16:15 〜 16:30
[HCG31-04] 福島県飯舘村の2河川における放射性セシウム流出の形態と経年変化
キーワード：Radiocesium, Sediment, Soil erosion, Fukushima
2011年3月の東日本大震災の影響で発生した福島第一原子力発電所の事故により，大量の放射性物質が飛散し土壌などに吸着した．中でも放射性セシウム137（137Cs）は半減期が約30年と長く，土壌中の粘土鉱物や有機物に吸着しやすい性質を持っている．土壌に吸着したCsは河川に流出，湖沼や海洋に輸送されると考えられる．事故周辺地域では健康被害や農林水産物に長期にわたる影響が出ることが懸念されるため，流域におけるCsの動態をモニタリングすることは必須である．既往の研究では，河川水の懸濁物質（SS）濃度とCs濃度の関係性が確認されているが，懸濁態，溶存態等の輸送形態や経年的な流出量の変化に着目した研究は少ない．そこで本研究では，Csの土壌沈着量が異なる福島県飯舘村の2河川を対象とした現地観測を実施し，流域からのCsの輸送形態や流出量の経年変化について考察することを目的とした．
福島県飯舘村の北部に位置する真野川，南部に位置する比曽川を対象流域とした（Figure 1）．帰還困難区域を含んでいる比曽川流域では，土壌へのCs沈着量が真野川流域より大きい．両地点に各種計測機器を設置し，雨量，水位，流速，濁度の連続測定と採水を行った（Figure 2）．観測期間は2013年6月～2016年12月である．降雨時に採水した約1Lの試料は目開き0.42mmのふるいを通過する試料としない試料に分け，それぞれ孔径1μmのガラス繊維濾紙で吸引濾過し，SS濃度およびCs濃度（降雨時懸濁態）を測定した．なお，一部の試料は2mm，0.42mm，0.072mmのふるいを用い，粒度別に分けて測定した．また，無降雨時に約20Lの採水を行い，ガラス繊維濾紙で吸引濾過し，SS濃度およびCs濃度（無降雨時懸濁態）を測定した．さらに，降雨時と無降雨時の採水試料の濾液を蒸発乾固させ，Cs濃度（降雨時溶存態，無降雨時溶存態）を測定した．
降雨時の懸濁態試料における137Cs線量の粒径別割合をFigure 3に示した．粘土やシルトなど粒径の小さいものほど137Cs線量が高く，粘土，シルト，細砂成分で約70%以上を占めた．
比曽川および真野川における粒径0.42mm以下のSS濃度の関係をFigure 4に示した．土壌へのCs沈着量が大きい比曽川の方が近似直線の傾きが大きかった．また，近似直線の傾きを比較すると，2013年～2016年の間で明確に減少している．このことから，SSに吸着している137Csは年々減少しており，減少率は3年間で79%以上と物理的半減期に基づいた3年間の減少率6.7%と比較し，非常に大きかった．これは雨水に流されやすい細粒成分や有機物に吸着した137Csから選択的に流出したことによると考えられる．
137Cs流出量を算出した結果をTable 1に示した．降雨時懸濁態での流出割合は，どの年も両河川で95%以上と最大であった．一方，無降雨時の137Cs流出量は微少となった．また，降雨時，無降雨時それぞれで懸濁態の割合より溶存態の割合が小さかった．各流域における4年間の総137Cs流出量は比曽川で6.9 kBq/m2，真野川で2.1 kBq/m2であり，土壌沈着量の平均値（比曽川：1017 kBq/m2，真野川：421 kBq/m2）と比較すると非常に微少であった．
以上のことから，放射性セシウムの流出は，降雨時懸濁態の流出成分が大部分を占めており，細粒成分や有機物に吸着して流出する割合が高いことが分かった．土壌の沈着量に対してCs流出量は微少であり流域内にほとんどが残存している状況下で，Cs流出量は自然崩壊による減少よりも著しく減少した．これは雨水に流されやすい細粒成分や有機物に吸着したCsから選択的に流出したことによると推察される．
福島県飯舘村の北部に位置する真野川，南部に位置する比曽川を対象流域とした（Figure 1）．帰還困難区域を含んでいる比曽川流域では，土壌へのCs沈着量が真野川流域より大きい．両地点に各種計測機器を設置し，雨量，水位，流速，濁度の連続測定と採水を行った（Figure 2）．観測期間は2013年6月～2016年12月である．降雨時に採水した約1Lの試料は目開き0.42mmのふるいを通過する試料としない試料に分け，それぞれ孔径1μmのガラス繊維濾紙で吸引濾過し，SS濃度およびCs濃度（降雨時懸濁態）を測定した．なお，一部の試料は2mm，0.42mm，0.072mmのふるいを用い，粒度別に分けて測定した．また，無降雨時に約20Lの採水を行い，ガラス繊維濾紙で吸引濾過し，SS濃度およびCs濃度（無降雨時懸濁態）を測定した．さらに，降雨時と無降雨時の採水試料の濾液を蒸発乾固させ，Cs濃度（降雨時溶存態，無降雨時溶存態）を測定した．
降雨時の懸濁態試料における137Cs線量の粒径別割合をFigure 3に示した．粘土やシルトなど粒径の小さいものほど137Cs線量が高く，粘土，シルト，細砂成分で約70%以上を占めた．
比曽川および真野川における粒径0.42mm以下のSS濃度の関係をFigure 4に示した．土壌へのCs沈着量が大きい比曽川の方が近似直線の傾きが大きかった．また，近似直線の傾きを比較すると，2013年～2016年の間で明確に減少している．このことから，SSに吸着している137Csは年々減少しており，減少率は3年間で79%以上と物理的半減期に基づいた3年間の減少率6.7%と比較し，非常に大きかった．これは雨水に流されやすい細粒成分や有機物に吸着した137Csから選択的に流出したことによると考えられる．
137Cs流出量を算出した結果をTable 1に示した．降雨時懸濁態での流出割合は，どの年も両河川で95%以上と最大であった．一方，無降雨時の137Cs流出量は微少となった．また，降雨時，無降雨時それぞれで懸濁態の割合より溶存態の割合が小さかった．各流域における4年間の総137Cs流出量は比曽川で6.9 kBq/m2，真野川で2.1 kBq/m2であり，土壌沈着量の平均値（比曽川：1017 kBq/m2，真野川：421 kBq/m2）と比較すると非常に微少であった．
以上のことから，放射性セシウムの流出は，降雨時懸濁態の流出成分が大部分を占めており，細粒成分や有機物に吸着して流出する割合が高いことが分かった．土壌の沈着量に対してCs流出量は微少であり流域内にほとんどが残存している状況下で，Cs流出量は自然崩壊による減少よりも著しく減少した．これは雨水に流されやすい細粒成分や有機物に吸着したCsから選択的に流出したことによると推察される．