Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
底泥コアの物理化学的性質の比較

図(3)-31. 底泥コアの物理化学的性質（2013年2月）

Cs $ (\mathrm{Bq}/\mathrm{m}^{2}) $

図(3)-32. 底泥コアの放射性物質量（2013年8月）

## 9 ）土地利用解析

赤城大沼とその集水域（図(3)-31）に2011年3月15日に飛来した放射性物質は赤城大沼とその集水域の地形(図(3)-32)に沿って流れ込んだ。当時は、積雪があると考えられ、その有無によって流下の仕方が夏期と異なることが想定される。そこで、過去のランドサット画像23シーンを入手してNDSI（正規化積雪指数）の解析を行った。また、震災直前の2011年3月12日のRapidEye画像を入手し同様の正規化積雪指数の解析を行った。
図(3)-33. 赤城大沼とその集水域

図(3)-34. 赤城大沼とその集水域の地形図（赤：集水域界、水色：仮想の流路図）

その結果、赤城山の各山頂には通常積雪が見られ、大沼と小沼も雪氷で覆われていることが明らかになった。一方、風の通り道になる場所や南斜面には積雪が見られないことも多かった。

2011 年 3 月の RapidEye 画像から多くの場所は積雪で覆われ、ごく一部の場所では積雪が少ない事が解った。2011 年当時の放射性物質は積雪面と土壌に直接降下したことがあると推定された（図(3)-35, 36）。そこで、赤城山地蔵岳の一ラインの 5 ケ所で空間線量と土壌採取による放射性物質の蓄積量を見積もった。標高約 1500m 付近の積雪が少ない場所には、いわゆるホットスポットを形成し、2012 年 10 月には $ {}^{137} $ Cs で 15 万 Bq/m² あり、2013 年 5 月には 10 万 Bq/m² に下がっていた（図(3)-37）。約半年で約 2 割が流下して元の場所から無くなったと考えられた。
図(3)-35. 正規化積雪指数(過去のランドサット23シーンを元に作成)

## 10 ）水文解析により大沼のCs物質收支

水文解析により大沼のCs物質収支を計算した。図(3)-38に赤城大沼の月別流出量(2012年～2013年）を示した。赤城大沼用水から5月から9月まで人為的に放水がされ、2012年には389万 $ m^{3} $ /年、2013年には264万 $ m^{3} $ /年が放水されたと推定される。表(3)-2には水深別の放射性物質濃度の平均値を示した。平均して0.115Bq/Lの $ ^{137} $ Csが存在しており、年間の流出量を掛け合わせると、2012年には4.5×10^{8}Bq/年(0.45GBq/年)、2013年には3.0×10^{8}Bq/年（0.30GBq/年）の $ ^{137} $ Csが放流されたと推定された。湖全体（26.1GBq）からすると年間約1.7%(2012年)と1.1%(2013年)が大沼から消失したと推定された。

2012 年の湖沼沈殿物と沈殿物の Cs フラックスを図(3)-39. に示した。6 月の湖沼循環期には沈殿物量が $ 5 \, g/m^{2}/day $ あり、夏期の成層期には低下して $ g/m^{2}/day $ 、秋の循環期には最大の $ 14 \, g/m^{2}/day $ になった。水深 6m と水深 14m で観測した結果はほぼ同じであったことから上層の光合成有効層での生物生産に比例して枯死した動植物プランクトンが凝集沈殿したものと考えられた。年間を通じて 2012 年には $ 1476 \, g/m^{2}/年 $ の沈殿物があり、2013 年には $ 1079 \, g/m^{2}/年 $ の沈殿物があった。浅場では 2013 年には $ 4169 \, g/m^{2}/年 $ があって約 4 倍の蓄積が見かけ上あったが、再懸濁によるものである。
図(3)-36. 正規化積雪指数(2011年3月の RapidEye 画像を元に作成)

## 赤城山におけるCsインベントリーの時間変化

図(3)-37. 赤城山地蔵岳における放射性 Cs のインベントリー
流出量( $ m^{3}/month $ )

図(3)-38. 赤城大沼の月別流出量（2012年～2013年）

表(3)-2. 水深別の放射性物質濃度（平均）

水深(m)	可溶態 $ ^{137} $ Cs (0.45μm濾過) Bq/L	粒子態 $ ^{137} $ Cs Bq/L	バルク Bq/L
15	0.068	±	0.003	0.068	±	0.006	0.136	±	0.005
8	0.039	±	0.002	0.074	±	0.004	0.113	±	0.003
0	0.015	±	0.001	0.085	±	0.003	0.115	±	0.003
表(3)-3. 赤城大沼の赤城用水からの月別流出量と放射性 $ {}^{137}Cs $ の流出総量

年月日	流出量m³/month	流出量m³/year	放射能流出量(Bq/year)
2012/1/1	38,676	3891249	447,493,594 (4.5*10^7)
2012/2/1	34,933
2012/3/1	38,676
2012/4/1	37,428
2012/5/1	325,654
2012/6/1	634,971
2012/7/1	1,100,100
2012/8/1	1,041,132
2012/9/1	524,897
2012/10/1	38,676
2012/11/1	37,428
2012/12/1	38,676
2013/1/1	38,676	2641127	303,729,610 (3.0*10^7)
2013/2/1	34,933
2013/3/1	38,676
2013/4/1	37,428
2013/5/1	329,585
2013/6/1	654,627
2013/7/1	565,457
2013/8/1	706,980
2013/9/1	119,984
2013/10/1	38,676
2013/11/1	37,428
2013/12/1	38,676
2014/1/1	38,676
2014/2/1	34,933
2014/3/1	38,676

2012 年の沈殿物に含まれる放射性 $ {}^{137}Cs $ の量は、6 月の循環期には約 $ 69Bq/m^{2}/day $ 夏期の成層期にやや下がり、秋の循環期に最大で $ 206~Bq/m^{2}/day $ となった（図(3)-39）。赤城大沼の湖岸周辺の沈殿物に含まれる放射性 Cs の量を測定した。8 月 8-9 日、8 月 21-22 日、10 月 4-5 日の浅場の $ {}^{137}Cs $ 沈殿量はそれぞれ 1070, 340, 653 Bq/m $ ^{2} $ /day であった。再懸濁によるため見かけ上湖心の沈殿量よりも大きくなっていた（図(3)-40）。

