105

エネルギー・資源 Vol. 35 No. 2（2014）

特集

放射性物質と放射線 ─その基礎から除染まで─

放射性核種の海洋環境への影響
Effect of Radionuclides on Marine Environment

神

田

穣

太*

Jota Kanda

とんど残っていない．人為起源で現在の海洋中に多い核

１．はじめに

種は3H，セシウム137（137Cs），ストロンチウム90（90Sr），
14

Cなどである２）．

福島第一原子力発電所事故では，発電所が海岸に立地し2.2ていたことに加えて，放射性核種で汚染された水が直接海

これまでの海洋汚染

洋に流出したことが重なり，海洋へも大きな影響が及んだ．

福島事故の海洋汚染でも最も問題になっている137Csに

海洋環境における放射性核種の移行について，一般的な知ついてみると，大気圏内核実験では合計で948PBq（ペタ

見を概説した上で，福島第一原子力発電所の事例を検討しベクレル＝1015ベクレル）が放出され，海洋への移行分はてみたい．

603PBqとされる．1986年のチェルノブイリ原子力発電所
事故では85PBqの137Csが放出されたとされ，海洋への移

２．放射性核種による海洋汚染
2.1

行分は15～20PBqと推定される２）．イギリスのセラフィー
ルド原子力施設群からの放射性排水では，1952～1992年

海洋環境に存在する放射性核種の137Csの流出総量は41PBq，最大年間流出量は1975年の自然界には，もともと様々な種類の天然の放射性核種が存在している．海洋には，トリウム232（232Th）やウラン

5.2PBqと推定される３）．

238（238U）等の崩壊系列に属する核種，およびカリウム
40

137

Csは天然には存在しない核種であるが，人為的汚染に

87

40（ K），ルビジウム87（ Rb）など，いわゆる原始放射3

よって全世界の海洋で検出されていた．大気圏内核実験の14性核種と，トリチウム（ H），炭素14（ C）などの宇宙線終結により，137Csの濃度はゆっくりと低下してきた．福島

生成核種が存在する．海水中に存在する天然の放射性核種

第一原子力発電所事故以前の福島県沖では137Cs放射能は約で，放射能が最も高いのは40Kで，海水１リットルあたり

1.5mBq/L（0.0015Bq/L）であった４）．

約12ベクレル（12Bq/L；Bq［ベクレル］＝１秒間に１つ2.3の原子核が壊変して放射線を出す能力）存在する．海洋生
40210

海洋環境に入った放射性核種の動き

核実験や原発事故では，多くの放射性核種は大気を経由

210

物では Kの他，ポロニウム210（ Po），鉛210（ Pb）なして海洋に入る．大気中の放射性核種は移流と乱流拡散に

１）

どが主に検出される ．

よって比較的速やかに移動し，存在領域を拡げていく．汚これに加えて，人為起源の放射性核種が海洋にもたらさ

染物質は存在領域が拡がるとともに放射能（あるいは濃るようになった．そのほとんどは核兵器や原子力発電など度）が低くなっていくから，放射性核種は広く薄く分散すに由来する核種である．海洋への供給で最も大きいのは，るようになるが，その間に大気から沈着（粒子や降水など

1950年代を中心に1945年から1980年まで世界各地で行われとして降下）することで，海洋に放射性核種がもたらされた大気圏内核実験である．次いでチェルノブイリや福島なる．沈着には降水や霧が関与する湿性沈着とそれ以外の乾どの原子力発電所事故や，使用済み核燃料の再処理工場等

性沈着があるが，降水は沈着を著しく促進する．このためからの排水がある．その他，通常運転中の原子力発電所か沈着過程の不均一性が海面への供給量の分布に大きく影響

らの排出，低レベル廃棄物の海洋投棄，原子力潜水艦等のする．海洋に入った後は，海水の移動や混合などにより拡沈没，輸送中の核兵器落失，医療・研究等で利用された人

散しつつ輸送されていく．

２）

工放射性同位元素の流出などがある ．

一方，放射性核種で汚染された水が直接流出する場合は，

大気圏内核実験が行われていた時期から相当な年数が経

もっぱら海水の動きによって放射性核種が運ばれることに過しているので，一般の海洋中には半減期の短い核種はほなる．海洋内でも大気と同様に存在領域が拡がると共に濃度は低下していくが，大気よりも拡がりが遅い．また海洋*

