つであり，そこを対象とした流域モデルづくりを行っている。
ベースは SWAT である。水の流れはサブ流域ごとに計算し，土壌流出量については HRU（Hydrologic Response Unit）に基づくメッシュごとに計算する。ただし SWAT は地下水をあまり考慮していないため，地下水のモデルを新たに加えている。Cs 流出の推定には表面流出の寄与を正確に予測することが重要である。そこで同位体比の調査を行っている。
降水と河川水の酸素同位体比の違いを利用して CN（Curve Number）のパラメータに活用している。その結果を活用してモデルを改善したが，粒子負荷は実測の 3 倍程度になってしまっている。湖底堆積物の鉛直プロファイルは，計算上は高く見積もられる。堆積速度
や表層土壌からの流出なども考慮したが，なかなか合わせ切れていない。溶出も考えられていない。一方でトリチウムは水の流れだけで決まるのでうまく合わせられている。
8.6

京都大学（2013 年 1 月 24 日（木））①大気中核実験によりフォールアウトした放射性物質の動態について
1960～70 年代に，京都大学の井上頼輝元教授らを中心に土壌中の挙動解明を目的とした多数の研究が実施されている。主に，帯水層，通気層中の動態を把握するための実験的検討がなされたもので，環境中の動態を直接研究したものではない。放射性廃棄物の地中処分の評価などの研究も行っており，土壌・地中での移行についてはかなり整理されている。
例えば，「井上ら（1975），放射性核種の土壌と水との分配係数値，日本原子力学会誌」などがある。また，環境中の調査と予測に関する文献として「森澤眞輔，井上ら（1983），フォールアウト Sr-90 の成層通気層内移動とその分布の予測，日本原子力学会誌」，「放射性物質による陸圏の汚染と線量推定の諸問題

報文集，NIRS-M-31，放射線医学総合研究所，

155

1979，http://www.nirs.go.jp/publication/irregular/02.shtml」が参考になるものと思われた。この他，放射線医学総合研究所が長期にわたるモニタリングデータを公表している。
http://www.nirs.go.jp/rd/db/index.shtml，1990 年代に原子力環境整備センター（現：原子力環境整備促進・資金管理センター）から出版されている「環境パラメータ・シリーズ」に，日本および諸外国の土壌種別の分配係数，農作物や淡水生物・海洋生物への移行係数・濃縮係数が整理されている。ホームページにも公開されている。恩田先生の書籍「人工林
荒廃と水・土砂流出の実態，2008」，「水文地形学－山地の水循環と地形変化の相互作用－．
1996」にも大気中核実験を起源とした放射性物質の森林土壌中の深度分布，および，土壌
浸食による流出量推定，起源推定などの方法や結果が紹介されている。広島・長崎の原爆
フォールアウトの再評価に関する文献などもある。動態モデルも含め摂南大学の島田洋子
准教授が詳しい。
②森林環境中の動態について
森林域の放射性物質動態とそのモデル化について，「W.R.Schellet.al (1996), A Dynamic
model for evaluating radionuclide distribution in forests from nuclear accidents, Health
Physics, vol.70, No.3, pp.318-335」，書籍「I.Linkov and W.R.Schell（1999），ContaminatedForest」をはじめいくつかの文献がある。この本の 56-57 ページに，チェルノブイリ事故
後の，針葉樹および混合林における表面流出による放射性物質の流去率が斜面傾斜別に示されおり，事故後 3 年ほどを経過したところでピークおよび平衡状態をむかえることが示されている。このことは林冠部に沈着した放射性物質は数年以上をかけて林床に落ちてくることを示唆していると思われる。山林部の除染方法を検討するための重要な知見と思われる。土壌中の挙動を予測するため，岩手大学の颯田先生などと協力して，岩手県の森林域，京都市吉田山などのフィールドで調査を行っている。134Cs と 137Cs を測定すれば，福島の影響と大気中核実験の影響を分離できる。大気中核実験の頃のフォールアウトは岩
手では表層下 5-8cm にピーク，吉田山では 10cm 以深にピークが残っている。有機層，降雨・降雪，地形の違いが影響していると思われるがはっきりしたことはわからない。これ
らの調査結果をもとに，土壌中の挙動を予測するモデルを開発しているところである。モ
デルでざっと計算したところ，50 年前のフォールアウトについては，ほとんど流出せずに土壌に残ると仮定しても，下層への移行と地中深度分布をほぼ再現できた。ただし，大気中核実験によるフォールアウト量の評価自体が正確とは言えないので結果の解釈には注意が必要である。
③水環境中の動態，モデリングについて
土壌に収着した後の Cs は土壌，粘土粒子への分配が高いので，一般に水とともに移動す
るのは粘土粒子とともにと考えられる。ざっくりと土砂流出を扱うモデルではなく，土壌や地形条件別に粘土粒子成分の流出を評価するような調査研究とモデリングが必要と思わ156

れる。貯水池やため池などに堆積していくだろうが，人が近づいて常時利用するようなと
ころでなければ被爆線量としては問題になりにくいのではないか。ただし，泥上げ・浚渫，排砂などを実施する段階では大きな問題となる可能性がある。堆積量の評価と，対策の検討をしておく必要がある。底質中と土壌中とでは放射性物質の挙動は異なっているだろうと思う。底質における分配係数などについても知見整理しておくとよい。人への暴露という観点からは生態系を含め評価し，生物への移行・濃縮を評価することが重要である。粘土粒子とともに Cs が取り込まれるのかどうか，取り込まれた Cs はどの部位に濃縮されているかなどの調査が重要となると思われる。
④動態全般について
IAEA の TecDoc や IAEA が 2006 年に出した「Environmental consequences of theChernobyl accident and their remediation: Twenty years of experience」という報告書も重要であり，137Cs や 90Sr などの aquatic systems における動態に関する研究もサーベイされている。下水汚泥中のシリカ量に着目している。土壌粒子由来のものがどの程度入ってきているのかざっくりと評価する基準と成り得るかもしれない。
⑤モニタリング，除染について
環境動態モデルなどを用いて空間分布やクリティカルパスを把握したうえで集中的に監視を行うべきであろう。被爆線量やリスクを勘案したうえでモニタリングポイントやモニタリング方法を判断すべきと思う。例えば，フォールアウト後，年数が経過するにつれてモニタリングポストによる γ 線空間線量の測定値が，航空機から測定した場合の値に比べて減少速度が大きいことがある。放射性物質が地面下に移行していくにつれ，土壌によって γ 線が遮られ線量が減少するのだが，低い位置で測定しているモニタリングポストの方が遮られる割合が増えやすい（モニタリングポストから遠い地点になるほど，モニタリン
グポスト方向への土壌厚が大きくなる。そのため少し地下に移行するだけでも届かなくな
る。航空機の場合は地面から垂直に飛んでくる成分を測定しているので，少々地下に移行したくらいでは減少しない）。このことは，被爆線量と環境中（土壌中）物質量は対応しないことを示しており，測定法の違いも念頭において評価せねばならないことを示している。
土壌（環境）中の物質量を評価するために，地下何 cm までの土壌で評価するかも重要な要素となり得る。地下への移行に伴い生活者の被爆線量は減少しているのに，深いところま
での物質量で評価していると土壌（環境）中濃度は減少しないという齟齬が起こる。除染については，現時点の空間線量の基準だけで行うのではなく，目標時期を定めることが重要だと思われる。2 年後とおくのか 5 年後とおくのかで全然違ってくる可能性もある。環境中の動態や環境半減期を考慮したうえで，目標時期における線量を基準に除染方法や除染範囲を検討する必要がある。

157

8.7 国立保健医療科学院
環境中に放出された放射性物質は水道施設にとっても重要な監視項目である。浄水処理過程における放射性物質の挙動について，国立保健医療科学院においてヒアリングを行い，放射性物質の浄水処理による除去性に関する情報を提供いただいた。浄水処理において，粒子に吸着された懸濁態の放射性セシウムは凝集沈殿処理により大半が除去可能であるが，溶存態のものはほとんど除去されないことが指摘されている。
下記は，国立保健医療科学院と東京都水道局において独自に実施された実験結果を中心とした放射性セシウム除去性に関する知見で，情報提供いただいた資料である。

『放射性セシウムの浄水処理による除去性』
著者：小坂浩司 1，渡辺崇一 2，小林康浩 2，佐々木真 2，浅見真理 1，及川智 2，
土屋かおり 2，大野浩一 1，秋葉道宏 3

1.

1

国立保健医療科学院生活環境研究部水管理研究分野，

2

東京都水道局，

3

国立保健医療科学院

はじめに
2011 年 3 月 11 日に発生した東日本大震災にともなう原子力発電所の事故によって，大量の放射性物質が環境中に放出された。この影響で，水道水（あるいは浄水）中から放射性セシウム（134Cs，137Cs）が検出される場合もあったが，飲食物制限に関する指標値（飲料水：200 Bq/kg（134Cs と 137Cs の和））を超える事例は報告されなかった 1,2)。
131I や 134Cs，137Cs の浄水処理プロセスでの除去では，イオン交換処理や逆浸透処理による除去性が高いことが報告されている 3–5)。しかし，これら処理法は既存の浄水場での速やかな適用は困難であり，131I については（粉末）活性炭処理，134Cs および 137Cs について
は凝集沈殿処理が適用可能な対応と考えられている 1,2,6)。134Cs，137Cs の凝集沈殿による除去性については，セシウムイオン（134Cs+，137Cs+）のみの場合には除去率が低かったが，濁質成分を添加した場合には向上したことが報告されている 5,7)。
これらの報告は，浄水処理プロセスで 134Cs，137Cs の除去を行う場合，その形態について考慮する必要があることを示唆している。環境水中の場合，放射性物質は複数の形態で存在し，その割合は水によって異なると推測されるため，どういった形態での存在が考えうるかを理解することが重要である。環境中の放射性物質濃度は非常に低いため（例：137Cs 1 Bq = 3.1×10-13 g），化学分析によってその形態を明らかにすることは困難であるが，各形態の物理化学的特性を踏まえた前処理により分別し，放射性物質として検出した結果を元に，環境中の放射性物質の形態別濃度は評価されている 8)。加えて，環境中での非放射性核種の形態も，放射性核種とは起源や濃度が異なるため一致しない場合もあるが，放射性物質の環境中，浄水処理プロセス中での挙動を推測する上で役に立つ。

158

2.

放射性セシウムの環境中での存在形態

2.1 環境水中での存在形態
134Cs，137Cs が，大気から乾性沈着，湿性沈着によって降下するとき，水溶性のエアロゾルについては，溶解して 134Cs+，137Cs+として存在すると考えられる。東日本大震災以
降の濁度が低い池の水の場合，放射性セシウムの形態は溶存態（0.5 μm の PTFE フィルターを通過）で，そのほとんどが 134Cs+，137Cs+の形態であったことが示唆されている 9)。また，2011 月 3 月 31 日に採取した雨水を複数の種類の層からなる模擬カラムに通水したと
ころ，137Cs（31 Bq/L）は，砂層や土壌層でほぼ吸着されたことから 11)，同様に 137Cs+としての存在が示唆されている。134Cs+，137Cs+として存在している場合，その後，環境水中の濁質に収着することで，粒子状になると考えられる（粒子状になる程度は，濁質の種類
や濃度，濁質との接触時間等によって異なる）。一方，土壌等に沈着した 134Cs，137Cs については，土壌に収着し，表流水に流出すると，水中ではそのほとんどが粒子状として存在すると考えられる。
Cs+のフミン質への結合性については，非常に弱い錯体を形成することが報告されている12)。結合性の強さを他の金属の陽イオンと比較した場合，セリウム>鉄>マンガン>コバルト≥ ルテニウム ≥ ストロンチウム>セシウムの順となる。Cs+の錯体は，エチレンジアミン四酢酸（EDTA）等の工業用キレートに対しても安定性が低い 12)。このため，水中での錯体としての存在は，134Cs，137Cs の挙動としては大きな影響をおよぼすものではないと推測されている。
一方，粒子状として存在していた 134Cs，137Cs が，表流水に降下したとき，その割合は多くはないかもしれないが，溶解せずに粒子状として存在する場合も推測される。しかし，
この点については詳しい報告はない。
2.2 セシウムイオンの収着機構
Cs+の濁質成分への収着機構は，幾つもの文献で報告されている 12–15)。詳細はそれらの文献を参照されるのが望ましいが，ここでは概要を述べる。
土壌での Cs+の主な収着剤は層状ケイ酸塩であると考えられている 13)。イライトやバー
ミキュライト等の幾つかの雲母系鉱物は，層状ケイ酸塩鉱物として知られている 12)。収着機構には，二種類ある。一つは，水和した Cs+と，底面あるいは中間層内の陰イオン性表面や末端の解離した水酸基との静電相互作用の結果，形成される外圏（outer-sphere）錯体である 13)。Cs+はイオン半径が大きく，水中ではほとんど水和せずに存在しており 15)，この結合は弱い。もう一つは，末端破壊部（FES）や外底面，あるいは中間層内における，Cs+と粘土鉱物の配位子部位との間の強い電子結合によって形成される内圏（inner-sphere）錯体である 13)。特に，FES は強い親和性を有する収着部位である。脱水和した Cs+のイオン半径が層状ケイ酸塩の二重三方晶形シロキサン（Si-O-Si 結合を有する物質）の空洞の半径と近いため，Cs+が負に帯電したシロキサン部位に収着すると，内圏（inner-sphere）錯体

159

が形成される 44)。Cs+の土壌や鉱物への収着機構として知られているのは後者である。
式（2）で表わされるセシウムの固相への収着係数（Kd L/kg）は，様々な土壌や鉱物について報告されている。国際原子力機関（IAEA）は，469 の土壌（砂，ローム，粘土，有機物）についてのセシウムの Kd は，4.3～3.8×105 L/kg（平均：1.2×103 L/kg）であった
ことを報告している 16)。米国環境保護庁（USEPA）は，実験条件としてイオン強度が< 0.1
M，pH が 4～10.5，Cs+濃度が< 10-1 M，フミン質濃度が< 5 mg/L，EDTA 等の有機キレー
トが存在していない場合に当てはまる，177 の土壌および純鉱物の Kd は，0.6～52000 L/kg
（平均：2635 L/kg，中央値：247 L/kg）であったことを報告している 12)。そのうち，土壌のみの Kd は，7.1～7610 L/kg（平均：651 L/kg，中央値：89 L/kg）であった 12)。
また，広い Cs+濃度範囲で固相への収着を検討した場合，Freuindlich 式でのパラメータが報告されている（式（3））。46 のデータについて，係数 a は 0.000013～6070 L/kg（平均：252 L/kg，中央値：0.222 L/kg），係数 b は 0.013～1.1 （平均：0.696，中央値：0.720）であった 12)。
Kd = [Cs]固相/[Cs]溶液

