2020 年 9 月 29 日
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報道関係各位【プレスリリース】

雨によって森林環境からの真菌類の大型胞子の放出が増加
放射性セシウムの環境動態研究から発見
降水によるバイオエアロゾル大気放出の新証拠
京都大学複合原子力科学研究所の五十嵐 康人 教授（茨城大学理学部特命研究員）、茨城大学大学院理工学研究科の北 和之 教授、気象研究所の木名瀬 健 リサーチ・アソシエイト、足立光司 主任研究官、関山 剛 主任研究官、茨城大学大学院理工学研究科の林菜穂さん、香川大学創造工学部の石塚 正秀 教授、筑波大学生命環境系の恩田 裕一 教授（アイソトープ環境動態研究センター長）ほかによって構成された研究グループは、森林環境での降水が、原発事故由来の放射性セシウムを含む真菌類の大型胞子の放出を強めることを新たに発見しました。
研究グループでは、福島第一原発事故によって大気へ放出され、地表面を広く汚染した放射性セシウム（Cs）の大気への再浮遊の影響と主な要因を明らかにするため、福島県の避難区域内の典型的な山村地域において観測を行い、真菌類が Cs を濃縮、その胞子が大気へ放出されることで、夏季に大気中 Cs 濃度が高くなることをこれまで明らかにしてきました。今回、汚染された森林でのCs 再浮遊の発生源や放出メカニズムを明らかにするため、天候に応じたエアロゾルの捕集を実施したところ、降水時には落葉広葉樹林内、針葉樹林内の大気中の Cs 濃度がそれぞれ非降水時の平均より約 2.4 倍、約 1.4 倍増加したことを確認しました。
光学顕微鏡観察などで原因を探った結果、Cs 再浮遊の担体である真菌類胞子の発生源が、降水時と非降水時で異なることがわかりました。降水時には、粗大な真菌類胞子の大気中の個数濃度が非降水時より相対的に多く（約 1.8 倍）、これは、雨滴の水はねがカビのような真菌類の胞子（Csを含んでいる）を大気へ浮遊させていることを示唆するものであり、植物病原菌の分生子による伝播メカニズムと一致することがわかりました。
この成果は、降雨はエアロゾルを大気から取り除くだけでなく、反対にエアロゾルを大気に放出する役割を果たすという近年提起されている問題に、新たな証拠をもたらすものです。大気中に浮遊する生物系粒子であるバイオエアロゾルのうち、真菌と細菌は、ヒト健康や生態系に影響を及ぼすだけでなく、水蒸気氷結の核となって雲形成にも関わる可能性があるため学術的な関心が高く、関連する森林生態学、気象学、気候学、農学（植物病害）など、真菌類胞子が重要性を有する研究分野への波及効果が大きいと考えられます。
本研究成果は、2020 年 9 月 18 日に、国際学術誌「Scientific Reports」に掲載されました。
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セシウムを含む粗大な真菌類胞子が飛散

降水
氷晶核？

放射性セシウム（Cs)で汚染した森林環境

植物

水はね

バイオエアロゾル：
Ｃｓを含み温かい季節には特に森林内を浮遊真菌類
真菌類(カビ菌）
•••
•
•

リター

土壌

セシウムは森林内で循環

青枠囲いが今回解明された部分

真菌類や植物は、放射性セシウム（Cs）をカリウムと誤り吸収・濃縮、Csは森林で循環
高湿度・高温はキノコやカビなどの真菌類の活動を活発化させる
真菌類胞子はCsを高濃度に含み、大気中に放出され、夏季の主なCs再浮遊源
葉やリターなどの表面で生存する真菌類の粗大胞子が、降水の水はねで大気へ放出
真菌類胞子は上空へ輸送されると、降水のもとになる氷晶核になる可能性がある■概要

