韩国自然放射性核素Be-7与K-40沉降的环境驱动机制：气象与地质因素的多维解析

本研究针对韩国15个地区Be-7（铍-7）和K-40（钾-40）的沉降差异，通过方差分析与相关性检验，揭示了气象（降雨、风速、PM2.5 ）与地质（花岗岩分布、海拔）因素对两类核素的差异化调控机制，为复杂环境下的放射性评估提供了可迁移分析框架。

　　

在大气科学与环境放射学的交叉领域，自然放射性核素如同地球系统的“化学指纹”，记录着从宇宙射线到岩石风化的复杂过程。其中，短寿命的铍-7（Be-7）和稳定的钾-40（K-40）分别代表了两类典型环境示踪剂——前者诞生于高空宇宙射线轰击氮氧原子（宇宙成因，cosmogenic），后者则蛰伏于地壳钾矿物中（陆源，lithogenic）。尽管二者均被广泛用于环境监测，但以往研究多聚焦单一核素或局部区域，对气象-地质多维驱动力的协同作用缺乏系统性解析。韩国因其复杂地形（70%山地）、季风气候及高密度监测网络，成为探究这一科学问题的天然实验室。

韩国国防部下属研究团队在《Journal of Environmental Radioactivity》发表论文，通过2014-2022年15个站点的多参数监测，首次构建了Be-7与K-40的全国尺度环境响应模型。研究采用单因素方差分析（ANOVA）和皮尔逊相关性检验，整合了降雨量、PM_2.5
、风速、太阳黑子数等气象数据，以及花岗岩分布、海拔高程等地质参数，揭示了两类核素截然不同的环境行为模式。

关键技术方法
研究依托韩国国家环境辐射监测网络，采集15个行政区的降水与沉降样品（2014-2022），采用γ能谱法测定Be-7（477.6 keV）和K-40（1460.8 keV）活度。气象数据来自韩国气象厅，地质参数基于1:50,000数字化地质图。统计分析采用SPSS软件，空间可视化通过ArcGIS实现。

研究结果

区域环境特征
PM_2.5
在中部城市最高（首尔年均26 μg/m³
），风速在沿海地区突出（釜山3.4 m/s），降雨呈西南-东北递增趋势（全罗南道年均1800 mm）。这些差异为解释核素空间分异提供了基础。

气象变量影响
Be-7沉降与降雨量呈显著正相关（r=0.72），印证湿沉降主导作用；但其雨水浓度随降雨稀释而降低，体现“冲刷-稀释”双重效应。PM_2.5
通过气溶胶吸附提升Be-7沉降（r=0.61），而太阳活动高峰年其产量增加19%。K-40则对气象参数迟钝，仅与风速弱相关（r=0.28）。

地质控制效应
花岗岩分布解释K-40变异的42%（p<0.01），如庆尚北道（花岗岩占比68%）活度达4.2 mBq/L，远超沉积岩区（1.8 mBq/L）。海拔每升高100米，K-40增加0.15 mBq，反映岩石风化随高程增强。Be-7无显著地质依赖性。

季节与空间格局
Be-7春季峰值（3-5月）对应平流层入侵增强，冬季次峰与逆温层相关；K-40冬季高值源于少雨期尘埃再悬浮。空间上，Be-7在南部沿海富集（受台风输送），K-40在北部山地突出（花岗岩广布）。

结论与意义
该研究首次在区域尺度上量化了气象-地质系统对Be-7和K-40的差异化调控：Be-7是大气过程的“灵敏探针”，其波动编码着从太阳活动到气溶胶动力学的多维信息；K-40则化身“地质罗盘”，精准指示岩石组成与地形效应。这种二分法不仅深化了对自然放射性核素环境行为的认知，更构建了可推广至其他复杂环境（如火山岛链、高原盆地）的分析范式。实际应用中，Be-7/K-40比值可作为新型环境指标，区分大气传输与地质源贡献，为辐射安全评估提供更精准的本地化参数。韩国国防部的这一成果，也为东亚季风区环境放射生态学研究树立了多学科融合的典范。