畑土汚染シミュレーション 320Bq/kg(Cs137)肥料を使い続けた場合 
2015/10/08 07:37 | セシウム土壌汚染シミュレーション | C:0 | T: 0
おはようございます。
前回(http://gosenshitosyukiritsu.blog.fc2.com/blog-entry-141.html)の続きです。

現在も、農水省ホームページによると、肥料、土壌改良剤、培土の放射性セシウムの基準は、暫定許容値400Bq/kgのままです。
当時より、Cs137比率が上がっていますので、計算しなおしてみました。
現在のCs137:Cs134比は4:1くらいなので、
http://gosenshitosyukiritsu.blog.fc2.com/blog-entry-247.html
現在の暫定規制値である、放射性セシウム400Bq/kg中のCs137量は、320Bq/kg位となると思います。
ということで、野菜を植えるときの元肥としてCs137 320Bq/kgという肥料を使い続けた場合畑の汚染はどうなっていくかを、以前自分の工夫でシミュレーションしていた方法で、再計算してみました。
仮に、今ほとんど汚染が無い畑 (西日本の福島第一原発事故の影響がほとんどない所を想定してCs137 5Bq/kgと仮定)に、野菜を植えるときの元肥として320Bq/kgの肥料を入れただけで、どれくらいの汚染になってしまうか、というのを計算しています。

計算方法などは上にリンクした前回のモデル2に準じています。
その結果、グラフ4の様になりました。

320Bqグラフ4
計算方法は大雑把に、以下のようにやっています。

春、 H(Bq/kg)(1年目春のみHの初期値5Bq/kgを使う)のCs137を含む畑土に、320Bq/kgのCs137を含有した肥料をAkg/m2施用し、上層部15cmが均一になるように混合するとした(AKgの肥料が150リットルに希釈されることになる)。施肥による土の重量増加は無視する。
Cs137の増加量はA×320÷150。→B(Bq/kg)とする。
結果、Cs137濃度は H+Bになるとする。→C(Bq/kg)とする。
ここに野菜苗を植えるとした。
半年間の間に、作物に移行したCs137量は、農林水産省のホームページに掲載されている移行係数を使って算出(前記事参照)
移行係数=農作物中のCs137濃度(生鮮、Bq/kg)/土壌中のCs137濃度(乾土、Bq/kg) と、定義されている。
植え方や、収量は、うちの家庭菜園で実際に行っていた数値。(講談社 野菜づくり大図鑑 藤田智編著 を参考にして栽培している。施肥量もこれに倣っている。)
例えば1年目春はトマトであるから、1m2当たり、作物に移行したCs137量(Bq/m2)は、以下のように計算できる。
C(Bq/kg)× 0.00070(トマト移行係数)×収量11.1(kg/m2) → E(Bq/m2)とする。
Eの数値を畑土1kg当たりに換算するには、
E÷150 →F(Bq/kg)とする。
畑土のCs137量(Bq/kg)から、作物に移行した分(F)を減じたものを算出する。
C-F  →G(Bq/kg)とする。
半年後の、土壌滞留半減時間(全国平均18年)(この数値にCs137の崩壊も考慮されている。)から計算される放射性セシウム量はHとする。
G× {0.5^(0.5/18)}   →H(Bq/kg)とする。
このHの値が、半年後の畑土のCs137含有量と仮定し、これを(5Bq/kgに替わる)新たなCs137初期濃度とし、同様の計算を繰り返した。
(モデル2を使っているのでDの値はゼロとなる)

滞留半減時間については、文献(参考文献 駒村ら 農環研報24.1-21(2006))を参考にさせて頂いています。


作物中のCs137濃度を算出した。
C(Bq/kg)× 0.00070(トマト移行係数) → I(Bq/kg)とする。

以上のような計算の繰り返しを32年分行い、Hの値を表にすると、グラフ4の様になった。

全国平均の土壌滞留半減時間18年の場合のみ、計算データを下に張り付けておきます。
320Bqグラフ4データ 土壌滞留半減時間18年

これを見て、何を大げさなと思われる方もおられると思います。
けれど、昨今放射性物質、廃棄物の管理がどんどんいい加減になっているので、まったく気が抜けません。
先日除染廃棄物が大雨で流出しました。
また、下の福島民友ニュースにある様に除染廃棄物の再利用を検討しています。
「除染土壌で再利用戦略 環境省が10年計画、技術開発へ」
http://www.minyu-net.com/news/news/FM20151002-017320.php