降水の後で空気の透明度が上がることから、降水はエアロゾルを大気から取り除く役割をしていると一般的に理解されています。しかし最近になって、降水はそれだけではなく、エアロゾルを大気に放出する役割も果たすのではないか、という問題提起がなされています。本研究は、この問題に対して、森林環境での降水がバイオエアロゾル※放出に関与するという証拠を新たに追加しました。すな
わち、日本の森林環境で降水時に放射性セシウム（Cs）の大気中濃度が非降水時に比べ高くなる現象を見出し、さらに Cs を含有する真菌類の大型の胞子（典型的なバイオエアロゾルであり、体積も大きい）の放出が降水時に増加することが原因であることを解明しました。
■背景2011 年 3 月の福島第一原発事故によって大気へ放出され地表面を広く汚染した Cs は、大部分は粘土鉱物に吸着するなどして、未だに森林環境で存在しています。しかし、そのごく一部は水溶性となって森林環境で循環して生物にも取り込まれ、暖かい季節には、花粉や胞子などのバイオエアロゾルによっても大気へ放出されています。夏季は特に真菌類胞子（Cs を濃縮して含む）が 105～106 個／㎥ほど大気に浮遊していることがわかっています。真菌類胞子中の Cs 濃度はこれまでの研究で一個あたり 10-8 Bq 程度と推定されることから、大気中の Cs 濃度は 10-3～10-2 Bq/m3 の濃度になって、実際の Cs 濃度とおおよそ一致します。この濃度は事故直後の大気中 Cs 濃度の 10 万分の一～100 万分の一程で取るに足りませんが、安全・安心のため、Cs の再浮遊現象の実態解明が進められてきました。

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■研究方法研究グループでは、福島県の避難区域内の典型的な山村地域において、大気中の放射性物質の観測。また、放出源やメカニズムを明らかにするために、天候に応じた（降を継続してきました（図１）
水の有無による）エアロゾルのサンプリングを実施しました。

図１
福島県の帰還困難区域での大気サンプリングの様子の例。多数並ぶのはエアロゾル捕集用のハイボリューム（HV）サンプラー。一日当りおよそ 1000 立方メートルの大気を吸引する。
（2016年 11 月撮影）

■結果と考察そうしたところ、降水時には森林内での大気中放射性セシウム濃度が非降水時よりも上昇している傾向がみられ（図２）、針葉樹林では平均約 1.4 倍（統計的有意度 75%／図２下）、落葉広葉樹林では。
この傾向は特に顕著でした（平均約 2.4 倍（統計的有意度 99%以上）／図２上）大気中 137Cs 濃度(Bq m-3)a) 2014 年広葉樹林での観測

図２ 降水の有無による放射性セシウムの大気中濃度の違い－時系列。2014 年暖候期の落葉広葉樹林での観測（上）と針葉樹林での観測結果（下）。青色が降水時、赤色が非降水時のデータを示す。

降水あり（n=6）
降水なし（n=6）

大気中 137Cs 濃度(Bq m-3)b) 2014 年針葉樹林での観測
降水あり（n=7）
降水なし（n=7）

詳細な調査（特に光学顕微鏡観察）により、真菌類胞子は Cs を含んでいるため、真菌類胞子個数濃度と大気中 Cs 濃度とは相関があり（図３）、Cs 再浮遊の担体である真菌胞子の発生源が、降水時と。非降水時に比べて降水時に胞子個数濃度非降水時で異なることを見つけました（図４および図５）
は 1/3 程度に減るものの（図５上）、粗大な（投影面積 15 µm2 以上）真菌類胞子（大きさや形態から、これは、判断すると分生子と呼ばれる胞子／図６）が相対的に多く放出され（約 1.8 倍／図５下）
雨滴の水はねがカビのような真菌類胞子の大気への浮遊を活発化させることを示唆し、旧知の水はねがもたらす植物病原菌の分生子による伝播メカニズムと一致します。降水時には体積が大きい胞子が同程度の Cs 濃度で飛散するため、大気に放出される Cs の量が増え、濃度上昇が生ずると考えられます。なお、こうした胞子を吸入することによる被ばく影響の懸念はありません。
3大気中 137Cs 濃度

