Erläuterung der Variation des aggregierten 137Cs-Transferfaktors für essbare Wildpflanzen als Fallstudie an Koshiabura-Knospen (Eleutherococcus sciadophylloides).

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 14162 (2023) Diesen Artikel zitieren

1 Altmetrisch

Details zu den Metriken

Der aggregierte Transferfaktor (Tag) wird üblicherweise verwendet, um die tatsächliche Übertragung von Radiocäsium vom Boden auf essbare Wildpflanzen darzustellen, aber die Werte weisen seit dem Atomunfall von Fukushima erhebliche Schwankungen auf. Um die Faktoren aufzuklären, die diese Variation verursachen, untersuchten wir die Auswirkungen der räumlichen Skala und der vertikalen 137Cs-Verteilung im Boden auf die Variation der Tag-137Cs-Werte für eine der am stärksten kontaminierten essbaren Wildpflanzen, Eleutherococcus sciadophylloides Franch. et Sav. (Koshiabura). Die Variation der Tag-137Cs-Werte wurde durch die direkte Messung der 137Cs-Ablagerung in Bodenproben aus dem Koshiabura-Habitat als Ersatz für die Verwendung räumlich gemittelter Luftvermessungsdaten auf Verwaltungsbezirksebene nicht verringert. Die 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen zeigte eine signifikante positive Korrelation mit den 137Cs-Inventaren nur im organischen Bodenhorizont des Koshiabura-Lebensraums. Das Verhältnis der 137Cs-Vorräte im organischen Horizont zur gesamten 137Cs-Ablagerung im Boden wies erhebliche Schwankungen auf, insbesondere in Laubwäldern, in denen Koshiabura hauptsächlich beheimatet ist. Diese Variation könnte die Ursache für die große Bandbreite der Tag-137Cs-Werte sein, die in Koshiabura-Knospen beobachtet werden, wenn sie aus der gesamten 137Cs-Ablagerung im Boden berechnet werden.

In Waldgebieten, die durch frühere nukleare Unfälle wie die Katastrophe von Tschernobyl im Jahr 1986 kontaminiert wurden, zirkuliert Radiocäsium durch das Ökosystem, was zu einer langfristigen radioaktiven Kontamination von Waldprodukten wie Pilzen und Walderdbeeren sowie von Wildtieren führt1,2,3 ,4. Viele Gebiete, die durch den Unfall im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi (FDNPP) mit Radioaktivität kontaminiert wurden, sind Waldgebiete, von denen die meisten noch nicht dekontaminiert wurden. Daher ist die anhaltende Kontamination verschiedener Waldprodukte in Fukushima und anderen betroffenen Gebieten derzeit ein großes Problem für die soziale und wirtschaftliche Erholung der Region5.

Wilde essbare Pflanzen, die wichtige Waldprodukte sind, sind ein wesentlicher Bestandteil der einzigartigen japanischen Kultur in Berggebieten (Satoyama); Sie werden nicht nur als Nahrungsmittel für die Anwohner genutzt, sondern dienen auch als Kommunikationsmittel durch den Austausch der Produkte unter den Menschen6. Daher hat die anhaltende Kontamination wilder essbarer Pflanzen zu einer Beeinträchtigung der dauerhaften Satoyama-Kultur geführt. Obwohl seit dem FDNPP-Unfall mehr als zehn Jahre vergangen sind, übersteigen die Radiocäsiumkonzentrationen in einigen essbaren Wildpflanzen immer noch den gesetzlichen Grenzwert für den kommerziellen Lebensmittelvertrieb (100 Bq/kg Frischmasse [FM]). Zu diesen Pflanzen gehören die Knospen (insbesondere junge Triebe mit unreifen Blättern, die aus den Knospen hervorgehen) von Eleutherococcus sciadophylloides Franch. et Sav. (Koshiabura), eine laubabwerfende, breitblättrige Unterkronenbaumart, die in den gemäßigten Wäldern Japans weit verbreitet ist, weist im Vergleich zu anderen essbaren Wildpflanzen außergewöhnlich höhere Radiocäsiumkonzentrationen auf7,8. Koshiabura kommt häufig in Satoyama-Gebieten vor und wächst häufig in sonnigen Waldöffnungen und an Waldrändern. Die meisten Gemeinden in der Präfektur Fukushima haben den Transport ihrer Blüten eingeschränkt oder freiwillig verboten9. Darüber hinaus haben auch viele Gemeinden in Präfekturen, die an die Präfektur Fukushima angrenzen, den kommerziellen Vertrieb von Koshiabura-Knospen eingeschränkt; Infolgedessen ist der Beschränkungsbereich der größte unter den essbaren Wildpflanzen Japans9.

Die Abschätzung der potenziellen Aufnahmedosis durch den Verzehr kontaminierter essbarer Wildpflanzen durch die Bevölkerung ist ein wichtiger Schwerpunkt des Strahlenschutzes10. Eine solche Einschätzung ist besonders hilfreich, um die Lebensqualität der Anwohner zu verbessern, die wieder Freude am Sammeln und Verzehr von Wildlebensmitteln haben möchten11. In diesem Zusammenhang wird häufig der aggregierte Transferfaktor (Tag) verwendet, um die Beziehung zwischen Radionuklidkonzentrationen in essbaren Wildpflanzen und im Boden darzustellen. Dieser Faktor ist definiert als die Radionuklidaktivitätskonzentration in essbaren Teilen (Bq/kg) geteilt durch die Radionukliddeposition im Boden (Bq/m2). Die Tag-Werte für 137Cs (Tag-137Cs) in essbaren Wildpflanzen und Pilzen, die nach früheren Atomkatastrophen1,2,12,13,14 gemeldet wurden, variieren stark nicht nur zwischen den Arten, sondern auch innerhalb einer Art. Beispielsweise variieren die Tag-137Cs von Koshiabura-Knospen in einem Bereich von einer oder zwei Größenordnungen (10−4 bis 10−2)11,15. Die große Variation der Tag-137Cs-Werte kann stark durch das Verfahren zur Berechnung des Dominators (dh der 137Cs-Ablagerung im Boden) beeinflusst werden. Der Grund für die große Variation der Tag-137Cs-Werte bei essbaren Wildpflanzen bleibt jedoch unklar.

Im Hinblick auf öffentlich verfügbare Daten zur Radiocäsiumkonzentration wildlebender essbarer Pflanzen sind detaillierte Informationen zu deren Sammelstellen in den meisten Fällen rar. Darüber hinaus sind detaillierte Messungen der 137Cs-Ablagerung durch das Sammeln von Bodenproben an jedem Sammelpunkt zeitaufwändig und teuer. Daher wurde der Dominator für die Berechnung von Tag-137Cs von essbaren Wildpflanzen auf verschiedenen räumlichen Skalen bestimmt, beispielsweise auf der Ebene der Gemeinde oder kleinerer Verwaltungsbezirke, räumlich gemittelter Skalen, die auf der Grundlage einer luftgestützten Überwachungserhebung berechnet wurden11,16, Punktskalen, die von der Öffentlichkeit erhalten wurden verfügbare Bodenüberwachungsdaten an einem Punkt in der Nähe des Sammelgebiets17 und aus einer Kombination öffentlich verfügbarer Luftdosisleistungs- und Bodenüberwachungsdaten15. Allerdings wurde der räumliche Effekt auf die Variabilität des Dominators für Tag-137Cs auf verschiedenen räumlichen Skalen, einschließlich der feinsten Skala (d. h. Punktskala), nicht gründlich untersucht. Komatsu et al.16 berichteten, dass die Genauigkeit der Tag-137Cs-Werte für essbare Pflanzen und Pilze auf einer feineren räumlichen Skala verbessert wurde, was durch einen Vergleich der Daten auf der Gemeindeebene (gröber) und der Verwaltungsbezirksebene (feiner) belegt wurde. Darüber hinaus ist die Lebensraumpräferenz jeder essbaren Wildpflanzenart artspezifisch, beispielsweise innerhalb eines Waldes, am Waldrand und außerhalb eines Waldes, und daher können räumlich gemittelte 137Cs-Ablagerungsdaten zu einem großen Fehler in den Tag-137Cs-Berechnungen führen .