いったい何に再利用するのでしょうか。

私の願いはとにかく、子供や避難を希望されている方が避難の権利を得てご家族で避難(移住)できて生活が守られること、今ある汚染の無い土地をそのまま汚染せずに守って、人間、植物、動物などの生き物にとっての環境もせめてこれ以上悪くならないように。。。

お知らせ 次の更新は都合で11月に入ってからになります。元気にしていますのでご心配なく。

関連のあるブログ内記事
http://gosenshitosyukiritsu.blog.fc2.com/blog-entry-141.html

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セシウム137を含む肥料を使い続けたら畑の汚染はどのように進むかシミュレーションしてみました
2014/12/01 18:46 | セシウム土壌汚染シミュレーション | C:2 | T: 0
この記事の内容は、私のホームページに2011年8月に掲載していたものです。
特に見て頂きたいので、2014年12月1日までブログトップに置いておきます。
放射性物質による汚染の少ない土地で、セシウム137を含有する肥料を使い続けると、畑土の汚染がどのようになるか、自分が家庭菜園をしている条件で、方法を自分なりに考えシミュレーションしたものです。
最近、西日本でも、汚染された肥料を使っている畑で、セシウムが検出されたという記事を読んだことがありますが(詳細な数値は知らないのですが)、現在西日本に住んでいる私の家の最寄りのホームセンターでも、ほとんどの土が東日本の会社で調整されているという有様です。
なので、西日本の人達にもこの問題を知ってもらい、現在の肥料の基準の土を使い続けた場合、どういった状態になるかを考えてほしいと思って、少し手直しして再掲いたします。
このシミュレーションは、肥料以外には一切外部から追加の汚染は無いと仮定しています(実際は、土壌改良剤、腐葉土、マルチング材のワラ、毎月の降下物などによる追加分があると思います)。それでもこんなに汚染は進んでしまう、という計算結果になりました。

お時間の無い方は、一番下の、グラフ3だけでも見てください。(図表はクリックで大きくなります)

野菜を植えるときの肥料が汚染されていただけで、もともとの汚染が少ない土地でもどんどん畑土の汚染は進んでしまうという結果になりました。(グラフに曲線が3本があるのは、畑の土質などの条件により、結果が異なるためです。)

以下、再掲記事です。

~ ♢♢♢♢♢ ~ ♢♢♢♢♢ ~ ♢♢♢♢♢ ~ ♢♢♢♢♢ ~

今月は、放射性物質を含む汚泥肥料を畑に使用した場合、畑の土壌中のCs137濃度がどのように変化するか、簡単なシミュレーションを試みた。

【目的及び背景】
農林水産省は公共下水道の汚泥の肥料は、汚泥の放射性セシウム濃度が1キロ当たり200ベクレル以下であれば使用を認めるとした。(肥料については1キロ当たり400ベクレル以下 追記:2014/5/9)
実際に、自分の近所の畑や、購入する野菜に関係する問題であるが、この基準によりどんな影響を受けるのかがまったく予測がつかず、これを決めるに当たっての詳しい考え方なども見つけられなかったので、とりあえず、このような肥料を投入する事で、土壌のCs137濃度はどんな経時変化をする傾向があるのか(上がるのか、下がるのか)、すごく簡単にでも、計算してみよう、と思い、試みた。
得られた結果は、自分の家庭菜園に使う肥料の検討。。。いつも鶏糞を使っているが、今後も使って良いのか判断する材料にしようと思い、野菜を植える条件などは、自分がいつもやっている方法で計算してみた。

【事前の情報収集】

情報収集はインターネットを用いて、できるところまで、時間が許すところまで行った。

【シミュレーションのモデル】
モデルを2通り考えた。
☆モデル1
 複数のホームページに、チェルノブイリ事故では、放射性セシウムが、1年に1cm沈んだという情報があったので、これを使ってのシミュレーションを試みた。
クロマトグラフィーみたいな現象が起こっているのだろうか、などと、日本土壌肥料学会のホームページを読みながら思った。
ぴったり1cmという事はないだろう、だけど、大まかな傾向を知るくらいにはなるかなと。
初期値は、軽微な汚染地帯と考えられる20Bq/kgと仮定、肥料の施用以外にCs137が増加する要因はないと仮定する。(つまり、雨、風、黄砂などによる増加は無いものと仮定する・・・実際はあるわけですが)。
(実際は原発事故前は5Bq/kgくらい。20Bq/kgは、現在の山梨県のある地域の汚染くらいだと思います。追記:2014/5/9)

