㹝㹝㹝㹝 研究報告 㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝B

河川生態系における食物連鎖を介した放射性セシウムの移行過程の研究（一財）九州環境管理協会

環境部水生生物調査課 高比良

光治＿

環境部環境技術課 大井和之＿

環境部環境技術課 田中憲一＿

調査分析部分析課 田籠久也＿

も場所によっては基準値を超える放射性セシウムが確認

１．はじめにされ 3)、福島県を初め岩手・宮城・茨木・栃木・群馬・千2011 年 3 月 11 日の東北地方太平洋沖地震で発生した津葉県の広い範囲の河川・湖沼で、ヤマメ・ウグイ・ウナギ・波による電源喪失を原因として起こった東京電力福島第アユ・イワナ・コイ・フナの 7 種の出荷制限が行われた 4) 。

一原子力発電所（以下、「福島第一原発」という）の水素淡水魚への放射性セシウムの取り込みは、食物連鎖を介爆発事故によって大量の放射性物質が大気中に放出され、して起こることが推察されており 2)、我々は内水面漁業の福島県を中心とする周辺地域に拡散した。その直後の降水早期復興を実現する上で、河川生態系における食物連鎖をによってこれらの放射性物質は、地上に降り注ぎ、周辺各介した放射性セシウムの移行過程の解明が急務と考えた。

地の山林や河川、田畑、市街地、海域等の広い範囲が汚染

そこで、本研究では、放射能汚染地域の河川の底泥や生された。

物の放射性セシウムの分析、及び食物連鎖網を把握する手水生生物への汚染も危惧され、環境省が 2012 年春期及法として近年広く使われるようになった安定同位体比のび夏期に実施した調査によると、地点によるバラツキが大分析を行い、数年をかけて河川生態系での放射性セシウムきいものの、放射性セシウム Cs-134、Cs-137 の合計値（以の移行過程を解析することとした。調査初年の 2013 年度

下、「放射性セシウム」という）は夏期の最大で植物がは、本研究手法の適用性や課題を把握することを目的に、570Bq/kg（コケ類）、水生昆虫（10 種混合）が 460 Bq/kg、放射能汚染地域内の河川の 2 地点で底泥、付着藻類、河床甲殻類（アメリカザリガニ）が 660Bq/kg、貝類（カワニナ）堆積有機物、水生昆虫類を採取し、分析を試みた。以下にが 480Bq/kg、魚類（コクチバス）が 4300 Bq/kg と放射性その概要を報告する。

セシウムの暫定規制値 500Bq/kg を超えるものが確認され、海産生物に比べて高いことが指摘された 1)。

２．調査地点水産資源として重要な魚種のうち、藻食性のアユについては、事故後の 2011 年 10 月頃まで一般食品の新基準値

調査地点は、図１に示す福島第一原発から南西に約 9〜100Bq/kg を超える高い放射性セシウムが東北・北関東の14km に位置する福島県内の居住制限区域内の境橋地点と河川で確認されたが、その後は低下する傾向がみられた 2)。

諸沢橋地点の 2 点とした。

一方、イワナ・ヤマメなどの動物食で食物連鎖の上位種で境橋地点は、富岡川支流境川下流端の川幅約 1〜3ｍのあるサケ科魚類やウグイ・フナなど雑食性のコイ科魚類で渓流部に位置し（写真１）、周辺は山林に囲まれ、河川形は、原発事故から 2 年経過した 2013 年 3 月時点において態は Aa 型 ※に分類される。

※

Aa 型とは、一つの蛇行区間に多くの瀬と淵が連続して出現し、瀬から淵へ滝のように激しく流れ込む河川形態をいう 5),6)。

45

諸沢橋地点は、境川が流れ込む富岡川の中流域に位置す

３．調査方法る。川幅約 10ｍで、周辺には水田が広がり、河畔林が点在

2013 年 5 月 2 日に放射性セシウム分析用の試料を採取している（写真２）。本地点の河川形態は、Bb 型 ※に分類し、採取箇所の空間線量率を測定した。以下にその詳細をされる。