## 11 ）底泥の移動シュミュレーション

台風による風波で引き起こされた底泥の移動シュミュレーション（図(3)-41:2013年9月）と（図(3)-42:2013年10月）を行った。計算手法は、豊田ら(2003)と基本的に同様であるが、吹送波の算定に用いる水深は赤城大沼の平均水深といわれる9.1 m とし、波浪推定地点の実水深に対する浅水・砕波変形を考慮して補正した。吹送流場は準3次元での計算とし、鉛直方向に1 m 間隔で層分割（ただし、15 m~最大水深は同一層）。底泥の巻き上げフラックス$\mathrm{E}=\mathrm{M}(\tau/\tau\mathrm{e}-1)$ において、$\tau\mathrm{e}$ には豊田ら(2003)と同じ0.05 Pa としたが、M は大きめに設定し、0.2 g/m²/s とした。検討対象とした強風イベントは、Case 1:2013 年台風 18 号(2013年9月16日1:00～9月18日23:00
70 時間）風速最大時の風向：南東→9月18日に採水調査があった。Case 2 として、2013 年台風26号（2013年10月16日1:00～10月18日0:00：47時間）風速最大時の風向：北西とした。

図(3)-39. 湖沼沈殿物と沈殿物の Cs フラックス（2012 年）

図(3)-40. 赤城大沼の湖岸周辺の沈殿物の放射性 Cs の量

その結果、台風 18 号による風波で引き起こされた底泥の移動シュミュレーション（2013 年 9 月）では、表層は南東の流向が起こり、北西の湖面が乱れて底層の流れが北西から南東へ 2 筋の
濁水が移動したことが計算された。一方、台風26号による風波で引き起こされた底泥の移動シュミュレーション（2013年10月）では、北西の風によって北西方向の表層に流れが生じ、南東の沿岸が乱れて底層には北西に向かう濁水が計算された。何れも、風が止むと直ぐに流れが収まるため底層の濁水の移動は長くは続かない事が解った。大型の台風が赤城山周辺を通過することで周辺部の底泥は乱されCsを含む細粒粒子は再移動するであろう事は予想された。

Case1:2013年台風18号 9月16日10:00

Case1:2013年台風18号

(1)2013年9月16日10:00 南東の風 9m/s

図(3)-41．台風による風波で引き起こされた底泥の移動シュミュレーション（2013年9月）
Case2:2013年台風26号

(3)2013年10月17日14:00

Case2:2013年台風26号

底層

(3)2013年10月17日14:00 北西の風 6.2m/s

図(3)-42. 台風による風波で引き起こされた底泥の移動シュミュレーション（2013年10月）

## 12 ）大沼底質と湖水の実験水槽実験

課題として、懸濁した底泥をワカサギは食べるか？そのためには1）飼育実験、2）水槽～現場での撮影が必要と考えられる。また、ホットスポットからの流入は続くか？については3）流砂トラップの設置、4）3.15のイベントを模した安定Cs散布実験による検証実験が有効であると考えられる。

今後の対策はどうするか？そのため、対策効果と残留と流出の割合については、定量的に解明して行く必要がある。その時想定されるシナリオとして次の4つが想定できる。

A) なりゆきシナリオ・予測

B) 浚渫による除去・除染の効果・予測・5）費用の試算

C) ゼオライト等の添加による封じ込め・6）隔離水界による効果・生態系影響実験

D) K、安定 Cs の添加による希釈効果・7）隔離水界による効果・生態系影響実験

非汚染地域からのワカサギの受精卵を使って、接種、飼育、観察することが実際の湖沼生態系を把握する事には重要である。しかしワカサギは狭い環境である水槽で長期的に飼育することは困難であった。そのため、プランクトン食の代用生物として実験用ヒメダカ（NIES系統）を用いて実験した（図(3)-43）。
図(3)-43.70Lの隔離水界水槽と底泥

## 1 3）底質攪拌再懸濁区・非攪乱区・底質除染区実験

実際に湖沼で起こっている底泥再懸濁仮説の証明、適応策として Cs と同族元素であるカリウムや安定 Cs を拮抗剤として実験区に加えた（図(3)-43）。また、安全性のある無機物質であるゼオライトを加えて底質攪拌再懸濁区・非攪乱区・底質除染区実験とした。その結果（図(3)-44、45）、何れの区でも底質設置1ヶ月後に藻類由来のクロロフィルa量10μg/Lを示した。その後各処理を施行したところ、カリウム添加100ppm区では実験区の藻類は増加せず、対照区に比べても低かった。一方、安定Csの添加100ppm区では藻類の増加をもたらした。攪乱区やゼオライト添加区は対照区との違いはなかった。この実験条件程度では、攪乱やゼオライトには生態系への影響は認められない。カリウム添加は藻類が予想より減少し貧栄養湖化し、安定Cs添加すると藻類が増加して富栄養化する懸念があることが判った。今後、溶存態と懸濁態のCsがどうなるかを検討が必要である。

図(3)-44. 隔離水界実験における微細藻類（クロロフィル a 量）の発生の処理間比較
経過時間（月）

図(3)-45. 隔離水界実験における微細藻類のクロロフィル a 量の時間変化

### 5. 本研究により得られた主な成果

## （1） 科学的意義

これまでに意義が不明であった積雪時に降った放射性セシウムの集水域からの流出率に関して初めて明らかにした。閉鎖性の高い湖沼における動植物プランクトンの種組成、分布、沈殿量等を2年間にわたり高い測定精度で観測したことにより閉鎖性湖沼にとって流入する放射性セシウムや底泥に溜まっている放射性セシウムよりも、動植物プランクトンや懸濁物に含まれる易分解性の放射性セシウムの内部循環がワカサギの放射能汚染濃度が低下しない主な原因であることが定量的に明らかとなった。

## （２）環境政策への貢献

易分解性の放射性セシウムの内部循環がワカサギの放射能汚染濃度が低下しない主な原因であることを地元住民に科学的に理解してもらい、今後の対応策について検討する方向性を示した。

