尼日利亚杰巴地区土壤与河流沉积物中天然放射性核素分布特征及环境健康风险评价

《BMC Environmental Science》：Distribution of 238U, 232Th, and 40K in soils and stream sediments in the Jebba area, Nigeria-an integrated environmental, health and radiological risk assessment

本刊推荐：为评估农业土壤与河流沉积物中放射性污染的环境与公共健康风险，研究人员对尼日利亚杰巴地区开展了238U、232Th和40K的分布特征及放射风险综合评价。研究发现河流沉积物比土壤具有更高的放射风险，232Th是主要风险贡献因子，建议加强持续监测与针对性防护措施。该研究为放射性污染区域的风险管理与公共健康保护提供了重要科学依据。

　　

在我们脚下的土壤和河床的沉积物中，隐藏着一种看不见的风险——天然放射性核素。这些不稳定的原子会释放电离辐射，长期暴露可能对生态系统和人类健康造成潜在威胁。尼日利亚杰巴地区作为农业和人类活动频繁的区域，其环境中放射性核素的分布特征及风险水平一直缺乏系统评估。由于地质背景复杂、水文过程活跃，加之可能的人类活动影响，开展该区域的放射性风险评估显得尤为迫切。

为了回答这些问题，OlaOlorun等研究人员在《BMC Environmental Science》上发表了一项综合研究，系统分析了杰巴地区土壤和河流沉积物中铀-238(²³⁸U)、钍-232(²³²Th)和钾-40(⁴⁰K)的分布特征，并评估了相关的放射学健康风险。该研究不仅揭示了不同环境介质中放射性核素的分布规律，还明确了主要风险驱动因子，为当地环境保护和公共健康管理提供了重要科学依据。

研究人员采用的主要技术方法包括：系统采集了274个样本（137个土壤样本和137个河流沉积物样本），使用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术(HPLC-ICP-MS)分析放射性核素含量，采用国际原子能机构标准方法进行样品处理和质量控制，并运用多种放射风险评价模型（包括镭当量活度、内外危害指数、年有效剂量当量等）进行综合评价，结合统计分析方法（皮尔逊相关分析和主成分分析）探究变量间的关系。

放射性核素活性分析

研究结果显示，土壤中²³⁸U的活性范围为2.11-76.38 Bq/kg，平均值为12.95 Bq/kg；²³²Th为8.08-66.25 Bq/kg，平均26.87 Bq/kg；⁴⁰K为1.57-178.41 Bq/kg，平均39.77 Bq/kg。河流沉积物中的活性普遍较高，特别是²³²Th的平均活性达到109.39 Bq/kg，显著超过UNSCEAR的全球平均值。镭当量活度(Ra_eq)分析表明，土壤的平均值为54.44 Bq/kg，而沉积物为186.34 Bq/kg，但均低于370 Bq/kg的安全限值。

放射危害效应评估

剂量率(DR)分析显示，土壤的平均值为15.52 μR/h，沉积物为55.91 μR/h。外部危害指数(H_ext)和内部危害指数(H_int)评估表明，土壤的放射风险较低，而沉积物的H_int平均值为1.44，超过安全阈值，提示在使用沉积物作为建筑材料时可能存在吸入性风险。空气吸收伽马剂量率(D_air)在土壤中平均为24.33 nGy/h，沉积物中为82.05 nGy/h。

健康风险指标

年有效剂量当量(AEDE)分析表明，土壤的平均值为0.39 mSv/年，而沉积物为1.31 mSv/年，后者超过1 mSv/年的推荐限值。年性腺剂量当量(AGDE)评估显示，沉积物中的值显著高于土壤，表明生殖器官面临更高的辐射风险。

终生超额癌症风险(ELCR)分析显示，土壤中的风险值为0.33-2.43，而沉积物为0.71-18.10，表明确实存在较高的致癌风险。不同器官的有效剂量率评估进一步表明，睾丸、骨髓、肺和卵巢是辐射敏感器官，需要特别关注。

统计分析与空间分布

皮尔逊相关分析显示，²³²Th与所有放射学参数均呈强相关（r > 0.99），表明它是主要的放射风险驱动因子。主成分分析(PCA)进一步证实了²³⁸U、²³²Th和⁴⁰K的协同作用，同时揭示了⁴⁰K的独立行为特征。空间分析表明，放射性核素的分布与地质特征密切相关，杰巴山和莫加山周围区域显示出较高的放射性核素富集。

研究结论强调，杰巴地区土壤和沉积物中的放射性核素分布存在显著差异，河流沉积物由于水动力过程的富集作用表现出更高的放射风险。²³²Th被确定为主要的放射风险贡献因子，其与各项危害指数的强相关性提示需要针对性的风险管理策略。虽然研究区域的整体放射水平在安全范围内，但局部高风险区域的存在仍需引起重视，特别是沉积物用于建筑材料时的潜在风险。

该研究的重要意义在于提供了杰巴地区放射性核素分布的基线数据，建立了完整的放射风险评价体系，并为类似地质环境地区的放射性风险评估提供了方法论参考。研究成果对制定区域环境管理政策、保护公共健康具有重要实践价值，同时也为放射性污染的长期监测和风险预警提供了科学基础。