示す。

３．１ 空間線量率の測定方法
空間線量率は、地面の状態（土、アスファルト等）によって値が変動する 7) ことから、水面、河川敷、近傍の道路部の環境別に GM サーベイメータ（ALOKA γSURVEY
METER TSC-172）を用いて測定した。測定は、放射能濃度等測定方法ガイドライン 7) に則り、可能な限り周囲 1ｍ以内に木、建築物がない場所の地上 1ｍで行った。また、検出器は地面と水平にし、なるべく体から離した。

３．２ 分析試料の採取方法
図１

調査地点

分析対象試料は、河床の底泥、石の表面の付着藻類、河床に堆積した落葉・落枝などの河床堆積有機物、石礫についた水生昆虫類の 4 種類とした。
底泥は、内径 5cm のコアを河床に刺し込み、表層 5cmを境橋地点では瀬・淵各 4 カ所、諸沢橋地点では水際の淀み 4 か所で採取し、各地点の瀬・淵・よどみ別に混合した。
河床堆積有機物は、50×50cm の方形枠内の落葉・落枝等を境橋地点では淵 13 カ所、諸沢橋地点では水際の淀みの 14 カ所で採取し、混合した。
付着藻類は、各地点の瀬の石の表面に付着する緑藻また

写真１ 境橋地点

は珪藻と思われる藻類を歯ブラシで容器上に刮ぎ落として集めた。採集面積は境橋地点が約 140cm2、諸沢橋地点が 120 cm2である。
水生昆虫は、50×50cm の方形枠を各地点の瀬に設置し、枠内の石礫に付着した水生昆虫を素手で洗い流して下流のサーバーネット（網目 0.5×0.5mm）に流し込んで採取し、篩（網目 5×5mm）で砂と選別して大型の個体を集めた。
採集箇所数は境橋地点が 13、諸沢橋地点が 14 である。
何れの試料も保冷して持ち帰り、分析に供するまで冷蔵
写真２ 諸沢橋地点※または冷凍して保存した。

Bb 型とは、一つの蛇行区間に瀬と淵が一つずつ出現し、瀬から淵へ比較的静かに流れ込むが、水面が波立つ河川形態をいう 5),6)。

46

３．３ 放射性セシウム・安定同位体の分析方法

表２

分析試料の種類・量㻌

放射性セシウム（Cs-134、Cs-137）の測定は、ゲルマニ༢఩䠖ಶయᩘ䠄‵㔜㔞䠅㻌

ウム半導体検出器（CANBERRA GX40）によるガンマ線ス㻌ᗏㅖἑᶫᆅⅬ㻌℩㻌䕿㻌䠉㻌䕿㻌䕿㻌ῡ䞉䜘䛹䜏㻌䕿㻌䕿㻌ῡ䞉䜘䛹䜏㻌䕿㻌䕿㻌㻝㻠㻌㻔㻝㻚㻣㻕㻌㻡㻠㻌㻔㻝㻠㻚㻠㻕㻌㻞㻢㻌㻔㻝㻝㻚㻡䠅㻌㻥㻌㻔㻝㻚㻡㻥䠅㻌䜸䜸䝬䝎䝷䜹䝀䝻䜴㻌㻞㻞㻌㻔㻞㻚㻜䠅㻌䠉㻌䝦䝡䝖䞁䝪┠㻌䝦䝡䝖䞁䝪㻌㻣㻌㻔㻟㻚㻥㻕㻌㻞㻢㻌㻔㻝㻡㻚㻢㻕㻌䝝䜶┠㻌䜺䜺䞁䝪⛉䛾୍✀㻌㻝㻟㻌㻔㻝㻣㻚㻝䠅㻌䠉㻌Ἑᗋሁ✚᭷ᶵ≀㻌 㻌 㻌䠄ⴠⴥ➼䠅㻌㻌 ௜╔⸴㢮を用いた質量分析法によった。

