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、米国、旧ソ連等が盛んに大気圏内で核実験を 実施していた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年を 超えて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を行っている。この観測時系列データは、 ハワイマウナロアにおけるCO2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。
人工放射能は主に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6月に最大の降下量となり(90Sr 約170Bq/m2、137Cs 約550 Bq/m2)、 その後、成層圏でのエアロゾル滞留時間、すなわちおよそ1年の 半減時間をもって指数関数的に低下した。しかし、1960年代中期から中国核実験の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は 中止されたので漸くに低下した。さらに、1986年4月の旧ソ連チェルノブイリ原子力発電所の大規模な事故により放射能の降下量が再び増大した。 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。
人工放射能の地球環境への投入は全地球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能の一部(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。再浮遊は、永らく、近傍の畑地などからの表土粒子が主体と信じられてきた。ところが、気象研究所での 降下物の137Cs/90Sr放射能比は、つくばで採取した表土、さらに我が国表土全般の同比と一致せず、再浮遊には近傍以外 の起源があることがわかった。すなわち、表土粒子が大規模、かつ長距離を輸送される黄砂など、風送塵が放射能を運んでいることがわかってきた。 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、風送塵仮説に関連する研究が増えた。新規現象の発見には、長期の時系列データが大きく貢献する。
放射性核種の再分布の原因である大気プロセスの理解は、様々な環境研究分野での予測モデルの改良につながる。今後は、グローバルかつ継続的な 長期モニタリングの推進とそのデータ一貫性の確保、先端の化学輸送モデルを活用したデータ統合が課題となろう。
〔掲載論文〕