式（2）[Cs]固相 = a[Cs]溶液 b

式（3）[Cs]固相：単位重量当たりの固相に収着したセシウム量（mol/kg）[Cs]溶液：溶液中のセシウム濃度（M）
a：係数（L/kg）b：係数
2.3 凝集沈殿処理によるセシウムの除去性（実験室実験）
本節では，実験室実験での凝集沈殿処理による 134Cs，137Cs の除去性について述べる。
凝集沈殿処理による 134Cs，137Cs の除去性は，その形態によって異なる。
図 1 に，東日本大震災以降に採取した，河川水と池の水中の 134Cs，137Cs の凝集沈殿処
理による除去結果を示す（134Cs と 137Cs の合算濃度：12 Bq/L（河川水），20 Bq/L（池の水））9)。対象とした河川水は濁度 51 度と高く，134Cs，137Cs は，ろ過のみで 86%，87%除去されていたことから，多くが粒子状として存在していた。このため，134Cs，137Cs は，濁度と一緒に凝集沈殿処理によって，高い割合で除去された。

160

134Cs、 137Csの除去率（%）

100

80
134Cs
137Cs

60

40

20

0
ろ過のみ（河川水） 凝集沈殿（河川水） ろ過のみ（池の水） 凝集沈殿（池の水）図 1 凝集沈殿処理による 134Cs，137Cs の除去（134Cs と 137Cs の合算濃度：12
Bq/L（河川水），20 Bq/L（池の水）；濁度：51 度（河川水），0.3 度（池の水））9)

一方，池の水の場合，濁度は，0.3 度と低く，凝集沈殿処理でほとんど除去されていない。
134Cs，137Cs のほとんどが溶存態として存在し，また，粉末活性炭処理ではほとんど除去されず，しかし，陽イオン交換樹脂での除去率は高かった（図 2）9)。これら除去特性は，Cs+を用いた実験結果と同様であったため 5,17)，池の水中の溶存態の 134Cs，137Cs は，そのほとんどが 134Cs+，137Cs+として存在しており，凝集沈殿処理での除去性が低かったと推測されているろ過のみの場合に比べて，凝集沈殿処理の方が 134Cs，137Cs の除去率が若干高くなっている。この理由については不明であるが，例えば，0.5 μm の PTFE フィルターを通過した成分に収着していた 134Cs，137Cs が，凝集沈殿処理で除去された可能性が推測されている 9)。また，実験上の留意点として，試料水をろ過する場合，ガラス繊維ろ紙では 134Cs，137Cs が除去されたため，有機性のフィルターが適していることが報告されている 9)。

161

100
134Cs
134Cs、137Csの除去率 (%)

80

137Cs

60

40

20

0
凝集沈殿

図 2

粉末活性炭

陽イオン交換凝集沈殿処理，粉末活性炭処理，陰イオン交換による池の水中の134

Cs，137Cs の除去（134Cs と 137Cs の合算濃度：20 Bq/L；濁度：0.3

度）9)134Cs+，137Cs+の形態で存在している 134Cs，137Cs

は，濁質を共存させることで凝集沈殿処理での除去性が向上する。図 10，11 で用いた池の水に，河川の底泥を加えて 24 時間
接触させた後に凝集沈殿処理を行った場合，134Cs，137Cs の除去率は，濁度としての添加量
が 0，5，10，30 度において，それぞれ 5%～6%，56%～60%，67%～73%，91%～92%向
上した 9)。また，別の河川底泥を用いた場合でも除去率が向上した。Morton および Straub5)
は，濁質成分がない場合の 137Cs-バリウム（137Ba）の除去率は 0%～6%であったが，共存した場合（粘土成分：100 mg/L）は 35%～65%となったことを報告している。小林ら 7)は，原水（濁度：10 度）にイオンの形態の 137Cs を添加した場合，凝集沈殿処理による除去率
が 10.9%～31.0%であったのが，人工濁水（濁度：95 度）を添加した場合には 70.9%～75.5%であったことを報告している。Cs+は，水中で濁質に収着することが知られており 18,19)，濁質を添加することで，粒子状の形態として凝集沈殿処理で除去されたと考えられている。
報告によって濁質成分の添加効果の程度が異なっているが，添加する濁質成分の種類，
濁質との接触時間といった処理条件や対象水質の違いが考えられる。例えば，Cs+の濁質への収着は，8 時間以降は変化しなかったとの報告がある 19)。Cs+の濃度については，環境水中の場合，134Cs+，137Cs+だけでなく，非放射性核種についても考慮する必要があると推測される。
これまでの結果から推測される，図 1，図 2 で用いた河川水と池の水中の 134Cs，137Csの存在形態とその割合について，図 3 にまとめる 9)。

162

Cs+

形態不明

粒子状

割合 (%)

100

凝集沈
殿処理
で除去
される
成分

0
河川水

池の水

図 3 河川水，池の水中の 134Cs，137Cs の推測される存在形態 9)2.4 浄水場でのセシウムの除去性
実際の浄水場においても，粒子状の 134Cs，137Cs の割合が高い場合，浄水処理プロセスで除去される。図 4 に，2011 年 4 月 20，28 日の浄水場における 134Cs，137Cs の挙動を示す（原水中の 134Cs と 137Cs の合算値：5.8 および 12 Bq/L）9)。浄水処理フローは，凝集沈殿処理後に 2 系統に別れ，それぞれ生物活性炭処理と急速ろ過処理の組み合わせ，緩速ろ
過処理となっている。いずれの調査日においても，134Cs，137Cs は，凝集沈殿処理によって除去されていることがわかる。それぞれ濁度が 25，51 度と比較的高い値で，粒子状の割合が高いと推測され，実際，4 月 28 日の場合は，粒子状の割合が 86%～87%であったことが確認されている 9)。
15
137Cs

134Cs、 137Cs濃度（Bq/L）

12

134Cs
9

6

3

<0.83 <0.59<0.76 <0.67 <0.58 <0.65 <0.63<0.50 <1.0 <0.47 <0.58<0.57 <0.60 <0.69

0
4/20

4/28
原水

4/20

4/28

沈殿水

4/20

4/28

生物活性炭処理水

4/20

4/28

急速ろ過水

4/20

図 4 浄水処理プロセスにおける 134Cs，137Cs の挙動 9)

163

4/28

緩速ろ過水

東日本大震災での原子力発電所事故の直後では，浄水発生土中には，地域によってその値は異なるが，134Cs，137Cs がその合算濃度として数千，数万 Bq/kg-dry と高い濃度で存在していたことが報告されている 20)。この結果も凝集沈殿処理で粒子状の 134Cs，137Cs が除去されていたことを裏付けている。
別の浄水場では，2011 年 5，8 月のろ過砂の上層部から，134Cs，137Cs がそれぞれ数十
Bq/kg-wet の濃度で検出された 9)。この理由として，凝集沈殿処理で沈殿しきれなかった
134Cs，137Cs を含むフロックがろ過砂で捕捉されたことが考えられる。あるいは，ろ過砂の種類や状態によって程度は異なるが，137Cs+-137Ba2+は砂ろ過で除去された（38.2%～99.7%）という報告 21)があることから，134Cs+，137Cs+がろ過砂に収着された可能性も考えられた。
この報告では，砂ろ過による除去は，通水の初期段階でおこり，その能力は大きくはない
ため，除去効果としてはろ過水量が限定されると述べている 21)。
また，非放射性セシウムである 133Cs について，東京都朝霞・三園浄水場で実態調査を行ったところ，凝集沈殿処理で全セシウムは 75%～80%程度除去されていたことが報告されている 10)。また，濁度が 51～80 度の三郷浄水場の原水について，粒子状と溶存態に分けた
場合，粒子状の割合は 76%～83%であった（図 5）10)。この報告では，測定における前処理の問題で，粒子状のセシウムの割合は過小評価されている可能性を述べているが，これらの結果は，上述した 134Cs，137Cs の場合と同様，凝集沈殿処理によって，セシウムが除去可能であることを示している。
0.15
溶存態
133Cs濃度（mg/L）

粒子状
0.1
82%
83%

0.05

76%

0
51

78
原水濁度（度）80

図 5 三郷浄水場の原水中の 133Cs の粒子状，溶存態の割合 10)

一方，実際の浄水場において，137Cs の除去率が高くなかった結果も報告されている。浄水処理フローが，凝集沈殿処理，急速砂ろ過処理，緩速砂ろ過処理の浄水場で，原水と浄水の 137Cs は，それぞれ 4.66±0.10，4.25±0.03 mBq/L であった 22)。また，凝集沈殿処理での沈殿物中の 137Cs も，< 2 Bq/kg-dry と小さかった。この浄水場では，湖沼水を原水としているが，濁度は低かったことから（0.80 FNU），137Cs は，その多くが溶存態として存在

164

していたことによると考えられる。
東日本大震災以降，水道水（あるいは浄水）中から 134Cs，137Cs が検出されているが 1,2)，凝集沈殿処理が行われていた浄水場の場合，134Cs+，137Cs+として存在していたことによると推測される。前節でも述べたが，このような場合，凝集沈殿処理前に濁質等を添加し，134Cs+，137Cs+を粒子状にしてから，凝集沈殿処理を行うことで，除去率が向上すると考えられる。
これまでの結果を踏まえ，図 6 に，各媒体での 134Cs，137Cs の形態とその変化について整理した。大気から環境水へ降下した際の粒子状の 134Cs，137Cs といった，これまでの報告では割合として多くはないと考えられる経路も，考えうる経路として記載した。

大気

浄水処理

環境水

水道水

（主に河川水）

Cs
粒子

Cs

除去

粒子

（凝集沈殿、ろ過）

粒子状セシウム
粒子

Cs I

＋
Cs

ヨウ化セシウム

セシウムイオン

除去性低い

＋
Cs

（凝集沈殿、ろ過、活性炭）

Cs O H水酸化セシウム

地表に降下したセシウムのほとんどは、土壌に収着し、環境水には粒子状として流出

H 水素

O 酸素

I ヨウ素

Cs セシウム

図 6 環境中，浄水処理プロセスにおける 134Cs，137Cs の挙動の概念図

3.

おわりに
134Cs および 137Cs の浄水処理による除去性について，それぞれ粉末活性炭処理，凝集沈殿処理を対象に，著者らの成果を中心にとりまとめた。いずれの場合も，環境水中や浄水処理プロセスでの存在形態によって除去性が異なるため，存在形態に関する情報の整理も重要である。また，共存物質による影響についても触れたが，どの程度影響するかは実際の環境水によって異なる。例えば，放射性物質濃度の処理への影響については，放射性物
質の濃度は低いが，非放射性核種がより高い濃度で共存しているため，同一の形態で存在している非放射性核種の濃度も考慮する必要性があると考えられる。これらも含め，十分に明らかになっていない点については，今後も知見の蓄積が望まれる。

165

謝辞

浄水場での実態調査にあたり，関係事業体の方々にご協力いただいた。ここに，記して謝

意を示す。

引用文献
1) 水道水における放射性物質対策検討会．水道水における放射性物質対策中間とりまと
め，2011．
2) 浅見真理，秋葉道宏．水道水中における放射性物質の概要と課題．保健医療科学，60，
306～313，2011．
3) Brown J., Hammond D. and Wilkins B. T. Handbook for assessing the impact of aradiological incident on levels of radioactivity in drinking water and risks tooperatives at water treatment works. HPA-RPD-040, 2008.
4) Brown J., Hammond D. and Wilkins B. T. Handbook for assessing the impact of aradiological incident on levels of radioactivity in drinking water and risks tooperatives at water treatment works: Supporting scientific report. HPA-RPD-041,
2008.
5) Morton R. J. and Straub C. P. Removal of radionuclides from water by water
treatment processes. J. AWWA., 12, 545–557, 1955.
6) 厚生労働省健康局水道課．水道水中の放射性物質に係る管理目標値の設定等について．
2012．
7) 小林宇五郎，大関三郎，相田晴子，山本ヒサ．水の放射能除染に関する基礎試験．水道協会雑誌，417，30～37，1969．
8) Noguchi H. and Murata M. Physicochemical speciation of airborne 131I in Japan
from Chernobyl. J. Environ. Radioact., 7, 65–74, 1988.
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after an explosion at a nuclear power plant due to the Great East Japan Earthquake.
Water Res., 46, 4397–4404, 2012.
10) Watanabe S., Kobayashi Y., Tsuchiya K., Sasaki M. and Oikawa T. Removal ofradioactive cesium in drinking water treatment processes. The 4th IWA Asia-Pacific
Young Water Professionals Conference, 2012.
11) Ohta T., Mahara Y., KubotaT., Fukutani S., Fujiwara K., Takamiya K., Yoshinaga
H., Mizuochi H. and Igarashi T. Prediction of groundwater contamination with 137Cs
and 131I from the Fukushima nuclear accident in the Kanto district. J. Environ.
Radioact., 111, 38–41, 2012.
12) Office of Radiation and Indoor Air Office of Solid Waste and Emergency Response,
United States (U. S.) Environmental Protection Agency and Office of Environmental

166

Restoration, U. S. Department of Energy. Understanding Variation in Partition
Coefficient, Kd, Values Volume II: Review of Geochemistry and Available Kd Values
for Cadmium, Cesium, Chromium, Lead, Plutonium, Radon, Strontium, Thorium,
Tritium (3H), and Uranium. 1999.
13) Bostick B. C., Vairavamurthy M. A., Karthikeyan K. G. and Chorover J. Cesium
adsorption on clay minerals: an EXAFS spectroscopic investigation. Environ. Sci.
Technol., 36, 2670–2676, 2002.
14) Kirkpatrick R. J. and Kim Y. 23Na and 133Cs NMR study of cation adsorption onmineral surfaces: Local environments, dynamics, and effects of mixed cations.
Geochimica et CosmochimicaActa, 61, 5199–5208, 1997.
15) 山口紀子，高田裕介，林健太郎，石川覚，倉俣正人，江口定夫，吉川省子，坂口敦，
朝田景，和穎朗太，牧野知之，赤羽幾子，平舘俊太郎．土壌－植物系における放射性セシ
ウムの挙動とその変動要因．農業環境技術研究所報告，31，75～129，2012．
16) International Atomic Energy Agency. Handbook of parameter values for theprediction of radionuclide transfer in terrestrial and freshwater environments.
Technical Reports Series No. 472, 2010.
17) Rivera-Utrilla J., Ferro-Garcia M. A., Mata-Arjona A. and González-Goméz C.
Studies on the adsorption of caesium, thallium, strontium and cobalt radionuclies on
activated carbons from aqueous solutions. J. Chem. Tech. Biotechnol., 34A, 243–250,
1984.
18) Khan S. A. Sorption of the long-lived radionuclides cesium-134, strontium-85 andcobalt-60 on bentonite. J. Radioanal. Nuclear Chem., 258, 3–6, 2003.
19) Bucur C., Olteanu M., Dulama M. and Pavelescu M. Cesium sorption/desorption
on saligny geologic formations. Rom. J. Phys., 56, 769–783, 2011.
20) 厚生労働省健康局水道課．第 6 回水道水における放射性物質対策検討会資料，2012．
21) 大塩敏樹．砂ろ過によるセシウム 137，ストロンチウム 90 の除去について．水道協会雑誌，306，42～47，1960．
22) Gäfvert T., Ellmark C. and Holm E. Removal of radionuclides at a waterworks. J.
Environ. Radioact., 63, 105–115, 2002.