ቃᶫᆅⅬ㻌ῡ䞉䜘䛹䜏㻌Ἶ㻌

ペクトロメトリーによった。安定同位体比の測定は、ガスクロマトグラフ燃焼質量分析計（Finngan Mat Delta Plus XL）

ศᯒヨᩱ㻌䜽䝷䜹䜿䜹䝽䝀䝷ᒓ䛾୍✀㻌䜹䝽䝀䝷┠㻌

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４．調査結果４．１ 空間線量率
空間線量率は、表１に示すように 1.2〜6.6μSv/h の範囲にあり、両地点とも河川敷上が最も高く、次いで道路上、䝖䝡䜿䝷┠㻌䜹䝀䝻䜴┠㻌䝠䝀䝘䜺䜹䝽䝖䝡䜿䝷㻌䝏䝱䝞䝛䝠䝀䝘䜺䜹䝽䝖䝡䜿䝷㻌⾲୰䛾䛂䕿䛃䚸䛂ᩘ್䛃䛜ධ䛳䛯ヨᩱ䛿ศᯒᑐ㇟䚸䛂䠉䛃䛿ศᯒᑐ㇟እ䚹㻌

水面上の順となっていた。この場所別空間線量率の最大値を地点間で比較すると、道路上では上流の境橋地点と下流
࣊ࣅࢺࣥ࣎の諸沢橋地点の比が 1.1 と地点間にほとんど差はみられな࢞࢞ࣥ࣎かった。これに対し、水面上と河川敷では、その比がそれぞれ 1.4、1.8 で、上流の境橋地点が下流の諸沢橋地点に比べて高かった。
༖┠ࡣ PP

４．２ 放射性セシウム・安定同位体（１）採取した分析試料の種類・量ࢺࣅࢣࣛ

分析試料の種類・量を表２に示す。水生昆虫類は、採集࢝࣡ࢤࣛ㸨࢝ࢤࣟ࢘ࢆ㝖ࡃ

量（湿重量）の多かったものを対象に、分類学上から、大写真３

きくカワゲラ目（以下、「カワゲラ」という）、トビケラ目

水生昆虫類の分析試料（境橋地点）（以下、「トビケラ」という）、カゲロウ目（以下、「カゲロウ」という）、ヘビトンボ目（以下、「ヘビトンボ」とい࢝࣡ࢤࣛう）、ハエ目のガガンボ科（以下、「ガガンボ」という）のศᯒᑐ㇟እ㸦࢞࢞ࣥ࣎ࠊࢺࣥ࣎㢮㸧

5 種類に分けて分析した。なお、各水生昆虫類はすべて幼虫である。

表１ 各調査地点の空間線量率ㄪ㻌 㻌 ᰝ㻌 㻌 ᪥㻌㻞㻜㻝㻟 ᖺ 㻡 ᭶ 㻞 ᪥㻌ᆅ㻌 㻌 Ⅼ㻌 㻌 ྡ㻌

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写真４ 水生昆虫類の分析試料（諸沢橋地点）

㻟㻚㻟㻜䃛㻿㼢㻛㼔47

（２）分析結果

30,00027,200

分析結果を図２に示す。これによると、河床堆積有機物の放射性セシウムは 11,000〜27,000Bq/kg で、両地点とも放射 性 物質 汚染 対策 特 別措 置法 に 基づ く指 定基 準※

25,000Cs-134䠇Cs137(Bq/kg䠅

付着藻類、底泥及び河床堆積有機物の放射性セシウムのの8,000Bq/kg を超えており、廃棄物であれば指定廃棄物とし20,000
15,00011,30010,000

6,700

5,000

5,400

1,260

1,670

550

0て国が処理する必要のある高い値であった。付着藻類や底ቃᶫ

泥についても 550〜6,700Bq/kg と高い値を示したが、河床

ㅖἑᶫ

௜╔⸴㢮
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堆積有機物には及ばなかった。放射性セシウムの量を地点
図２間で比較すると、河床堆積有機物は境橋地点が諸沢橋地点

付着藻類、底泥及び河床堆積有機物の放射性セシウム（Cs-134＋Cs137）

より高かったが、付着藻類や底泥は逆に諸沢橋地点が境橋地点より高かった。
水生昆虫類の放射性セシウムの分析結果を図３に示す。
1400

これによると、両地点で分析対象としたトビケラ、カワゲ

1,160

Cs-134䠇Cs137(Bq/kg䠅

1200

ラの放射性セシウムは、境橋地点が諸沢橋地点に比べて高く、境橋地点のトビケラは分析した水生昆虫の中で最も高い 1,160Bq/kg を示した。種類別の放射性セシウムをみると、境橋地点で最も高かったのはトビケラ、次いでガガン