## ＜行政が既に活用した成果＞

特に記載すべき事項はない。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

易分解性の放射性セシウムの内部循環がワカサギの放射能汚染濃度が低下しない主な原因であることから、底泥の除染はワカサギの放射能レベルを下げる手段としては問題があること、閉鎖性の高い湖に一般的に処方しうる適応シナリオについての判断基準となる。

## 6 ．国際共同研究
特に記載すべき事項はない。

### 7. 研究成果の発表状況

## (1) 誌上発表

## （1） 誌上発表

<論文（査読あり）>

特に記載すべき事項はない。

くその他誌上発表（査読なし）>

特に記載すべき事項はない。

## （2） 口頭発表（学会等）

1）角田欣一、相澤省一、森勝伸、齋藤陽一、小崎大輔、小池優子、阿部隼司、伏見紅季、鈴木究真、久下敏宏、泉庄太郎、田中英樹、小野関由美、野原精一、薬袋佳孝、長尾誠也（2013）福島第一原子力発電所事故による赤城大沼を中心とする群馬県の放射性セシウム汚染について。第14回「環境放射能」研究会。つくば市。

2）野原精一、角田欣一、相澤省一、板橋英之、森勝伸、鈴木究真、久下敏宏、松岡栄一、田中英樹、泉庄太郎、薬袋佳孝（2013）赤城大沼における福島第一原発事故による放射性物質汚染の実態。日本陸水学会第78回大会。大津市。

3）小野関由美、野原精一（2014）赤城大沼における放射性セシウムの推移　ーワカサギは何をどの様に食べているか？ー。第18回ワカサギに学ぶ会。土浦市。2014年1月。

4）角田欣一、相澤省一、森勝伸、齋藤陽一、小崎大輔、小池優子、阿部隼司、伏見紅季、鈴木究真、久下敏宏、泉庄太郎、田中英樹、小野関由美、野原精一、薬袋佳孝、長尾誠也（2014）福島第一原子力発電所事故による赤城大沼を中心とする群馬県の放射性セシウム汚染について（第2報）。第15回「環境放射能」研究会。つくば市。

5）野原精一（2014）河川・湖沼生態系の放射性物質の汚染と移動。第61回日本生態学会。広島市。

6）野原精一（2014）湖沼生態系での環境放射性物質のストックとフロー。日本地球惑星科学連合第14回大会。横浜市。

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。

（４）シンポジウム、セミナーの開催（主催のもの）

特に記載すべき事項はない。

（５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない。
## (6) その他

特に記載すべき事項はない。

### 8. 引用文献

特に記載すべき事項はない。
## （４）放射性セシウムの汚染の将来予測

武蔵大学

人文学部 基礎教育センター

## 藥袋 佳孝

平成24～25年度累計予算額：2,016千円

（うち、平成25年度予算額：1,000千円）

予算額は、間接経費を含む。

[要旨]

サンプリング計画の立案、放射性セシウムの分布状況の把握、将来予測の3点について研究を展開した。それぞれ、全体としての研究プロジェクトの進行における初期段階(準備段階から予備調査)、中間段階、発展段階にほぼ対応している。

サンプリング計画の立案では、赤城大沼の物質循環の概略を想定し、放射性セシウムの動態を予測した。大沼周辺の地理的特徴とセシウムの化学的性質から判断して、サンプリングの対象、地点、時期、頻度などについての計画を策定した。各サブテーマの目的設定や専門性を考慮して、ガイドラインとして最低限共有し得るサンプリング情報と位置づけた。

放射性セシウムの分布状況の把握では、各サブテーマで得られた放射性セシウムについての具体的なデータを把握し、それぞれのデータの意味合いについて、地球化学・放射化学の立場から検討を加えた。放射性セシウムが赤城大沼地域でどのように分布しているかについて、各サブテーマの担当者とともに検討を加えた。また、年単位の比較的ゆっくりとした変化と季節変化などのより早く変化し得る要因を判別する点にも留意した。地球温暖化対策技術の評価に際しては、国際的に受け入れられる技術であり、かつ、発展途上国においても利用可能な技術であることが重要である。

将来予測については、赤城大沼の湖水中の放射性セシウム濃度がワカサギなどの水生生物中の放射性セシウム濃度の決定要因であるとの位置づけから、今後の変化について検討した。本研究全体で得られた放射性セシウム濃度の2年間の変化から、帰納的に将来予測を試みた。しかし、観測期間が短すぎることから、降水等による希釈効果を取り入れた将来予測モデルを組み立てた。

[キーワード]

放射性セシウム、モデリング、サンプリング、湖水、淡水魚

### 1. はじめに

赤城大沼、覚満淵、小沼が位置する赤城山カルデラは、放射性核種による汚染が発生する以前から、当グループにとっては科学教育・環境教育に関するフィールドワークの場であった。夏季に限定されていたが、この十年余り、物理学、生物学担当の教員とともに、赤城大沼に面した大学の寮を足場として、自然観察に関する大学教養課程レベルの集中実習を展開した。気象観測、地形観測、水質検査、植生観察、地学巡検などの広範な内容で、この経験は、赤城山カルデラ全体としての地理的特徴を把握する上で、大変有意義であった。
このカリキュラムは2011年ごろから植生観察を中心とした内容に縮小したが、その夏から社会的に注目されることとなったのが、大沼の放射能汚染問題である。ワカサギの放射性セシウム濃度が当時の食品に対する暫定安定基準を越えたことに端を発し、福島県の隣県である群馬県への放射能汚染の広がりに対しても社会的な関心が寄せられることとなった。

放射化学・地球化学の専門家としての見方を加えると、赤城大沼は放射性セシウム汚染の空間的分布とその経年変化を予測する上での絶好のフィールドと考えられた。地理的特徴が明確であること、交通アクセスが良好であること、地域を代表する研究機関が研究を推進する体制が整っていることなどの理由が挙げられる。それ以上に重要なのは、他の山岳に位置する湖沼系でも同じような機構で放射性核種が移動している可能性があることであった。すなわち、赤城大沼での研究成果は、他の福島県や群馬県の山岳地帯に点在する湖沼系などに一般化し得る可能性があるということである。さらには、FDNPPに限定することなく、国際的な成果の活用の可能性も念頭に置いて研究開発を進めることとなった。