東京海洋大学大学院海洋科学系海洋環境学部門〒108-8477 東京都港区港南4-5-7
E-mail：jkanda@kaiyodai.ac.jp

でも閉鎖的な縁辺海や沿岸域などでは，地形によって移動が制約を受け，拡散が阻まれることもある．一般に黒潮な−28−

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どのように海水が常時一方向に流れている場所は海洋ではれている．

それほど多くはない．通常は，潮汐，風，渦などの影響を

2.5

106

生物への移行

受けて流向や流速が刻々と変化しながら，平均的に特定の海洋環境の放射性核種は生物へ移行する．生物への移行

方向に移動することになる．拡がりに時間を要することも

経路は，主に餌に含まれる放射性核種が体内に取り込まれあり，比較的放射能（濃度）の高い領域や低い領域が複雑る経路と，海水に溶けている放射性核種が鰓，体表，消化に入り組みながら，海洋内を移動する形になることもある．

管から吸収される経路である．体内に吸収された放射性核

当然のことながら，大気からは陸上にも沈着が起こる．

種は，元素の種類によって順次体外に排出されるものと，

陸上の放射性核種の一部は，河川等を経由して徐々に海洋排出がほとんどなく体内に蓄積していくものがある．セシへ移行する．この二次的なルートも海洋汚染を考える上でウムやストロンチウムなど海水中の塩類と挙動がよく似ては軽視できないものである．

いる元素では比較的すみやかに排出される．海産生物は一2.4

般に海水中の塩類が体内に入りやすいため，これを積極的堆積物への移行海洋の物質循環は，詰まるところ大気や河川から海洋にに排出する機構を持つためである．このような元素では，入ってきた物質が，最終的に海底の堆積物（底泥など）へ

生体外からの移行が止まれば，体内の濃度（放射能）は減

埋もれることで海洋から取り除かれていく過程とみなすこ

少していく．この減少は指数関数的に進行し，１／２になとができる．希ガスなどの少数の例外はあるが，ほとんどる時間を生物学的半減期という．魚類では魚種によって数の元素は海洋を通過点として，海底へ移動していく．堆積

日～数十日とされる．

物への移行プロセスは，主に沈降する粒子によって担われ海洋環境から生物への移行を示す数値として濃縮係数

る．沈降粒子はプランクトンなどの遺骸や排泄物などの有（CF；Concentration Factor）が用いられる．濃縮係数CF

機物を中心に，様々な粒状物が凝集して生成する．プランは次の式で与えられる．

クトンに取り込まれ，あるいは粒子に吸着した放射性核種

CF＝（生物体内の放射能［Bq/kg］）（海水中の放射能/［Bq/L］）

は，粒子と共に沈降して堆積物表面に達することになる．
堆積物への移行の度合いは元素によって大きく異なる

生物体の放射能は通常は湿重量あたりで示す．IAEA５）が，この移行を定量的に示す指標として，分配係数（Kd）

による海洋生物のセシウムについての推奨値は，植物プラが用いられてきた．この係数は海水中の元素あるいは核種

ンクトンが20，動物プランクトンが40，魚類が100となっの放射能（または物質量）に対する堆積物中の放射能（まている．ただし濃縮係数は，種間差が大きい．前述の堆積

５）

たは物質量）の比で定義される ．

物についての分配係数と同様に，この値は汚染された環境（堆積物中の放射能［Bq/kg］）（海水中の放射能/［Bq/L］）
Kd＝が定常的に維持されている条件下でのものである．

３．福島事故による海洋汚染

堆積物の放射能は通常は乾重量あたりとすることが多

3.1

い．セシウムのKdについてのIAEA ５） による推奨値は外洋（深海堆積物）で2,000，沿岸で4,000である．すなわち，
137

事故による海洋への放射性核種移行

福島第一原子力発電所事故は，冷却機能が失われて燃料堆積物中の質量あたりの Cs放射能は海水の数千倍になる棒の熔解に至ったものであるが，圧力低下のための弁開放，と予想される．ただし，この値は十分長い時間スケールで融解した核燃料による圧力容器や格納容器の損壊，水素爆のいわば平衡値である．福島事故のように海水中の放射能発による建屋や配管等の損傷などにより，揮発性の高い放が大きく変化した場合は，単純にこの係数を当てはめて堆

