気象研究所地球化学研究部（現在は海洋・地球化学研究部および環境・応用気象研究部）では、1954年以来、環境放射能の観測・測定法の開発、放射能汚染の実態の把握、大気や海洋における物質輸送解明のトレーサーとしての利用を目的として60年にわたって環境放射能の研究を実施してきた。1957年以降、各省庁がそれぞれの所掌で実施してきた環境放射能調査研究関連業務はまず旧科学技術庁、その後文部科学省が所管してきた。さらに原子力規制委員会と原子力規制庁の発足に伴って2013年から、原子力規制庁が所管することとなった。このような長期にわたる観測・研究の結果、環境放射能について世界的に他に類を見ない貴重な時系列データを内外に提供すると共に、様々な気象学・海洋学的発見をもたらしてきている。この間の研究成果は200編以上の論文として内外の雑誌で公表されている。

1954年3月1日に米国によりビキニ環礁で行われた水爆実験により、危険水域外で操業していた第五福竜丸乗組員が放射性物質を含む降灰（いわゆる死の灰）による被曝を受けた事件を契機にして、日本における環境放射能研究が本格的に始まった。当時の地球化学研究室は環境の放射能を分析・研究できる日本で有数の研究室であり、三宅泰雄の指導のもと、海洋及び大気中の放射能汚染の調査・研究に精力的に取り組んだ。その結果、当時予想されていなかった海洋の放射能汚染、さらに大気を経由して日本への影響など放射能汚染の拡大の実態を明らかにすることができた。1958年から、放射能調査研究費による特定研究課題の一つである「放射化学分析（落下塵・降水・海水中の放射性物質の研究）」を開始し、札幌、仙台、東京、大阪、福岡の五つの管区気象台、秋田、稚内、釧路、石垣島の４地方気象台、輪島、米子の2測候所の全国11気象官署及び観測船で採取した海水中の人工放射性核種（⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ³H及びプルトニウム）の分析を実施してきた。

大気中の人工放射性核種の降下量は1961年から1962年に行われた大規模大気圏核実験の翌年1963年最大値を観測した。その後、「部分的核実験禁止条約」の締結により米ソの大気圏核実験が中止された結果、降下量はおよそ１年の半減滞留時間で減少した。この放射性核種の降下量の時間変化は成層圏に打ち上げられた物質の成層圏での滞留時間を反映している。その後、中国及びフランスにより大気圏核実験は続けられ、人工放射性核種の降下量は増減を繰り返した。1980年最後の中国大気圏核実験の後、放射性フォールアウトは成層圏の滞留時間で減少し、1985年には1957年の観測開始以降最も低いレベルになった。しかし、1986年旧ソ連のチェルノブイリ原子力発電所事故により、大気中の人工放射性核種濃度（特に揮発性の高い¹³¹I, ¹³⁷Cs, ¹³⁴Csなど）は日本でも1963年に近いレベルに達するほど著しく増加した。大部分の放射性核種は対流圏の滞留時間（25日）で減少したが一部¹³⁷Csは成層圏にも輸送されていることが分かった。1988年以降は低いレベルで推移しているが、明瞭な減少の傾向は見られない。この原因は一度地上に降下した放射性核種の再浮遊に由来すると考えている。さらに、再浮遊がどこで起るかについて研究を進め、有力な候補として東アジア大陸で発生する黄砂の可能性が高いことを明らかにした。黄砂の発生は大陸域の環境変化と関連しており、降下物中の人工放射性核種は大陸域の環境変化の指標となりうることが分かってきた。

大気フォールアウトの研究と共に、海洋における放射性核種の挙動も調査研究を実施している。日本周辺海域ばかりでなく、太平洋の広域に亘って海水試料の採取を実施し、放射能汚染の実態を明らかにした。1960年代後半から1970年代の調査で、海洋表面水中の放射能が北半球中緯度に高い緯度分布をしていることを明らかにし、フォールアウトの緯度分布を反映していることが分かった。最近では、海洋表面水中の放射性核種は海洋の物質循環に支配されていることが分かってきた。さらに、海水中の人工放射性核種の分析法の高度化を実現し少試料量で分析可能にした。その結果、海洋の¹³⁷Cs濃度の精密鉛直断面を描くことができ、核実験由来の¹³⁷Cs の主な部分は北太平洋の亜熱帯中層に存在していることを明らかにした。ファールアウトによる人工放射性核種の海洋への主な降下以来40年以上経過し、その広がりは北太平洋から、インド洋など他の海盆に及んでいる。これに関連して2003－4年に実施されたBEAGLE2003の航海で採取された海水について人工放射性核種の分析を行って、その広がりについて知見が得られつつある。1993年旧ソ連/ロシアによる放射性廃棄物の日本海等への海洋投棄の実態が明らかにされ、それに伴う日本海の放射能調査の実施に参加した。放射能廃棄物による影響は検出されなかったが、調査の結果を踏まえ、日本海における固有水の生成過程及び生成場所（ウラジオストック沖）についての知見を得ることができた。

1990年以降の環境放射能汚染として、1997年の旧動力炉核燃料開発事業団「アスファルト固化処理施設」の火災爆発事故や1999年のJCOウラン燃料工場に臨界事故があるが、いずれも環境中に放出された放射能汚染は極めて低いレベルで放射能による影響は殆どなかった。しかしながら、2011 年3 月に起きた東日本大震災にともなう東京電力福島第一原子力発電所事故により、¹³⁷Cs の総量にして10 PBq 以上という過去日本では経験したことのない大量の人工放射性核種が環境中に放出され、その2 割程度が日本の国土に降下し、残りの8割は北太平洋に降下したと考えられている。これらの影響評価やその後の環境中での拡散状況の把握のためにも、環境放射能調査・研究は今後とも重要である。

2006年4月より2011年3月まで、気象研究所では放射能調査研究費による特定研究課題として「放射性降下物の長期変動と再浮遊に関する研究」及び「海洋環境における放射性核種の長期挙動に関する研究」の2 課題で環境放射能研究に取り組んできた。また2011年8月からは、「大気を通じた人工放射性核種の陸圏・水圏への沈着およびその後の移行過程の解明研究」の課題のもと、過去の知見を十分に活用しながら、3月11日に発生した東日本大震災にともなう福島第一原子力発電所の事故以降の新たな事態に対応し、放出された大量の人工放射性核種の挙動を解明する研究を開始した。本報告書では、過去60年にわたり実施されてきた研究成果と福島第一原子力発電所の事故に対応した研究成果を、研究課題名ではなく、過去から現在までの成果と最近のトピックスを大気と海洋のテーマ毎に記述している。

2014年2月