## 2 ．研究開発目的

当サブテーマは、他のサブテーマが実施する実試料にベースを置いた研究開発とはやや別の観点に立脚している。まず、研究開発全体の初期段階にあっては、サンプリング計画の立案が主な目的となった。前項でも記した通り、フィールド全体の状況をある程度詳しく知る立場にあった。このため、全グループに共通するサンプリング計画の概略を他グループと協力して、まず作成することとした。これには、地理的特徴の把握以上に、対象とする放射性核種の環境挙動に対する化学的予測が重要である。フィールドで起こり得る現象を予想し、その条件下で、対象核種がどのような挙動をとるかを予測する。これに基づいてサンプリング計画は立案される訳で、放射性核種の地球化学的モデリングの基本構造も同時に意識されることとなる。

全体の研究開発が進行し、実試料についてのデータが出て来た段階にあっては、サンプリング計画は修正の段階となり、むしろ、放射性セシウムの分布状況の把握についてのとりまとめが重要となる。空間的な分布については、ある程度、適当な情報が集積されてきているのだが、時間的な変化について議論するにはデータが不足している段階である。湖沼系にあっては逆転層の生成も含めた季節的な変化があることから、経年的な中長期の変化と四季の変化に対応づけられるような変化とを区別する必要がある。実試料の分析データだけでは解釈が難しい時に、全体をとりまとめながら次のサンプリング計画の立案に協力した。

全研究開発のとりまとめの段階では、将来予測に集中した。特に、赤城大沼の湖水中の放射性セシウム濃度がワカサギなどの生物中の濃度を決定する重要な因子であることから、その将来予測に重点を置いた。また、地球化学モデル自体についても修正を加え、他の湖水系との比較対照による現象の一般化の際に注意すべき事項を整理した。

### 3. 研究開発方法

## 1 ）サンプリング計画の立案

赤城大沼周辺の地形、流入水路、湧水、流出水路の所在状況を確認し、水を担体とする物質循環システムの概要を把握した。赤城カルデラ内には、大沼の他に小沼、覚満淵の二つの湖沼が分布している。これらの湖沼との位置関係も考慮して、赤城大沼に他の湖沼から放射性セシウムが
水を媒介として移動して来る可能性があるのか、検討した。また、大沼、小沼、覚満淵の湖沼としての特徴を比較し、水中の放射性セシウム濃度に影響し得る要因を予測した。これらの水系に関する情報を整理し、サンプリング計画の概要をとりまとめた。

周辺斜面からの放射性セシウムの流入の可能性については、大沼周辺の外輪山や中央火口丘の地形、登山道周辺の表面土壌の状況、植生などを観察し、これを検証するためのサンプリングについて検討した。

## 2 ）放射性セシウムの分布状況の把握

他のサブグループの研究成果に基づいて、放射性セシウムの空間的分布と時間的变化の全体としての様態を把握した。セシウムの地球化学的挙動についての実験的知見から、赤城大沼の水系で進行している現象についての物理的化学的意義づけを行った。すなわち、放射性セシウムの分布状況の経年変化に加えて、その物理的化学的形態についても、化学的モデリングの一環として捉えることとした。これらの地球化学モデリングの結果に基づいて、サンプリング計画の修正や最適化についての情報並びに赤城水系での地球化学的事象に関する基礎モデルについての情報を提供し、全体としての委託研究の推進に寄与した。

## 3 ）将来予測

赤城大沼の水中放射性セシウム濃度の経年変化に着目し、将来の動向について推定した。分析データを帰納的ないしは回帰的に解析し、放射性セシウム濃度を予測した。実データの取得期間が最大二年の短期間であるため、高精度の将来予測を行う上では誤差要因が大きい。このため、分布状況に関する地球化学的モデリングのパラメーターを変動させることで、どのように予測される放射性セシウム濃度が変化し得るのかについても検討を加えた。

## 4 ．結果及び考察

## 1 ）サンプリング計画の立案

計画立案の前提として、赤城大沼の特徴を確認した $ ^{1)} $ 。典型的なカルデラ湖であり、周辺の火山地質を含めて、地質学的なデータが揃っていること。流入水路、流出水路が限定されていること。福島県や群馬県などの東北南部から北関東にかけての山岳地帯には、様々な湖沼系が点在しており、放射性セシウム分布についての比較対照が可能なこと。カルデラ内に別の湖沼（覚満淵、小沼）も点在しており、同様に比較対照が可能なこと。このような基本的な特徴を念頭に置いて、注目すべきサンプリング位置を絞り込んだ。

また、ワカサギに放射性セシウムが到達する道筋についても、セシウムの化学的性質などに基づく地球化学的挙動の予測を加え、サンプリングの対象となる環境試料の種類を絞り込んだ。

赤城大沼の地理的特徴とセシウムの地球化学的特徴の両面から絞り込まれたサンプリング計画は次のようになる。食品としての暫定安全基準(2011年8月当時、500Bq/kg)を超えた放射性セシウムを含むワカサギが採取された赤城大沼に最重点を置く。赤城大沼からの環境試料としては、ワカサギ、食餌となるプランクトン、湖水、流出水、流入水、底質を対象とする。大気粉塵については、FDNPP起源の放射性セシウムの降下は終了しており、近傍の山体などからの巻き上げ分のみとなっていることから、サンプリング対象とはしなかった。大沼は流入水路は東側の覚満淵側に位置し、流出水路は西側の湖尻地区に位置していることから、湖水・プランクトンの採取地点は東側・湖心・西側の3地点を選んだ。サンプリング地点は各サブグループでの研究の進展に伴い、
増加していくこととなる。

また、水深に対する温度勾配の季節変化によって、湖水は静かに成層を成している時期と上下方向に対流が発生して、底質の巻き上がりも起こる時期があることが分かっている。このため、大沼の環境試料のサンプリングは湖水の攪拌状況に注意しながら実施することとなった。湖水の対流と成層が起こる時期があることは、季節変化及び経年変化を解析する上でも重要なファクターとなった。

図(4)-1 赤城大沼での放射性セシウムの動態(基本モデル)