167

９．平成 24 年度環境省環境総合研究推進費【ZRFB-12T1】「流域に沈着した放射性物質の移動と消長に関する文献調査及び知見整理」講演会報告＊（公社）日本水環境学会では平成 24 年度環境省環境総合研究推進費革新型研究開発領域（統合評価枠）において，【ZRFB-12T1】「流域に沈着した放射性物質の移動と消長に関する文
献調査及び知見整理」をテ－マとした，流域に沈着した放射性物質，およびその類似物質の環境中挙動に関する文献調査を行い，放射性物質の環境中での移動および消長についての科学的知見を集約・整理している。
今回，長年チェルノブイリで実際に放射性物質の環境動態の調査研究に携わっている
Mark Zheleznyak 博士（Head of Department of Environmental Modeling, Institute ofMathematical Machines and Systems, National Academy of Sciences of Ukraine）が来日されたことを機会に，我が国の研究者や関係者と環境中の放射性物質の動態に関わるこれまでの研究と最近の研究成果，教訓などの情報を相互に交換し，今後の対策に結びつける場として特別講演会を企画した。特別講演会は，2012 年 10 月 23 日(火)に東京大学において，筑波大学オ－ルつくばの連携による持続可能な流域圏水環境研究拠点との共催により開催し，70 名の参加者があった。
最初に，本研究の代表者である古米弘明氏（東京大学大学院工学系研究科教授）から趣旨説明と「流出解析モデルによる河川水中の放射性物質濃度の推定」の講演がされ，続いて本研究に参画されている長尾誠也氏（金沢大学環日本海研究センタ－教授）から「福島原発事故由来放射性セシウムの河川水系での移行挙動」の講演がされた。次に，Mark
Zheleznyak 氏 が 「 Models of Aquatic Radionuclide Transport Implemented for
Forecasting Rivers, Reservoirs, Lakes and Coastal Waters Contamination after the
Chernobyl Accident and Justification of Water Protection Measures」の講演をされ，その後活発な質疑が行われた。
古米弘明氏は，Common-MP 上で動作する簡易な流出モデルを用いた放射性ヨウ素とセシウムの流出解析に関する講演をされた。このモデルは，土地利用分布を考慮した流域タ
ンクモデルと河道モデルを組み合わせた形で構築されている。久慈川流域にモデルを適用
して，流量の観測値と計算値が概ね一致が見られるようにモデルパラメータが設定された
のち，放射性物質の流出挙動を解析している。放射性物質は形態別（溶存態，懸濁態）に表現され，その半減期による減少が考慮されている。国立環境研究所より提供された放射性物質の降下量データを用いて，ヨウ素は溶存した形態で，セシウムは土壌や懸濁物に吸着した形態で多くがそれぞれ存在すると仮定すると，東海村の水道水で検出された放射性物質の特徴的な濃度レベルの変化が再現できたことから，ヨウ素とセシウムの流出挙動の違いを評価できること，また，モデルによる放射性物質の流出挙動の把握の重要性が示された。
続いて長尾誠也氏からは，東日本大震災後における福島県内の河川水中における放射性168

セシウムの調査結果について報告がされた。まず，福島県内の 7 地点において 2011 年 12月にセシウム（134Cs＋137Cs）の放射能濃度を観測した結果が示された。これによると，平均値で 0.01～0.2Bq/kg 程度と幅が見られるが，土壌の蓄積量との関連が強いと考えられた。このデータも含め，事故後数ヶ月から 1 年程度にかけての時系列的な変化を見ると，河川水中のセシウム濃度は時間の経過に従い急速に減少しているが，それでも原発事故前に比べるとまだ 2，3 桁高いオーダーで存在していることが示された。平常時と降雨時における濃度を比較すると，平水時の粒子態比率は河川により 20～90％と幅がみられた一方，
台風（2011 年台風 15 号，8 日間で累積雨量 200～300mm）後の高流量時にはいずれも 100％に近づき，また濃度も 1Bq/kg 近くまで上昇した。沈降した土壌の浸食や巻き上げが生じているためと推測された。
次に，Mark Zheleznyak 氏からチェルノブイリ原発事故による汚染状況，放射性核種の輸送モデルの構築と対応策へのモデルの適用，リスクマネージメントについて講演がされた。Mark Zheleznyak 博士は，流体力学の専門家で津波などのシミュレーションをされてきたが，1986 年 4 月 26 日のチェルノブイリ原発事故後，当時の共産党政権から要請を受け，同年 5 月 3 日からウクライナ国立科学アカデミ－環境モニタリング課において 25 年にわたってチェルノブイリ関連の研究に従事されている。
ウクライナ国立科学アカデミ－では，環境流体力学・気象学・数値解析・リスクアセス
メント等の様々な分野の専門家からなる研究チームが立ちあげられ，①チェルノブイリ原
発周辺の地表水における放射性核種の移動のシミュレーションモデルのシステム開発をすること，②周辺河川（プリビャチ川，ドニエプル川）の放射性核種濃度の動力学を予測すること，③事故影響緩和計画に基づく水質保全対策を評価すること，の三つを同チームの使命とし研究活動を展開されており，今回の講演ではこの三つの内容を中心に話をされた。
まず，チェルノブイリ原発周辺の汚染状況が示された。ウクライナ，ロシア，ベラルー
シの 3 つの国に渡る一帯が汚染されており，当時の気象状況により 137Cs のホットスポッ
トが北部地域で形成されていることが示される一方で，チェルノブイリから 112km 南のキ
エフについては濃度が低いことが示された。
次に，同氏が構築したチェルノブイリ原発周辺の表層水における放射性核種の移動のシ
ミュレーションモデルシステムが紹介された。モデルにはボックスモデル，1 次元・2 次元・3 次元のモデルがあるが，基本的に溶存態成分と懸濁態成分が明示的に分けられ，成分間の吸脱着などの機構が表現される。溶存態成分の基礎方程式は移流拡散方程式であり，通常の移流・拡散項に加え，放射性核種の崩壊率の項と，溶媒・懸濁粒子・底泥の間での放射性核種の交換を表す生成・消滅子・底泥の間での放射性核種の交換を表す生成・消滅項が考慮されたものとなっている。懸濁態成分についても移流拡散方程式が基礎式であり，巻き上げ・沈降と放射性核種の吸脱着による交換を表す項が加わっている。また吸脱着の動態方程式は，”分配係数”Kd と交換速度係数を含んだものとなっていることが説明された。
放射性核種においても Sr の移流・拡散の効果が大きく挙動は単純である一方で，Cs につ169

いては吸脱着の効果が大きいため，動態方程式のパラメータ設定が重要であることが示された。
続いて，前述のモデルを用いた放射性核種汚染に対する水質保全対策評価について紹介があった。チェルノブイリ原発周辺では，特に春の雪解け時期になると洪水が多発するため，従来からそれに伴う汚染の拡大が懸念されてきた。対策を打たない場合 90Sr の濃度は許容基準の 3 倍超となることが予測された。そこで作成したモデルの検証結果を踏まえて，
放射性核種の発生源周辺に堤防を設けることが計画された。その結果，洪水を緩和させる
ことで，放射性核種の広がりを抑えることができた事例が紹介された。更に，キエフにおける放射性物質への暴露量とがんの発生リスクについての調査結果も示された。他の死亡原因と比較すると，チェルノブイリ被爆によるがん発生リスクは少ない結果となっていた。
最後に同氏から，チェルノブイリ原発事故を通して培ってきた経験と実績を，今回の日本においても活用・応用がなされることを切に願っており，多くの日本の科学者・研究者に声をかけていきたいとのコメントがあった。
質疑応答では，消化器系の内部被ばくを問うものがあり，ウクライナでは食物経由の内部被ばくの影響が大きかったこと，対策措置として補助金を交付し汚染していない食料を購入することを奨励した事例が紹介された。また河川中 Cs 濃度減少への対策効果についての質問に対しては，水中に浮遊した核種を捕捉するのは効率が悪く困難な為，発生源の高濃度スポットを囲い込み拡散防止する方策が有効との意見があった。汚染した水産生物の対策についての質問に対しては，汚染地域を特定した上で漁業活動を禁止することが重要だとのコメントがあった。
（＊この報告は，水環境学会誌,35(A),No.12（2012）から転載した。）
以下に，Mark Zheleznyak 氏の略歴，講演要旨及び講演スライドを添付する。

170

1

Dr MARK ZHELEZNYAK (ZHELEZNIAK)
Head, Department of Environmental Modelling,
Institute of Mathematical Machines and Systems (IMMS)
National Academy of Sciences of Ukraine
Glushkova prospect, 42
Kiev, 03680, Ukraine
mark@env.kiev.ua+380 44 5266148
EDUCATION
M.Sc., Hydrological Engineering, 1973, Odessa State Environmental University
Ph.D., Fluid Mechanics, 1983, Kiev National University
RESEARCH INTERESTSRadionuclide & other pollutants transport in surface waters,Computerized Decision Support Systems for offsite nuclear emergency management,
Hydrological EngineeringRiver& Marine Computational Hydraulics & Fluid Mechanics

Flooding of river and marine coasts in conditions of climate change uncertainties
RESEARCH ACTIVITIESIn 1974-1986 as researcher of Institute of Hydromechanics of Ukrainian Academy of Sciences Dr
Zheleznyak has developed one of the first in the world nonlinear dispersive model of Bouusinesq typefull in nonlinearity which numerical solutions have been used to describe tsunami wave run-up on ashore and load on the obstacles, bottom erosion under the wave actions. He has developed thenumerical model of the oscillating boundary layer under the waves based on turbulence stress transportmodel and k-e model.
Since May, 1986 as invited expert and then as founder of Department of Environmental Modelling in
IMMS, Cybernetics Center of National Academy of Sciences he leaded the development of thecomputerised system forforecasting on Pripyat River and Dnieper River contamination due to the Chernobyl Accident (secondary contamination due to radionuclide wash off from the watersheds) and
decision support on water protection measures based on the system of the developed box-,
1D,2D, 3D models of radionuclide transport in solute and with suspended sediments.
The results of these modelling studies has been implemented into accident’s mitigation activities , e.g.,
into the construction of the set of the dikes on Pripyat River floodplain.
In 2002 -2003 as invited by Pacific Northwest National Laboratories, Battelle, expert, he has beenteam member on the development of Environmental Impact Assessment of Chernobyl New Safe
Confinement.
Since 1992 till now the developed models have been implemented into different versions of EC funded
real-time online decision support system for nuclear emergency – RODOS (www.rodos.fzk.de). From
March, 2011 Dr Zheleznyak has leaded works on adaptation of Numerical Weather Forecasts models
and RODOS models of marine radionuclide transport to simulate atmospheric and marine
radionuclide dispersion during and after the Fukushima - 1 NPP accident. The results of RODOS
forecasts have been presented in operational mode to European Commissions since second half ofMarch, 2011.
Dr Zheleznyak has been invited as an expert to the set of IAEA’s Coordinated Research Projects,
including pre-CRP meeting on modelling of Fukushima accident impact on marine environment(Monaco, IAEA-MEL, September, 2011). Dr Zheleznyak has been invited as expert on FAO – IAEA|“Technical meeting on preparedness and response to nuclear and radiological emergencies affecting
food and agriculture, including the application of agricultural countermeasures and remediation
1

171

2

strategies” (Rome, November, 2011) where he has been elected as Chairmen of Aquatic Working
Group of this meeting.
Last years leaded by Dr Zheleznyak team provides also studies on climate change impacts on river flow
and coastal flooding
NATIONAL AWARDS
2004 - Ukrainian State Prize in Science and Technology, the country’s highest RTD honor, for the work on
computerized systems for decision support in the effort to mitigate the effects of the Chernobyl nuclear disaster.
2006 - the President of Ukraine Medal “For Merits” for the inputs into the Chernobyl accident mitigation works

SELECTED PUBLICATIONS
1.