降水あり（n=6）
降水なし（n=8）有色胞子個数濃度

図３ 降水の有無別にプロットした Cs の大気中濃度と有色胞子の個数濃度との xy プロット－2016 年暖候季に捕集された試料による。胞子のみが Cs を含むと仮定。降水時、非降水時ともに相関性が認められ、直線回帰が可能となっている。降水時の方が非降水時に比べて回帰直線の傾きが大きく、より少数の胞子によってより多くの Cs が大気へ浮遊する結果となっている。

図４ 光学顕微鏡による降水の有無による Cs を含有する真菌類胞子の大きさ、形状の違い。降水時に捕集されたフィルター試料（左：2016 年 9 月 2 日～10 月 5 日、全流量9094 m3）と非降水時に捕集されたフィルター試料（右：2016 年 9 月 5 日～9 月 6 日、全流量 1296 m3）との比較。バーの長さは 20 µm に相当。降水時・非降水時をくらべると、降水時の試料には、こん棒状または長球状の胞子の割合が増大している。

4a) 有色胞子の大きさの分布 2016 年広葉樹林での結果

各投影面積区分毎の個数（個/㎥）

降水あり（n=6）
降水なし（n=8）

図５
降水の有無による胞子（バイオエアロゾル）の粒径分布（投影面積を横軸にして作図）の違い－2016 年
暖候期の観測結果。個数濃度分布（上）と全個数で割り算して得た相対的な個数濃度分布（下）。

顕微鏡下での投影面積 (µm2)

全個数で割って規格化した各投影面積区分毎の個数b) 相対化した有色胞子の大きさの分布 2016 年広葉樹林での結果

顕微鏡下での投影面積 (µm2)

全個数で割って規格化した
各投影面積区分毎の個数

図６ 光学顕微鏡による Cs を含有する真菌類胞子の大きさ、形状の違い。４つの領域に区分して典型的事例を表示。バーの長さは 20 µm に相当。降水時（青）・非降水時（赤）をくらべると、降水時の試料には、こん棒状または長球状の粒子の個数が増大していることがわかる。このような粗大な胞子は多くが分生子と呼ばれる無性胞子で、多くは子嚢菌に属すると DNA 分析で判断された。

5■展望
上記の結果は、Cs の再浮遊メカニズムの一つが解明されたと同時に、Cs が森林生態学、気象学、気候学、農業（植物病害）さらに公衆衛生学（呼吸器疾患）などの真菌類胞子が重要性を有する研究分野において、理解が不十分な過程の解明やその量的な評価に活用可能で、トレーサーとして有用なことを示しています。
■用語解説※
バイオエアロゾル……大気中に浮遊し、生物に由来する有機物粒子の総称。真菌および細菌、ウィルス、花粉、動植物の細胞断片などを含む。特に、真菌と細菌は、ヒト健康や生態系に影響を及ぼすだけでなく、雲形成にも関わる可能性があるため、学術的な関心が高い。
（エアロゾルペディアより）■論文情報
タイトル： Rain-induced bioecological resuspension of radiocaesium in a polluted forest inJapan
著者： Kazuyuki Kita, Yasuhito Igarashi, Takeshi Kinase, Naho Hayashi, Masahide Ishizuka,
Kouji Adachi, Motoo Koitabashi, Tsuyoshi Thomas Sekiyama and Yuichi Onda
掲載誌：Scientific Reports
掲載日：2020 年 9 月 18 日
DOI 番号：10.1038/s41598-020-72029-z
本件に関するお問い合わせ先＜研究内容について＞
京都大学複合原子力科学研究所 教授 五十嵐 康人
茨城大学大学院理工学研究科 教授 北 和之
＜報道関係のお問い合わせ＞茨城大学 広報室（担当：山崎）TEL：029-228-8008 FAX：029-228-8019
E-mail：koho-prg@ml.ibaraki.ac.jp
京都大学 国際広報室
TEL：075-753-5729 FAX：075-753-2094
E-mail：shimizu.tomoki.7z@kyoto-u.ac.jp

香川大学 創造工学部 庶務係（担当：岡田）TEL：087-864-2008 FAX：087-864-2032
E-mail：koshomut@kagawa-u.ac.jp
筑波大学 広報室
TEL：029-853-2039 FAX：029-853-2014
E-mail：kohositu@un.tsukuba.ac.jp

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