図(4)-1に、赤城大沼での放射性セシウムの動態解析を目的としたサンプリング計画に関係する地球化学モデルを示す。FDNPP起源の放射性セシウムは赤城大沼にフォールアウトとして降下した。直接、湖面に降下した成分は湖水に溶解する。一方、周辺の山林に降下した成分は土壌中の粘土鉱物などと一部は結合し、その粒子ごと湖水系に流入したと考えられる。また、一部は流入水路や湧水を経由して、溶存セシウムの形態として湖水中に溶解したとみられる。粘土鉱物などと結合した放射性セシウムはゆっくりと沈降し、底質に放射性セシウムを不溶性の状態で運搬する。溶存セシウムの一部も底質との接触により、底質中の粘土鉱物などに吸着・固定化される。これらのプロセスが非生物過程として働き、溶存セシウム濃度を決定する。

プランクトンや魚類などの水生生物は放射性セシウムを湖水から取り込むので、湖水生態系への放射性セシウムの移行が生物活動とともに始まる。湖水の放射性セシウム濃度は生態系に導入される全放射性セシウム量を決定する要因となる。プランクトン、ワカサギなどの水生生物の間では食物連鎖の形で放射性セシウムの移行が起こり得るので、関係する生物種ごとの分析も必要となる。ただし、全体としての生物の総量は湖水に対して重量の上では圧倒的に小さいことから、湖水の放射能濃度の決定要因として、生物活動を捉えることは必ずしも適切ではない。このような前提（基本モデル）に立脚して、以上の赤城大沼のサンプリング計画は策定された。

覚満淵は沼より高い位置にあるため、二つの湖沼を結ぶ覚満川は大沼への流入水路となっている $ ^{1} $ 。この位置関係から覚満淵の放射性セシウム濃度は大沼での濃度を決定する重要な因子と考えられた。覚満川に近い区域に水と底質のサンプリング地点を予定した。

覚満淵は、湿原が隣接していることからも分かるように、有機物を多く含む底質が分布していると考えられた。腐植酸などの土壌有機物自体は放射性セシウムの吸着能は高くないものの、粘土鉱物の形でフィロケイ酸塩と複合体を形成する性質がある。雲母などのフィロケイ酸塩はシー
ト状のケイ酸塩構造をとり、その相間にセシウムイオンなどのイオン半径の大きい1価イオンを捕捉する $ ^{2)} $ 。このため、大沼の場合以上に放射性セシウムは底質に固定化される可能性が高い。湿原の一部にメッシュ状にサンプリング点をとり、底質(土壤)を採取して、放射性セシウムがどのような形態で存在しているのか、検討することとした。

小沼はカルデラに発達した中央火口丘の噴火口に水が溜まった火口湖である $ ^{1)} $ 。覚満淵、大沼より高度は高いが、はっきりとした流入水路、流出水路は見当たらない。水質は通常の淡水湖のものであり、伏流水や小規模な涸沢を通じて水は循環している。大沼への水の流入については少なくとも表流水としては考えにくい。このため、あくまでも参考として水・底質をサンプリングする計画とした。

大沼周辺の外輪山、中央火口丘は過去に崩落を繰り返している。十年のスパンでは相当に大規模な崩落が発生し、底質に周辺の山土が大量に流入するとみられる。山土中の放射性セシウムの分布状況を把握するために、登山道周辺にサンプリング地点を定めて、表層土壌を採取することとした。大沼周辺の山体は異なる時期に噴出した火山性の岩石で構成されており、雲母や粘土鉱物などの放射性セシウムをよく吸着する鉱物の割合はそれぞれに異なる。このため、サンプリング地点は大沼周辺で集水域を形成する全ての山体を対象とした。

山林の樹木が放射性セシウムを留め置き、山土の放射性セシウム濃度の上昇を遅延させるケースがチェルノブイリでは報告されている $ ^{3)} $ 。植生に留意しての樹木関連の試料のサンプリングについても検討したが、放射性セシウムの降下が発生した季節が異なることから、この影響は発生しにくいと判断した。赤城山の主な植生は落葉樹で、FDNPPが発生した3月は雪上に放射性セシウムが直接降下するために、葉による吸着保持は起こりにくかったとみられる。

## 2 ）放射性セシウムの分布状況の把握

他のサブグループの観察データおよび実験データを総合的な立場からとりまとめた。それぞれのグループは専門の立場から高度なレベルの研究を展開しており、それに制約とならないようにする一方で、見落とされがちとなりがちな視点からのとりまとめも図ることとした。全体として、赤城大沼のワカサギ中の放射性セシウムの取り込みの経路を地球化学的な立場から解明し、将来予測につながるものを見出すこととした。

表(4)-1に、赤城大沼での放射性セシウムの分布状況を推定する上での地理・水文学的ファクターとして、各グループで可能な限り共通に用いてきた数値を挙げる。群馬県に降下した放射性セシウムの面積濃度については、空間線量率と土壌の放射能濃度から得られた値がマップの形で公開されているので $ ^{4)} $ 、これを利用した。 $ 5\times10^{4}Bq/m^{2} $ を以降の計算では採用したが、マップの読み取りなどの誤差をはらんでいる。降下放射性セシウムの面積濃度に湖水面積を掛けることで、湖面に直接降下した放射性セシウムの総量を求めることが出来る。また、集水域全体の面積を掛けた場合には大沼の集水域全体から供給され得る放射性セシウムの総量を知ることが出来る。後者については、山林に残留している放射性セシウムも含まれることになるので、湖水に流入する可能性のある放射性セシウムの最大量を与えることになる。

湖水、プランクトン、ワカサギ、底質、流出水中の放射性セシウム濃度は、凡そ、表(4)-2に示した通りである。表中の値は分析値であるが、それぞれ、湖水、プランクトン、ワカサギ、底質、流出水の総量をかけることで、各試料に含まれる放射性セシウムの総量を算出することが出来る。
その結果、概数ではあるが、集水域に $ 10^{11}Bq $ 、底質に $ 10^{10}Bq $ 、湖水に $ 10^{9}Bq $ 、プランクトンに $ 10^{7}Bq $ 、ワカサギに $ 10^{6}Bq $ の放射性セシウムが含有されていると推定された。