射性核種が大気に放出された．大気への放出は，大部分は積物中の放射能レベルを予想することはできない．

2011年の３月中におこったとされる６）．

海底堆積物は，鉱物粒子，シリカ質や石灰質の生物殻，放出量が多い核種にはキセノン133（133Xe；半減期5.2

デトリタスや生物体の有機物，粒子の空隙の海水などで構日），ヨウ素131（131I；同8.0日），同133（133I；同20.8時間），

成される複雑な混合物である．放射性核種の吸着・結合のテルル132（132Te；同3.2日），セシウム134（134Cs；同2.06

度合いは粒子の種類ごとに異なると考えられる．セシウム年），セシウム137（137Cs；同30.2年）などがある．134Csやは鉱物粒子への吸着性が強く，特に特定の種類の粘土鉱物

137とは強い結合をすることが知られている．このことから，大きく減少している．セシウム（特に137Cs）は半減期が長一度堆積物に入った放射性セシウムは容易に移動したりせく，環境への相対的影響が長期に及ぶ．福島事故では，事ず，また海水に回帰したりしないと考えられがちである．

故当初には134Csと137Csがほぼ１：１で放出された．同じ元

しかし，実際には堆積物からのセシウムの「脱着」や堆積素なので化学的挙動も同じであるが，半減期が短い134Csは物最表層の移動性の高い粒子と共に移動する可能性も示さ

137

Csを除けば，いずれも半減期が短く，現在では存在量がCsにくらべて存在量の低下が早い．137Csの大気への推定

−29−

107

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放出量は10～15PBqとするものが多いが，最大50PBqとす

約1,500Bq/L，発電所沖合では最大10～20Bq/L程度であっ６）る推定例もある ．

た．大気経由であることについては，比較的離れた広範囲

一方，冷却のため大量に注入された水は，破損した燃料の海域から同じようなレベルで検出されたこと，また137Cs

棒等との接触により放射性核種で汚染されて，原子炉に隣（134Cs）と131Iの比に変動がみられることが根拠になって接するタービン建屋などの地下に滞留するようになった．

いる８）．４月後半に，本州東方の約1,900km離れた観測点

この滞留水は131Iの他，137Csおよび134Cs，90Sr，3H等で高濃などでも，数mBq/Lレベルの137Csと134Csが検出されてい度に汚染されていた．この水はケーブルホールや冷却水導る９）．短期間にこの距離まで海水が移動したとは考えられ入のためのトレンチなどにも流れ込み，やがて高濃度に汚ないので，これも大気からの沈着と考えられている．

染された水の一部が海洋に漏出した．2011年４月２日，２

前述の通り，３月26日頃から発電所直近の海水から直接号機取水口付近の一カ所から，高濃度汚染水の海洋への流流出によるとみられる極めて高い放射能が検出されはじめ出が確認された．流出が始まったと考えられた４月１日かた．137Csについては，発電所港湾外でも６万８千Bq/Lにら流出が封止された４月６日までの間に520トン（学校の達するなど，沿岸の汚染については直接流出による影響が137

プール１杯分程度）の汚染水が流出したとされ， Csの流

はるかに大きかった８）．今回の事故で流出した汚染水には出は0.94PBqとされている．この他に３号機前から５月10

放射能が極めて高いものも含まれており，137Cs放射能は～11日に小規模な流出があり，４月５日～10日には低レベ

109Bq/Lオーダーのものがある．流出した放射能のほとん

ル汚染水の意図的排水も行われた７）．既に３月26日頃から

どはこうした高濃度汚染水によると考えられるが，高濃度発電所近くの海水から極めて高濃度の放射性核種が検出さの汚染水が少量流出した場合には，海水中での拡散に時間れているから，これ以外の経路や量の不明な流出があったを要するほか，局地的な高濃度部分が複雑な分布をしなが137ことは間違いない．汚染水による Csの直接流出量は，多ら移動することになりやすい．