1000
800
600
360

400

280
142

200

ボ、カワゲラ、ヘビトンボ、カゲロウの順であった。諸沢

1125955110ቃᶫ

橋で最も高かったのは、境橋と同様にトビケラで、次いでヘビトンボ、カワゲラの順であったが、これらの差は境橋ቃᶫ ㅖἑᶫ ቃᶫ ㅖἑᶫ ቃᶫ ㅖἑᶫ ቃᶫ䜺䜺䞁䝪䝖䝡䜿䝷䜹䝽䝀䝷䝦䝡䝖䞁䝪図３

水生昆虫類の放射性セシウム

䜹䝀䝻䜴

地点に比べると小さかった。
安定同位体比の分析結果を図４に示す。河床堆積有機物(Cs-134＋Cs137）は、炭素安定同位体比（δ13C）が境橋地点及び諸沢橋地点が-30〜-29‰の狭い範囲にあったのに対し、窒素安定同位10体比（δ15N）は境橋地点が約-2‰、諸沢橋地点が約 4‰と䝦䝡䝖䞁䝪8大きく異なった。

䝖䝡䜿䝷䜹䝽䝀䝷

䜹䝀䝻䜴

水生昆虫類は、トビケラの諸沢橋地点のδ13C が約-21‰、
が約

ɷ15N䠄
䠄‰䠅
䠅

δ15N

62.5‰で、他の水生昆虫類のδ13C-27〜-23‰、

δ15N5〜9‰から大きく外れていた。
付着藻類は、δ13C が-19〜-21‰、δ15N が 4〜6‰の範囲䜹䝽䝀䝷Ἑᗋሁ✚᭷ᶵ≀4௜╔⸴㢮2䝖䝡䜿䝷

y = 1.8x + 51
5
䠄R² = 0.9494䠅
940にあり、諸沢橋地点のトビケラを除くと、δ13C が他の水-2生昆虫類や河床堆積有機物に比べて高いのが特徴であっ௜╔⸴㢮䝦䝡䝖䞁䝪Ἑᗋሁ✚᭷ᶵ≀ቃᶫㅖἑᶫ
ഴ䛝4.1䝷䜲䞁

-4た。

㻙㻟㻡㻙㻟㻜㻙㻞㻡㻙㻞㻜㻙㻝㻡

ɷ13C䠄䠄‰䠅䠅
図４

河床堆積有機物、付着藻類、水生昆虫類の安定同位体分析結果※

平成二十三年三月十一日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う原子力発電所の事故により放出された放射性物質による環境の汚染への対処に関する特別措置法施行規則（平成 23 年 12 月 14 日環境省令第 33 号）第 14 条

48

生昆虫類の食性をみる。安定同位体比は、食物連鎖の栄養５．考察

段階が１つ上がるごとに、δ13C が-1〜2‰（水系の生物で図２に示したように、河床堆積有機物の放射性セシウムは平均で 0.8）
、δ15N が 2〜5‰（同平均で 3.3‰）上がる

は、底泥、付着藻類、水生昆虫類に比べて高かった。また、ことが経験則として知られている 13) ,14),15)。
「食う−食われ水面上や河川敷上の空間線量率の高かった境橋地点が諸る」の関係が１：１で成立しているとすれば、例えば一次沢橋地点に比べて高く、調査地点周辺の放射線量を反映し生産者である植物プランクトンを起点とすると、それを食ている可能性がある。しかし、次の理由から、諸沢橋地点

べる一次消費者の動物プランクトンのδ15N は植物プランの河床堆積有機物の試料は、河床堆積有機物に比べて放射クトンのδ15N に 3.3‰を加えた値となる。動物ブランク性セシウムの濃度の低い土壌を多く含んでいた可能性もトンを食べる二次消費者を魚類とすると、魚類のδ15N はあり、結論づけるのは早々と考えられる。