Jede einzelne essbare Wildpflanze bildet ein einzigartiges Wurzelsystem, um entsprechend der Wachstumsumgebung Nährstoffe aufzunehmen. Frühere Studien haben klargestellt, dass die Vielfalt der Wurzelsysteme einer Pflanze die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen in Wald- und Graslandökosystemen ermöglicht18,19,20. Die Variation in der vertikalen Verteilung der Wurzelsysteme kann zu einer Abhängigkeit der Bodentiefe von der Aufnahme von Radiocäsium und Nährstoffen in Pflanzenarten führen21,22,23. Darüber hinaus würde die bereits bekannte vertikale Verteilung der 137Cs-Aktivitätskonzentration, die exponentiell mit der Tiefe im Mineralhorizont abnimmt24, diese Abhängigkeit beeinflussen. Daher ist die Berechnung von Tag-137Cs anhand der gesamten 137Cs-Ablagerung im Bodenprofil möglicherweise nicht unbedingt geeignet, den 137Cs-Transfer vom Boden auf Pflanzen zu bewerten. Obwohl die Anzahl der Messungen begrenzt war, berichteten Kiyono et al.25, dass die 137Cs-Konzentration in Koshiabura-Sprossen mit voll entwickelten Blättern eine stärker signifikante positive Korrelation mit dem 137Cs-Inventar im organischen Horizont aufwies als mit der im gesamten Bodenprofil. Angesichts der Tatsache, dass die Aktivitätskonzentration von 137Cs in den Koshiabura-Trieben des laufenden Jahres entsprechend dem Wachstum abnimmt26, muss möglicherweise auch bestätigt werden, ob die Abhängigkeit von der Bodentiefe auf die Konzentration von 137Cs in Knospen mit unreifen Blättern zutrifft.

Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, die spezifischen Faktoren zu klären, die für die Variation der Tag-137Cs zwischen Koshiabura-Knospen im essbaren Stadium und dem Boden verantwortlich sind, insbesondere aus zwei Gesichtspunkten: der räumlichen Skala und der Tiefenabhängigkeit der 137Cs-Ablagerung im Boden. Es wurden drei räumliche Skalen (Gemeinde, Landkreis und Probenahmeort) verwendet. Darüber hinaus wurde die Korrelation zwischen der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen und der 137Cs-Ablagerung in jeder Bodenschicht untersucht, um die Abhängigkeit von der Bodentiefe zu untersuchen. Die Eignung der Methoden zur Tag-137Cs-Berechnung für essbare Wildpflanzen wird auf der Grundlage der vorliegenden Auswertungen diskutiert.

Die 137Cs-Aktivitätskonzentration (Bq/kg FM) in Koshiabura-Knospen im Dorf Iitate wird seit 2014 gemessen und vom Dorfbüro veröffentlicht (Abb. 1). Die 137Cs-Aktivitätskonzentrationsdaten wurden unter Verwendung des geometrischen Mittels (GM) von 2016 umgerechnet und auf 1 normiert, um aufgrund der relativ großen Probenzahl im Jahr 2016 (N = 20) im Zeitverlauf leicht vergleichbar zu sein. Die 137Cs-Aktivitätskonzentrationen in jedem Jahr wurden verwendet, um den GM, die geometrische Standardabweichung (GSD) sowie die maximalen und minimalen Konzentrationen abzuleiten (Tabelle S1). Obwohl die Anzahl der Proben in jedem Jahr bis zu einem gewissen Grad festgelegt ist, was dazu beitragen kann, die Zuverlässigkeit des Durchschnittswerts zu erhöhen, handelt es sich bei den Daten um einfache, zerstörungsfrei durchgeführte Messungen, weshalb der Messfehler wahrscheinlich groß ist. Die Zahl der Proben, die in die öffentliche Inspektionseinrichtung des Dorfbüros gebracht wurden, stieg bis 2018 weiter an, was darauf zurückzuführen ist, dass die Evakuierungsanordnung in den meisten Gebieten des Dorfes Iitate Ende März 2017 aufgehoben wurde, in den Jahren 2019 und 2020 ging die Zahl jedoch deutlich zurück Darüber hinaus war die Schwankung der 137Cs-Aktivitätskonzentration im Vergleich zu unmittelbar nach der Aufhebung der Evakuierungsanordnung geringer. Der Grund dafür ist unklar, es wird jedoch spekuliert, dass Anwohner, die in das Gebiet zurückgekehrt sind, möglicherweise zögern, Koshiabura-Knospen zu sammeln, da die Radiocäsiumkonzentrationen trotz der weiterhin den gesetzlichen Grenzwert für den kommerziellen Vertrieb (100 Bq/kg FM) überschreiten Lauf der Zeit. Obwohl die 137Cs-Aktivitätskonzentration in anderen als den beiden genannten Jahren erhebliche Schwankungen aufwies, wurde kein signifikanter Anstieg oder Rückgang des Durchschnittswerts beobachtet. Dieser Trend steht im Einklang mit früheren Studien, in denen Überwachungsdaten für wildlebende Lebensmittel analysiert wurden, die in anderen Gemeinden für den Eigenverbrauch gesammelt wurden15.

Jährliche Änderung der 137Cs-Konzentration in Koshiabura-Knospen (Eleutherococcus sciadophylloides), berichtet von Iitate Village. Die Daten sind auf den geometrischen Mittelwert des Jahres 2016 normiert.

Abbildung 2 zeigt die Beziehung zwischen der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen und der 137Cs-Ablagerung im Boden. Im Verwaltungsbezirk Iitate Village zeigte die 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen einen Trend zu einem signifikanten Anstieg mit der durchschnittlichen Ablagerung von 137Cs im Boden, was jedoch mit erheblichen Schwankungen einherging (p < 0,001, r = 0,42). Die Messdaten auf der Punkteskala wurden ebenfalls in die Grafik eingetragen und zeigten eine signifikante positive Korrelation (p = 0,005, r = 0,58) und einen ähnlichen Trend wie für die Landkreiseinheit.

Zusammenhang zwischen der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen (Eleutherococcus sciadophylloides) und der 137Cs-Ablagerung im Boden des Lebensraums der Pflanze. Öffentlich verfügbare Daten wurden von der Website von Iitate Village49 heruntergeladen.

Die Tag-137Cs von Koshiabura-Knospen, die anhand gemittelter 137Cs-Ablagerungsdaten pro Verwaltungsbezirk und in jedem Jahr berechnet wurden, zeigten erhebliche Schwankungen (Abb. 3), ebenso wie die 137Cs-Aktivitätskonzentration in den Knospen. Dieser Befund deutete darauf hin, dass, selbst wenn Koshiabura-Knospen an Standorten mit ähnlicher Bodenkontamination oder im selben Bezirk gesammelt wurden, große Unterschiede in der 137Cs-Aktivitätskonzentration zu erwarten sind. Was die Schwankungen zwischen den Jahren anbelangt, so zeigten die jährlichen GM-Werte von Tag-137Cs, ähnlich wie die Ergebnisse von Analysen unter Verwendung öffentlich verfügbarer Daten in anderen Regionen11,15, keinen Trend zu einem signifikanten Anstieg oder Rückgang. Angesichts der Tatsache, dass die Daten einer luftgestützten Überwachungsuntersuchung vom 28. Juli 201227 (Zerfall korrigiert auf den 11. März 2011) als 137Cs-Ablagerungsdaten für die Berechnung von Tag-137Cs verwendet werden, ist dieser „keine Trend“ das Ergebnis des starken Einflusses des in Abb. 1 gezeigten Trends der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen. Obwohl erwartet wurde, dass die 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen von Jahr zu Jahr aufgrund des Fortschritts der natürlichen Schwächung28,29 und der Fixierung (Alterung)30 von 137Cs in Auf dem tatsächlichen Waldboden war dieser Rückgang nicht zu beobachten. Dies deutet auf eine stabile und kontinuierliche Übertragung von Radiocäsium vom Boden auf die Koshiabura-Knospen durch die Produktion und Bereitstellung einer bestimmten Menge bioverfügbaren Radiocäsiums hin.

Jährliche Änderung des aggregierten 137Cs-Transferfaktors (Tag-137Cs) von Koshiabura-Knospen (Eleutherococcus sciadophylloides), berechnet aus den von Iitate Village gemeldeten Daten und der räumlich gemittelten 137Cs-Ablagerung im Boden auf Verwaltungsbezirksebene. Außerdem sind die aus direkten Messungen berechneten Tag-137Cs-Werte eingezeichnet.