Hofman D, Zheleznyak M. et al. Computerised Decision Support Systems for the management of freshwaterradioecological emergencies: assessment of the state-of-the-art with respect to the experiences and needs of end-users.
Journal of Environmental Radioactivity, Vol 102, Issue 2, February 2011, p. 119-127
2.
Johannessen, O.M., Volkov, V.A., Pettersson, L.M., Maderich V.S., Zheleznyak, M.J., H., Gao, Bobylev, L.P.,
Stepanov, A.V., Tishkov, V. P., Y., Nielsen, S.P., (2010) Radioactivity and Pollution in the Nordic Seas and Arctic
Region Observations, Modelling and Simulations. Springer, Series: Springer Praxis Books, - 500 pp
3.
Zheleznyak M., Potempski S., Bezhenar R., Boyko A., Ievdin Ie, Kadlubowski A., Trybushnyi D. Hydrologicaldispersion module of JRODOS: development and pilot implementation – the Vistula river basin // Radioprotection 2010. Vol. 45. - n° 5 .- p. 113–122.
4.
Ievdin Ie, Treebushny D., Zheleznyak M., Raskob W. RODOS re-engineering: aims and implementation details //Radioprotection 2010, Vol. 45, n° 5, p. 181–189.
5.
Monte L. Boyer P., Brittain J., Goutal N., Heling R., Kryshev A., Kryshev I., Laptev G. Luck M. , Periañez R.,
Siclet F., Zheleznyak M. Testing models for predicting the behavior of radionuclides in aquatic systems. Applied
Radiation and Isotopes, v.66 Iss.1. 2008, pp,1736-1740
6.
Chernobyl - What Have We Learned? The Successes and Failures to Mitigate Water Contamination Over 20 Years
Onishi, Y; Voitsekhovich, O. Zheleznyak M. (Eds.) Springer, 2007, X,- 289 p.,
7.
Onishi Y., Kivva S., Voitsekhovich O., Zheleznyak M. Aquatic assessment of the Chernobyl nuclear accident and its
remediation- J. Environmental Engineering, Proc. American Soc, of Civil Eng. (ASCE), 2007, 133, v.11, pp 1015-1023
8.
Monte L., Håkanson L., Periañez R., Laptev G., Zheleznyak M., Maderich V., Angeli G., Koshebutsky V. (2006)
Experiences from a case study of multi-model application to assess the behaviour of pollutants in the Dnieper–Bug
Estuary. Ecological Modelling, 195, 247-263.
9.
Monte L., Perianez L., Kivva S., Laptev G., Angeli G., Barros H., Zheleznyak M. Assessment of state-of-the-art
models for predicting the remobilisation of radionuclides following the flooding of heavily contaminated areas: the caseof Pripyat River floodplain. - Journal of Environmental Radioactivity 88 (2006) 267- 288
10. Monte L., Brittain J. E., Håkanson L, Heling R , Smith J., M. Zheleznyak Review and assessment of models used to
predict the fate of radionuclides in lakes J. Environmental Radioactivity, Volume 69, Issue 3, 2004, pp 177-205
11. Margvelashvili N., Maderich V., Yuschenko S., Zheleznyak M. 3-D numerical modelling of mud and radionuclidetransport in the Chernobyl Cooling Pond and Dnieper - Boog Estuary Proceedings in Marine Science Vol. 5, 2002,
Pages 595-609
12. Margvelashvili N., Maderich V., Zheleznyak M. Simulation of radionuclide flux from Dnieper-Bug Estuary into theBlack sea. J. Environmental Radioactivity, 1999, 43,157-171
13. Margvelashvily N., Maderich V., Zheleznyak M. THREETOX - computer code to simulate three dimensional
dispersion of radionuclides in stratified water bodies. - Radiation Protection Dosimetry, 1997, v.73, No.1-4, pp.177-180
14. Slavik O., Zheleznyak M., Dzuba N., Marinets A., Lyashenko G., Papush L., Shepeleva T. , Mihaly B.
Implementation of the decision support system for the river-reservoir network affected by releases from the Bohunice
NPP, Slovakia - Radiation Protection Dosimetry, 1997, v.73, No.1-4, pp.171-175
15. Zheleznyak M., Shepeleva T., Sizonenko V., Mezhueva I. Simulation of countermeasures to diminish radionuclide
fluxes from Chernobyl zone via aquatic pathways - Radiation Protection Dosimetry, 1997, v.73, No.1-4, pp.181-186
16. Zheleznyak M.J., Tkalich P.V., Lyashenko G.B., Marinets A.V. Radionuclide aquatic dispersion model-first
approach to integration into the EC decision support system on a basis of Post-Chernobyl experience. - Radiation
Protection Dosimetry, N6, 1993, pp.37-43.
17. Zheleznyak M. et al. Mathematical modeling of radionuclide dispersion in the Pripyat-Dnieper aquatic system after
the Chernobyl accident. -The Science of the Total Environment. 1992, v.112, p.89-114.

2
2

172

Models of aquatic radionuclide transport implemented for forecasting rivers,
reservoirs, lakes and coastal waters contamination after the Chernobyl accident andjustification of water protection measures
Mark Zheleznyak
Department of Environmental Modelling
Institute of Mathematical Machines and Systems, National Academy of Sciences of Ukraine
The 1986 accident at the Chernobyl Nuclear Power Plant (ChNPP), Ukraine, caused asignificant radioactive contamination of the Dnieper River basin, and, in particular, thePripyat River watershed. The ChNPP is situated approximately 30 km from the confluence of
the Pripyat River with the Kiev Reservoir of the Dnieper river. The floodplain territory in thevicinity of the ChNPP and the surrounding watersheds (including those in Russia andBelorussia) are heavy contaminated by 137Cs and 90Sr. From these contaminated areas,
radionuclides migrate into the Kiev Reservoir, and, consequently, downstream along thecascade of six Dnieper reservoirs toward the Black Sea. Spring flood events, generated bysnow melting, and periodic rainfall floods in the Pripyat River watershed lead to elevatedlevels of radioactive contamination of the water supply sources for the Ukrainian population
consuming the Dnieper River water downstream from Kiev. The use of radioactively
contaminated surface water for irrigation is also affecting agricultural products. The objectiveof this presentation is to provide an overview of the results of modeling of radionuclide
contamination in the Dnieper River basin, including the fate of 137Cs and 90Sr on watersheds,
transport in river/reservoir flow in water and suspended sediments, deposition in bottom
sediments, with the emphases on physical–chemical behaviour of these radionuclides. The
results of numerical simulations of radionuclide transport along the Pripyat- Dniper- BlackSea aquatic system, using watershed models, 1-D, 2-D and 3-D models will be discussed. The
difference in the paramtrezation of 137Cs and 90Sr “water-sediment” exchange is discussed
for such case studies: Kiev reservoir impacted by the releases from the watersheds of theChernobyl Exclusion Zone, Chernobyl Cooling Pond (CCP) heavy contaminated via fallout.
It is shown that CCP can be considered as an important test site to study the impact of water
quality and biota on 137Cs exchange between water and sediments. The EIA of New Safe
Confinement of Chernobyl NPP is overviewed
The set of the models of aquatic radionuclide transport developed in IMMS has been
implemented into the EU real time online Decision Support System for offsite nuclear
emergency – RODOS. RODOS ( www.rodos.fzk.de) has been developed from the beginningof 90th under the EU RTD Framework Programmes (3rd -7th) as model based software system
for forecasting the consequences of the radionuclide releases from the Nuclear Power Plants
and decision support on post accidental countermeasures. IMMS team is a core developerof Hydrological Dispersion Module (HDM) of RODOS.
In HDM design a number of aquatic radionuclide transport models have been combined to themodel chain describing the sequence of the processes “atmospheric fallout to watershed” –“radionuclide inflow to river net” – “radionuclide transport in river” – “radionuclide transport
in coastal waters”-“doses via aquatic pathways”. The details of the validation of RODOS
model for atmospheric and marine environment for Fukushima case study will bedemonstrated. From mid of March 2011 RODOS adapted for Fukushima site has been used
for operational forecasting of the fallout around NPP which results has been presented toEuropean Commissions.

173

1

26 April, 1986, Chernobyl Accident

Models of Aquatic Radionuclide Transport
Implemented for Forecasting Rivers,
Reservoirs, Lakes and Coastal Waters
Contamination after the Chernobyl Accident andJustification of Water Protection Measures

Chernobyl-1997

Mark Zheleznyak
Head of Department of Environmental Modelling
Institute of Mathematical Machines and Systems (IMMS)
National Academy of Sciences of Ukraine
mark@env.kıev.ua

Chernobyl-1986

University of Tokyo, 23 October 2012㻝

㻞

5 May, 1986
ed as an expertt off
M.Zheleznyak was invitedthe Institute of Hydromechanics Acad of
Sci as a consult to the Chernobyl Task
Force of Academy of Sciences of Ukraine
established in the Cybernetic Center, Inst
Mathematical Machines and Systems –IMMS

DnieperRiverReservoir
SystemMZ was appointed soon as a Principal Investigator, Team
leader- of Modeling Team on Water Contamination, and at
the end of 1986 MZ has been invited to lead new
established Department of Environmental Modelling of
IMMS .

㻟㻠

May, 1986- mid of 90th

May, 1986- mid of 90th
Team’s tasks:(1) To develop modeling system for the simulation of theradionuclide transport in surface water systems surrounding
Chernobyl NPP;

Team’s tasks:(2) To predict dynamics of radionuclide concentration in
Pripyat River and Dnieper River;

Ilya River – the tributary of the Pripyat River in Chernobyl
Exclusion Zone

Dnieper River at Kiev
㻡

㻢

1

174

2

Team’s tasks:

May, 1986- mid of 90th
IMMSP Environmental Informatics Team 2012 - (2) Tools(3) To provide assessments of the water protection
countermeasures designed under the accident’s mitigation
program

Decision Support Systems for Environmental ApplicatıonsGUI- Graphical User Interface
GIS-Geographical Information Systems
Data Base management systems
Software for data pre-processing and post- processing
Data driven models, methods of data assımılatıon and uncertainty
analyses
Models of pollutant transport in atmosphere, hydrosphere andbiota
Models of Environmental Chemistry
Meteorological, Hydrological, Oceanographical Models

1993

Pripyat River upstream
Chernobyl NPP

1999

Environmental Fluid Mechanics㻤 8

㻣IMMS Environmental Informatics Team 2012 - (3) Applications
9Decision support systems for nuclear emergency and environmental/water
management; Radionuclide transport in water systems; Risk Assessment;
Environmental & Health
9Environmental Software Development (System Development &Integration, Data Analyses and Visualization; DB & GUI ; GIS; Web services)
9Development of computational models and methods (River and Marine
Computational Hydraulics; Algorithms Engineering for Environmental Data
Processing)
9Watersheds, rivers, lakes, reservoirs, subsurface waters modeling andmanagement (Watershed Hydrology and Ecohydrology;
9Hydrothermodynamics of lakes, reservoirs, estuaries, Water Quality
Modeling; Groundwater contamination; Flood forecasting and modelling
support of flood protection measures);
9Applied Meteorology (Meteorologıcal forecasting; Urban meteorology, Air
pollution)
9Coastal Engineering, Physical Oceanography and marine water quality(coastal areas hydrodynamics, coastal erosion, oils spills and other pollution
modelling )Density of Cs-137
deposition in
Dnieper Basin

㻥9㻝㻜

Environmental Contamination
After the Chernobyl Accident
The Chernobyl accident released large amounts ofradioactivity into the air:
131I1760 PBq

137Cs

85 PBq

134Cs

54 PBq

90Sr

10 PBq239, 240Pu

0.07 PBq

1 PBq = 1 x 1015 Bq ≈ 27,000 curies

Exposure (R/h) 22.05.86
㻝㻝

㻝㻞

2

175

3
137Cs Fallout in Ukraine, Belorussia,

Russia㻝㻟㻝㻠

Cs-137 fallout after the Chernobyl Accident

90Sr in 30 km zone, Ukraine㻝㻡㻝㻢

238Pu in 30 km zone

Two water protection dikes constructed on the basisof the model based justification
㻝㻣17

㻝㻤

3

176

4

Monitoring of Radionuclides in Rivers
Ratio of 90Sr and 137Cs in soluble forms in Pripyat
River near Chernobyl

Annual fluxes of 137Cs in the Dnieper River

1012 Bq Radionuclide flux to the Kiev reservoir. Pripyat River

Desna River

From IAEA Dnieper project TechDoc # 260, 2006
Data of Ukr. Hydromet. Institute㻝㻥㻞㻜From IAEA TechDoc 1230
㻞㻝㻞㻞

90Sr wash-out phenoma at the Flood-plain area near ChNPPThe Dnieper & Pripyat River Basin was heavily contaminated
due to radionuclides deposition caused by Chernobyl accident

3000

-1
3

9

137

Cs, ТBq

137Cs

8

-3

7
6
5

Inflow to ChEZ
Outflow from ChEZ

4

90

2

UA Permisible Level

106

1500
105

1000
104

90Sr

500

3

1991

1993

1995
1997
90Sr
Year

1999

2001

2003

2005

Inflow to ChEZ

-3

Outflow from ChEZ

137

6
4

Phase 2. Increase of Sr due
to Return water washedout from the floodplain
as versus of water level
decrease in the River

103

102
0
109
3000
01.01 16.01 31.01 15.02 02.03 17.03 01.04 16.04 01.05 16.05Cs-137,
31.05Input
15.06 30.06
137
CrossectCs-137, Chernobyl
108
2500
Flow Discharge

No significant
effectCs

Water Level

Phase 1. Synchronizedincrease of Sr and Cs as
versus of water level andwater discharge Increasein the River.