☆モデル2
 日本土壌肥料学会のホームページには、様々な有益な情報が掲載されており、畑作土のCs137の滞留半減時間は8~26年と報告されている(注1)という情報があったので、参考にさせていただき、シミュレーションを試みた。 
初期値は、20Bq/kgと仮定、肥料の施用以外にCs137が増加する要因はないと仮定する点はモデル1と同じ。
余談になるが、日本土壌肥料学会のホームページに引用されている文献を読むと、ここ何十年か、畑作土中の放射性物質の挙動を地道に研究されている資料があり、頭が下がる思い。

【実際の計算】

今回、情報の多い、Cs137について、計算した。
肥料のCs137含有量を200Bq/kgと仮定。

☆モデル1について

土の上層部15cmを、植物の栽培に使用していると仮定する。
2毛作とする。
Cs137の初期値を20Bq/kgと仮定。
栽培する野菜は、以下のモデルで考えた。
1年目春夏 トマト(施肥量 3kg/m2)     →施肥量をA(kg/m2)とした。
1年目秋冬 キャベツ(施肥量 2kg/m2)
2年目春夏 キュウリ(施肥量 2kg/m2)
2年目秋冬 ホウレンソウ(施肥量 2kg/m2)
これらを2年周期で栽培すると仮定。実際はもっと複雑だが、簡略化した。
1リットルの土を乾燥させると重さ 1kgになると仮定した。乾燥しても容積は変わらないと仮定。(大ざっぱな仮定であるが)
以降、土の重量(kg)は、乾燥したときの重量とする。

計算スタート
春、 H(Bq/kg)(1年目春のみHの初期値20Bq/kgを使う)のCs137を含む畑土に、200Bq/kgのCs137を含有した肥料をAkg/m2施用し、上層部15cmが均一になるように混合するとした(AKgの肥料が150リットルに希釈されることになる)。施肥による土の重量増加は無視する。
Cs137の増加量はA×200÷150。→B(Bq/kg)とする。
結果、Cs137濃度は H+Bになるとする。→C(Bq/kg)とする。
ここに野菜苗を植えるとした。
半年後、上層部15cmに含まれるCs137のすべての原子が、等しく0.5cm(1年で1cmなので、その半分)下方に移動すると仮定。
もともと、混合によりCs137は上層部15cmに均一に分布していたと仮定しているので、半年後に深さ15cmより下に移動するCs137は、全体の0.5/15になると仮定。
半年後の上層部15cmのCs137含有量の減少量を、畑土1kg当たりに換算した値は、C×0.5÷15 になると仮定。→D(Bq/kg)とする。
半年間の間に、作物に移行したCs137量は、農林水産省のホームページに掲載されている移行係数を使って算出
移行係数=農作物中のCs137濃度(生鮮、Bq/kg)/土壌中のCs137濃度(乾土、Bq/kg) と、定義されている。
植え方や、収量は、うちの家庭菜園で実際に行っている数値。(講談社 野菜づくり大図鑑 藤田智編著 を参考にして栽培している。施肥量もこれに倣っている。)

******************************************************************

トマト  移行係数(幾何平均値) 0.00070 
1個150gとする。
一株で20個収穫とする。
畝幅120cm 株間45cm 2条植え
0.15×20÷(1.2÷2)÷0.45 を計算すると、1m2当たり収量は約11.1(kg) 
(実際の計算は表計算ソフトを使っているので、数値は四捨五入しておらず、ここに書いた数値とは微妙に異なる。)

キャベツ 移行係数(幾何平均値) 0.00092
1個 1.5kgとする。
畝幅60cm 株間45cm
1.5÷0.6÷0.45を計算し、1m2当たり収量は約5.6(kg) 

キュウリ 移行係数(幾何平均値) 0.0068
1本 100g とし、一株から20本収穫するとする。
畝幅120cm、2条植え、株間40cmとする。
0.1×20÷(1.2÷2)÷0.4を計算し、1m2当たり収量は約8.3(kg) 