Tabelle 1 fasst die GM-, GSD- und maximalen und minimalen Tag-137C-Werte von Koshiabura-Knospen zusammen, die in früheren Studien einschließlich der vorliegenden Ergebnisse gemeldet wurden. In jeder Studie wurden unterschiedliche Methoden verwendet, um Daten zur 137C-Ablagerung im Boden an den Knospensammelstellen in Koshiabura zu erhalten, einschließlich räumlicher Mittelwerte auf kommunaler Ebene11 und Verwaltungsbezirksebene15 sowie direkt gemessener Werte an der Sammelstelle (die vorliegende Studie). Tagami et al.15 schätzten die räumlich gemittelte 137C-Ablagerung im Boden in jedem Verwaltungsbezirk mithilfe einer Methode, die nicht auf räumlich gemittelten Werten aus luftgestützten Untersuchungsdaten beruhte. Stattdessen wurden die Ablagerungsdaten berechnet, indem eine Gleichung angewendet wurde, die auf der Beziehung zwischen den gemessenen Bodeninventurdaten und der Luftdosisleistung basiert. Dabei wurden Luftdosisleistungsdaten verwendet, die in jedem Verwaltungsbezirk zum Zeitpunkt der Koshiabura-Knospensammlung in der Gemeinde gemessen wurden (https://emdb .jaea.go.jp/emdb/). In der vorliegenden Studie wurden für die Berechnung die öffentlich verfügbaren Daten für Iitate Village (N = 90) verwendet, die den Zeitraum nach 2016 abdecken, als die Schwankungen der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Knospen reduziert wurden.

Ungefähre Werte der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen können möglicherweise geschätzt werden, indem der 137Cs-Ablagerungsstatus im Boden unabhängig von der räumlichen Skala verstanden wird. Dies liegt daran, dass die GM-Werte auf allen räumlichen Skalen in der gleichen Größenordnung von 10−3 liegen. Darüber hinaus nahm die Variabilität der Tag-137Cs mit der Verengung der räumlichen Skala ab, und die GSD verringerte sich von 3,5 auf kommunaler Ebene auf 2,0 oder 2,6 auf Verwaltungsbezirksebene. Dieser Befund stimmte mit den Ergebnissen von Komatsu et al.16 überein. Interessanterweise zeigten die aus direkt gemessenen Daten berechneten Tag-137Cs-Werte eine ähnliche Variabilität wie die aus öffentlich verfügbaren Daten berechneten Werte für die 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen und die Ablagerung im Boden in der Verwaltungsbezirkseinheit (GSD: 2,6 auf lokaler Messskala vs. 2,0 bzw 2,6 auf Kreisebene). Sowohl die direkt gemessenen Daten als auch die öffentlich verfügbaren Daten zur 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen folgten eher einer logarithmischen Normalverteilung als einer Normalverteilung. Die direkt gemessene 137Cs-Ablagerung im Boden war der Durchschnitt der gemessenen Daten von Proben, die an drei Standorten in der Nähe der Koshiabura-Knospen gesammelt wurden. Obwohl eine gewisse Variation in der 137Cs-Ablagerung zwischen den Proben erkennbar war, war diese nicht unbedingt groß (das Maximum, GM und GSD des Variationskoeffizienten betrugen 54 %, 18 % bzw. 1,7 an den 22 Sprosssammelstellen). Daher wurde davon ausgegangen, dass die gemessenen Werte die tatsächliche 137Cs-Ablagerung angemessen widerspiegeln. Darüber hinaus können Unterschiede im Wassergehaltsverhältnis der Koshiabura-Knospen, abhängig von den Wachstumsbedingungen an der Sammelstelle, zu einer Variabilität der Tag-137Cs durch Schwankungen der 137Cs-Aktivitätskonzentration führen, die auf Frischgewichtsbasis bestimmt wird. Die GM- und GSD-Werte für Tag-137Cs unter Verwendung der 137Cs-Aktivitätskonzentration im Trockengewicht in den Knospen wurden mit 5,6 × 10−2 (m2/kg) bzw. 2,8 berechnet. Dies führte zu einer etwas höheren Variabilität im Vergleich zur Verwendung der 137Cs-Aktivitätskonzentration im Frischgewicht. Diese Ergebnisse legen nahe, dass ein genaueres Verständnis der gesamten 137Cs-Ablagerung in Böden des Koshiabura-Lebensraums nicht zur Beseitigung der Tag-137Cs-Variabilität führt. Daher spiegelt sich der Gesamtkontaminationsstatus des Bodens nicht unbedingt direkt in der Radiocäsiumkonzentration in den Koshiabura-Knospen wider.

Abbildung 4a–c zeigt die Beziehung zwischen der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen (Bq/kg FM) und der 137Cs-Ablagerung (Bq/m2) im organischen Horizont, im mineralischen Bodenhorizont (von der Oberfläche bis 10 cm Tiefe) und in der Kombination Horizonte bzw. Obwohl Koshiabura-Knospen aus drei verschiedenen Waldtypen entnommen wurden, wurde die Regressionsanalyse anhand der gepoolten Daten durchgeführt, da die meisten Koshiabura-Knospen aus breitblättrigen Laubwäldern entnommen wurden. Es wurde eine starke Korrelation zwischen den 137Cs-Beständen im organischen Horizont und der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen beobachtet (r = 0,83, p < 0,001), was mit früheren Studien übereinstimmt25,26. Für den Mineralbodenhorizont wurde jedoch keine signifikante positive Korrelation mit der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen beobachtet, obwohl seine Ablagerung 51–97 % der gesamten 137Cs-Bodenablagerung ausmacht. Daher wurde eine schwache positive Korrelation zwischen der gesamten 137Cs-Ablagerung im Boden und der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen gefunden (r = 0,43, p = 0,05). Dieses Ergebnis deutet stark darauf hin, dass die Menge des 137Cs-Inventars im Mineralbodenhorizont möglicherweise keinen direkten Einfluss auf die Unterschiede in der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen zwischen den Probenahmestellen hat. Lediglich bei den im Zedernwald gesammelten Proben schien die Aktivitätskonzentration in den Koshiabura-Knospen einen positiven Zusammenhang mit der Gesamtdeposition zu haben, obwohl die Anzahl der Proben gering war. Dies führte wahrscheinlich dazu, dass die gesamte 137C-Ablagerung im Boden den Verschmutzungsgrad im organischen Horizont im Zedernwald im Vergleich zu dem im Laubwald widerspiegelte, wie später beschrieben wird. Um dies zu klären, sind jedoch weitere Untersuchungen mit einer größeren Anzahl von Proben erforderlich.

Zusammenhang zwischen der 137Cs-Aktivitätskonzentration in den Knospen von Koshiabura (Eleutherococcus sciadophylloides) und der 137Cs-Ablagerung im organischen Horizont (a), im Mineralbodenhorizont (b) und in den kombinierten Horizonten (c). Anhand der gepoolten Daten wurde eine Regressionsanalyse durchgeführt, die alle Waldtypen umfasste.

Im Hinblick auf den unterschiedlichen Beitrag der organischen und mineralischen Bodenhorizonte zum Anstieg der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen hat das flache Wurzelsystem von Koshiabura wahrscheinlich einen starken Einfluss, wie in früheren Studien auf der Grundlage von Feldbeobachtungen hervorgehoben31,32. Die Autoren berichteten, dass sich der unterirdische Teil von Koshiabura-Bäumen mit einer Höhe von 0,5–2,0 m nahezu horizontal entwickelte und die meisten Haupt- und Seitenwurzeln in einer Bodentiefe von 0–5 cm im Mineralbodenhorizont verteilt waren. Während zur Aufklärung des Mechanismus weitere Untersuchungen erforderlich sind, ist es möglich, dass gelöstes 137C mit hoher Bioverfügbarkeit, das bei der Zersetzung von Waldstreu entsteht, schnell von Koshiabura-Wurzeln im oberflächlichen Teil des Mineralbodenhorizonts absorbiert wird. Folglich könnte die 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen ein starker Indikator für den Kontaminationsstatus der in diesem Horizont angesammelten organischen Substanz sein und nicht für den des Mineralbodenhorizonts.