くは3.5PBq ～10PBの範囲にあるが，27PBqとする推定も発電所直近の海水放射能は３月末頃と４月初旬が最も高６）

発表されている ．

く，前述の４月初旬の２号機前からの流出が始まる前の３

これまでの海洋の放射能汚染の事例と比較する場合，放月末頃にも，同規模程度の流出があったようである７）．こ出が１ヶ月に満たない期間に集中していることに留意するの流出水が最も強く影響したのは，発電所の南側の海岸必要がある．特に海洋への直接流出については，特定の場

沿いの海域である．発電所の南10～16kmの海岸では，１所に短期間に大量の放射性核種が放出された事例として，

週間程度遅れて137Csが1,000Bq/Lを超えるピークがあった

過去に類がなく，今回の事故の最大の特徴といってよい．

が，発電所からほぼ同じ距離の15km東の沖合では，200～

大気からの沈着や汚染水の漏出による海洋への放射性核

300Bq/L程度のピークがあったにすぎない．また，南相馬

種の移行は，４月～５月までにほぼ収束したといってよいの15km沖合で４月11日に760Bq/L，30km沖合のモニタリレベルまで低減したが，現在に至るまで完全に止まったわ

ング点で４月15日に186Bq/Lなど，スポット的に高い放射７）けではない ．また，大気から陸上に沈着した放射性核種能が検出された．これは，海水中の放射能分布が非常に複の一部は，河川による土砂の輸送等に伴い，今後も時間を雑だったことを示している．この複雑な分布の汚染域は，かけて海へ移行していく．

存在範囲を広げつつ平均的には南に向かい，やがて黒潮続

3.2

流域に達してから太平洋を東側に向かった．この移動と拡海水のセシウム汚染

３月中旬から大気中に放出された放射性核種のうち，我散を反映して，福島県沖の海水中の放射能は，５月には１137が国の陸域部分への Cs沈着量は放出量の２割程度で，残ヶ月に百～数百分の１になる速さで急減した10）．事故によりは海洋へ沈着したと推定されている６）．３月中旬から大る福島県および周辺の海水中の放射能は，急速に上昇した

気へ放出された放射性核種は，短期間に太平洋上に広く分後，急速に低下したことになる．この放射能汚染の経過は，散した．陸上で沈着した放射性核種については，比較的遠開放的な太平洋に極めて短期間に集中して放射性核種が放距離でも局所的に沈着量の高い場所があった．海洋でも場出された今回の事故の特徴をよく表している．
現在は，発電所直近で137Csが２～３Bq/L前後に達する

所ごとに沈着量に大きな差異が存在した可能性は高い．
事故を受けた海洋のモニタリングが始まったのは，発ことがあるが，その他の福島沿岸海域では事故前のレベル

電所隣接の海岸が３月21日，沖合30kmは３月23日であの数倍から数百倍程度（0.01～１Bq/L）で，ほとんど変

131

137

134

る．いずれも表層の海水から I， Cs， Csが検出され化しない状態で維持されている．2011年夏以降は，137Cs放た．大気中で広く分散した上，海水の鉛直的な混合の効果

射能の減少は非常に緩慢になった．発電所の港湾内でも同が重なったこともあり，この時期の放射性核種汚染のレベ様で，放射能が漸減する状態が続いているが，137Csは場所

ルは比較的低かった．137Csについては，発電所近傍ではによって数十～数百Bq/Lに達する．この海水中の137Csの−30−

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低下ペースの緩慢さから，発電所からの流出が継続してい108

物起源の沈降粒子も一定の役割を果たしたことを示すもの

10）

る可能性が早くから指摘されていた ．

であろう．デトリタス性の粒子などに含まれる放射性セシ

筆者は東京電力の公表データを用いて，港湾中央部ではウムは比較的生物へ移行しやすいと考えられる．
3.4

海水の44％に相当する量が毎日置き換わっていると推定
し，海水交換による港湾からの流出と港湾への放射能供給

海洋生物のセシウム汚染

福島県周辺だけでなく，太平洋のかなり広い海域の海洋137が釣り合っていると考えて， Csの外海への流出量（＝港生物から，事故に由来する137Csや134Csが検出されている．