107

2000
106

1500
105

1000

Water Level, mBS

contaminated137Cs wasareas
Whilemainlyhave
been establishedsincefromthe thecontributedby the runoff
first daysRiverfollowed
theupstream
catchments
accident.
situated at Belarus and Russia
part of Basin

Cs Concentration, Bq m / Water Discharge, m s

90

-1

1

Monitoring data shows significant 0
1989
90Sr contribution inlet to the
20 1987Sr, ТBq
Surface water sampling18
Pripyat River, washed out fromprogramsatthePripyatrivers16
the most contaminated areas(1- upstreamof theChernobylaroundChernobyl
NPP(60-70%) 14
12
exclusionzone and2- downdue
to dissolutionof Hotparticles 10
streamof the mostinthe exposed
soils
8

v

107

2000

3
2

Two phase of the River
contamination effects

108

Water Level, mBS

Sr Concentration, Bq m / Water Discharge, m s

1

109

Sr-90, Chernobyl
Sr-90, Input Crossect
Flow Discharge
Water Level

2500

104

500

103

2
102
0
01.01 16.01 31.01 15.02 02.03 17.03 01.04 16.04 01.05 16.05 31.05 15.06 30.06

0
1987

1989

1991

1993

1995
1997
Year

1999

Slide presented by Oleg Voistekhovich (UHMI)

2001

2003

2005

Pripyat River Flood 1999

Slide presented by Oleg Voistekhovich (UHMI)

㻞㻟

㻞㻠

4

177

5

Dn
iep
er

137Cs in the bottom
sediments of Reservoirs

Upper part of Kiev Reservoir

Prip
yat

Riv

er
2009

Low part of Kiev Reservoir

1991-93

1994
137Cs

From IAEA TechDoc 1230
Kremetchug reservoir
bottom, 1994

Data of UHMI contributed by V.Kanivets et al.

Slide presented by Oleg Voistekhovich (UHMI)

90Sr and 137Cs in the waters of the㻞㻡㻞㻢

Dnieper’s reservoirs

137Cs activity concentration in the water at the lowest reservoir returned to its preaccidental level still in 1996-1998.
Bq/m

90

UptakeAdvection

3

600

Sr

Adsorption

Kiev reservoir, 2010
500

Vishgorod

Suspended sedimentconcentration S

Radionuclide
concentration inbiota

90Sr in the reservoirs of the Dnieper cascade is still above of its pre-accidental levels

Novaya Kahovka

400
300

137Cs

10 - 20 Bq m3

90Sr

40-100 Bq m3

Diffusion/Dispersion

200

Radionuclide
concentration insolute C

Desorption

Radionuclide
concentration on
suspended sediment
Cs

100

Adsorption

01987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Desorption

Sedimentation

Resuspension

Years

Bq/m

3

137

1000

Kakhovka reservoir, 2010

Сs

Vishgorod
100

137Cs

0,1- 0,5 Bq m3

Novaya Kahovka 90Sr

10-20 Bq m3

Radionuclide concentration Cb in upper bottom layer
Radionuclide concentration in deep bottom deposition

10

Processes to be modeled for simulation radionuclide fatein* 5
surface water
㻞㻤

1
1987

1989

1991

1993

1995

1997

1999

2001 Years

Slide presented by Oleg Voistekhovich (UHMI)㻞㻣Basic approach for radionuclide transport modelling in surface
water
The equation of transport of pollutant diluted in surface water could
be derived from the mass conservation equation. It can be
expressed in terms of the advection-diffusion equation
n
wC w
w
wC
+
( U iC) =(Hi)+ O C + ¦ R j
wt w x i
w xi
w xi
j 1

where С = concentration of the diluted contaminant;Ui (i=1,2,3) -velocity component for x,y,z co-ordinate;
Hi = diffusion/dispersion coefficient; O - decay rates for acontaminant;n= sum of sink and/or source terms (in particular, these

¦R

j

j 1

terms of the equation describe the exchange of pollutant between
solute, suspended sediments and bottom depositions, kinetictransformation rate
㻞㻥

㻟㻜30

5

178

6

The set of the hydrodynamics – sediment transportradionuclide transport models

The set of the hydrodynamics – sediment transportradionuclide transport models (2)• 3D Model- THREETOX ( hydrodynamics hydrostatic
model similar to POM)
• 2D Model – COASTOX (hydrodynamics – shallow waterequations)• 1D Model – RIVTOX ( hydraulics – Saint Venant
Equations)• Box Model – WATOX
Suspended Sediment transport modules: – advection
diffusion equations including the erosion- deposition
rates calculated via difference of actual and equilibrium
suspended sediment concentrations

Radionuclide transport in solute and on
suspended sediment modules :advection diffusion equations including theexchange rates between liquid and solid phaseson the basis of adsorption- desorption kinetic
equations based on “distribution coefficient” –Kd and exchange rate coefficientsparameterizations ( similar to Yasuo Onishi’s
models, TODAM, FETRA, SERATRA)㻟㻝㻟㻞Characterisation of the key transport, dispersion andexchange processes for radionuclides
Basic parameter
Kd i[m3/Kg]-the equilibrium distribution
coefficients for i-fraction of suspended sediments.

Kd

Dispersion of dissolved radionuclide by water flow.
The process is driven by flow hydraulics. It
includes advection and turbulent diffusion.
Dispersion of radionuclides adherent to suspended
sediments. The process is driven by the suspended
sediment transport in river/reservoir flow.
The rough quantitative estimation of the ratio offlux of radionuclide carried bysuspended
sediment to horizontal flux of radionuclide in
dilute could be provided by the formulaequilibrium concetration of radionuclide on se dim ent [ Bq / kg ]equilibrium concetration of radionuclide in solute [Bq / m3 ]sСequilCequil[m3 / kg ]m

E

U ¦ SiC si
i 1

UC

m

¦K S
di

i

i 1

㻟㻟

㻟㻠

m

m

E

U ¦ SiC si
i 1

UC

E

m

¦K S
di

i

i 1

i 1

UC

m

¦K S
di

i

i 1

As an example, for plain rivers typical magnitude of
the total suspended sediment concentration is 10-1 Kg/m3.
It is clear from the formula that•radionuclide suspended sediment transport isimportant for 137Cs : typical Kd. value range is 1-10
m3/Kg, average (Kd.S) = 0.5•
it has minor significance for 90Sr: typical Kd
value range is 0.1 –1 m3/Kg, average (Kd.S) = 0.05
• The isotopes of plutonium, which Kd order is magnitudeis 1000 are carried out practically only on suspended
sediments (Kd.S) = 100.

where m - the number of typical grain size fractions of
the suspended sediments by which could be represented
suspended sediment fractional distribution ( i.e. , clay, silt,sand),S i [Kg/m3 ] - the concentration of i-fraction ofsuspended sediment in river water;
U [m/sec] - crossectionaly averaged water flow

C si [Bq/ Kg] radionuclide concentration on i-fraction ofsuspended sediment in river water;CU ¦ SiC si[Bq/ m3 ] radionuclide concentration in solute
㻟㻡

㻟㻢

6

179

7

m

E

U ¦ SiC si
i 1

UC

m

¦K S
di

Deposition/resuspension. This process canaccumulate or deplete radionuclides in the bed. It is
controlled by hydraulic factors (e.g., river flow,
sediment transport), and significantly depend fromthe typical sediment size fractions (e.g., clay, silt,sand) in the flow.

ii 1

where (cont.)
Kdi[m3/Kg]-the equilibrium distribution
coefficients for i-fraction of suspended sediments.

Kd

equilibrium concetration of radionuclide on se dim ent [ Bq / kg ]equilibrium concetration of radionuclide in solute [ Bq / m3 ]sСequilCequil[m3 / kg ]Diffusionatwater-bottom

interface.

Radionuclide diffusion between insitual water in the
bed and overlying water create long term flux ofpollutantdirectedtolesscontaminatedcompartment of this system㻟㻣㻟㻤Physical chemical exchange processes in system“water-suspended sediments”.A pollutant transfer between
river water and suspended sediment is driven by theadsorption-desorption processes.

Physical chemical exchange processes in system“water-bottom sediments”. The main chemical mechanism is

Uptake and subsequent decay and excretion ofradionuclides by aquatic biota. The process transfer

radionuclide adsorption to and desorption from surface bed
sediment is going simultaneously with the above presented
diffusion to insitual water. For radionuclide transfer between
bottom and water column most important exchanges occur
within thin top layer of the river bed. The process iscontrolled by geochemical reactions of radionuclides withriver water and sediment, and not always completely
reversible. Chernobyl studies show the importance of thetransformation of chemical species of radionuclides in
sediments, i.e. transfer of the non-exchangeable forms into
exchangeable.

radionuclides from water to bed sediment. Sometimes
the water-bottom interface processes (diffusion,
adsorption-desorpion, biota fluxes) could be combine
under one determination - direct uptake processes.

㻟㻥

Due to specific properties of the diffusion and exchange processes in thevarious water bodies, one has to consider separately three areas: surface
runoff, transport in rivers, and behaviour of radionuclides in lakes,
reservoirs and coastal waters. The mathematical background of all thesemodels is the advection – diffusion equation:

wC
wt

U

wC
wx

V

wC
wy

W

㻠㻜

w SC Sw SC Sw SC Sw SC S
UV
 (W  Wg )
wt
wx
wy
wz

¸

wz wx© wx ¹

w § wC · w § wC ·
 ¨(t ¸  ¨Qt ¸  OC  Rws,
w y© w y ¹ wz© wz ¹

radionuclides could be accumulated into or depleted
from the deeper bed sediment. These radionuclides
are further mixed within the deeper river bed layers
by diffusion, bioturbation and movements of bed
sediment formation.

A similar advection – diffusion equation describes thetransport of the radionuclides in particulate form.

wC w § wC ·¨(tTransfer processes between upper bottom layer anddeep buried sediments. Through the thin top bed layerw § w SC S ·w § w SC S · w § w SC S ·
¨Q t
¸
¨ Et
¸
¨ Et
¸
wz©
wz ¹
w x©
wx ¹ w y©
wy ¹(L3.2)O SC S  Rw, swhere С is the radionuclide concentration, U, V, W are components of flow
velocity,Q t is the vertical diffusivity (t is the horizontal diffusivity, O is theRw , sis a source-sink term, describing the interaction of
decay parameter,
the radionuclides in solute with the suspended sediments in a watercolumn.

(L3.3)

where Wg is the settling velocity of the sediment particles

㻠㻝

㻠㻞

7

180

8
The traditional approach in describing and predicting the fate ofradionuclides on heterogeneous solids such as soil, suspended and bottom
sediments is mainly empirical and is still based on the use of theparametrisation of simplified adsorption- sorption kinetics in particular of theequilibrium distribution coefficients Kd=Ced /Ce, - where Ced, is the amountof the contaminant adsorbed at equilibrium on the particles (suspended orbottom sediments) , and Ce is the amount of the contaminant left at
equilibrium in solution. The “water-solid” exchange term Rw,d ( d=s for
suspended sediment and d=b for bottom deposition) is described by thelinear adsorption equation

The boundary conditions at the variable water surface K ( x, y , z , t )idefines that the vertical flux of radionuclides through the surface is equal tothe atmospheric deposition rate FQtz K ( x, y , z , t ) :

wC
wz

F

(L3.4)

H
The boundary condition at the level of the undisturbed bottom

H :

z

Qt

wC
wz

 Z* Rw,b:(L3.5)Rw,ddefines that the vertical flux of radionuclides in the water is equal to the flux
to/fromthe top layer of the contaminated bottom sediment, with thickness
Z*. The horizontal advection-diffusion fluxes of radionuclides from sources
or tributaries to the water bodies define the lateral flow boundaries. Specificfor radionuclide transport models - in comparison with other watercontamination models - are the physical - chemical exchange processes inthe system “water - suspended sediments - bottom sediments ”, that define
the structure of the terms

Rw , sand,Rw,bAw,d M d ( K d C  C d )Assumption: concentrationin pore water is equal to(L3.6),

concentration above bottom

where Aw,d is the exchange rate coefficient with the dimension (time) -1.
Often the adsorption rate is not equal to the desorption rate. Md is the masssolid particles per unit volume (density or suspended sediments
concentration). Equation (L3.6) is the basis for the definition of theexchange rates of radionuclides between the water phase and suspended
matter ( Cd = Cs , Md = S, Rw,d= Rw,s ) , and between the water phase andthe top layer of the bottom sediments, Z* , Md = Us H , where Us is thedensity of the sediment and His the porosity.

in the equations (L3.2) - (L3.3).
㻠㻟

㻠㻠

b

The radionuclide concentration C , averaged over the bottom layer, is thethird variable (in addition to C and Cs) to be considered in theradionuclide transport in the surface water:

The dynamics of the contamination in the upper bottom layer is defined by
the mass balance equationb

U S (1  H ) Aw,b ( K bC  C )

Rw,b

b

U S (1  H )(L3.7).

The boundary conditions for the equation of particulate radionuclidetransport (2) defines a net zero flux of radionuclides through the freesurface,z K(W  Wg ) SC S  Q t

w S CSwz

 H : Wg SC S  Q t

w S CSwz(L3.10)As a basis for the simulation of the radionuclide transport on the basis of
the equations (L3.2)-(L3.10) it is necessary to use the results from thehydrological/hydrodynamics modules (velocity U,V,W and diffusivity), andfrom the suspended sediment transport module.
The HDM consists of models of different functionality and complexity (boxto 3-D). Model of lower dimensions are in general derived by the integrationof the system equations (L3.2)-(L3.10) over spatial variables; either overthe depth (2-D model COASTOX), over the river cross-section (1-D model
RIVTOX) or over the water body compartments (the box models)0(L3.8)
and also equals the fluxes at the bottom due to the suspended sedimentsbdeposition rate q and the bottom erosion rate q :zbw (Z*C ) Rw,b  C0s q s  C qb
wtb

C S q S  C qb
(L3.9)
㻠㻡㻠㻢

Integration of the above equation over the depth will provide( Zheleznyak et al, 1989)

The distribution coefficient Kd is measured as usual within so called batch
experiments – the sample of contaminated soil is covered by water and than the
dynamics of concentration in water and sediments is measured.
The total activity water+sediment is a constantI[tot]= I [water]+I [pore water] +I [bottom sediment] = I0ª¬(h  H Z * )C  U s (1  H )Z *Cb º¼ A
where C depth averaged water concentration, Cb - concentration in
sediment, averaged over upper bottom contaminated layer, Z* - depth of this layer, h– water depth, Us - density of bottom sediments,
porosity, A -bottom area.

d (h*C )
dt
dC b
dt

I

H

As usual h U s (1  H ) Z *a13 ( K d C  C b ) ,a13 ( K d C  C b ) ,H Z * therefore we could use furtherh*h.

If C (0)=0 and C b (0) C0b , thenCh* (C0b  C b ) U s (1  H ) Z* .