Als ein wichtiger Faktor für die hohe Variabilität von Tag-137Cs sollte die Variation der Bodeneigenschaften im mineralischen Bodenhorizont berücksichtigt werden, wie etwa die Fähigkeit des Bodens zur Radiocäsiumfixierung und die Kationenzusammensetzung der Bodenlösung, insbesondere die Kaliumkonzentrationen und Ammonium33,34,35. Obwohl in der vorliegenden Studie nicht an allen vier Probenahmestellen 137Cs-Fixierungspotentiale gemessen wurden, weisen alle von ihnen braune Waldböden mit Granitgestein als Oberflächengeologie auf36. Daher können die 137Cs-Fixierungspotentiale hoch sein37 (Yamaguchi et al.38) und nur geringen Einfluss auf die Unterschiede zwischen den Standorten bei der Wurzelaufnahme durch Koshiabura haben. Auch im Hinblick auf Kalium- und Ammoniumionen in der Bodenlösung ist die Konzentration von Ammoniumionen im Vergleich zu Kaliumionen aufgrund der schnellen Nitrifikation durch Mikroorganismen an der Waldoberfläche in der Regel sehr niedrig, obwohl sie in der vorliegenden Studie nicht gemessen wurden Böden. Das im Boden austauschbare Kalium im Boden (mg K2O/100 g-ds), gemessen durch 2-stündige Extraktion mit 1 M Ammoniumacetat, lag an allen vier Standorten zwischen 59 und 140 im organischen Horizont und 16–89 im 0–5 cm Tiefe des Mineralbodenhorizonts. Basierend auf der Wirkung der Kaliumdüngung auf die Verringerung der Radiocäsiumaufnahme durch japanische Zypressensämlinge, die in einem durch den FDNPP-Unfall kontaminierten Bestand wachsen38, ist neben der Fülle im Mineralbodenhorizont auch ein ausreichendes Versorgungspotenzial an Kaliumionen aus dem organischen Horizont vorhanden Jeder Standort hat möglicherweise keinen Einfluss auf die Kontrolle des 137C-Transfers über die Wurzelaufnahme zwischen den Standorten. Obwohl detailliertere Untersuchungen und Analysen erforderlich sind, um eine endgültige Schlussfolgerung zu ziehen, deuten diese Ergebnisse derzeit darauf hin, dass die Bodeneigenschaften im Mineralbodenhorizont nicht ausreichend variabel sind, um die große Variation der Tag-137Cs an den Probenahmestellen in der vorliegenden Studie zu verursachen.

Es wird auch angenommen, dass die Häufigkeit von 137Cs im organischen Horizont ein wichtiger Faktor für die Variation von Tag-137Cs ist, wie die signifikante positive Korrelation mit der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen zeigt (Abb. 4a). Zeitliche Änderungen im Verhältnis der im organischen Horizont zurückgehaltenen 137Cs zur gesamten 137Cs-Ablagerung im Boden wurden für jeden Waldtyp auf der Grundlage der Ergebnisse mehrerer früherer Studien und der vorliegenden Studie zusammengefasst (Abb. 5)24,28,39,40 ,41,42,43. Unabhängig vom Waldtyp ist die Retentionsquote im Laufe der Zeit deutlich zurückgegangen. Im Durchschnitt kann die Quote innerhalb einer bestimmten Bandbreite (5–15 %) bleiben, mit einem leichten Rückgang in der Zukunft. Allerdings zeigten Laubwälder, die den Hauptlebensraum von Koshiabura bilden, in den 8–10 Jahren nach dem Unfall (d. h. unserem Zielzeitraum für die Berechnung von Tag-137Cs) deutlich größere Schwankungen im Rückhalteverhältnis (Abb. 5c) als immergrüne Nadelwälder (Abb. 5a, b) (F-Test, F = 0,37, p = 0,04). Aufgrund der Unterschiede in der Leichtigkeit des mikrobiellen Abbaus wird Radiocäsium leichter aus Laub-Hartholzstreu ausgelaugt als aus Zedernwäldern44,45,46. Die Übertragung von Radiocäsium vom mineralischen Bodenhorizont zum organischen Oberflächenhorizont durch Myzelwirkung (Absorption) ist im Laubwald stärker ausgeprägt als im Zedernwald47,48. Allerdings sind solche mikrobiellen Aktivitäten normalerweise räumlich heterogen und werden von der Umgebung auf dem Waldboden beeinflusst. Es wird vermutet, dass diese Faktoren die Ansammlung von Radiocäsium in organischer Substanz auf dem Waldboden von Laubwäldern beeinflussen, was zu erheblichen Schwankungen im Verhältnis der im organischen Horizont zurückgehaltenen 137Cs zur Gesamtdeposition im Waldboden führt. Angesichts der starken positiven Korrelation zwischen der 137Cs-Retention im organischen Horizont und der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen kann die erhebliche Variation des Verhältnisses in Laubwäldern zu großen Schwankungen im Verhältnis der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen zur gesamten 137Cs-Aktivität führen Ablagerung im Boden (d. h. Tag-137Cs), selbst bei ähnlichen Graden der Kontamination im gesamten Boden. Dies erklärt, warum es zu keiner Verringerung der Variabilität von Tag-137Cs kam, wenn die direkt gemessene 137Cs-Ablagerung im Boden zum Zeitpunkt der Sprosssammlung verwendet wurde, verglichen mit der Verwendung räumlicher Durchschnittswerte auf der Ebene des Landkreises. Wenn die Schwankung im Verhältnis des im organischen Horizont zurückgehaltenen Radiocäsiums zur gesamten 137C-Ablagerung im Boden auch in Zukunft bestehen bleibt, wird das Verständnis des tatsächlichen Status und der Trends bei der Kontamination von Koshiabura-Knospen mit Tag-137C weiterhin erhebliche Unsicherheit mit sich bringen.

Zeitliche Änderungen im Verhältnis der gesamten 137Cs-Ablagerung im Waldboden, die im organischen Horizont in Kiefern-, japanischen Zedern- und Laubwäldern nach dem FDNPP-Unfall zurückgehalten wurden24,28,39,40,41,42,43. Die gestrichelte Linie stellt die Näherungskurve dar, die durch Verwendung der Exponentialfunktion erhalten wird. Der grau dargestellte Bereich gibt das 95 %-Konfidenzintervall an.

Die vorliegenden Ergebnisse legen nahe, dass das Verständnis des radioaktiven Kontaminationsstatus des organischen Horizonts die Unsicherheit bei der Bestimmung der 137Cs-Aktivitätskonzentration von Koshiabura-Knospen verringern kann. Basierend auf diesen Erkenntnissen könnte beispielsweise ein neuartiger aggregierter Transferfaktor für die Beziehung zwischen dem 137Cs-Bestand im organischen Horizont und der 137Cs-Aktivitätskonzentration von Koshiabura-Knospen vorgeschlagen werden. Der in der vorliegenden Studie berechnete Wert betrug 0,075 ± 0,037 m2/kg. Darüber hinaus zeigte die 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen eine starke signifikante positive Korrelation mit der 137Cs-Konzentration im organischen Horizont (r = 0,80, p < 0,001). Dies deutete darauf hin, dass der Transferfaktor, der das Verhältnis der 137Cs-Konzentrationen in den Knospen und dem organischen Horizont darstellt, bei der Bestimmung der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen hilfreich sein kann. Da bei anderen essbaren Wildpflanzen über beträchtliche Schwankungen bei Tag-137Cs berichtet wurde13, wäre es sinnvoll, Indikatoren zu bewerten, die die Übertragung von 137Cs vom Boden auf essbare Wildpflanzen auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Verteilung der Wurzel genauer angeben können System wilder essbarer Pflanzen und die vertikale Verteilung der 137C-Anreicherung im Boden in den Pflanzenlebensräumen.