湾への供給量）を計算した11）．2011年６月から2012年９今回の事故のように，海水中の放射能レベルが短時間で大月までを合計すれば0.017PBqになり，これは事故当初のきく変化した場合には，濃縮係数による生物の放射能レベ137

ルの予想は困難である．

Csの流出量の１％以下である．この流出は，幾分量は減ったと考えられるものの今も後続していると考えられる．

事故直後の2011年４月初旬にコウナゴ（イカナゴの稚魚）

発電所周辺では，継続的な流出と太平洋への散逸が釣り合から当時の暫定規制値を上回る放射性セシウム（137Csおよった状態になっていると考えて良い．

び134Cs）と131Iが検出された．その後，５月にかけてシラ

3.3

スなどいくつかの魚介類・海藻で暫定規制値を超える放射海底堆積物のセシウム汚染

福島県沖合沿岸は浅い海底が仙台湾などから続いてい性セシウムが検出された．コウナゴやシラスなどの稚魚はて，沖合に比較的広く延びている．2011年５月から本格化

相対的に成長率が高く，海水やプランクトンの放射性核種

137

134

した堆積物のモニタリング結果では， Cs（ Cs）が検が比較的速やかに移行したものとみられる．成体の魚類で出されるのはほとんどが深度数百m以浅の海底で，一般には，放射性核種の体内への移行に時間がかかる．特に餌をは浅いほど（海岸に近いほど）放射能が高かった．沿岸堆

経由する移行は，食物連鎖のそれぞれの生物への移行の遅

137

積物の Csは高いところで数千Bq/kg，多くは数十～数百

れが積み重なる．福島県沿岸の一部の海産魚種から規制値

Bq/kgであった．陸上の土壌は，発電所から同程度の距離を超える放射性セシウムの検出例が目立ち始めたのは６月

で数万～数十万Bq/kgに達することもあり，海底堆積物のころからである．海水中の放射性セシウムは４月頃が最も137

高濃度で，その後は急速に濃度が低下した．従って，海水Csはおよそ２桁程度低いことになる．
137

モニタリング等のデータでは，沿岸域の Cs放射能は全の放射性セシウムの減少に伴って生体への放射性セシウム

体としては低下傾向が継続している．しかし観測点ごとにの移行が減少すれば，魚類の放射性セシウム濃度も比較的見ると，半年程度後に顕著に増加した場合や，複雑な増減

速やかに減少することが期待できる．137Cs（および134Cs）

を示した場合などがある．堆積物表層には比較的流動性のについては，多くの魚類で2011年夏から冬頃にかけて放射高い粒状物が存在し，これらと共に放射性核種が移動する能が最も高くなり，以後は減少に転じた．

可能性がある．また，河川からは陸上の高濃度の放射線物

海産魚のセシウムについての生物学的半減期は長くても質を含んだ土砂が流入してくる可能性があり，これらが海100日程度とされている５）．福島沖の魚類の137Cs（および底堆積物に蓄積した可能性がある．沿岸での海底環境の不134

均一性を反映して，海底堆積物の放射能は同一地点で採取れる通りに減少したものと，明らかに減少が緩慢なものにした場合でも大きくバラつくことがある．わずかな距離で分かれる13）．後者は一部の底魚や汽水性の魚種であるが，も放射能の蓄積状況が大きく異なる可能性があり，同一地

これは放射性セシウムが依然として魚類に移行を続けてい

点での時系列データの解釈にはこの点を考え合わせる必要るためと考えざるを得ない．海水の放射性セシウム濃度か137Cs）の減少は，魚種によって生物学的半減期から予測さがある．いずれにせよ海水の Csに比べて放射能の減少はら考えて，海水からの移行は非常に少ないと考えられるか