植物プランクトンのδ15N に 6.6‰を加えた値となる。こ

両地点の河床堆積有機物の安定同位体比をみると、図４

れらの群集を図４上にプロットすれば、傾き 4.1（=3.3/0.8）に示したようにδ13C は-30〜-29‰で、一般的な木本類（C 3のラインに配置されることになり 16) , 17), 18)、食物網を把握植物）が示すδ13C-35〜-25‰ 8) に概ね一致していた。しかする上での目安となる。

し、δ15N は諸沢橋地点が境橋地点に比べて約 6‰高かっ

水生昆虫類の放射性セシウムの分析結果をみると、図３た。土壌中の窒素の大部分は植物由来の有機態窒素で、に示したようにトビケラ、カワゲラは境橋地点が諸沢橋地15

δ N は-3〜7‰の範囲にあり、分解が進行すると上昇する点に比べて高かった。両種の安定同位体比をみると、図４ことが知られている 9)。このことから、諸沢橋地点の河床に示したように、諸沢橋地点のトビケラを除くと、他の水堆積有機物は、植物体の分解が進み、放射性セシウムの濃生昆虫類と同様に河床堆積有機物を食物連鎖の起点とす度の低い土壌を多く含んでいた可能性がある。

る直線状に概ねあり、これら水生昆虫類の餌生物が今回採底泥の放射性セシウムは、図２に示したように、境橋地取した落葉・落枝からなる河床堆積有機物に由来すること点に比べて下流の諸沢橋地点が高く、河床堆積有機物と異が推察される。ただし、食物連鎖の基準となる傾き 4.1 になる傾向を示した。福島第一原発の北側に位置する新田川比べて、本調査で得られた傾きは 1.8 と小さかった。これでは、河川水の放射性セシウムの濃度が 2013 年 8 月の洪は、安定同位体比が環境変化に敏感に反応するため、試料水後に顕著に増加しており、洪水に伴う河川の土砂運搬機の採取時期や地点による変動が大きいと考えられている能によってᠱ濁物に付着した放射性セシウムが上流からこと 16)、雑食性の生物ではライン上にきれいにプロット供給されたことが理由と推察されている 10)。放射性セシされないこと 17) などが要因と考えられる。

ウムは、土壌中のシルトや粘土粒子に吸着されやすいとさしたがって、今回の調査では、河床堆積有機物や水生昆れており 10),11）、今回調査した富岡川の場合も放射性セシ虫類の種類別サンプル数が 1 地点あたり 1 つと少なかっウムが出水等により土壌とともに下流に運ばれ、下流の数たため、生物間の関係を十分に捉えきれず、傾きが一致し値が高くなったものと推察される。また、底泥と同様に諸なかったと考えられる。今後、1 地点あたりのサンプル数、沢橋地点の付着藻類の放射性セシウムの濃度が、境橋地点調査時期を増やし、検証する必要がある。に比べて高かった。これは、放射性セシウムが吸着した土既存文献によると、今回分析したヒゲナガカワトビケラ

粒子が、付着藻類のもつ粘着性 12) により、その細胞または及びチャバネヒゲナガカワトビケラは、落葉・落枝が堆積細胞が集まった群体の表面に濃密に沈着していた可能性

した粗粒状有機物（CPOM：coarse particulate organic matter、を示唆する。この解明には、付着藻類と沈着したシルトを直径 1mm 以上の有機物）を直接、または CPOM が破砕さ分離して放射性セシウムを分析する技術の確立が必要でれた微粒状有機物（FPOM：fine particulate organic matter、ある。

直径 1mm 以下〜0.5μm 以上）が上流から流れてくるもの

次に放射性セシウムの食物連鎖を介した水生昆虫類へをろ過して集めて食べるデトリタス食であるの移行過程について考察する。まず、安定同位体比から水19)。カワゲラの中でも今回分析に供した大型のものは、カゲロウなど