Daten zur 134Cs- und 137Cs-Aktivitätskonzentration von Koshiabura-Knospen mit unreifen Blättern für jeden der 20 Verwaltungsbezirke, die aus der Inspektion von Proben gewonnen wurden, die von Bewohnern des Dorfes Iitate mitgebracht wurden, wurden verwendet, um die Tag-137Cs-Variation in Koshiabura-Knospen auf einer feineren räumlichen Skala zu bewerten als die Gemeindeskala. Die Daten wurden von der Website von Iitate Village49 heruntergeladen. Das Dorf Iitate liegt etwa 40–50 km nordwestlich des FDNPP (Abb. 6) und nimmt eine Fläche von 230,1 km2 mit einer Bevölkerung von etwa 950 (6.211 im Jahr 2010 und 947 im Jahr 2022) ein. Das Dorf liegt im Zentrum des Abukuma-Hochlandes, wo die Höhe zwischen 220 und 919 m über dem Meeresspiegel liegt. Das Gebiet verfügt über eine Waldbedeckung von 75,0 %, was höher ist als der Durchschnitt der Präfektur Fukushima (71 %) und Japans insgesamt (69 %). Die Präfektur Fukushima richtete für jede Gemeinde ein System zur Bewertung der Radioaktivität in Gemüse und Pilzen ein, die von den Bewohnern verzehrt wurden. Iitate Village startete sein Inspektionsprogramm im September 2012. Eine einfache Inspektionsmaschine (Sonomamahakaru NDA2; Advanced Fusion Technology, Co., Ltd., Tokio, Japan) mit 5″ × 5″ NaI (Tl)-Szintillationsdetektoren wurde bei acht installiert öffentliche Einrichtungen. Kontrollen werden auf Antrag der Bewohner durchgeführt.

Lage des Dorfes Iitate, aufgeteilt nach Verwaltungsbezirken, und Probenahmestellen für Knospen und Boden von Koshiabura (Eleutherococcus sciadophylloides), angegeben auf einer Karte der 137Cs-Ablagerungsmenge, die aus der fünften luftgestützten Untersuchung von MEXT27 erstellt wurde. Die von uns erworbenen statistischen Kartendaten (ZENRIN CO., LTD., Tokio, Japan, https://www.zenrin.co.jp/product/category/gis/contents/statistics/index.html) wurden zum Zeichnen der Gemeinde verwendet Teilung der Präfektur Fukushima und Verwaltungsteilung des Dorfes Iitate. Die Abbildung wurde in ESRI ArcMap 10.8 gezeichnet, das von der ESRI-Website heruntergeladen werden kann (https://support.esri.com/en/Products/Desktop/arcgis-desktop/arcmap/10-8-2#downloads).

Die gemessenen 134Cs- und 137Cs-Aktivitätskonzentrationsdaten (Bq/kg FM) für Koshiabura-Knospen werden seit Frühjahr 2014 gemeldet. Bis zum Ende des Frühjahrs 2020 waren insgesamt 113 Datensätze angesammelt worden. Davon wurden derzeit 102 Datensätze verwendet Analyse, mit Ausnahme derjenigen, bei denen das 134Cs/137Cs-Verhältnis nach der Fäulniskorrektur am 11. März 2011 weit von 1,0 entfernt war, und derjenigen für Bäume, bei denen aufgrund von Feldbefragungen davon ausgegangen wurde, dass sie aus Bergwäldern verpflanzt und in Hausgärten gewachsen waren.

Die Tag-137Cs für Koshiabura-Knospen wurden in der vorliegenden Studie auf FM-Basis (m2/kg FM) berechnet. Die meisten Tag-137Cs-Schätzungen für Waldprodukte wie Bäume, Pilze und Beeren wurden in früheren Studien25,50 und in internationalen Berichten14,51 auf Trockengewichtsbasis ausgewertet. Die Radioaktivitätskonzentrationen in den oben genannten Überwachungsdatensätzen wurden auf FM-Basis (Bq/kg FM) erfasst, der Wassergehalt der Proben wurde jedoch nicht erfasst.

Zum Vergleich der Ergebnisse unserer vorherigen Studie wurden dieselben Daten zur gesamten Radiocäsiumablagerung verwendet, die aus den Ergebnissen der fünften luftgestützten Überwachungsumfrage vom 28. Juli 2012 stammen, die vom Ministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie (MEXT)27 durchgeführt wurde in dem Tag-137Cs von Koshiabura auf Gemeindeebene berechnet wurde11. Wie in mehreren früheren Studien in Waldgebieten nach dem FDNPP-Unfall wurde kein Trend zu einem signifikanten Rückgang der Ablagerung von 137Cs24,42 festgestellt, zusätzlich zu dem sehr begrenzten Abfluss aus einem bewaldeten Einzugsgebiet52,53. Somit wurde für die Lebensmittelüberwachungsdaten im Zeitraum 2014–2020 nur eine Erhebung zu Ablagerungsdaten verwendet.

Ein repräsentativer Ablagerungswert für jeden der 20 Verwaltungsbezirke in Iitate Village (Abb. 1) wurde statistisch mit ArcGIS Version 10.8 (ESRI, Inc., Redlands, CA, USA) berechnet. Als repräsentativer Wert für jeden Landkreis wurde der geometrische Mittelwert der Depositionsdichten verwendet, da die Depositionsdichten in jedem Landkreis keine Normalverteilungen, sondern logarithmische Normalverteilungen aufwiesen.

Um die Auswirkungen der räumlichen Skala der 137Cs-Ablagerungsdaten auf Tag-137Cs angemessen mit öffentlich verfügbaren Daten zu vergleichen, wurden im Frühjahr 2019 und 2020 Koshiabura-Knospen im gleichen essbaren Zustand wie die von Anwohnern im Dorf Iitate mitgebrachten und deren Lebensraumboden gesammelt an vier Standorten mit unterschiedlichem Radiocäsiumablagerungsniveau nach Einholung der Genehmigung jedes Waldbesitzers (Abb. 6; 13 Punkte im Sasu-Distrikt und drei Punkte im Hiso-Distrikt des Dorfes Iitate, drei Punkte im Yamakiya-Distrikt der Stadt Kawamata und drei Punkte in Bezirk Mukaiyama der Stadt Miharu). Die Probenahmetermine sind in Tabelle S1 zusammengefasst. Die gesammelten Proben der Koshiabura-Knospen wurden sofort ins Labor transportiert und bei 4 °C gelagert. Nach vorsichtigem Waschen der Proben mit Milli-Q-Wasser zur Entfernung von Bodenpartikeln und Aufsaugen der Oberflächenfeuchtigkeit mit einem Einwegpapiertuch wurde die frische Masse aufgezeichnet. Alle Proben wurden 48 Stunden lang bei 60 °C im Ofen getrocknet, das Trockengewicht wurde aufgezeichnet und die Proben wurden zerkleinert. Jede Probe wurde gut gemischt und zur Radioaktivitätsmessung in einen 100-ml-Kunststoffbehälter eingeschlossen. An drei Punkten, die die Eckpunkte eines regelmäßigen Dreiecks darstellen und 50 cm von einem beprobten Koshiabura-Baum entfernt liegen, wurden Bodenproben entnommen. Die organische Substanz innerhalb der Rahmen (700,7 cm² Fläche) wurde von Hand beprobt. Frische Streuschichten (L-Schichten), Fermentationsschichten und Humusschichten (FH-Schichten) wurden alle zusammen gesammelt und als organischer Horizont definiert. Nach der Lufttrocknung bei 25 °C wurden die Bodenproben durch ein 4-mm-Sieb gegeben, nachdem nicht fragmentierte Einstreu und feine Wurzeln mit einer Schere abgeschnitten und Baumrindenfragmente und Pfahlwurzeln von Hand entfernt wurden. Der Mineralboden innerhalb der Rahmen (353 cm² Fläche) wurde mit einer Kelle beprobt und nacheinander aus Tiefen von 0–5 cm und 5–10 cm entnommen. Nach der Lufttrocknung bei 25 °C wurden die Bodenproben durch ein 2-mm-Sieb gegeben.

Um die Trockengewichtsaktivitätskonzentration aus den Radioaktivitätsmessungen umzurechnen, wurde ein Teil des Rückstands 48 Stunden lang bei 105 °C im Ofen getrocknet und der Feuchtigkeitsgehalt berechnet.