表(4)-1 赤城大沼の放射性セシウムの分布に関係するファクター $ ^{1)} $

湖面標高 m	最大深度 m	平均深度 m	湖水面積 km²	集水域 km²	湖水量 L	年間流出 入量 L	平均滯留 時間 yr
1345	17.5	9.1	0.87	4.2	7.8×10⁹	3.5×10⁹	2.3

表(4)-2 赤城大沼の環境試料の分析結果(Bq/kg)

湖水	プランクトン	ワカサギ	底質	流出水
0.3	300	500	$ 5 \times 10^{4} $	0.3

ワカサギ中の放射性セシウム濃度を決定する要因は、食餌となるプランクトン中の濃度と両者に共通に影響するとみられる湖水中の濃度である。ワカサギ、プランクトン、水のそれぞれの量の違いから見て、一次近似としては、ワカサギやプランクトン中の放射性セシウムは水中の放射性セシウム濃度に影響を与えない。しかし、逆に、水中の放射性セシウム濃度はワカサギやプランクトン中の放射性セシウムの蓄積量を決定する。このため、まず、生物の寄与を考慮しないでボックスモデルを形成して水中の放射性セシウム濃度を規定する要因を抽出することとした。

赤城大沼西側の流出河川の河口域周辺でのサンプリングにより、放射性セシウムの流出量を求めることが出来る。すなわち、流出量は、水門の開閉により人工的に制御されているので、既知である(表(4)-1)。放射性セシウム濃度(表(4)-2)が分かれば、時間当たりの放射性セシウム流出量が判明する。その結果、1.1×10⁹Bq/yの流出が期待される。東側の流入河川の流水についても、流入量と放射性セシウム濃度から、ある時間当たりの放射性セシウムの流入量を同様に求めることが出来る。ただし、流入は人工的なプロセスではないので、水の流入量は推定する必要がある。例えば、流出量から集水域への降水量を差し引いたのが覚満川からの流入量とすることも可能である。これらに、放射性セシウムによる汚染の初期値として、2011年春の放射性セシウムの集水域への降下量の推定値を含めることで、放射性セシウムの経年変化についてのボックスモデルが完成する。

## 3 ）将来予測

流入水路の流水中の放射性セシウム濃度が極めて低い場合には、降水により徐々に大沼の湖水が希釈されているとする単純な地球化学的モデルが近似的に成立することになる。東側の流入河川(覚満川)の流水についての分析結果は大沼の放射性セシウム濃度の1/10から1/3であった。また、湧水中の放射性セシウム濃度はさらに低いものであった。覚満川からの流入水の総量、湧水からの流入量に不確かさはあるものの、濃度差からみて、降水による希釈の進行に伴い、湖水中の放射性セシウム濃度が低下していくことが期待される。このように、2011年春の放射性セシウムの集水域への降下量の推定値を含めて、赤城大沼への放射性セシウムの流入量および流出量から経年変化の様子の概略を説明することは可能となった。前年度の研究成果のみでは不明瞭であったが、二年間の湖水のデータを通覧すると、経年変化としての放射性セシウムの減少の傾向がはっきりと認められた。湖水への放射性セシウムの付加はほとんどなく、降水や流入水による希釈に
より、放射性セシウムがゆっくりと減少しているのが、現在の状況と考えられる。

ただし、赤城大沼の放射性セシウム濃度がさらに低下し、流入水路における放射性セシウム濃度に近づくと、流入水による希釈効果は徐々に失われて来るので、全体としての希釈効果は降水の湖面への直接の流入に多くを依存して行く可能性もある。

これに対して、ワカサギの放射能については、速く減衰していく成分と、見かけの上で、ゆっくりと減衰していく成分がみられている。後者を、年周期を持つ成分とすると、これは、水系での生物活動の消長や赤城大沼の氷結とその融解の年サイクルに起因すると考えられる。すなわち、放射性セシウムを含むプランクトン骨格が、湖の循環期に湖底より巻き上げられ、これをワカサギが捕食して体内に取り込んだとみられる。このため、ワカサギ中の放射能については水中の放射能濃度のみが関係するわけではなく、水系における水の動きやこれにより運ばれるプランクトンの移動などの要因が影響することが明らかとなった。

このように、少なくとも溶存態と懸濁態の二種類の化学的様態で、放射性セシウムは湖水中には存在している。海水系などの鉛直方向の移動距離が長い系の場合には、プランクトンの沈降は表面海水からの元素の除去過程にしばしば重要な働きを演じるとされる。海洋については、表層水から速く除去される成分としての懸濁態セシウムとゆっくりと除去される遊離の溶存態セシウムが存在するとみられる。赤城大沼の場合には、深度が浅いために底質表層の懸濁態セシウムが循環期に水系に戻るので、ワカサギが一旦沈降した放射性セシウムを取り込む機会が発生していると考えられる。

放射性セシウムが赤城大沼の水系に混入する以前から、非放射性セシウムは湖水中で定常状態に達していたと考えられる。その化学的形態は、溶存イオン、粘土鉱物のカリウムが占めているサイトを交換、フランクトン骨格への収着などが考えられる。放射性セシウムのフォールアウトとしての流入は既に完了しているので、いずれは非放射性セシウムの動態と一致した挙動を示すことになる。この定常状態に至るまでにどの程度の時間を要するかは、赤城大沼の集水域に残留している放射性セシウムがどの程度の速度で湖水に移行するか等の要因に依存するとみられる。以上のように、短期間の観測に基づいての将来予測には限界はあるものの、湖沼系での汚染物質としての放射性セシウムの挙動について、相当の精確さでの議論が可能になったのも事実である。赤城山カルデラの規模や様々な学術研究機関との距離がフィールドワークを継続的に展開して行く上で適当であったのは、このプロジェクトに参加したメンバーの共通の印象である。また、覚満淵、小沼という特性が異なる湖沼系も隣接している。今回は放射性セシウムが対象であったが、他の人工的な汚染物質の湖沼系での挙動をモデル化する際にも、適切な実験系・観察系として機能するものとみられる。

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

赤城大沼の湖水中の放射性セシウムの汚染プロセスを、その空間的分布と時間変化から解明した。現象論的な変化に留まらず、セシウムの地球化学的性質に基づいた考察が加えられ、汚染状況などが異なる他の湖沼系でも成立する通則に準じた考え方を把握した。
## （２）環境政策への貢献