㻠㻣

㻠㻤

8

181

9

In experimental studies it is used ratio of water activity to total activity

Introducing parameter E

U s (1  H ) Z*h*the above system could

ChAr

Ch*  U (1  H )Z* C

dC
dt

a13 ( K d R  1)C  a13 E C

Then the solution is.

Ar

For the initial condition C (0) 0 it solution is:bEª1  exp(a13 ( E K d  1)t ) ¼º .
E Kd  1 ¬

b

C

C0

0,2
0.005

0,15

0.01

1
ª1  exp(a13 ( E K d  1)t ) º¼
E Kd  1 ¬

0.003

0,05

(0.1)

0

0

50

100

150

200

days

This formula was used for the processing of the experimental
data from Pripyat River floodplain ( Voitsekhiovich et al, 1989). For
90
Sr it bring following values K d = 0.05 m3/kg, a13 = 0.005 day-1
when Z* = 5 cм.

or
b

.

0,1

b
0

C C0

b

E C0

Ar

be reduced to one equation

0,25

C
b

ª E K d  exp(a13 ( E K d  1)t ) º¼

E Kd  1 ¬

㻠㻥

㻡㻜

㻡㻝51

㻡㻞52

Modeling of the radionuclide wash out from theheavy contaminated Pripyat floodplain for different
water protection scenarios

Map of Sr-90 floodplaın contamınatıonЗАПЛАВА

SR-90 concentration(pCi/L) without dikeMax at 300 pCı/L
SR-90 concentration(pCi/L) after left-bankdike construction
Max at 80 pCı/L

SR-90 concentration(pCi/L) after two dikes
construction

Floodplaın floodıng
21.01.1991- Maximum
at bridge 290 pCı/L
㻡㻟53

㻡㻠54

9

182

10
IMMS has developed the set of the hydrological and 1-D, 2-D, 3- D hydraulics
and radionuclide transport models implemented for the radionuclide transport
forecasting and justification of the water protection countermeasures in the
Chernobyl zone

pCi/L
Ice Jam at
Yanov Bridge

Sr-90

'

Water
surfaceelevation

After the modeling of the efficiency of special dikes for the reducing ofradionuclide wash-off from the heavy contaminated floodplain of the Pripyat
River at the city of Pripyat, such dikes has been constructed in 90-th
Sr-90 Concentration and water elevation in Pripyat River in January 1991 at Chernobyl㻡㻡㻡㻢56

Radionuclide transport from the
Chernobyl site through the Kiev
Reservoir – 90Sr flux isincreased during each highflood.
Last high flood - 1999

3D Modeling of Kiev Resrvoir

KIEV Reservoir , Bathymetry
TUBITAK, 3 November 2009㻡㻣57

㻡㻤58

E)
F)

Concentration of 90 Sr in Kiev Reservoir at dam of Hydro Power Plant in 1999
measured by different institutions and results of the statistical processing ofthese data – mean value, upper and lower bounds of the confidential band.

Simulated by 3-D model concentration of 90Sr a the surface of Kiev Reservoir in A) 5
March, B) 25 March and C) 15 April 1999 and simulated currents at the bottom E) and at
the surface for the conditions of N-W wind, wind velocity |W|=5.3 м/s, maximum currents
velocity |U|max=16 cm/s, Q=1100 m3/s.
㻡㻥59

㻢㻜60

10

183

11

Concentration of 90Sr in Kiev Reservoir at dam of Hydro Power Plant in 1999
simulated by 0-dimensional (box) model, one-dimensional model and threedimensional model in comparison with the bounds of the confidential band of
the measured data
㻢㻝

㻢㻞

61

Two-step kinetics - more detailed description of Cs137 adsorption- desorption
processes

С – concentration in solute
Kd, a1,3

Water
Bottomk2,3

Cbe - concentration inbottom sediments(exchangeable form)

Cbn - concentration in
k3,2

bottom sediments (non/slow- exchangeable form)

­w C
b
*
° w t a1,3 ( KdC  Ce ) U s z (1  H ) / h° b° w Cea1,3 ( KdC  Ceb )  k23Ceb  k32Cnb®
° wt° w Cnb
k23Ceb  k32Cnb°¯ wt

Simulation of long-term fate of 90Sr in Kiev Reservoir
Input scenarios of low- and high- water hydrological years in assumptions ofabsence of emergency situations in Chernobyl zone .Simulation has been
done in 1995. The measured data 1996-2012 are in the predicted range

㻢㻟63

㻢㻠

EC SPARTACUS Project Model RUNTOX(Kivva, Zheleznyak, 2002)

EC SPARTACUS Project- experiments ofartificial rain on Butenya watershed
Chernobyl
Kiev

ButenyaRiverwatershed

Measurements of Cs-137 washing out from the sub- watersheds ofButenya River – Plosky Log, Pridorozhny and other of Boguslav
Hydrological Station of the Ukrainian Hydrometeorological Institute
㻢㻡

㻢㻢

11

184

12
0.0

0.2
3.0

Rain, mm/min

0.1

0.3

Water Discharge, L/sec

2.5
2.0

measured
Log Pridorozhny
28 August 1993

1.5

simulated

1.0
0.5
0.0
0

100

200

Comparison of
measured andsimulated water
discharge ( top) andsediment concentration
at outflow (right) 28
August 1993 rainstorm
at the Log Pridorozhny
catchment.

Log Pridorozhny is agricultural catchment located in upper right-bank of the
Butenya river basin. Area of the catchment 0.40 km2. Length 1.21 km. Average width is 0.33 km. Average slope 22.7%,

Sediment Concentration, kg/m^3Overland flow simulated for Log Pridorozhny watershed during peak of therainstorm 28 August 1993 with the lines of DEM

300

400

500

1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0

100

200

300

400

Radionuclide Concentration, Bq/gm

㻢㻤

0.10

measuredsimulated

0.06

3.5
3.0

measured

2.5

simulated

2.0
1.5

Log Pridorozhny
28 August 1993

1.0
0.5
0.0
0

0.04

0.00
100

200

300

400

500

Comparison of measured and simulated radionuclide concentrations on
suspended sediments for the 28 August 1993 event at the Log
Pridorozhny catchment.

0.02

0

100

Time, minLog Pridorozhny
28 August 1993

200

300

400

Radionuclide Discharge, Bq/sec

Radionuclide Concentration, Bq/L

㻢㻣

0.08

500

Time, min

500

Time, minComparison of the measured and simulated by
RUNTOX 137Cs concentration in solute 28.08.1993
rainstorm at the Log Pridorozhny catchment.

2.0

1.5

1.0

Log Pridorozhny
28 August 1993
0.5

0.0
0

100

200

300

400

500

Time, minDischarge of 137Cs on suspended sediments for the 28 August 1993 eventat the Log Pridorozhny catchment.
㻢㻥㻣㻜Contaminant Transport, Transformation, and Fate
(CTT&F) Sub-Model

Analyses of the consequences of the potential dam break of
the Chernobyl Cooling Pond

Break

CCT&F – contemporary model of contaminants (radionuclide) simulation onwatersheds of USACE that refers to our SPARTACUS RUNTOX model as basis of
the approach
㻣㻝

㻣㻞72

12

185

13

Simulation of the inundation zones in a case of a break ofthe dam of the Chernobyl Cooling Pond

Water level in the Cooling Pond is 6 m higher than in the Pripyat River

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

22000

m
12000

12000
150

Before the break

145
10000

10000

140
135
130

8000

8000

8000

125

m

120
115
6000

6000
110

6000

108
4000

4000

107
106

Break

4000

105
2000

2000

103
99

2000

80
0
0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

0
22000

m

0
㻣㻟73

0

2000

4000

6000

3 h 20 m after the break

12000

14000

16000

18000

㻣㻠74
20000

5000

0

5000

10000

15000

0

㻣㻡75
20000

0

5000

13 h 20 m after the break

10000

15000

㻣㻢76
20000

30 h after the break

5000

0

10000

8 h 20 m after the break

5000

0

8000

5000

0

5000

10000

15000

㻣㻣77
20000

0

0

5000

10000

15000

㻣㻤78
20000

13

186

14

Temporal distribution of crossectionally averaged concentrationof Sr-90 downstream the Cooling Pond after dam break andrelease via 150 m breachSr-90 Solute

361

343

325

307

289

271

253

time (day)time (day)235

1,6E+00

Kahovka217

1,2E+00

2,0E+00

199

8,0E-01

1,5E+00

181

4,0E-01

1,0E+00

163

0,0E+00

5,0E-01

145

0,0E+00

0,0E+00
0,0E+00

Dnepr

127

2,0E-01

2,0E+00

Dndz

91

4,0E-01

4,0E+00

Kanev
Krem

109

6,0E-01

6,0E+00

Kiev

73

8,0E-01

8,0E+0055

1,0E+00

1,0E+01

0,5
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0

37

1,2E+00

1,2E+011

1,4E+00

1,4E+01

19

Sr 90 conc. in solution (Bq/l)

1,6E+00

Sr 90 conc. in solut. (Bq/l)

Sr 90 conc. in susp. sedim. (Bq/l)

1,8E+00

Propagation of Sr-90, released after the Chernobyl Cooling Pond
Dam break, through the cascade of the Dnieper Reservoirs

time (day)Sr-90 Suspended sediment

㻣㻥79

㻤㻜80

㻤㻝

㻤㻞

Assessment of a fate of theChernobyl radionuclides in
the Black sea

Measured and simulated concentrations ofSimulation of Sr-90 release from the Dnieper-Boog Estuary
to the Black sea

Cs-137 along

the DBE and adjacent Black sea coastal area

㻤㻟

㻤㻠

14

187

15

Calculated by 3-D model THREETOX fields of 137Cs
surface concentrations (Bq/m3) in the Black Sea

Simulated fluxes of Cs-137 and Sr-90 from DBE into theBlack Sea in first post accidental period

Fluxes of 137Cs
through the Kinbourn strait

Fluxes of 90Sr
through the Kinbourn strait

June 1986

September 1988
㻤㻡㻤㻢

137Cs concentration in surface compartments vs. measurements

100

80
Bq/m3

80

Bq/m3

West Black Sea

100

East Black Sea

Environmental Impact Assessment of New Safe
Confinement Chernobyl

60

60

40

40

20

20
0

0
1950

1960

1970

1980

1990

1950

2000

1960

1970

1980

1990

2000

year

year

137Cs concentration in piscivorous and non-piscivorous

fish vs. measurements ( box model Poseidon)
East Black Sea

West Black Sea

20

Bq/kg

Bq/kg

20

0

0
1950

1960

1970

1980

year

1990

2000

1950

1960

1970

1980

1990

2000

year
㻤㻣

㻤㻤88

Main water pathways in the ShelterПроект НБК

㻤㻥89

TUBITAK, 3 November 2009㻥㻜90

15

188

16

Pripyat groundwater
well intake (Eocene
aquifer)

Riv
er
P

106
105

Pripyat
Inlet“Shepelichi branch”“New Shepelichi branch”

106,5

Sr-90 under Scenario 1 (without NSC)

B
ya

t

“Podlesny”"Ianov b 107
ran ,5
ch
”

108
109

rir

Bq/m^3

Waste water
treatment facility

800

108,5

110

109,5

111

112

ChNPP

110,5

113

114

Pilot Site
111,
5

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

4.0E+009

110

100

100

90

90

80

80

1.0E+004

1700

1.0E+003

1.0E+008

Cooling-pond

Gallery

1.0E+006

112,5

1.0E+005
Str
ea
m

113
,5

0,5

Ro
d

vin
o

800

900

1000

1,0 km

1100

1200

1300

1400

1500

1600

After 100 years

0
11

0

1.0E+007

Drainage“Kompleksny”

0,5

1.0E+009

110

1.0E+002

Bq/m^3A
LEGEND

eam
Str

rs
Bo

0

hi

1500

2000

2500

3000

3500

110

110

100

100

90

90

80

80

1.0E+ 009

9

B

1000

4.0E+ 009

1.0E+ 008

- groundwater flow pathlines- roads
A

500

10- the groundwater levels, m (August 1995)- directions of the ground water
movement

113,5

1.0E+ 007
1.0E+ 006

- streams, canals- line of the cross-section

1.0E+ 005
1.0E+ 004
1.0E+ 003

Groundwater levels of unconfined aquifer and groundflow direction inthe СhNPP Near Zone

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500
1.0E+ 002

After 1000 years
㻥㻝91

㻥㻞92

0

Schematic representation of geologic section
Elevation, m

0

500

1000

1500

2000

Eolian deposit
Shelter's foundation Cascade wall
Sand 2Marls of Kiev Eocene suite
0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500
110

Incoming Channel

100

Pripyat river

100

Sand
90

90

Marls of the Kiev Eocene suite
500

1000

1500

2000

2500

80

3000

3500

110

Sand 1

80

2000

Distance, m

100
90

1500

Shelter foundation

0

AzbuchinLakeElevation, m

110

1000

80

2500

Technogenic(sand with debris)

Canal

500

110

Geologic vertical section along the Shelter to the river
100
0

90

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

110

80

110
groundwater level

100

100

2500
90

Distance, m

90

80

80
0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Water head distribution㻥㻟㻥㻠

90Sr and 239Pu discharges fromthe Shelter into the Pripyat river
via groundwater.

Sr-90 under Scenario 1 (without NSC)
Bq/m^3
800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

0.00024.0E+009
1.0E+009

110

110

100

100

90

90

80

80

1.0E+004

1700

1.0E+003

Sr-90 dicharge, Bq/s

1.0E+008
1.0E+007
1.0E+006
1.0E+005

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

After 100 years

0.0001

1.0E+002

0.00000.6

Bq/m^3
0

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

100

200

300

400

500

110

100

100

1.0E+ 009
1.0E+ 008
1.0E+ 007
1.0E+ 00690

1.0E+ 005
1.0E+ 004

80

700

800

900

1000

0.5

Pu-239 discharge, Bq/s

110

90

600

Time, yr
4.0E+ 009

0.4

0.3

0.2

80
1.0E+ 003

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0.1
1.0E+ 002

After 1000 years

0.0

㻥㻡95

0

10 000

20 00030 00040 000

16

189

㻥㻢

17

Chernobyl Cooling Pond (CPP)
Since its completion in 1982, the pond covers an areaof approximately 23 km2 and contains approximately
149 million m3 of water.
Mainly dispersed fuel particles settled on the water
surface.
Heavily contaminated water (~5,000 m3) from thereactor basement released to the CPP
Heavily contaminated soils removed from the nearby
sites dumped into the CPP
Long-lived radionuclides in the sediments:
170 TBq 137Cs,
35 TBq 90Sr and
0.8 TBq 239,240Pu.