Die Radioaktivität jeder Probe wurde mit einem koaxialen hochreinen Germaniumdetektor SEG-EMS GEM 35–70 (Seiko EG&G, Tokio, Japan) unter Verwendung der Gammastudio-Software (Seiko EG&G) gemessen. Zur Kalibrierung des Systems wurden die Radioisotopenquellen MX033U8PP (Japan Radioisotope Association, Tokio, Japan) und EG-ML (Eckert & Ziegler Isotope Products, Valencia, CA, USA) verwendet. Abhängig von der Radioaktivität der Proben wurde die Radioaktivität bis zu 100.000 s lang gemessen. Die Radioäsiumaktivitätskonzentration (Bq/kg FM) der Koshiabura-Knospen wurde auf FM-Basis aus dem Verhältnis zwischen Frisch- und Trockenmasse abgeleitet. Die Ablagerungsdichten von Radiocäsium (Bq/m2) wurden durch Kombination der Bestände in den organischen und mineralischen Bodenhorizonten ermittelt, da der organische Horizont immer noch nicht vernachlässigbare Mengen an Radiocäsium enthielt.

Der Tag für 137Cs (Tag-137Cs) wurde berechnet, da 137Cs eine lange Halbwertszeit (T1/2 = 30,1 Jahre) hat und daher für die langfristige Dosisbewertung geeignet ist. Die 137Cs-Aktivitätskonzentration für alle Proben und die 137Cs-Ablagerungsdaten aus der luftgestützten Untersuchung wurden bis zum 11. März 2011 zerfallskorrigiert. Der aggregierte Transferfaktor (Tag) wurde gemäß IAEA-TRS 47250 berechnet.

Da die Tag-137Cs-Werte eine logarithmische Normalverteilung zeigten, wurde Spearmans Rangkorrelationstest angewendet, um die Beziehung zwischen der 137Cs-Ablagerung und der 137Cs-Aktivitätskonzentration von Koshiabura-Knospen zu untersuchen. Ein F-Test wurde eingesetzt, um die Signifikanz der beobachteten Schwankungen im Verhältnis der im organischen Horizont zurückgehaltenen 137Cs zur gesamten 137Cs-Ablagerung im Boden über verschiedene Waldtypen hinweg zu bewerten. Diese statistischen Analysen der Daten wurden mit OriginPro Version 2022b (OriginLab Corporation, Northampton, MA, USA) durchgeführt. Ein signifikanter Zusammenhang wurde bei einem Wahrscheinlichkeitsniveau von 0,05 ermittelt.

Wir halten uns bei der Probenentnahme in der vorliegenden Studie an die relevanten Richtlinien und Gesetze. Die Pflanzenart Koshiabura (Eleutherococcus sciadophylloides) ist in der vorliegenden Studie nicht gefährdet. Die Koshiabura-Knospen aus den Jahren 2019–2020 wurden im Dorf Iitate, in der Stadt Kawamata und in der Stadt Miharu gesammelt, nachdem die Erlaubnis jedes einzelnen Waldbesitzers eingeholt wurde, und werden im NIES in der Stadt Miharu gelagert. Belegexemplare von Pflanzenmaterialien in der vorliegenden Studie liegen nicht vor.

Der Schwerpunkt dieser Studie lag auf der Untersuchung der spezifischen Faktoren, die für die Variation der Tag-137Cs bei Koshiabura-Knospen verantwortlich sind, der wilden essbaren Pflanze, die nach dem FDNPP-Unfall am stärksten mit Radioaktivität kontaminiert war. Es wurden zwei Gesichtspunkte berücksichtigt, nämlich der räumliche Maßstab und die Tiefenabhängigkeit der 137Cs-Ablagerung im Boden, die für die Berechnung herangezogen wurden.

Bei der Verwendung luftgestützter Vermessungsdaten als 137Cs-Ablagerungsdaten im Boden wurde die Variation der Tag-137Cs-Werte tendenziell verringert, indem räumlich begrenztere Durchschnittsdaten auf der Ebene der Verwaltungsbezirke anstelle der kommunalen Ebene verwendet wurden. Bei Verwendung der direkt gemessenen 137Cs-Deposition im Boden konnte jedoch keine Verringerung der Variabilität im Vergleich zur Verwendung der räumlich gemittelten Daten auf Kreisebene beobachtet werden.

Die Beziehung zwischen der 137Cs-Aktivitätskonzentration in Koshiabura-Knospen und der 137Cs-Ablagerung in jedem Bodenhorizont ihres Lebensraums zeigte, dass der Bestand an 137Cs im organischen Horizont eine signifikante positive Korrelation mit der Aktivitätskonzentration in den Knospen und nicht mit dem Mineralhorizont in der Tiefe aufwies von 10 cm, die einen viel höheren 137C-Bestand aufwies. Dies ist wahrscheinlich auf die hohe Bioverfügbarkeit von 137C in organischer Substanz zurückzuführen und die feinen Wurzeln von Koshiabura sind größtenteils in der Bodenoberflächenschicht verteilt.

Die deutliche Variation im Verhältnis des 137Cs-Bestands im organischen Horizont zur gesamten Bodenablagerung, insbesondere in den Laubwäldern, in denen Koshiabura hauptsächlich lebt, muss die Ursache für die große Variation der Tag-137Cs-Werte der Koshiabura-Knospen bei der Berechnung sein von der gesamten 137Cs-Ablagerung im Boden.

Die während der aktuellen Studie generierten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage bei den entsprechenden Autoren erhältlich.

Internationale Atomenergiebehörde. Modellierung der Migration und Bewertung von Radionukliden in Waldökosystemen. IAEA-BIOMASS-1 (2002, abgerufen am 1. Juni 2023). https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Biomass1_web.pdf.

Internationale Atomenergiebehörde. Quantifizierung des Radionuklidtransfers in terrestrischen und Süßwasserumgebungen für radiologische Bewertungen. IAEA-TECDOC-1616 (2009, abgerufen am 1. Juni 2023). https://www-pub.iaea.org/mtcd/publications/pdf/te_1616_web.pdf.

Nesterenko, AV, Nesterenko, VB & Yablokov, AV Tschernobyls radioaktive Verseuchung von Lebensmitteln und Menschen. Ann. NY Acad. Wissenschaft. 1181, 289–302. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2009.04837.x (2009).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Sakai, M. et al. Entwirrung der Radiocäsiumdynamik von Waldbach-Ökosystemen: Ein Überblick über Fukushima-Studien im Jahrzehnt nach dem Unfall. Umgebung. Umweltverschmutzung. 288, 117744. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117744 (2021).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Kimura, K. Auswirkungen des Atomunfalls auf die Produktion und den Vertrieb spezieller Waldprodukte sowie zukünftige Forschungsaufgaben. J. Jpn Für. Soc. 103, 13–21. https://doi.org/10.4005/jjfs.103.13 (2021) (auf Japanisch).

Artikel Google Scholar

Saito, H. Verwendung und Sammeln essbarer Pflanzen und Pilze in einer Waldkultur: Ein Versuch, kulturelle Elemente zu identifizieren und eine Interpretation kultureller Dynamiken. J. Für. Wirtschaft. 65, 15–26. https://doi.org/10.20818/jfe.65.1_15 (2019) (auf Japanisch).

Artikel Google Scholar

Kiyono, Y. & Akama, A. Radioaktives Cäsium aus essbaren Wildpflanzen nach dem Unfall im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi. J. Für. Umgebung. 55, 113–118. https://doi.org/10.18922/jjfe.55.2_113 (2013).

Artikel Google Scholar

Sugiura, Y. et al. Bewertung der Radiocäsiumkonzentrationen in neuen Blättern von Wildpflanzen zwei Jahre nach dem Unfall im Kernkraftwerk Fukushima Dai-ichi. J. Umgebung. Radioakt. 160, 8–24. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2016.04.015 (2016).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Forstbehörde. Beschränkungen für den Versand von Pilzen und essbaren Wildpflanzen (2023, abgerufen am 1. Juni 2023). https://www.rinya.maff.go.jp/j/tokuyou/kinoko/syukkaseigen.html (auf Japanisch).