49

のほかの水生昆虫類を食べる肉食性と考えられている 20)。

た。これは、トビケラが高濃度の放射性セシウムをもつ落

カゲロウ目は河床に堆積したデトリタスや石に付着した葉・落枝またはこれらが破砕されたものを直接採餌するこ

藻類を剥ぎ取って食べるものが多いが、今回分析に供したとに起因する可能性がある。植物食のガガンボの値が高い

オオマダラカゲロウは肉食者とされている
ボは他の水生昆虫を食べる肉食者である

21)。ヘビトンのも、このことを支持する結果と考えられる。

20)。ガガンボの以上のように、放射性セシウム濃度の高い河床堆積有機幼虫は、水生植物の根や茎を食べる植物食である 22)。

物から、水生昆虫類への放射性セシウムの移行、特にデト

本調査では、図４に示したように、境橋地点ではデトリリタスや植物食の水生昆虫類で放射性セシウムの濃度がタス食のトビケラのδ15N が肉食性のカワゲラやヘビトン高い可能性を示唆する結果が得られた。

ボと同等かそれ以上の値を示しており、主食が動物性であった可能性もある。平林は、ヒゲナガカワトビケラが 5 齢６．おわりに幼虫の生息密度の高い、流速の早い環境では大型の餌（動物質）が多く得る傾向にあることを確認している 23)。
また、

本調査の結果、河床堆積有機物の放射性セシウムは、底片山らは、発育段階の高い本種の幼虫が栄養価の高い動物泥、付着藻類、水生昆虫類に比べて高く、周辺環境の空間質の餌を好んで食べることを示唆する研究を報告してい線量率を反映している可能性が示唆された。

る 24)。このことから、境橋で採取したトビケラが食物連鎖底泥の放射性セシウムは高濃度に汚染された粘土やシの上位にある肉食性であった可能性は否定できないが、前ルトの出水等による流下・堆積状況、付着藻類はその泥粒述した既存文献による食性と異なる点、分析サンプルによ子の付着状況を反映している可能性が示唆された。
水生昆虫類の放射性セシウムは、河床堆積有機物やそのる誤差、後述する水生昆虫類の食性と放射性セシウムとの破砕物を直接食べるデトリタス食のトビケラや植物食の関連性の面から、今後十分な検証が必要である。
一方、諸沢橋地点のトビケラについては、図４に示したガガンボの値が、肉食性のヘビトンボやカワゲラに比べて高いという興味深い結果が得られた。

ように食物連鎖の起点を河床堆積有機物とする直線上から大きく外れており、餌生物の起源が落葉・落枝とは異なしかし、安定同位体比によるトビケラの食性解析では、ると考えられる。また、同時に調査した付着藻類のδ15Nこれら既知の食性と一致しない結果が得られており、今回、がトビケラより高いことから、採集した付着藻類が諸沢橋調査を実施していない魚類と併せて、今後十分な検討が必地点のトビケラの食物連鎖の起点となっていた可能性も要と考えられる。

低い。しかし、（独）水産総合研究センター等が中禅寺湖本研究の開始当初は、他研究者の情報が少なく、独創的の流入河川である外山沢の藻類の安定同位体比を調査しな研究になると考えていたが、我々と同様の視点に立った

た結果によると、δ13C が-30〜-25‰、δ15N が-5 程度と、より詳細な研究が、（独）水産総合研究センターほか 25) 、本調査における付着藻類の安定同位体比に比べて低いこ

東京農工大学及び北海道大学 26)、などによって既に行わとから 24)、
上流から流れてきた植物プランクトンや藻類、れ、優れた成果も上げられてきている。今後は、これらのまたは季節的に異なった別種の藻類が食物連鎖の起点と研究成果を踏まえ、当研究手法の技術的な改善と放射性セなっていた可能がある。この検証には、上流域から下流域シウムの食物連鎖の移行過程の解明に取り組みたいと考にかけて複数点、四季を通した調査が必要である。

えている。

水生昆虫類の既知の食性別に放射性セシウムの濃度を最後に、本調査の試料採取を快く引き受けていただいた

みると、図３に示したように両地点ともデトリタス食のト（一財）九州環境管理協会陸生生物調査課長藤井暁彦氏にビケラが最も高く、次いで境橋地点では植物食のガガンボ、心より御礼申し上げる。

肉食性のカワゲラの順であった。トビケラより食物連鎖の栄養段階が高いと考えられる肉食性のカワゲラやヘビトンボはトビケラに比べて放射性セシウムの濃度は低かっ50

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