Artificial Radionuclides in the Environment 2007
Geochemical Research Department, Meteorological Research Institute, JAPAN
ISSN 1348-9739, Dec. 2007
気象研究所では、大気圏での人工放射性核種の濃度変動の実態とその変動要因を明らかにすべく、1954年4月に放射性降下物(いわゆるフォールアウト)の全βの観測を開始した。核種分析は1957年に始まり、以降現在に至るまで50年間途切れることなく継続されている。特に気象研究所での観測値は、現在でも検出限界以下とすることなく必ず数値化されている。この時系列データは、ハワイマウナロアにおける二酸化炭素の時系列データ同様、地球環境に人工的に汚染物質を付加した場合、汚染物質がどのような環境動態をとるのかを如実に反映しており、実に5桁の降下量の水準変動が記録されている。対象は重要核種である90Sr、137CsおよびPu同位体である。
人工放射性核種は主として大気圏内核実験により全球に放出されたため、部分核実験停止条約の発効前に行われた米ソの大規模実験の影響を受けて1963年の6月に最大の降下量となり(90Sr 約170Bq/m2、137Cs 約550 Bq/m2)、その後徐々に低下した。しかし、1960年代中期から中国核実験による影響で降下量は度々増大し、1980年を最後に大気圏内核実験が中止されたのでようやく低下した。放射能の降下量が再び増大したのは、1986年4月の旧ソ連チェルノブイリ原子力発電所の事故による。大気圏内核実験のように成層圏に大量に放射能は輸送されなかったため、この影響は長くは続かず、1990年代になると、90Sr、137Cs、Puの降下量は大きく低下し、試料採取に4m2の大型水盤を用いている気象研究所以外では検出限界以下となって、降下量を容易に数値化できなくなった。このため、気象研究所での観測記録は我が国のみならず、世界で唯一最長の記録となった。1990年代での90Sr、137Csの月間降下量はともに数~数10mBq/m2で推移して、「放射性降下物」とは呼べない状況に至った。このように、人工放射性核種の投入は壮大な規模のトレーサー実験に例えることが出来、それは依然として継続されていると言える。気象研究所では、投入されてからの期間における変化を降下物という形態で眺め続けてきた。
ところで、チェルノブイリ事故由来の放射性核種の一部(数%)は下部成層圏にも輸送されたが、1994年以降の年間降下量は成層圏滞留時間から予想される量を大きく上回った。再浮遊(一旦地表に沈着したものが、表土粒子と共に再び大気中に浮遊する現象)が主たる過程となったためである。従来、再浮遊は近傍の畑地などからの表土粒子が主体となっていると信じられてきた。しかしながら、降下物の137Cs/90Sr放射能比は、気象研究所近傍で採取した表土中の同比と一致せず、再浮遊には複数の起源があることがわかった。この起源として、表土粒子が大規模に輸送される黄砂など、風送塵がある。この仮説提起のころは異論が圧倒的だったが、2000年代初期に黄砂が激しくなると全国各地で137Csが降下物試料に検出され話題となり、また化学輸送モデルによる研究も進展したため、関連する研究が増えた。長期の時系列データを用いた研究の重要性・優位性がうかがえる。最近の成果をまとめると以下のようになる。
(1)引き続き、つくばにおいて月間降水・降下塵試料中の90Sr、137Cs、超ウラン元素等を精密に定量している。その他全国11地点においても、2006年3月まで監視を継続した。2000年代初期に黄砂現象に伴うと考えられる春季の137Cs降下量のわずかな増加の兆候(健康影響は無い)を認めたが、それ以外に特段の異常はなかった。これは各地での報告と若干異なる傾向である。
(2)そこで、全国的な分布と季節変動を眺めたところ、この期間、放射能の降下量は全国的に春に大きく、90Sr、137Cs降下量がともに日本海側・北日本で高かった(気象研究所の年間降下量の数倍が1ヶ月で降下した地点もあった)。さらに、高137Cs降下量地点では、137Csの比放射能と137Cs/90Sr放射能比が大きいことがわかった。一方、降下量が低い地点では、逆の傾向を示した。
(3)降下ダスト量が高い137Cs/90Sr比と高い137Cs比放射能を持つと云うことは、その発生源地域が、過去には、より高い降水量(高い降下量)をもち、降水によって137Csと90Srの間の分別が続いたが、最近乾燥化しつつある地域から発生したことを示唆する。
(4)日本海側・北日本と、関東、太平洋側・南日本の地点から、黄砂現象の観測日の後方流跡線解析を行い、空気塊の由来を調べたところ、日本海側・北日本では中国北部・東北部から、関東、太平洋側・南日本では、中国西部からが主だった。
(5)これらの事実から、従来の黄砂と発生源が異なる「新型黄砂」が、2000年から2002年の間、北日本・日本海側により大きい降下量をもたらしたが、一方、関東、太平洋側・南日本では、「従来型黄砂」が降下したため、気象研での観測結果となったと解釈している。
〔掲載論文〕
Aoyama, M., K. Hirose, Y. Igarashi, Re-construction and updating our understanding on the global weapons tests 137Cs fallout, Journal of Environmental Monitoring, 8, 431-438, 2006.