Tsuchiya, R. et al. Radiocäsiumkontamination und geschätzte interne Expositionsdosen in essbaren Wildpflanzen im Dorf Kawauchi nach der Atomkatastrophe von Fukushima. PLoS ONE 12, e0189398. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0189398 (2017).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Takada, M., Yasutaka, T., Hayashi, S., Takagi, M. & Tagami, K. Aggregierter Transferfaktor von 137Cs in essbaren Wildpflanzen und seine Zeitabhängigkeit nach dem Atomunfall von Fukushima Dai-ichi. Wissenschaft. Rep. 12, 5171. https://doi.org/10.1038/s41598-022-09072-5 (2022).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gwynn, PJ, Nalbandyan, A. & Rudolfsen, G. 210Po, 210Pb, 40K und 137Cs in essbaren Waldbeeren und Pilzen und Aufnahmedosen für den Menschen aufgrund hoher Verzehrraten dieser Wildlebensmittel. J. Umgebung. Radioakt. 116, 34–41. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2012.08.016 (2013).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Tagami, K. & Uchida, S. Veränderungen der effektiven Halbwertszeiten von 137Cs in drei krautigen Pflanzen und der bioverfügbaren 137Cs-Fraktion im Boden nach dem Atomunfall von Fukushima. Appl. Geochem. 85, 162–168. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2017.01.013 (2017).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Internationale Atomenergiebehörde. Umweltübertragung von Radionukliden in Japan nach dem Unfall im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi. IAEA-TECDOC-1927. https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/TE-1927web.pdf (2020, abgerufen am 1. Juni 2023).

Tagami, K., Takada, M., Yasutaka, T. & Uchida, S. In Proceedings of the 21st Workshop on Environmental Radioactivity (Hrsg. Bessho, K. et al.), 63–68 (High Energy Accelerator Research Organization, Tsukuba. https://lib-extopc.kek.jp/preprints/PDF/2020/2025/2025004.pdf (2020, abgerufen am 1. Juni 2023) (auf Japanisch).

Komatsu, M., Hashimoto, S. & Matsuura, T. Auswirkungen von Arten und Geoinformationen auf die 137Cs-Konzentrationen in essbaren Wildpilzen und Pflanzen, die von Bewohnern nach dem Atomunfall von Fukushima gesammelt wurden. Wissenschaft. Rep. 11, 22470. https://doi.org/10.1038/s41598-021-01816-z (2021).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Tagami, K. & Uchida, S. In Proceedings of the 19th Workshop on Environmental Radioactivity (Hrsg. Bessho, K. et al.) 194–199 (High Energy Accelerator Research Organization, 2018). https://lib-extopc.kek.jp/preprints/PDF/2018/1825/1825007.pdf (abgerufen am 1. Juni 2023) (auf Japanisch).

Tilman, D., Wedin, D. & Knops, J. Produktivität und Nachhaltigkeit beeinflusst durch die Artenvielfalt in Grünlandökosystemen. Natur 379, 718–720. https://doi.org/10.1038/379718a0 (1996).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Hildebrandt, A. Wurzel-Wasser-Beziehungen und Wechselwirkungen in Mischwäldern. In Forest-Water Interactions (Hrsg. Levia, DF et al.) 319–348 (Springer, 2020). https://doi.org/10.1007/978-3-030-26086-6_14.

Morikawa, Y. et al. Beziehung zwischen der vertikalen Verteilung von Feinwurzeln und restlichem Bodenstickstoff entlang eines Gradienten der Hartholzmischung in einer Nadelbaumplantage. Neues Phytol. 235, 993–1004. https://doi.org/10.1111/nph.18263 (2022).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Guillitte, O., Melin, J. & Wallberg, L. Biologische Pfade von Radionukliden, die aus dem Tschernobyl-Fallout in einem borealen Waldökosystem stammen. Wissenschaft. Gesamtumgebung. 157, 207–215. https://doi.org/10.1016/0048-9697(94)90581-9 (1994).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Rühm, W., Kammerer, L., Hiersche, L. & Wirth, E. Das 137Cs/134Cs-Verhältnis in Pilzen als Indikator für die Hauptmyzellage im Waldboden. J. Umgebung. Radioakt. 35, 129–148. https://doi.org/10.1016/S0265-931X(96)00051-3 (1997).

Artikel Google Scholar

Nguyen, TP, Kurosawa, T., Kikuchi, M., Yoschenko, V. & Tsukada, H. Schätzung der Wurzeltiefe der 137Cs-Aufnahme durch Pflanzen. J. Umgebung. Radioakt. 246, 106847. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2022.106847 (2022).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Takahashi, J., Onda, Y., Hihara, D. & Tamura, K. Sechsjährige Überwachung der vertikalen Verteilung von Radiocäsium in drei Waldböden nach dem Unfall im Kernkraftwerk Fukushima Dai-ichi. J. Umgebung. Radioakt. 210, 105811. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2018.09.009 (2019).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Kiyono, Y., Akama, A., Iwaya, M. & Yoshida, Y. Übertragung von Radiocäsium, das beim Unfall im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi 2011 freigesetzt wurde, auf Eleutherococcus sciadophylloides, einen wilden Baum, der essbare Sprossen produziert. Stier. Für. Für. Prod. Res. Inst. 18, 195–211. https://doi.org/10.20756/ffpri.18.2_195 (2019) (auf Japanisch).

Artikel CAS Google Scholar

Akama, A. & Kiyono, Y. Radioaktive Cäsiumkontamination von Eleutherococcus sciadophylloides: Vergleiche zwischen den Regionen mit unterschiedlichem Kontaminationsgrad und den Jahreszeiten. Kanto für. Res. 66, 225–228 (2015). http://www.kantoforest.jp/papers/pdf/66-2-A31.pdf (auf Japanisch).

Ministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie. Ergebnisse der (i) fünften Luftüberwachungsuntersuchung und (ii) der Luftüberwachungsuntersuchung außerhalb von 80 km vom Kernkraftwerk Fukushima Dai-ichi (2023, abgerufen am 1. Juni 2023). https://radioactivity.nra.go.jp/en/contents/6000/5790/24/203_0928_14e.pdf.

Koarashi, J., Atarashi-Andoh, M., Matsunaga, T. & Sanada, Y. Auswirkungen des Waldtyps auf die Rückhaltung von Radiocäsium in organischen Schichten von Waldökosystemen, die vom Atomunfall in Fukushima betroffen waren. Wissenschaft. Rep. 6, 38591. https://doi.org/10.1038/srep38591 (2016).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Konoplev, AV et al. Natürliche Schwächung von aus Fukushima stammendem Radiocäsium in Böden aufgrund seiner vertikalen und seitlichen Migration. J. Envrion. Radioakt. 186, 23–33. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.06.019 (2017).

Artikel CAS Google Scholar

Fujii, K. et al. Auswirkungen von Radiocäsium-Fixierungspotentialen auf die 137C-Retention in vulkanischen Bodenprofilen von Fukushima-Wäldern. J. Envrion. Radioakt. 198, 126–134. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2018.12.025 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Ogawa, H. Untersuchung der 137Cs-Verteilung von Eleutherococcus sciadophylloides. In Proceedings of the 19th Workshop on Environmental Radioactivity (Hrsg. Bessho, K. et al.), 181–186 (High Energy Accelerator Research Organization, 2018) (auf Japanisch). Zugriff am 1. Juni 2023.

Ogawa, H., Sakurai, S., Teshirogi, N. & Yoshida, H. 137Cs-Verteilung in Eleutherococcus sciadophylloides und der Faktor der hohen 137Cs-Konzentration im Blatt nach dem Unfall im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi. J. Jpn Für. Soc. 103, 192–199. https://doi.org/10.4005/jjfs.103.192 (2021) (auf Japanisch).

Artikel CAS Google Scholar

Konoplev, A. et al. Quantitative Bewertung der Bioverfügbarkeit von Radiocäsium in Waldböden. Radiochim. Acta 88, 789–792. https://doi.org/10.1524/ract.2000.88.9-11.789 (2000).

Artikel CAS Google Scholar

Zibold, G., Klemt, E., Konopleva, I. & Konoplev, A. Einfluss der Düngung auf den 137Cs-Boden-Pflanzen-Transfer in einem Fichtenwald in Süddeutschland. J. Umgebung. Radioakt. 100, 489–496. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2009.03.011 (2009).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Konopleva, I., Klemt, E., Konoplev, A. & Zibold, G. Migration und Bioverfügbarkeit von 137Cs in Waldböden Süddeutschlands. J. Umgebung. Radioakt. 100, 315–321. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2008.12.010 (2009).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

National Land Numerical Information Download Site des Ministeriums für Land, Infrastruktur, Verkehr und Tourismus (2023, abgerufen am 10. August 2023). https://nlftp.mlit.go.jp/kokjo/inspect/landclassification/land/5-1/prefecture07.html#prefecture07.

