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淡水-海水界面でのセシウム脱離のレビュー
A review on cesium desorption at the freshwater-seawater interface.
PMID: 32421587 DOI: 10.1016/j.jenvrad.2020.106255.
抄録
海洋生態系への放射性セシウムの潜在的な影響を正確に評価するためには、海中の放射性セシウムの挙動を支配するプロセスを理解することが不可欠である。このプロセスの中で最も重要なものの一つは、イオン強度や溶液組成などの物理化学的条件の変化により、河川-海界面で発生する可能性のある脱離である。これまで、フィールド測定や実験室実験を用いた多くの研究が行われてきたが、これらの研究やその結果を世界的に解釈したものはなかった。本レビューでは、海水や汽水域の粒子からのCs（安定型又は放射性Cs）の脱離を研究している関連する実験をまとめた。1964年以来、現在までに68のCs含有試料について32の実験が実施された。実験計画にもよるが、幅広い範囲の脱離率（0-86％）が観察された。環境中の汚染から放出された放射性セシウムを含む粒子については、脱離率は粒子活性の0から64%の範囲であり、中央値はわずか3%であった。実験室で汚染された粒子では、6から86%の範囲で、マルチモーダルな分布を示した。脱離は低塩分濃度(3-4)で始まり、急速に10-15付近で閾値に達する。実験室での実験では、2つの一次反応がプロセスの速度論を支配しており、半減期反応時間は1時間と数日であることが示されている。これら2つの反応は、異なる粒子サイトへのCsの吸着と関連していると考えられる。また、Cs脱着の動態は、Csの汚染履歴や経年変化との関連で、これらの異なるサイト上でのCsの初期分布に依存していることが明らかになった。
Understanding the processes governing the behavior of radiocesium in the sea is still essential to make accurate assessments of its potential impacts on marine ecosystems. One of the most important of this process is the desorption that may occur at the river-sea interface due to changes in physico-chemical conditions, including ionic strength and solution composition. It has been the subject of many studies using field measurements or laboratory experiments, but there was no global interpretation of these works and their results. The present review summarizes relevant laboratory experiments studying desorption of Cs (stable or radioactive) from particles in sea or brackish waters. To date, 32 experimental studies have been carried out on 68 Cs-bearing samples since 1964. A wide range of desorbed fraction (0-86%) was observed, partly depending on the experimental design. For particles containing radiocesium issued from a contamination in the environment, the desorption ranges from 0 to 64% of the particulate activity, with a median at only 3%. Particles contaminated in laboratory show a range between 6 and 86% with a multimodal distribution. The desorption initiates at low salinity (3-4) and rapidly reaches a threshold around 10-15. Laboratory experiments show that two first-order reactions govern the kinetics of the process, with half-life reaction times of 1 h and a few days. These two reactions are probably linked to the adsorption of Cs onto different particles sites. Also, the dynamic of Cs desorption depends on its initial distribution on these different sites, in relation with the history of its contamination and an aging effect.
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