ホウレンソウ  移行係数(幾何平均値) 0.00054
一株40gとする
畝幅60cm 2条蒔き 株間4cm
0.04×2÷0.04÷0.6を計算し、1m2当たり収量は約3.3(kg) 

******************************************************************

例えば1年目春はトマトであるから、1m2当たり、作物に移行したCs137量(Bq/m2)は、以下のように計算できる。
C(Bq/kg)× 0.00070(トマト移行係数)×収量11.1(kg/m2) → E(Bq/m2)とする。
Eの数値を畑土1kg当たりに換算するには、
E÷150 →F(Bq/kg)とする。
畑土のCs137量(Bq/kg)から、深さ15cmより下に行った分(D)と作物に移行した分(F)を減じたものを算出する。
C-D-F  →G(Bq/kg)とする。
半年間の、Cs137の崩壊を考慮する。( 半減期30.1年とする。)。。。 0.5^(0.5/30.1)は、0.5の(0.5/30.1)乗という意味で書かせていただいた。
G× {0.5^(0.5/30.1)}   →H(Bq/kg)とする。
このHの値が、半年後の畑土のCs137含有量と仮定し、これを(20Bq/kgに替わる)新たなCs137初期濃度とし、同様の計算を繰り返した。
なお、トマトの茎、葉、根、などに移行したCs137もあるはずだが、うちではこれは乾燥させて土に混ぜてしまうので、無視した。

作物中のCs137濃度を算出した。
C(Bq/kg)× 0.00070(トマト移行係数) → I(Bq/kg)とする。

以上のような計算の繰り返しを32年分行い、Hの値を表にすると、表1、グラフ1の様になった。(図表はクリックで大きくなります)

表1
表1

グラフ1
グラフ1



☆モデル2について

畑作土中のCs137の滞留半減時間は8~26年、全国平均値は18年という報告があるので(注1)、この値を参考にさせていただき、シュミレーションを試みた。
モデル1よりモデル2の方が、実際に日本中の畑作土から取ったデータを参考にしているという点で、現実に近いと考えられる。
モデル2の計算では、Cs137半減期(30.1年)の代わりに、滞留半減時間(全国平均:18年、最大値:26年、最小値:8年)を使用しており、モデル1で使用したDの値を0として計算している。
あとはすべてモデル1と同じ。
滞留半減時間18年として計算した結果を表2、グラフ2に示す。

表2
表2

グラフ2
グラフ2

また、滞留半減時間を変化(全国平均:18年、最大値:26年、最小値:8年)させて計算した結果を表3、グラフ3に示す。滞留半減時間8年の計算データは省略した。

表3
表3

グラフ3
グラフ3


【結果】
いずれのシミュレーションでも、国内の軽微な汚染地帯と考えられる平均20Bq/kgの畑に200Bq/kgのCs137を含有する肥料を施用すると、汚染は年々進行する。どの条件で計算しても、数年以内に、1960年代の大気圏核実験の最悪汚染時の全国平均(畑土)である、約30Bq/kgを超えて、更に使い続ける程汚染は進行する結果となった。

②汚染の進行度合いは、その土地の滞留半減時間によるが、全国平均:18年、最大値:26年、最小値:8年、いずれの場合も汚染は進行する。(滞留半減時間はその土地の土質や気候によると思われる。追記:2014/05/09)

③モデル1のシミュレーションは、モデル2の、滞留半減時間が最小8年であった場合と非常に近い値が出た。

④土壌が汚染されていった場合の農作物に含まれるCs137の量は、今回選んだ作物(トマト、キャベツ、キュウリ、ホウレンソウ)では、32年後多い場合でも1Bq/kgいかないぐらいだったが、移行係数の高い作物を作った場合はこの限りでなく、安心材料にはならないと思う。


【考察】
今回は、肥料以外の汚染源を省略してシミュレーションしたが、実際は、毎月放射性物質が降下している量を加算して考えなくてはならない。
200Bq/kgのCs137を含む肥料を使い続けたら、汚染が進むのは確実と思う。
④については、農水省のホームページに記載されている移行係数が、大変幅がある点(幅があるのは当たり前の事と思う)、作物によって大きく異なる点に着目すると、安心できる結果とは言えない。
例えばCs137を100Bq/kg含む畑作土でジャガイモ(移行係数の指標値0.067)を作る事にしたらCs137を6.7Bq/kg含有するジャガイモがとれる、という事になる。(私はジャガイモを作った事はないけど、今後作りたいと思っていた。。。がやめておこう)