編者注:本論文のFig.1は拡大したものをカラー印刷で本書の最後に添付した。また本論文の付属資料として電子出版された10度メッシュ降下量の表を11ページと12ページを掲載した。Supplementary Table 1-1 137Cs decay corrected accumulative deposition in 10 degree by 10 degree as of
Latitude (degree) |
Longitude (degree) |
||||||||
5E |
15E |
25E |
35E |
45E |
55E |
65E |
75E |
85E |
|
85N |
950 |
970 |
960 |
950 |
950 |
990 |
950 |
920 |
910 |
75N |
2420 |
3650 |
1340 |
2180 |
2140 |
2090 |
1960 |
1850 |
2040 |
65N |
5010 |
3540 |
2470 |
3700 |
3790 |
3240 |
3150 |
3240 |
3700 |
55N |
3860 |
3880 |
4070 |
2770 |
3890 |
3790 |
3520 |
4070 |
4440 |
45N |
4130 |
4620 |
4160 |
2780 |
3150 |
2960 |
2500 |
3050 |
3890 |
35N |
2390 |
2290 |
700 |
2090 |
2640 |
2670 |
2040 |
5500 |
2780 |
25N |
200 |
190 |
160 |
190 |
120 |
350 |
1780 |
4710 |
3310 |
15N |
910 |
690 |
580 |
860 |
490 |
380 |
780 |
1750 |
1500 |
5N |
1040 |
940 |
1130 |
3860 |
1760 |
1480 |
1410 |
2060 |
1220 |
5S |
630 |
510 |
450 |
400 |
930 |
1110 |
1110 |
1050 |
900 |
15S |
410 |
410 |
390 |
370 |
660 |
770 |
790 |
750 |
660 |
25S |
380 |
380 |
400 |
640 |
460 |
460 |
420 |
420 |
410 |
35S |
350 |
300 |
410 |
580 |
560 |
530 |
480 |
420 |
380 |
45S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
55S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
65S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
75S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
85S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
Supplementary Table 1-2 137Cs decay corrected accumulative deposition in 10 degree by 10 degree as of
Latitude (degree) |
Longitude (degree) |
||||||||
95E |
105E |
115E |
125E |
135E |
145E |
155E |
165E |
175E |
|
85N |
930 |
920 |
910 |
910 |
910 |
910 |
900 |
900 |
910 |
75N |
1850 |
2220 |
1850 |
1850 |
1850 |
1850 |
2590 |
2590 |
2410 |
65N |
4530 |
4160 |
3150 |
3050 |
3240 |
2780 |
2280 |
1480 |
3590 |
55N |
5550 |
5370 |
5180 |
5740 |
4720 |
4440 |
5560 |
5810 |
6150 |
45N |
1540 |
1870 |
2380 |
5030 |
7780 |
10230 |
7050 |
7380 |
7580 |
35N |
2420 |
4320 |
3370 |
4160 |
5470 |
10630 |
7650 |
6570 |
5370 |
25N |
6430 |
1460 |
1110 |
5880 |
2910 |
1560 |
3750 |
4020 |
3320 |
15N |
1580 |
1040 |
1670 |
7280 |
2380 |
3070 |
1760 |
1480 |
1640 |
5N |
860 |
410 |
1400 |
2180 |
1160 |
1650 |
720 |
790 |
870 |
5S |
700 |
600 |
840 |
940 |
700 |
890 |
610 |
620 |
490 |
15S |
560 |
510 |
520 |
450 |
230 |
120 |
470 |
570 |
510 |
25S |
400 |
390 |
400 |
400 |
270 |
500 |
830 |
790 |
750 |
35S |
350 |
320 |
280 |
330 |
300 |
1140 |
1430 |
810 |
990 |
45S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
260 |
N.A. |
N.A. |
960 |
55S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
65S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
75S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
420 |
N.A. |
85S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