格段に遅い．

ら，可能性があるのは餌経由だけである．しかし餌となる
137

福島県などの沿岸で，海水の Cs放射能が堆積物に移行

生物，たとえばプランクトンは世代時間も短く，セシウムした過程は必ずしも明らかでない．海洋で一般的と考えらについての生物学的半減期も魚類よりも短い．海水の放射れる沈降粒子経由の他に，海水が著しく汚染された水深の性セシウムレベルが下がれば，それに追随して速やかに低浅い沿岸海域では，堆積物と海水の直接接触による吸着や下するはずである．食物連鎖のどこかに放射能が継続して巻き上げられた堆積粒子による吸着なども起こった可能性

取り込まれる経路がなくてはならないが，これは必ずしもが考えられている．海底堆積物中の鉱物粒子は比較的強く明らかになっておらず，現在の研究の焦点である．

セシウムを吸着することが知られているが，デトリタスや

今回の事故では，短期間に大量の放射性核種が放出され生物体の有機物などにも放射性セシウムが吸着しているこ

たため，プランクトンなどの放射性核種濃度が一時的に非とが示されており，福島沿岸の堆積物では質量あたりの放常に高くなり，堆積物へデトリタスの形で移行したとも考12）

射能はむしろ鉱物粒子より高いことが示されている ．生えられる．こうした生物に移行しやすい形態の放射性核種
−31−

109

エネルギー・資源 Vol. 35 No. 2（2014）

が，海底の特定の場所に集積している可能性もある．また，性核種が残されている．福島第一原子力発電所内に残され前述の発電所からの継続流出や，河川からの陸上由来の放た汚染水は，現在でもその所在場所と量が詳細に確認され射性核種の供給などが関係している可能性もある．

ているわけではない．さらに，これらの海洋への移行経路

3.5についても全容は不明なままといって良い．不測の事態にセシウム以外の核種による汚染

原子力発電所事故では様々な核種が放出される．海洋生
131

137

よる海洋への流出の危険性は依然として存在しており，廃134

物からは Iや Cs（および Cs）以外に，銀の同位体である炉に向けた取り組みの中で海洋汚染についての十分な配慮

110m

Agが検出されることがある．この核種は，流出量が求められる．

や海水中の放射能（濃度）は低いが，生物への濃縮性が高
いためと考えられる．

参 考 文 献
131

137

134

事故当初の発電所港湾内では， Iや Cs（および Cs）の放射能が90Srや3Hに比べて圧倒的に高かった．事故直後の放出量が大きかった131Iは，半減期が短いため，現在
ではほとんど検出されなくなっている．現在までに発電所からの137Cs（および134Cs）流出が減少してきたのに対し，90Srと3Hの減少は小幅にとどまっている．放射能ベースの比較では，今では90Srや3Hの流出の方が137Cs（および134Cs）を上回っている可能性がある14）．これは，建屋地下の高濃度汚染水をくみ上げてセシウムの除去処理を行った
後に再注入していることと，土壌等の浸透過程でセシウムの吸着性が高いことを反映した変化と考えられている．
ストロンチウムはセシウムに比べて生物体での濃縮係数は低い．また堆積物への移行も小さいとされている．堆積物や海洋生物の90Srデータは非常に限られているが，今のところ検出された放射能はセシウムに比べて極めて低い．
しかし，骨への蓄積性の懸念もあり，今後の継続流出の推移とあわせて，監視が必要である．一方，3Hは水分子の水素として挙動するため，生物での濃縮はほとんど無い（濃縮係数は１とみなされる）．また内部被ばくによる人の健康への影響は137Csの約３桁低いとされている．ただし，汚染水の放射能除去処理では3Hだけは最後まで取り除けな
いため，海洋に放流する可能性も取りざたされているから，同様に今後の注視は必要である．

４．おわりに2011年５月段階で１号機～４号機の地下などに貯留されていた高濃度汚染水にはチェルノブイリ事故の放出量の２倍に相当する約160PBqの137Csが含まれていたとみられる．
この汚染水の多くはくみ上げられてセシウムの除去処理がなされたが，セシウム以外の核種はほとんどが地上のタンクに汚染水として保管されたままである14）．地上タンク以
外にも，損壊した原子炉内，建屋地下にはまだ大量の放射−32−１）G. J. Hunt; Radiological assessment of ocean radioactivity.
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