更に、実際には、今回仮定した肥料以外にも、いろいろなものが畑作土には混入されると思う。
追肥もあるし、化成肥料もある。今問題になっている、腐葉土などもそうだ(私は苗の育成その他のために毎年20kgくらい腐葉土を購入していた。。。が、汚染が非常に深刻なので今後はなるべくやめる)。
そういうものもトータルに考えて、これからは汚染が進まないように注意を払わないといけないんじゃないだろうか。
もう、何も考えずに野菜が作れた今までと状況は違う。

滞留半減時間18年というのは、もし、80Bq/kgまで汚染されてしまった時点で、汚染肥料の使用をやめても、元の20Bq/kgに戻るまで、18年の2倍の36年かかるという事だ。チェルノブイリの例などを読むと、とても数年で肥料の汚染が無くなるとは考えられない。
そういった事を考慮すると、200Bq/kgの肥料を使い続けてしまったら、国内の畑作土は、汚染が少ない地域にしたって、私が生きている間には、元の状態に戻らないんじゃないか。非常に悲惨な気持ちになる。
大人の事は置いておいても、将来のある人たちのために、今汚染されていない土地は、そのまま守る努力をするべきでは?
今のままだと、全国がまんべんなく汚染されてしまい、事故前の状態を保つ土地が、国内になくなってしまうのでは?
自分の畑に当てはめてみようとすると、今回のシミュレーションは軽微な汚染地帯の数値を初期値にしたけれど、すでに東京にはかなり降下しているというデータがあるので、初期値を変えなくてはいけない気がする、詳しいデータが得られたらまた計算してみようと思う。
辛いけど、現実を直視したい。今まで使っていた肥料も汚染されていないという保証が全くないので、当分使うのをやめる。

また、農作物の汚染は、実際には茎葉などから取り込まれる直接汚染と、間接汚染(経根吸収)があると、前出の論文(注1)にはあるが、今回は間接汚染しか考慮していない。
今年の春(2011年当時)などは直接汚染が相当大きかったのであろう。
これから長い目で考えて、両方考えて行かなくてはならない。自分の周囲の環境では今はまだ十分に直接汚染があると考えて良いと思う。だから実際は自分の作る作物の汚染はもっとずっとひどいだろう。
(実際にこの年の収穫物を測定すると、畑の表層をはぎ取って肥料にも気をつけたにもかからわずセシウムが検出され、私は家庭菜園をやめました。追記:2014/05/09)

ストロンチウム90の滞留半減時間は6~15年(畑作土の場合)(注1)とあるので、今話題に上っている割にはデータがないストロンチウムも結構畑に蓄積される事が予測される。
詳しいデータが得られたらこちらも計算したい。

【おまけの感想】
こういう計算をするのは、ちょっと辛い作業ではある。
だけど、汚泥肥料の基準200Bq/kgという情報をネットで見た瞬間、すごくショックで、その日の風呂の中で、計算の方法を考えていたくらいで、やらないではおれないのだ。
農業のプロではないし、実際には勘違いしているところもあるかもしれない。
だけど、ものすごく大きくは外れていないんじゃないか、とも思っている。
最近(2011年8/2現在)は、また新しい情報も出てきたので、また時間の許すときに、検証してゆく。

気分的に感じる事だけど、せっかく汚泥や腐葉土に高濃度の放射性物質が集まっているのに、みすみす拡散させるなんて、なんというエネルギーの無駄だろう。
拡散したものを元のように集める事は人の力ではできないのに。。。せっかく自然が集めてくれているのに。。。
(よく言われるように、こぼれたミルクは元には戻らない。エントロピーは増大してゆく、人の力ではどうしようもない、逆らおうとすれば、ものすごくエネルギーがいる。)
本当に、どのような考え方をしても、信じられない程むなしい事が今進行しようとしている。


注1 参考文献 駒村ら 農環研報24.1-21(2006) (日本土壌肥料学会のホームページから、文献が読める様になっており、大変感謝します)

このページにつきましては、引用、再検討ご自由にどうぞ。

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