Chernobyl Cooling Pond㻥㻣㻥㻤

Why studies of sediment – water exchangemechanisms are so important for CPP?Due to the water level draw down at nearest years

What Caused a Seasonal Variations in 137Cs and 90Sr
Concentrations in the Chernobyl Cooling Pond?

Concentration, Bq/l

1000,0

Cs_137T
Sr_90

100,0

10,0

1,0

0,1
05.01.86

05.01.88

04.01.90

04.01.92

03.01.94

03.01.96

02.01.98

02.01.00

01.01.02

Dates• Ecological half-life of radionuclides and seasonal variability of 137Cs are affected by
the presence of organic and inorganic chemicals and biomass.

Normal scenario

Dry Scenario

㻥㻥

㻝㻜㻜

Bathymetry of the Chernobyl Cooling Pond
THREETOX
model
2

1

1- Channel of the hot water release
2- Water intake channel
㻝㻜㻝

㻝㻜㻞

17

190

18

Simulated (red) and measured (yellow) water
surface temperature (for 18.07.83)

Surface velocity
Q=167 cub. m/s, |U|max=39 cm/s

㻝㻜㻟

㻝㻜㻠

Fallout of 137Cs at the surface of Cooling Pond of CPP
in April 1986

Measured (1991) and simulated (for 1987) distribution of
137Cs in the bottom sediments of CPP
㻝㻜㻡

㻝㻜㻢

Bq/m**3
4200
4000
3800
3600
3000

3400

m

2800

3200

2000
3000
3700

1000

2800
2600

0
0

2000

4000

6000

m

8000

10000

12000

2400
2200
2000

Simulated and measured dynamics of the 137Сs content in thewater column of CPP. Solid line: Kd = 3 m3/kg, dashed line is
Kd=15 m3/кg.

Simulated and Measured 137Cs Concentration in Water(October 2003)
㻝㻜㻣

㻝㻜㻤

18

191

19

Why oscillations??
What will happens after the water level drawdown?

The formulae, connecting distribution coefficient Kd with thewater ecological parameters and characteristics of thesediments (Konoplev et al, 1998,2002):

137

Cs in CP water at 2001-2003

6

137

Cs, Бq/l

5

RIP – constant of sorbent;[K] – potassium concentration, mg-eq/l;[NH4] – ammonium concentration, mg-eq/l;Kc(NH4/K) – selectivity coefficient, which value for CP
could be estimate as = 5 (ESP3 Report) .
The parameterhc = [K]+5[NH4 ]will be used as “hydrochemical potential”.
Then Kd= RIP/hc

4
3
2
1
0
02.01.01 03.04.01 03.07.01 02.10.01 01.01.02 02.04.02 02.07.02 01.10.02 31.12.02 01.04.03 01.07.03 30.09.03 30.12.03

Seasonal variations in the Cs-137 concentrations in the Cooling
Pond, 2001-2003
㻝㻜㻥

㻝㻝㻜

4,0
3,6

0,16
0,14
0,12
0,1
0,08

3,2
2,8
2,4
2,0
1,6

K+5NH4
K+5NH4_B

0,06
0,04
0,02
0
01.09.02

Cs_B

20.03.03

28.06.03

here
3

Cis radionuclide concentration in solution (Bq/m ),C b is radionuclide concentration in bottom depositions (Bq/kg),
is sorption rate in “water-bottom deposition” system (sec-1),
a1,3

1,2
0,8

Cs

10.12.02

Cs, Bq/l0,20,18

The dynamics of 137Cs water- bottom exchange in water column is is
described by following system of equationsdC
U (1  H ) z *a1,3 ( K b C  C b )
 OC
dt
h
b
dC
a3,1 ( K bC  C b )  OC b
dt

137

hc. mg-eq./lComparison of of 137Cs concentration and“hydrochemical potential” temporal variations

06.10.03

0,4
0,0
14.01.04

a3,1

is desorption rate in “water-bottom deposition” system (sec-1),

Kb

is distribution coefficient in “water-bottom deposition” system (m3/kTime

is decay coefficient (sec-1), U is denthity of bottom deposition (kg),H is porosity coefficient, h is water body depth (m).

O

Measured data and fitting curves
Temporal variation of potassium and ammonium concentration
is driving force for 137Cs oscillations in water. Can we simulate
this phenomenon??
㻝㻝㻝

㻝㻝㻞

Pond bathymetry for contemporary waterlevel

Pond bathymetry – water draw down - 2 m

15

13

14

12

13

11

12
10

11
3000

9

3000

10

8

9
2000

2000

8

7

7
1000

6
1000

6

5

5
0
0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

4

0

4

0

3

2000

4000

6000

8000

10000

12000

3
2

2
1

1

0

0

㻝㻝㻟

㻝㻝㻠

19

192

20

Pond bathymetry – water draw down - 4 m

Pond bathymetry – water draw down - 6 m

11
10
9
3000
8
3000
7
2000

2000

6
1000
5

1000
4

0
0

0
0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

3
2
1

9.5
9
8.5
8
7.5
7
6.5
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0

0

㻝㻝㻡

㻝㻝㻢

Water Quality Model
WASP ( U.S. EPA)

Boxes used in water quality and 137Cs modeling

3000

4

2000

3

1

1000

2

0
0

1000

2000

3000

4000

5000

6000
m

7000

8000

9000 10000 11000

㻝㻝㻣

㻝㻝㻤

The results of modeling of dynamics of N Ammonia
for box-1 and data of measurement

N Ammonia, Box-1
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
1.1.02

The results of modeling of dynamics of N Ammonia
for box-3 and data of measurement

NH4-box1

N Ammonia, Box-3

Measuring-box1

mg/l

mg/l

m

30.6.0227.12.02
Day

25.6.0322.12.03

0,4
0,3
0,3
0,2
0,2
0,1
0,1
0,0
1.1.0230.6.0227.12.02
Day

25.6.03

NH4-box3
Measuring-box3

22.12.03

㻝㻝㻥

㻝㻞㻜

20

193

21

The results of modeling of dynamics of DO for box-2
and data of measurement

DO-box2

Cs 137 concentration, box 2, RIP=1.8

17.09.2003

17.08.2003

17.07.2003

17.06.2003

17.05.2003

17.04.2003

17.03.2003

22.12.03

17.02.2003

25.6.03

Cs_measured

17.01.2003

27.12.02
Day

Cs_cal17.12.2002

30.6.024
3
2
1
0

17.11.2002

Bq/l

Measuring-box2

17.10.2002

mg/l

DO, Box-2
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
1.1.02

Result of modeling 137Cs concentration withvarying Kd. Box 2

㻝㻞㻝

㻝㻞㻞

Result of modeling 137Cs concentration with varying
Kd. Box 3

Result of modeling 137Cs concentration with varying
Kd. Box 4

Cs 137 concentration, box 4, RIP=0.6

Cs_cal17.09.2003

17.08.2003

17.07.2003

17.06.2003

17.05.2003

17.04.2003

17.03.2003

17.02.2003

17.01.2003

17.12.2002

Cs_measured

17.11.2002

17.09.2003

17.08.2003

17.07.2003

17.06.2003

17.05.2003

17.04.2003

17.03.2003

17.02.2003

17.01.2003

17.12.2002

Cs_measured

4
3
2
1
0

17.10.2002

Bq/l

Cs_cal17.11.2002

4
3
2
1
0

17.10.2002

Bq/l

Cs 137 concentration, box 3, RIP=1.7

㻝㻞㻟

㻝㻞㻠

Result of modeling Ammonium concentration fordifferent level of cooling pond. Box 1

0,2
0,15
0,1
0,05
0

Three-dimensional dynamics of 137 Cs in the
Cooling Pond for different water levels

691

645

599

553

507

461

415

369

323

277

231

185

139

93

47

lev_0
lev_2
lev_4

1

mg/l

NH4 concentration for different levels of cooling pond,
box 1

day

㻝㻞㻡

㻝㻞㻢

21

194

22

Consentration dissolved Cs-137 near the surface
and comparison with measurement (May, Level 0)

Consentration dissolved Cs-137 near the bottom andcomparison with measurement (May, Level 0)

Bq/m**3

Bq/m**3

2900

2900

2700

2700

2500

2500

3000

3000
2700

2300

2000

m

m

1410

2300

2000

2100

2100

2350

1000

2030

1000
1900

1900

0

0
0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1700

0

m

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1700

m
1500

1500

㻝㻞㻣

㻝㻞㻤

㻝㻞㻥
129

㻝㻟㻜

We have learned wıthin Chernobyl study-how to use Chernobyl modeling experience for different case studies- how to develop efficient decision support system for nuclear emergency
and other environmental applications

Doses

Doses (3)3500 employees of ChNPP took part in the
postaccidental works in 26 April – 31 December
1986. Their average individual dose is 97 mGy.

The estimated accident collective effective
dose to the population of the 2 zone was 481
man- Sv and 1280 man-Sv to population
relocated from 3 zone

The average individual dose of 1600 people ofthe staff, working in NPP during the main
release (April 26-30) is 406 mGy.

The collective effective dose to Ukrainian
residents affected by the accident at ChNPP is47,800 man-Sv for fifteen years (the exposure
doses to thyroid from radionuclides of iodine
are not taken into account.)

18 workers died of acute radiation sickness (theaverage individual dose is 625 mGy)
The collective dose for all 126000 liquidatorsof the acute post-accidental phase phase isabout 40 000 man-Gy.

Over 95% of dose is produced by 137Cs, therest of 5% is due to 90Sr with a share of apercent contributed by plutonium.
㻝㻟㻝

㻝㻟㻞

22

195

23
Total effective dozes of internal and external exposure for 70
years after Chernobyl catastrophe

Doses (4)

One of the most serious consequences of the
Chornobyl accident to the health of Ukrainian
people, and first of all for children, was the
exposure to thyroid due to radioactive isotopesof iodine
The collective dose to thyroid of all children of
Ukraine (under 18 at the moment of theaccident) is estimated as 400 000 man-Gy .

㻝㻟㻟

㻝㻟㻠

Risk Assessment – Health Effects

The risk of cancer mortality for “liquidators” 19861987 is estimated as 1,3 10-2 .
For 126,000 liquidators it is risk of 1600 lethal cancer
cases.
The risks of thyroid cancer are estimated:
8 cases of adults per 10,000 man-Grand46 cases of children per 10,000 man-Gr.
Radiation dose of thyroid gland for child was born in 1986

㻝㻟㻡

㻝㻟㻢

The collective doses within fifteen years after the accident
and estimated cancer mortality ( thyroid not included)Group of the affected
population

Collective
dose,
man-Sv

Number ofpeopleExpected
amountof casesper
100,000

Total
expectedamountof casesPopulation of Ukraine

47,80049,000,000

5

2450

Individuals evacuated in
1986

1,300

89,0007365People resettled since 1991
from the 2-nd and 3-rd
zones of radioactive
contamination

1,760

52,000169

88Participants of post40,000
accidental works at ChNPP in
1986- 1987

126,000

1270

The collective doses after the accident ( on thyroid) andestimated risk of thyroid cancer

Group of the affected
population

Collective
dose,
man-GyNumber ofpeopleExpectedamountof casesper
100,000

Total
expected
amount ofcases

All children of Ukraine in1986

400,000

13,183,000

14

1840

Residents of mostcontaminated regions

191,000

497,000

31

153

1600
6,685,600 forecast of cancer mortality in Ukraine for 70
years
㻝㻟㻣

㻝㻟㻤

23

196

24

Cancer mortality of population of Ukraine from all
sources (statistical data 1999)

Number ofpeople49,000,000
Cancer mortalityof population of
Ukraine ( all cases– registeredmortality -1999)

Cancermortalityper
100,000
per yearAmount Amountof cases of cases
per year per 100,000 per
70 years

Totalamount of
expectedcases per70 years

192

94,0806,685,600

13,440Comparison of “Chernobyl” and “natural” cancer mortality
Group of the affected
population

Number Expectedof people ”natural “cancermortality for
70 years

Expectedadditional“Chernobyl”
cancermortality

Population of Ukraine

49,000,000

6,685.600

2,450

Individuals evacuated in
1986

89,00011,96165

People resettled since 1991
from the 2-nd and 3-rd
zones of radioactive
contamination

52,0006,988

88Participants of postaccidental works at ChNPP in
1986- 1987

126,000

16,934

1,600

㻝㻟㻥

㻝㻠㻜

Mortality of Ukrainian population per year caused bydifferent reasons
Cases per100,000

Mortality caused by

All sources

1490

Cardiovascular systemdiseases

916

CancerSuicides194
29.7

Occasional poisoning

25.1

Transport accidents

14

Murders

Comparison of Budget of Ministry of Chernobyl and
Ministry of Public Health of Ukraine
Year and dimension of currency

Cases per 100,000– statistical data
1999 andChernobyl risk
assessment for 15
years dose

Ministry of
Public Health(1)

Ministry of
Chernobyl(from 1996-MES)

2002 Mln of hrivna

1 415

2 300

62%

1999 Mln of Hrivna
1996 Mlrd of karbovanets

580 634
56 207

1 746 800
179 455

33%%
31%

1993 Mln of karbovanets

104 723611 3001
17%(1)/(2)
%

(2)

12.2

Due to the inflation only comparison of (1) and (2) for each year is important, not absolutevaluesChernobyl Radiation Risk
5/70=0.07
Assessment.-cancer mortality

Source of data: State budgets 1993-2002 taken from the web site of the Ukrainian Parliament