Yamaguchi, N. et al. Radiocäsium-Abfangpotenzial landwirtschaftlicher Böden im Nordosten Japans. Bodenwissenschaft. Pflanzennähr. 63, 119–126. https://doi.org/10.1080/00380768.2017.1294467 (2017).

Artikel CAS Google Scholar

Komatsu, M., Hirai, K., Nagakura, J. & Noguchi, K. Kaliumdüngung reduziert die Radiocäsiumaufnahme durch japanische Zypressensämlinge, die in einem Bestand wachsen, der durch den Atomunfall von Fukushima Daiichi kontaminiert wurde. Wissenschaft. Rep. 7, 15612. https://doi.org/10.1038/s41598-017-15401-w (2017).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Teramage, MT, Onda, Y. & Kato, H. Kleinräumige zeitliche Verteilung von Radiocäsium in ungestörtem Nadelwaldboden: Radiocäsium-Tiefenverteilungsprofile. J. Umgebung. Verwalten. 170, 97–104. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.01.014 (2016).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Coppin, F. et al. Radiocäsiumverteilung in japanischen Zedernwäldern nach der „frühen“ Phase der Umverteilung des Fukushima-Fallouts. Wissenschaft. Rep. 6, 37618. https://doi.org/10.1038/srep37618 (2016).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ito, S., Tsuji, H., Nishikiori, T. & Hayashi, S. Einfluss der Masse organischer Schichten auf die Variation der 137Cs-Verteilung im Boden in verschiedenen Waldtypen nach dem Atomunfall von Fukushima. J. Für. Res. 23, 1–7. https://doi.org/10.1080/13416979.2017.1418162 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Imamura, N. et al. Zeitliche Veränderungen der Radiocäsiumverteilung in Wäldern in den fünf Jahren nach dem Unfall im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi. Wissenschaft. Rep. 7, 8179. https://doi.org/10.1038/s41598-017-08261-x (2017).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Forstbehörde. Ergebnis der Umfrage zum Geschäftsjahr 2020 zur Verteilung von radioaktivem Cäsium in Wäldern (2021, abgerufen am 1. Juni 2023). https://www.maff.go.jp/e/policies/forestry/attach/pdf/Regeneration-29.pdf.

Kurihara, M., Onda, Y. & Yasutaka, T. Unterschiede in den Auswascheigenschaften von gelöstem Radiocäsium und Kalium aus der Streuschicht japanischer Zedern- und Laubwälder in Fukushima, Japan. J. Umgebung. Radioakt. 223–224, 106417. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2020.106417 (2020).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Sakuma, K., Yoshimura, K. & Nakanishi, T. Auslaugungseigenschaften von 137Cs für Waldböden, die vom Atomunfall in Fukushima betroffen waren: Ein Müllbeutelexperiment. Chemosphere 264, 128480. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128480 (2020).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Hayashi, S., Tsuji, H. & Ishii, Y. Auswirkungen von Waldabfällen auf die gelösten 137Cs-Konzentrationen in einem stark kontaminierten Gebirgsfluss in Fukushima. J. Hydrol. Reg. Zucht. 41, 101099. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2022.101099 (2022).

Artikel Google Scholar

Huang, Y. et al. Immobilisierung von Radiocäsium an Laubstreu durch Pilze während der Zersetzung im ersten Jahr in einem Laubwald in Fukushima. J. Umgebung. Radioakt. 152, 28–34. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.11.002 (2016).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Kurihara, M. et al. Radiocäsiummigration in der Streuschicht verschiedener Waldtypen in Fukushima, Japan. J. Umgebung. Radioakt. 187, 81–89. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2018.01.027 (2018).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Iitate Village. Ergebnisse von Messungen radioaktiven Materials in Lebensmitteln und anderen Gegenständen, für die Messanfragen im Dorf Iitate gestellt wurden (2023, abgerufen am 1. Juni 2023). https://www.vill.iitate.fukushima.jp/soshiki/4/400.html (auf Japanisch).

Calmon, P., Thiry, Y., Zibold, G., Rantavaara, A. & Fesenko, S. Transferparameterwerte in gemäßigten Waldökosystemen: Eine Übersicht. J. Umgebung. Radioakt. 100, 757–766. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2008.11.005 (2009).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Internationale Atomenergiebehörde. Handbuch der Parameterwerte zur Vorhersage des Radionuklidtransfers in terrestrischen und Süßwasserumgebungen. Technical Reports Series Nr. 472. IAEA, Wien (2010, abgerufen am 1. Juni 2023). https://www-pub.iaea.org/mtcd/publications/pdf/trs472_web. pdf.

Tsuji, H. et al. Verhalten von gelöstem Radiocäsium im Flusswasser in einem bewaldeten Wassereinzugsgebiet in der Präfektur Fukushima. J. Geophys. Res. Biogeosci. 121, 2588–2599. https://doi.org/10.1002/2016JG003428 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Iwagami, S., Onda, Y., Tsujimura, M. & Abe, Y. Beitrag der radioaktiven 137Cs-Ableitung durch Schwebstoffe, grobe organische Stoffe und gelöste Fraktionen aus einem Quellwassereinzugsgebiet in Fukushima nach dem Kernkraftwerk Fukushima Dai-ichi Unfall. J. Umgebung. Radioakt. 166, 466–474. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2016.07.025 (2017).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Referenzen herunterladen

Die Autoren danken A. Takahashi und A. Tanaka vom National Institute for Environmental Studies (NIES) für ihre Unterstützung bei der Feld- und Laborarbeit. Die Autoren danken auch K. Sasaki und K. Kanno für die Erlaubnis, die Forschung im Wald auf ihren Grundstücken durchzuführen. Wir danken Robert McKenzie, PhD, von Edanz (https://jp.edanz.com/ac), für die Bearbeitung eines Entwurfs dieses Manuskripts.

Diese Forschung wurde durch einen Zuschuss für wissenschaftliche Forschung (KAKENHI) (Zuschuss-Nr. 18H04141) unterstützt.

Fukushima Regional Collaborative Research Center, National Institute for Environmental Studies, 10-2 Fukasaku, Miharu, Fukushima, 963-7700, Japan

Seiji Hayashi, Seiichi Takechi und Masaru Sakai

Nationales Institut für Umweltstudien, 16-2 Onogawa, Tsukuba, Ibaraki, 305-8506, Japan

Mirai Watanabe, Masami Kanao Koshikawa, Mai Takagi und Masanori Tamaoki

National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 1-1-1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki, 305-8567, Japan

Momo Takada

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

SH: Konzeption und Gestaltung der Arbeit, Erhebung der Felddaten, Datenanalyse und Verfassen des Hauptmanuskripts. MW: Konzeption und Gestaltung der Arbeit und Erhebung der Felddaten. MKK: Sammlung der Felddaten und Radioaktivitätsmessung. MT: Sammlung der Felddaten und Datenanalyse. ST: Sammlung der Felddaten und Radioaktivitätsmessung. MT: Erfassung der Felddaten. MS: Sammlung der Felddaten und Datenanalyse. MT: Konzeption und Gestaltung der Arbeit und Erhebung der Felddaten. Alle Autoren haben das Manuskript überprüft.

Korrespondenz mit Seiji Hayashi.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Springer Nature bleibt neutral hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht durch gesetzliche Vorschriften zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Hayashi, S., Watanabe, M., Kanao Koshikawa, M. et al. Erläuterung der Variation des aggregierten 137Cs-Transferfaktors für essbare Wildpflanzen als Fallstudie an Koshiabura-Knospen (Eleutherococcus sciadophylloides). Sci Rep 13, 14162 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-41351-7

Zitat herunterladen

Eingegangen: 18. Juni 2023

Angenommen: 24. August 2023

Veröffentlicht: 29. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-41351-7

Jeder, mit dem Sie den folgenden Link teilen, kann diesen Inhalt lesen:

Leider ist für diesen Artikel derzeit kein Link zum Teilen verfügbar.

Bereitgestellt von der Content-Sharing-Initiative Springer Nature SharedIt

Durch das Absenden eines Kommentars erklären Sie sich damit einverstanden, unsere Nutzungsbedingungen und Community-Richtlinien einzuhalten. Wenn Sie etwas als missbräuchlich empfinden oder etwas nicht unseren Bedingungen oder Richtlinien entspricht, kennzeichnen Sie es bitte als unangemessen.