＜行政が既に活用した成果＞

特に記載すべき事項はない。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

放射性セシウム濃度の将来予測は、ワカサギなどの漁獲と関連するので、重要である。当面は、放射能濃度の分析誤差を的確に評価した上で、実測値を適用することになるにしても、予測値は中期の見積もりを考える上での基礎となる。

今後、学会発表や論文発表の他に解説に重点を置いた一般向けの文書を用意し、これらを通じて、成果の広報・普及に努める。

## 6 ．国際共同研究等の状況

計画段階であるが、2プランを進めている。一つは、セシウム-137などの放射性核種の湖水系での動態について、米国ワシントン州立大学化学科クラーク教授・ウォール准教授らとの国際共同研究。両教授のグループは同州パシフィック・ノースウェスト国立研究所とともにハンフォード周辺の放射能汚染についての研究を展開している。米国における原子カエネルギー利用に関わる環境放射能研究、処理処分研究の第一人者である。なお、両教授とは20年来の友人でもあり、サバティカルの際に滞在研究の機会も得ている。

もう一つは、ウクライナ共和国オデッサ国立工科大学の核・原子カグループマズレンコ教授らとの共同研究である。テーマとしては山林系での放射性核種移行を予定している。同国にはチェルノブイリ原子力発電所があり、環境放射能研究では世界的にも高いレベルの研究が展開されてきた。2013年10月に同国の中核都市であるキエフおよびオデッサを訪問し、特にオデッサ市では日本ウクライナ科学技術シンポジウムにて同大学の関係者と共同研究の可能性について協議する機会を得た。どのような研究協力が可能か、協議調整中である。

### 7. 研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（査読あり）>

成果は、単独で発表するのではなく、他のサブテーマの発表の一部に含まれる。特に記載すべき事項はない。

## くその他誌上発表（査読なし）>

成果は、単独で発表するのではなく、他のサブテーマの発表の一部に含まれる。特に記載すべき事項はない。

## （2） 口頭発表（学会等）
成果は、単独で発表するのではなく、他のサブテーマの発表の一部に含まれる。特に記載すべき事項はない。

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。

## （４）シンポジウム、セミナー等の開催（主催のもの）

成果は、単独で発表するのではなく、他のサブテーマの発表の一部に含まれる。特に記載すべき事項はない。

## （５）マスコミ等への公表・報道等

成果は、単独で発表するのではなく、他のサブテーマの発表の一部に含まれる。特に記載すべき事項はない。

## (6) その他

特に記載すべき事項はない。

### 8 \. 引用文献

1）近藤智子・濱田浩美、「群馬県赤城山大沼における湖沼学的研究」、59，319-22（2011）

2) M. Eisenbud and T. Gesell, “Environmental Radioactivity from Natural, Industrial, and Military Sources, 4 $ ^{th} $ Edition”, Academic Press, San Diego, U.S.A., pp. 656 (1997)

3) 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)

4) 文部科学省HPにて公開(2011以降)
# Study on the Environmental Behavior of Radioactive Cesium in Gunma-Prefecture Coming from Fukushima Nuclear Accident

Principal Investigator: Kin-ichi TSUNODA

Institution: Gunma University

1 - 5 - 1 Tenjin-cho, Kiryu, Gunma 376-8515, JAPAN

Tel: +81-277-30-1250 / Fax: +81-277-30-1251

E-mail: tsunoda@gunma-u.ac.jp

Cooperated by: Gunma Prefectural Fisheries Experiment Station, National Institute for Environmental Studies, Musashi University

## [Abstract]

Key Words: Radiocesium, Wakasagi, Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) accident, Lake Akagi-Onuma, Gunma Prefecture

The FDNPP accident has resulted in contamination of the environment in Gunma Prefecture with radioCs ( $ ^{134} $ Cs and $ ^{137} $ Cs). In particular, concentrations of radioCs greater than 500 Bq/kg were found in wakasagi (hypomesus nipponensis) in Lake Akagi-Onuma in August 2011. The contamination level remains high with radioCs concentrations greater than 80 Bq/kg being observed in March 2014. To elucidate the mechanism of this contamination, monitoring studies on Lake Akagi-Onuma and other lakes and rivers in the prefecture were performed including analyses of fish, aquatic plants, plankton, lake and river water samples, lake sediments and soil samples together with hydrological investigations.

The total concentrations for radioCs in Lake Akagi-Onuma decreased gradually with time, but values were still more than 10 times higher than those for other lakes and rivers in the prefecture. Moreover, a high correlation was found between total concentrations of radioCs in lake waters and those in wakasagi. Considering the results for isotopic analyses of nitrogen and carbon in the food chain, the order for the food chain is: lake water, phytoplankton, zooplankton and then wakasagi. The bioaccumulation factor for radioCs in wakasagi was about 1400.

The mass balance and residence time for radioCs in Lake Akagi-Onuma were also investigated. The outflow for radioCs from the lake was almost the same as the decrease of radioCs in the lake. Moreover, the inflow of radioCs from the catchment area was negligible, thus the input to the lake sediment or the loss from the sediment was calculated to be negligible. On the other hand, the flux for radioCs in the lake was found to be rather large, and the radioisotope was estimated to circulate about 14 times per year in the lake. Given that the flux was mainly due to plankton and decayed remains and that a large part
of radioCs in plankton was in a soluble form, plankton was considered to play a key role in the circulation of the isotope.

