编辑推荐：
本研究针对环境中放射性核素（尤其镭）迁移这一重要问题，在法国蒙捷山毛榉林生态系统开展镭生物地球化学循环研究。通过测量多 compartments 中226Ra 和228Ra 浓度等，发现植被吸收通量占主导，约 95% 凋落物源 Ra 留土壤，为相关研究提供新视角。
在环境放射性核素的研究版图中，镭（Ra）如同一位神秘又危险的 “不速之客”，因其在自然放射性物质（NORM）中占据主要辐射暴露风险地位，始终牵动着科学界的神经。作为碱土金属中最重的成员，镭的化学性质与植物生长必需的钙（Ca）、镁（Mg）相近，这使得它极易通过土壤 - 植物系统进入食物链，对人类健康构成潜在威胁。然而，长期以来，学界对镭在森林生态系统中的生物地球化学循环机制知之甚少，尤其是植被对镭的吸收、转运及留存过程，以及镭与碱土阳离子（如钙）的收支关系尚未形成完整清晰的认知。传统模型往往低估植被对镭的吸收能力，且忽视了镭在多年生植物组织中的长期积累效应，这些知识空白如同迷雾，阻碍着对放射性核素环境行为的精准预测与风险评估。
为驱散这层迷雾，法国国家农业、食品与环境研究院（INRAE）与法国国家放射性废物管理机构（Andra）的研究人员将目光聚焦于法国默兹省蒙捷的山毛榉林实验基地，在这片被精心监测的生态系统中，展开了一场关于镭循环的深度探索。他们的研究成果发表在《Applied Geochemistry》，为理解镭在自然环境中的复杂旅程提供了关键钥匙。
研究人员采用了多维度的技术手段：首先，对生态系统各组分（土壤溶液、植被、土壤样本）中的226Ra 和228Ra 浓度进行精准测量，这两种同位素如同 “化学指纹”，能揭示镭的来源与迁移路径；其次，开展原位凋落物分解实验，通过追踪凋落物在不同分解阶段的镭释放动态，解析生物返回通量的奥秘；此外，结合放射性不平衡分析（如228Ra/232Th 比值），定量评估镭的淋溶通量与植被吸收效率。研究过程中，对土壤溶液的化学成分分析、植物各器官（细根、叶片等）的同位素比值测定以及通量模型的构建，共同构成了破解镭循环密码的关键技术链。
结果：同位素示踪下的镭循环图景
通过228Ra/226Ra 同位素比值在不同生态组分中的差异，研究团队成功区分了 “富228Ra” 的风化输入与 “贫228Ra” 的生物返回通量。土壤溶液中输出的镭主要源自凋落物分解，但这一过程存在明显滞后性 —— 凋落物需在落地 12-18 个月后才开始释放镭，这与钙的缓慢释放规律相似，暗示镭与有机物质可能存在紧密结合。细根中的同位素比值则揭示了一个重要现象：树木吸收的镭主要来源于矿物土壤风化，而非凋落物分解产物，这意味着传统模型中假设的 “植被对凋落物源镭的大量再吸收” 可能并不成立，数据显示约 95% 的凋落物源镭滞留在土壤中，未被植物重新利用。
通量计算进一步颠覆了传统认知：植被的吸收与返回通量在镭的循环中占据绝对主导地位，远超土壤溶液输出或大气输入通量。土壤中的228Ra/232Th 放射性不平衡为估算镭淋溶通量提供了关键依据，结果表明，植被吸收的镭中，7-23% 被整合到一年生非多年生生物量中，12-43% 分配至新生生物量增量，而高达 34-80% 的镭则意外地积累在山毛榉树的多年生结构（如边材）中，这一发现揭示了镭在植物体内可能经历多年持续积累的过程。
结论与讨论：打破常规的启示
这项研究首次在森林土壤 - 植物系统中建立了镭的完整收支预算，揭示了植被在镭循环中的核心作用。凋落物分解释放镭的滞后性，与树木内部镭转运的缓慢特性相呼应，暗示镭可能通过与植物细胞壁或有机聚合物的强结合作用，在组织中形成稳定储存。多年生组织中镭的显著积累表明，传统模型仅关注一年生生物量的做法可能严重低估了植被对镭的实际吸收量，尤其是对于钙等碱土阳离子的预算分析，需纳入树木多年生结构的储存效应。
尽管山毛榉树对镭的固定机制未必适用于所有树种，但研究强调了开展物种特异性分析的重要性 —— 深入解析树木各组分（包括边材的径向变化）的镭分布，是避免低估植被吸收量的关键。这一成果不仅为放射性核素的环境风险评估提供了新范式，也为理解碱土阳离子在生态系统中的循环逻辑开辟了新维度，提醒科学界在构建元素收支模型时，需充分考虑生物系统的复杂性与时间尺度效应。随着全球工业化进程中自然放射性物质的环境释放问题日益凸显，此类研究如同灯塔，为预测镭等有毒核素的迁移轨迹、守护生态与人类健康提供了坚实的科学基石。
