本文根据茨城大学研究成果发布资料编译而成
京都大学复合原子力科学研究所的五十岚康人教授、茨城大学研究生院理工学研究科的北和之教授、气象研究所的木名濑健研究助理、足立光司主任研究官和关山刚主任研究官、茨城大学研究生院理工学研究科的林菜穗、香川大学创造工学部的石冢正秀教授，以及筑波大学生命环境系的恩田裕一教授等人组成的研究团队新发现，森林环境中的降水会加剧真菌大型孢子释放核电站事故泄露出来的放射性铯（Cs）。
研究团队为查清因福岛第一核电站事故泄露到大气中，并对地表造成大面积污染的放射性铯沉积后再次漂浮到大气中的因素，在福岛县避难区域（无人区）内的典型山村地区进行了观测，此前已经确认，真菌类在生长过程中会浓缩Cs，当真菌类在夏季生长成熟向大气中释放孢子时，会导致大气中的Cs浓度升高。
真菌类和植物将放射性铯（Cs）误当作钾吸收并浓缩，Cs在森林中循环
高湿高温会加速蘑菇和霉菌等真菌类的生长
真菌孢子含有高浓度的Cs，并会释放到大气中，成为夏季Cs再悬浮的主要源头
存活在叶子或枯枝落叶等的表面的真菌类粗大孢子会随着降水飞溅到大气中
真菌孢子升到空中后，会形成降水的冰晶核
为了查清受污染森林中的Cs再悬浮发生源和释放机制，研究团队根据天气情况收集了气溶胶，确认降水时落叶阔叶林和针叶林内的大气中Cs浓度平均比未降水时分别增加约2.4倍和1.4倍。
研究团队通过光学显微镜观察等调查原因发现，Cs再悬浮的载体——真菌孢子的发生源在降水时和未降水时不同。降水时，大气中的大型真菌孢子的数量浓度与未降水时相比相对较高（约1.8 倍），说明雨滴飞溅导致霉菌等真菌孢子（含Cs）漂浮到了大气中，这与植物病原菌分生孢子的传播机制相同。
该成果为近年来提出的问题——降雨不只是可从大气中去除气溶胶，还可能会向大气中释放气溶胶提供了新的证据。在大气中漂浮的生物颗粒——生物气溶胶中，真菌和细菌不仅影响人类的健康和生态系统，还可能成为水蒸气冻结的内核，促进云的形成，因此这一结论引起了学术界的高度关注，被认为在森林生态学、气象学、气候学及农学（植物病害）等涉及真菌孢子的重要研究领域有很大的波及效应。
2011年3月的福岛第一核电站事故中泄露到大气中，并对地表造成大面积污染的Cs大部分都吸附在土壤矿物中，至今仍存在于森林里。不过，其中一小部分变成了水溶性，在森林环境里循环，被植物吸收，在温暖的季节会通过花粉和孢子等生物气溶胶释放到大气中。调查发现，夏季每立方米的大气中约漂浮着105～106个含浓缩Cs的真菌孢子。此前的研究推算，真菌孢子中的Cs浓度约为每个10-8Bq，因此大气中的Cs浓度为10-3～10-2Bq/m3，与实际的Cs浓度基本一致。这个浓度约为事故刚发生后大气中Cs浓度的十万分之一～百万分之一，虽然数量微不足道的，但为了确保安全，研究团队调查了Cs再悬浮现象的实际情况。
研究团队在福岛县避难区域内的典型山村地区，持续观测了大气中的放射性物质（图1）。另外，为查清释放源头和机制，还根据天气情况（有无降水）采集了气溶胶。
图1：在福岛县的难返居区域进行大气采样的情形。图中的设备是用于收集气溶胶的高容量（HV）采样器。每天大约能吸入1000立方米的大气。（2016年11月拍摄）
这些地区存在降水时森林里的大气中放射性铯浓度比未降水时高的倾向（图2），针叶林平均升高约1.4倍（统计显著性75％/图2下），在落叶阔叶林这种倾向尤其明显（平均约升高2.4倍（统计显著性99％以上）/图2上）。
图2：降水和未降水时的放射性铯在大气中的浓度差异-时间序列。2014年暖季期间在落叶阔叶林的观测结果（上）和在针叶林的观测结果（下）。蓝色表示降水时，红色表示未降水时的数据。
通过详细调查（尤其是光学显微镜观察）发现，由于真菌孢子含有Cs，真菌孢子的数量浓度就与大气中的Cs浓度直接相关（图3），作为Cs再悬浮载体的真菌孢子的来源在降水时和未降水时不同（图4和图5）。与未降水时相比，降水时孢子的数量浓度降至1/3作用（图5上），但释放的大型（投影面积为15μm2以上）真菌分生孢子（图6）相对较多（约为1.8倍/图5下），这表明，雨滴飞溅带动霉菌等真菌孢子漂浮到了大气中，与已知的水滴飞溅引起植物病原菌分生孢子传播的机制相同。可能是降水时体积较大的孢子以相同程度的Cs浓度扩散，因此释放到大气中的Cs量增加，浓度升高。不过，无需担心吸入这些孢子会带来辐射影响。
图3：根据有无降水绘制的Cs的大气中浓度与有色孢子的数量浓度的xy图，利用2016年暖季期间收集的样本。假设仅孢子含有Cs。降水时和未降水时均观察到相关性，可进行线性回归。与未降水时相比，降水时回归线的斜率较大，更少的孢子就能让更多的Cs漂浮到大气中。
图4：光学显微镜观察到的有降水和无降水时含有Cs的真菌孢子的尺寸和形状差异。降水时收集的过滤样本（左：2016年9月2日～10月5日，总流量9094m3）与未降水时收集的过滤样本（右：2016年9月5日～9月6日，总流量1296m3）的比较。比例尺长度相当于20μm。降水时与未降水时相比，降水时样本中的棒状或长球状孢子的比例增加。
图5：有降水和无降水时的孢子（生物气溶胶）粒径分布（以投影面积为横轴绘制）差异，2016年暖季期间的观测结果。数量浓度分布（上）与用总数相除得到的相对数量浓度分布（下）。
图6：光学显微镜观测的含Cs的真菌孢子的尺寸和形状差异。分4个区域显示典型例子。比例尺长度相当于20μm。降水时（蓝色）与未降水时（红色）相比可以看出，降水时样本中的棒状或长球状颗粒的数量增加。DNA分析判断，这种大型孢子大多是被称为分生孢子的无性孢子，而且多属于子嚢菌。
论文信息
题目：Rain-induced bioecological resuspension of radiocaesium in a polluted forest in Japan
发表期刊：Scientific Reports
DOI编号：10.1038/s41598-020-72029-z
研究成果发布资料
编译：JST客观日本编辑部