In conclusion, radioCs in the lake would decrease slowly given that its circulation half-life in the water is ca. 1.6 years ( $ ^{137} $ Cs $ T_{1/2} = 30 $ y), thus radioCs in wakasagi would also decay in the same manner. In addition, the total concentration of radioCs in the lake water and the average residence time of water in the lake were judged to be the most important parameters for understanding the behavior of radioCs in such a closed lake system.
## 第1 子どもを産み育てやすい環境づくり

子どもの貧困とひとり親家庭対策の推進及び児童虐待防止対策・社会的養護の充実・強化、「待機児童解消加速化プラン」に基づく保育所等の受入児童数の拡大、母子保健医療対策の強化などにより、子どもを産み育てやすい環境を整備する。

## 1 待機児童の解消等に向けた取組の推進

1,013億円(982億円)

## （１）保育の受け皿拡大・多様な保育の充実

1，013億円（982億円）

待機児童の解消に向け、「待機児童解消加速化プラン」に基づき平成29年度末までに必要となる保育の受け皿を確保するため、保育園等の整備などによる受入児童数の拡大を図る。また、保育園への入園が円滑に進むよう、0歳児期の育児休業終了後の「入園予約制」の導入や保育園を拠点とする「サテライト型小規模保育事業所」の設置支援を図る。

併せて、保育の受け皿の拡大に伴い必要となる保育人材を確保するため、宿舍借り上げ支援を拡充するとともに、市町村における人材確保の取組の支援や離職者の再就職支援の強化を行うなど、総合的な保育人材確保策を推進する。

さらに、保育園等における事故防止のための研修や巡回指導により、安心かつ安全な保育の実施を支援する。

## ① 保育の受け皿拡大【一部新規】

7 1 0 億円（7 4 9 億円）

待機児童の解消に向け、「待機児童解消加速化プラン」に基づき平成29年度末までに必要となる保育の受け皿を確保するため、保育園等の整備などによる受入児童数の拡大を図る。

また、保育園等の設置等の際に地域住民との合意形成等を進める自治体・保育園等における「地域連携コーディネーター」の配置を支援する。

## ② 多様な保育の充実【一部新規】

93億円（22億円）

0歳児期の育児休業終了後の「入園予約制」の導入を支援する。

また、3歳児以降の継続的な保育の確保のため、3歳以上の子どもの受入れに特化した保育園等における3歳未満対象の「サテライト型小規模保育事業所」の設置を支援する。
## ③ 保育人材確保のための総合的な対策【一部新規】（一部後掲・56、57ページ参照）209億円（210億円）

保育士の宿舍を借り上げるための費用を支援する「保育士宿舍借り上げ支援事業」について、その対象要件（保育園等に採用されてから5年間）を見直し、対象者を拡大する。

また、人材情報サイトの開設による求人情報の提供、就職希望者向けの保育園等の見学会の開催など、新卒の人材確保や潜在保育士の再就職支援、就業継続支援の取組を行う市町村を積極的に支援する。

さらに、保育関連事業主による「魅力ある職場づくり」のための雇用管理改善の取組について、助成金の拡充を行うとともに、全国の主要なハローワークに設置された「福祉人材コーナー」を拡充しつつ、就職支援の取組を強化する。

## ④ 安心かつ安全な保育の実施への支援【新規】

保育園等での事故を防止するため、保育園等への巡回指導や事故予防のための研修の実施を支援する。

## （２）子ども・子育て支援新制度の実施（一部社会保障の充実）

2 兆 4，4 8 7 億円（2 兆 2，5 9 1 億円）※内閣府予算に計上

## ① 教育・保育、地域の子ども・子育て支援の充実（一部社会保障の充実）

9，167億円（7，636億円）

すべての子ども・子育て家庭を対象に、市町村が実施主体となり、教育・保育、地域の子ども・子育て支援の量及び質の充実を図る。

## ア子どものための教育・保育給付

施設型給付、委託費（認定こども園、幼稚園、保育園に係る運営費）

地域型保育給付（家庭的保育、小規模保育、事業所内保育、居宅訪問型保育に係る運営費）

## イ地域子ども・子育て支援事業

市町村が地域の実情に応じて実施する事業を支援。

利用者支援事業、延長保育事業、放課後児童健全育成事業、地域子育て支援拠点事業、一時預かり事業、病児保育事業、子育て援助活動支援事業（ファミリー・サポート・センター事業）等
## ② 放課後児童クラブの拡充等（一部社会保障の充実）（再掲・25ページ参照）

7 2 5 億円（5 7 5 億円）

「ニッポン一億総活躍プラン」を踏まえ、「放課後子ども総合プラン」に基づく放課後児童クラブの約122万人分の受け皿確保を平成30年度末に前倒して実施するため、施設整備費の補助率嵩上げを継続するとともに、運営費補助基準額の増額を行うほか、放課後児童支援員等の人材確保対策などを推進する。

③ 保育士等の処遇改善【新規】（再掲・25ページ参照）503億円

## ア 保育士等（民間）の処遇改善

2%（月額6千円程度）の処遇改善を行うとともに、

経験年数が概ね7年以上で、研修を経た中堅職員に対して、月額4万円（園長及び主任保育士を除く職員全体の概ね1／3を対象）

経験年数が概ね3年以上で、研修を経た職員に対して、月額5千円

の追加的な処遇改善を実施する。

## イ 放課後児童支援員の処遇改善

「ニッポン一億総活躍プラン」を踏まえ、勤続年数や研修実績等に応じた放課後児童支援員の処遇改善を実施する。

※ 研修に係る要件については、平成 29 年度は当該要件を課さず、平成 30 年度以降は、職員の研修の受講状況等を踏まえ、決定。

※ 月額4万円の配分については、保育園等の判断で、技能・経験を有するその他の職員（園長を除く）に配分することができる。ただし、月額4万円の対象者を一定数確保。

## ④ 企業主導による多様な就労形態等に対応した多様な保育サービス

1,313億円（800億円）

「待機児童解消加速化プラン」に基づき、事業所内保育等の企業主導型の多様な保育サービスの拡大等を支援する。

## ア 企業主導型保育事業

休日や夜間の対応など企業の勤務時間に合わせた保育や、複数企業による共同利用などの柔軟で多様な保育サービスの提供を可能とした事業所内保育の設置を促進する。

また、認可保育所等の取扱を踏まえ、保育士等の処遇改善等、保育補助者雇上強化に関する補助及び防犯・安全対策強化に関する補助を実施する。

## イ 企業主導型ベビーシッター利用者支援事業

残業や夜勤等の多様な働き方をしている労働者等が、低廉な価格でベビーシッター派遣サービスを利用できるよう支援する。

## ⑤ 児童手当

## 1 兆 4，007 億円（1 兆 4，155 億円）

次代の社会を担う児童の健やかな成長に資するため、児童手当の支給を行う。