㻝㻠㻝

㻝㻠㻞

National Institute of Cancer in Ukraine
Cancer in Ukraine
2008-2009http://www.ucr.gs.com.ua/dovida8/index.htm
Авторський колектив :Національний інститут раку: к.м.н. З.П.Федоренко, к.м.н.
А.В.Гайсенко, к.т.н. Л.О.Гулак, к.т.н. Є.Л.Горох,к.ф.-м.н. А.Ю.Рижов, О.В.Сумкіна, Л.Б.Куценко, Д.В. Романов
Центр медичної статистики МОЗ України: Л.О.Пушкар

40 1000 kBq/m2Головний редактор:Директор Національного Інституту Раку,Головний онколог МОЗ України,д.м.н., професор І.Б.Щепотін

The significant part of Ukraine wascontaminated by 137Cs of density
over 2 kBq/m2
㻝㻠㻟

㻝㻠㻠

24

197

25

Захворюваність жінок на 100 тис населення (2008)Захворюваність чоловіків на 100 тис населення (2008)
Cases of cancer per 100 000 of man (2008)

Cases of cancer per 100 000 of woman (2008)
㻝㻠㻡

㻝㻠㻢

Смертність жіночого населення від злоякісних новоутворень (2008)Смертність чоловічого населення від злоякісних утворень (2008)
Mortality from cancer per 100 000 man (2008)

Mortality from cancer per 100 000 woman (2008)
㻝㻠㻣

㻝㻠㻤

Two maps in the same scale➨䠏ḟ⯟✵ᶵ䝰䝙䝍䝸䞁䜾⤖ᯝ䛸䝉䝅䜴䝮䠍䠏䠓䛾ᅵተ⃰ᗘ䝬䝑䝥䛾ẚ㍑䛻䛴䛔䛶
this map is taken from ᩥ㒊⛉Ꮫ┬䛻䜘䜛ᨺᑕ⥺㔞➼ศᕸ䝬䝑䝥䠄ᨺᑕᛶ䝉䝅䜴䝮䛾ᅵተ⃰ᗘ䝬䝑䝥䠅䛾సᡂ䛻䛴䛔䛶

㻝㻠㻥

㻝㻡㻜

25

198

26

The National AtmosphericRelease Advisory Center,
NARAC, provides tools andservices that map theprobable spread ofEuropean Union: Real-time On-line hazardous
Decision Support
Systemmaterial
RODOS
accidentally or intentionallyreleased into the atmosphere.
Japan: System for Prediction of Environment Emergency
NARAC provides
Dose Information SPEEDI
atmospheric plumepredictions
time for an
United States : National AtmosphericRelease inAdvisory
emergency
managertoCenter, NARAC
decide if taking protective
action is necessary to protect
the health and safety ofpeople in affected areas.

Real time Decision Support Systems

NARAC

European Union: Real-time On-line Decision Support System
RODOS

Japan: System for Prediction of Environment Emergency
Dose Information SPEEDI

United States : National Atmospheric Release Advisory
Center, NARAC

㻝㻡㻝

㻝㻡㻞

SpeediSpeedi (2)http://www3.nhk.or.jp/daily/english/20120228_05.html
Tuesday, February 28, 2012 06:01 +0900 (JST)An independent panel investigating the Fukushima nuclear
accident has found that the prime minister did not know
about the government's system that can predict the spreadof radioactive materials quickly.
The 6-member panel of experts is due to issue a report on
the disaster on Tuesday.
The report says former Prime Minister Naoto Kan and 4other politicians blame the science ministry officials for not
informing them about the system called SPEEDI.
Former Cabinet Secretary Yukio Edano said he found out
about it in a media report around March 15 last year. At thetime, the No.2 reactor at the Fukushima Daiichi nuclear plant
was spewing radioactive materials.

http://www3.nhk.or.jp/daily/english/20120228_05.html. Edano said bureaucrats told him later that they decided not
to inform him about SPEEDI because its calculation was notcredible due to the lack of precise data on radiation.
Former industry minster Banri Kaieda said it is most
regrettable that he could not instruct officials to submit dataon radiation dispersion because he did not know about thesystem.
Hirotada Hirose, an expert on emergency information, said
bureaucrats should be primarily blamed for failing to inform.
He says Cabinet ministers should also be criticized for theirinability to manage the crisis.
㻝㻡㻟

㻝㻡㻠

IMMS-UCEWP team participated in RODOS development
since 1992 under EU RTD 3rd- 7th Framework Programme
In 7th FP the following prpjects:
NERIS-TP: Towards a self sustaining European
Technology Platform on Preparedness for Nuclear andRadiological Emergency Response and Recovery (20112013)
PREPARE: Innovative integrated tools and platforms forradiological emergency preparedness and post-accident
response in Europe (2013-2016)
In PREPARE project UCEWP coordinates module “ Aquaticradionuclide modelling” – work of 9 EC Institutes

www.rodos.fzk.de

EC Rodos – real time online decision support system for nneclear
emergency management developed under auspices of 3rd- 7th EC
Framework Programme 1992-2011

㻝㻡㻡
155

㻝㻡㻢

26

199

27

ISCRAM 2009; Raskob;

157

㻝㻡㻣

㻝㻡㻤
158

meteorological data and forecasts, datafrom radiologicalmonitoring networks,

Key features of RODOS
Real-time On-line Decision Support system• Multi-user operation in national/regional emergency

centres for off-site nuclear emergency management

ranked list of feasible
countermeasurestrategies• Provision of information for decision-making

simulation ofradiologicalsituation– on local / national / regional / European scales,
evaluation ofcountermeasurestrategies– in the early and later phases of an accident,– for all relevant emergency actions andcountermeasures.

Information
processing
in RODOS

Environmental
contamination,
potential
radiation doses

database simulation ofcountermeasurestrategies andconsequences

areas and people affected bycountermeasures, healtheffects, costs and effort• Wide IT applicability - HP-UX and Linux (RODOS),

Microsoft Windows, Linux and Mac OS (JRodos)
㻝㻡㻥

㻝㻢㻜

Information processing Level 1 in RODOS:

Information processing Level 2 in RODOS:

Receive, archive, process and present radiologicaland meteorological measurements and prognostic
data

Continuously updated diagnoses and prognosesof the radiological situation

RODOS systemmeteorologicalforecasts; longrange dispersion
calculationssite and plant dataof European NPPs;
local monitoring data;
source term data
airborne gamma
base; emission data;
spectrometriclocal meteorology
measurements

Nested chain of flow
and atmosphericdispersion models
Radioecological and dosemodels for all relevant
exposure pathways

national
monitoring
data

㻝㻢㻝

㻝㻢㻞

27

200

28

Radio-ecological and dose models in RODOS

Hydrological model chain HDM

Atmospheric Dispersion Model
Deposition
Monitoring
Model

Deposition
Model

Food
Monitoring
Model

Watershedrunoff/pollution
washoff model,
generates washoff
along the river stream
River water flow,
sediments andpollution transportmodelsMulti-box model,
calculates dynamics ofradionuclides in waterand fishHydrological
Model

FDMT
Terrestrial
food chain model

FDMA
Aquatic
food chain model

Terrestrial
dose model

Aquatic
dose model

FDMF
Forestfood chain
and dose
model

FDMH
Tritiumfood chain
and dose
model

HDM

JRODOS" " """"" " " """""""
""
"""
"
"
""
""""
"""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""" """""" """"" """
""
""""
"""
"""""""""""" """"""""""""""""""""""""" " " "" ""
""
"""""
"" "
"

RETRACEADM
RIVTOXd

Data base
1

4
2
7

5

POSEIDON

6
3

2D model, propagationof radionuclides incomplex parts of rivers
and reservoirs

COASTOX

3D model, used forradionuclide transport
simulations in complex
water bodies

THREETOX

1

4

Aquatic food chinmodel

Early and Late Countermeasures Models

HDM

2
7

5

6
3

FDMA

㻝㻢㻟

㻝㻢㻠

Полеaa1випадіння Cs-137 внаслідок
Сценарію 2
Simulated by ADM fallout of Cs-137 fromТиждень
після викиду. Розподілення концентрацій Cs-137 вздовж
aa1
р.Стир
Simulated concentration of Cs-137 in Styr River a
week after the fallout

Rovno NPP on Styr River Watershed

cc1

cc1

㻝㻢㻡

㻝㻢㻢

aa1

aa1

Simulation of 137Cs dispersion in Kakhovka Reservoir by
THREETOX model
Simulation of fallout Cs-137 from Zaporozhe NPP on Kakhovka Reservoir

㻝㻢㻣

㻝㻢㻤

28

201

29

aa1

Information processing Level 3 in RODOS
Extent and duration of early and late countermeasures,and consequences of countermeasures

Simulation models for
sheltering, evacuation,
iodine tablets,
relocation,
decontamination,
agriculturalcountermeasures
Health effects andeconomic models
Simulation of 137Cs dispersion in Kakhovka Reservoir by
THREETOX model ( 32 days after fallout)
㻝㻢㻥

㻝㻣㻜

RODOS implementation in EC for Fukushima Dai-ichi
NPP ( March-April, 2011)

RODOS structure late phase
Potential areas for latecountermeasures• relocation
ADM(near / farrange)
MonitoringDataassimilation• decontamination• food bans

Detailed model ERMIN• relocation• decontamination

Detailed model AgriCP• food bans

㻝㻣㻝

㻝㻣㻞

What have we done for atmosphericmodelling of Fukushima releases?
• Adaptation of RODOS to Japan ( topography, land
use from open sources)• The Meteorological Institute of KIT and
IMMSP/UCEWP have provided meteorologicalforecast data based on the American global model
GFS (50 – 100 km) adapted with the model WRF
for local application (10-20 km)• The Gesellschaft für Anlagen- undReaktorsicherheit (GRS) has provided potential
source terms for our calculations
Visualization of numerical weather prediction data from WRF model: windfield at 10m near Fukushima in JRODOS window
57
㻝㻣㻟

㻝㻣㻠

29

202

30

Release scenarios• GRS provided two source terms– Release from some fuel rods (lower estimation – gap release)– Release assuming a core melt (upper estimation – core melt)• Estimated activit released (Bq)gap releasecore meltcore melt max.
– Xe-133
4.E14
3.E18
3.E18
– I-131
4.E13
4.E16
4.E17
– Cs-137
2.E13
3.E15
3.E16
– Pu241
0.E00
9.E11
9.E12
• On 12.04.2011 the Nuclear and Industrial Safety Agency (NISA)
estimated the release (in Bq) as follows– I-131
1.3E17– Cs-137
6.1E15– I-131 equivalent
3.7E17 (sum of I-131 + Cs-137) 58• On 06.06 source term has been raised by factor of two㻝㻣㻢Comparison of wind speed and wind direction with observation data from
Fukushima Airport (upper pictures), Tokyo Airport (lower pictures)㻝㻣㻡

Daily calculations based on weather predictions- the results were
presented online on the web site of Karsruhe Institute of Technologies,
Germany

Structure of Information flow for HDM
JRODOS – ADM

Using the coremelt release
scenario
calculations
wereperformed to
predict thecontamination
for the next 24
hours

JRODOS – HDM
Hydrological Dispersion Module
3D Marine Hydrodynamics and Radionuclide Transport
Model THREETOX
THREETOX:
Hydrodymics Module (temperature, salinity, currents)
Sediment Transport Module
Radionuclide transport in 3 phases ( in solute, on
suspended sediments, contamination of upper bottom
sediment layer)
12

22.06.2011

IKET (KIT); UCEWPJRODOS Fukushima1

㻝㻣㻣

㻝㻣㻤

Adaptation of the RODOS_HDM to Japan

Boundary conditions for the release scenarios

Complicated flow structure due to abruptchanges in bathymetry and dynamic changes
in ocean circulation

Direct water releasefrom NPP

Atmospheric
Fallout fromRODOS ADM

Meteorological
Data from US
Final Reanalysis

Water 4.3 m³/h.
Concentration 137Cs

THREETOX-HDM

1.8 GBq/L
2 - 6 April 2011
Total 0.95 PBq(0.95 x 1015 Bq)
NISA estimate basedon TEPCO data (presented on IAEA
Web Site)14

22.06.2011

Oceanographical
Boundary Conditions from Korean
KORDI Pacific Ocean Model MOM
IKET (KIT); UCEWPJRODOS Fukushima1

㻝㻣㻥

㻝㻤㻜

30

203

31
137Cs concentration ( Bq/m3) in upper water layer due

137Cs concentration ( Bq/m3) in upper water layer due

to direct water release 2 - 6 April 2011

to atmospheric fallout 12-24 March 2011

Simulations from 7-15 April

㻝㻤㻝

㻝㻤㻞

Comparison of measured and calculated data

Concentrations in water and sedimentsesConcentration of Cs-137, Bq/l

500

Calculated values
Measured data

400

300

200

Point 6

100

0
4
c
)

8

12

16

April 2011

Calculated with tides
Measured dataa)Concentration of Cs-137, Bq/l

1600

b
)

1200

800

Point 3400

0137Cs concentrations in marine water

23 March

18 April

137Cs concentrations

4

8

12

16

April 2011

in the bottom 18 April
19

22.06.2011

IKET (KIT); UCEWPJRODOS Fukushima1

㻝㻤㻟

㻝㻤㻠

Conclusions on Chernobyl aquatic studies
experience

Conclusions on RODOS- Fukushima experience

The experience of model/monitoring based
studies and support of water protection
measures in Chernobyl area, first of all
implementation of the different modeling tools
for the specific tasks can be used incooperation with Japanese researchers forwatersheds of the river basins at Fukushima andstudies of the coastal waters in the region
Ukrainian researchers are enthusiastic aboutperspectives of joint researches with Japanesecolleagues on the challenging tasks of
Fuklushima water systems

The experience of RODOS quick implementation
for Fukushima case study for EC by joint
German- Ukrainian team – confirmation of needs
for such systems preparedness for any country
using NPPs
RODOS long-term countermeasures module –integrating experience of all basic EU institutes –can be used for SPEEDI extensions

㻝㻤㻡

㻝㻤㻢

31

204

１０．成果公開用ホームページ(案)

公益社団法人 日本水環境学会〒135-0006 東京都江東区常盤 2-9-7
グリーンプラザ深川常盤 201 号
Tel:03-3632-5351

205