Supplementary Table 1-3 137Cs decay corrected accumulative deposition in 10 degree by 10 degree as of
Latitude (degree) |
Longitude (degree) |
||||||||
175W |
165W |
155W |
145W |
135W |
125W |
115W |
105W |
95W |
|
85N |
910 |
890 |
890 |
870 |
870 |
860 |
860 |
850 |
840 |
75N |
2410 |
1640 |
880 |
1410 |
1400 |
1350 |
1390 |
1310 |
1370 |
65N |
2410 |
3300 |
4740 |
2660 |
1110 |
1210 |
2290 |
1980 |
1670 |
55N |
6520 |
3520 |
6450 |
7410 |
7660 |
3210 |
3480 |
3390 |
3190 |
45N |
7240 |
6960 |
6970 |
6620 |
5580 |
3780 |
5570 |
5340 |
6060 |
35N |
4890 |
8830 |
6530 |
6910 |
5120 |
4180 |
2250 |
2160 |
3630 |
25N |
3210 |
5440 |
3860 |
5490 |
3460 |
4710 |
2770 |
1850 |
1500 |
15N |
1260 |
970 |
3650 |
2270 |
2410 |
3310 |
2810 |
2140 |
1460 |
5N |
660 |
810 |
1190 |
1120 |
1340 |
1180 |
760 |
1540 |
2320 |
5S |
100 |
520 |
760 |
850 |
910 |
960 |
910 |
1170 |
1210 |
15S |
480 |
500 |
580 |
640 |
650 |
540 |
1060 |
500 |
300 |
25S |
500 |
520 |
530 |
540 |
530 |
490 |
440 |
820 |
390 |
35S |
560 |
640 |
710 |
750 |
810 |
810 |
740 |
620 |
480 |
45S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
55S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
65S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
75S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
85S |
N.A. |
100 |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
Supplementary Table 1-4 137Cs decay corrected accumulative deposition in 10 degree by 10 degree as of
Latitude (degree) |
Longitude (degree) |
||||||||
85W |
75W |
65W |
55W |
45W |
35W |
25W |
15W |
5W |
|
85N |
850 |
860 |
840 |
820 |
820 |
840 |
870 |
930 |
920 |
75N |
1370 |
1510 |
1190 |
2470 |
1400 |
1190 |
5280 |
2320 |
2440 |
65N |
2770 |
2750 |
2940 |
3200 |
6480 |
3850 |
5420 |
6180 |
8060 |
55N |
3890 |
4210 |
4640 |
6700 |
7770 |
7910 |
7500 |
7290 |
4090 |
45N |
4140 |
5220 |
3480 |
4430 |
8490 |
7400 |
5820 |
4110 |
3870 |
35N |
4290 |
3960 |
2010 |
5210 |
4380 |
3520 |
3210 |
1970 |
1630 |
25N |
4170 |
3080 |
1770 |
3140 |
3790 |
3600 |
420 |
320 |
230 |
15N |
5480 |
1810 |
1520 |
1200 |
1110 |
1030 |
910 |
1210 |
1050 |
5N |
1020 |
820 |
800 |
1280 |
1580 |
1700 |
1610 |
1110 |
1080 |
5S |
1140 |
690 |
590 |
450 |
820 |
1080 |
1090 |
1030 |
990 |
15S |
750 |
580 |
150 |
140 |
570 |
510 |
680 |
730 |
740 |
25S |
380 |
370 |
170 |
370 |
360 |
500 |
450 |
410 |
380 |
35S |
340 |
300 |
150 |
310 |
820 |
880 |
830 |
670 |
490 |
45S |
N.A. |
2130 |
N.A. |
320 |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
55S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
330 |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
65S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
75S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
85S |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A. |
N.A.: Data was not available.
Bold: Obtained by averaging of the observational data in a same grid.