本文根據茨城大學研究成果發佈資料編譯而成
京都大學復合原子力科學研究所的五十嵐康人教授、茨城大學研究生院理工學研究科的北和之教授、氣象研究所的木名瀨健研究助理、足立光司主任研究官和關山剛主任研究官、茨城大學研究生院理工學研究科的林菜穗、香川大學創造工學部的石冢正秀教授，以及築波大學生命環境系的恩田裕一教授等人組成的研究團隊新發現，森林環境中的降水會加劇真菌大型孢子釋放核能電廠事故泄露出來的放射性銫（Cs）。
研究團隊爲查清因福島第一核能電廠事故泄露到大氣中，並對地表造成大面積污染的放射性銫沉積物後再次漂浮到大氣中的因素，在福島縣避難區域（無人區）内的典型山村地區進行了觀測，此前已經應答，真菌類在成長程序中會濃縮Cs，當真菌類在夏季成長成熟向大氣中釋放孢子時，會導致大氣中的Cs濃度升高。
真菌類和植物將放射性銫（Cs）誤當作鉀吸收並濃縮，Cs在森林中循環
高溼高溫會加速洋菇和黴菌等真菌類的成長
真菌孢子含有高濃度的Cs，並會釋放到大氣中，成爲夏季Cs再懸浮的主要源頭
存活在葉子或枯枝落葉等的表面的真菌類粗大孢子會隨着降水飛濺到大氣中
真菌孢子升到空中後，會形成降水的冰晶核
爲了查清受污染森林中的Cs再懸浮發生源和釋放機制，研究團隊根據天氣情況收集了氣溶膠，應答降水時落葉闊葉林和針葉林内的大氣中Cs濃度平均比未降水時分別增加約2.4倍和1.4倍。
研究團隊透過光學顯微鏡觀察等調查終極因數發現，Cs再懸浮的載體——真菌孢子的發生源在降水時和未降水時不同。降水時，大氣中的大型真菌孢子的數量濃度與未降水時相比相對較高（約1.8 倍），說明雨滴銲濺物導致黴菌等真菌孢子（含Cs）漂浮到了大氣中，這與植物病原菌分生孢子的傳播機制相同。
該成果爲近年來提出的問題——降雨不只是可從大氣中去除氣溶膠，還可能會向大氣中釋放氣溶膠提供了新的證據。在大氣中漂浮的生物顆粒——生物氣膠中，真菌和細菌不僅影響人類的健康和生態系統，還可能成爲水氣凍結的核心，促進雲的形成，因此這一結論引起了學術界的高度關注，被認爲在森林生態學、氣象學、氣候學及農學（植物病害）等涉及真菌孢子的重要研究領域有很大的波及效應。
2011年3月的福島第一核能電廠事故中泄露到大氣中，並對地表造成大面積污染的Cs大部分都吸附在土壤礦產中，至今仍存在於森林裏。不過，其中一小部分變成了水溶性，在森林環境裏循環，被植物吸收，在溫暖的季節會透過花粉和孢子等生物氣膠釋放到大氣中。調查發現，夏季每立方米的大氣中約漂浮着105～106個含濃縮Cs的真菌孢子。此前的研究推算，真菌孢子中的Cs濃度約爲每個10-8Bq，因此大氣中的Cs濃度爲10-3～10-2Bq/m3，與實際的Cs濃度基本一致。這個濃度約爲事故剛發生後大氣中Cs濃度的十萬分之一～百萬分之一，雖然數量微不足道的，但爲了確保全全，研究團隊調查了Cs再懸浮現象的實際情況。
研究團隊在福島縣避難區域内的典型山村地區，持續觀測了大氣中的放射性物質（圖1）。另外，爲查清釋放源頭和機制，還根據天氣情況（有無降水）採集了氣溶膠。
圖1：在福島縣的難返居區域進行大氣採樣的情形。圖中的設備是用於收集氣溶膠的高容量（HV）取樣器。每天大約能吸入1000立方米的大氣。（2016年11月拍攝）
這些地區存在降水時森林裏的大氣中放射性銫濃度比未降水時高的傾向（圖2），針葉林平均升高約1.4倍（統計顯著性75％/圖2下），在落葉闊葉林這種傾向尤其明顯（平均約升高2.4倍（統計顯著性99％以上）/圖2上）。
圖2：降水和未降水時的放射性銫在大氣中的濃度差異-時間序列。2014年暖季期間在落葉闊葉林的觀測結果（上）和在針葉林的觀測結果（下）。藍色表示降水時，紅色表示未降水時的資料。
透過詳細調查（尤其是光學顯微鏡觀察）發現，由於真菌孢子含有Cs，真菌孢子的數量濃度就與大氣中的Cs濃度直接相關（圖3），作爲Cs再懸浮載體的真菌孢子的來源在降水時和未降水時不同（圖4和圖5）。與未降水時相比，降水時孢子的數量濃度降至1/3作用（圖5上），但釋放的大型（投影平面積爲15μm2以上）真菌分生孢子（圖6）相對較多（約爲1.8倍/圖5下），這表明，雨滴銲濺物帶動黴菌等真菌孢子漂浮到了大氣中，與已知的水滴銲濺物引起植物病原菌分生孢子傳播的機制相同。可能是降水時體積較大的孢子以相同程度的Cs濃度擴散，因此釋放到大氣中的Cs量增加，濃度升高。不過，無需擔心吸入這些孢子會帶來輻射影響。
圖3：根據有無降水轉列的Cs的大氣中濃度與有色孢子的數量濃度的xy圖，利用2016年暖季期間收集的樣本。假說僅孢子含有Cs。降水時和未降水時均觀察到相關，可進行線性回歸。與未降水時相比，降水時回歸線的斜率較大，更少的孢子就能讓更多的Cs漂浮到大氣中。
圖4：光學顯微鏡觀察到的有降水和無降水時含有Cs的真菌孢子的尺寸和形狀差異。降水時收集的過濾樣本（左：2016年9月2日～10月5日，總流量9094m3）與未降水時收集的過濾樣本（右：2016年9月5日～9月6日，總流量1296m3）的比較。比例尺長度相當於20μm。降水時與未降水時相比，降水時樣本中的棒狀或長球狀孢子的比例增加。
圖5：有降水和無降水時的孢子（生物氣膠）粒徑分佈（以投影平面積爲橫軸轉列）差異，2016年暖季期間的觀測結果。數量濃度分佈（上）與用總數相除得到的相對數量濃度分佈（下）。
圖6：光學顯微鏡觀測的含Cs的真菌孢子的尺寸和形狀差異。分4個區域顯示典型例子。比例尺長度相當於20μm。降水時（藍色）與未降水時（紅色）相比可以看出，降水時樣本中的棒狀或長球狀顆粒的數量增加。DNA分析判斷，這種大型孢子大多是被稱爲分生孢子的無性孢子，而且多屬於子嚢菌。
論文資訊
題目：Rain-induced bioecological resuspension of radiocaesium in a polluted forest in Japan
發表期刊：Scientific Reports
DOI編號：10.1038/s41598-020-72029-z
研究成果發佈資料
編譯：JST客觀日本編輯部
