巴西贝洛奥里藏特市城市采石场地区环境γ辐射与室内氡的集成空间分析

《Applied Radiation and Isotopes》：Integrated Spatial Analysis of Environmental Gamma Radiation and Indoor Radon in Urban Quarry Areas of Belo Horizonte, Brazil

　　评估了贝洛奥里藏特市停用城市采石场周围的环境伽马辐射应用空间插值和缓冲区分析来表征放射性梯度将伽马辐射模式与先前报道的采石场岩石中的放射性核素浓度进行比较整合了附近住宅环境的室内氡气测量数据评估了采石场距离、伽马辐射与室内氡气浓度之间的关系**引言**天然放射性是指源自环境中天然来源的辐射，主要包括两个组成部分：来自地外来源的宇宙辐射，以及由地壳中天然存在的放射性核素发出的地面辐射。最重要的地面放射性核素包括铀-238、钍-232和钾-40。铀-238衰变后形成氡-222，这是一种放射性惰性气体，可从土壤和岩石迁移至环境（UNEP, 2016）。氡气无色、无味、无嗅，主要通过吸入途径造成健康风险：其短寿命衰变产物（如钋-218和钋-214）可在肺上皮沉积，释放α粒子损伤呼吸道组织（ICRP, 2010）。天然电离辐射来源占全球人口暴露量的大部分，对大多数人而言超过所有人工来源的贡献之和。全球天然辐射年均有效剂量约为3.0 mSv，范围为1至14 mSv，取决于地理和地质条件。在这些来源中，氡气（氡-222）及其衰变产物贡献最大，约占每年1.4 mSv。总体而言，氡气估计约占天然辐射暴露总年均剂量的47%，被确认为已知的肺癌致癌物，是仅次于吸烟的全球第二大肺癌成因（UNSCEAR, 2024; WHO, 2009, 2025）。外部伽马辐射和室内氡气的评估为人类暴露于天然电离辐射提供了互补信息，因为这两种途径都可能受到地质环境中天然放射性核素分布的影响。地面伽马辐射主要与岩石、土壤和建筑材料中存在的铀-238、钍-232和钾-40有关，而室内氡气浓度反映了建筑物内氡气的生成、传输和积聚情况（UNSCEAR, 2024）。因此，尽管这些代表了不同的暴露途径，但它们可能具有共同的地质和矿物学控制因素。这种关系已在不同的地质和城市环境中通过互补的测量方法进行了研究。例如，Mbida Mbembe等人（2021）在喀麦隆南部埃博洛瓦的33栋住宅中同时评估了室内氡气和外部伽马剂量率，使用被动CR-39探测器测量氡气，便携式NaI(Tl)闪烁探测器测量伽马辐射。在巴西贝洛奥里藏特，即本研究考虑的同一研究区域，Takahashi等人（2026）在超过500户分布在规则空间网格上的住宅中调查了这些变量，使用由CR-39探测器和热释光剂量计组成的综合监测系统，在旱季和雨季调查期间进行测量。类似地，Rubiano等人（2026）在西班牙梅利利亚进行了环境放射性评估，将27个土壤样本中的放射性核素测量与47次原位地面伽马辐射测量相结合。作者将这些数据与地质信息和空间分析相结合，以表征环境放射性的分布，并利用地面伽马辐射作为指标，绘制了氡气暴露潜力图。这些研究展示了调查伽马辐射与氡气之间关系的不同方法，从住宅环境中的同步测量到基于地质和环境指标的空间评估。它们还强调，这些变量之间的关系可能受地质背景和室内氡气积聚条件的调控。特别是，室内氡气浓度还受土壤渗透性、建筑特征、通风、占用模式和气象条件的影响（ICRP, 2010）。因此，研究它们的空间关联有助于确定具有较高外部伽马辐射的区域是否也倾向于表现出较高的室内氡气浓度，并评估伽马辐射作为地质成因氡气潜力较高区域指标的可能性。贝洛奥里藏特都会区（RMBH）位于地质基底富含与铁矿四边形相关的花岗岩和片麻岩的区域，为天然放射性的增强提供了有利条件。这些岩性以含有较高浓度的铀、钍和钾而闻名（TAKAHASHI et al., 2022）。在此地质背景下，贝洛奥里藏特出露岩石的存在和历史采石活动在塑造城市对天然辐射的暴露方面发挥着重要作用。自城市建立以来，该市广泛使用从当地采石场开采的材料，如花岗岩、片麻岩和石英岩，用于建筑建造和街道铺装。尽管许多这些采石场目前已停用或废弃，但它们仍然是城市景观的一部分。由于这些岩石源自天然放射性的地质环境，它们在城市基础设施中的使用可能促进了富含放射性核素的材料在城市不同区域重新分布（CORREA, 2019）。先前的研究已在RMBH中识别出放射性异常，特别是在贝洛奥里藏特中心城市区域内。Duarte等人（2017）报告了住宅和城区的伽马辐射水平和氡气浓度偏高，包括超过国际推荐参考水平的数值。这些异常在由Contorno大道界定的区域内尤为明显，这是该市最古老、城市化程度最高的区域之一。该研究表明，尽管当地地质起着基本作用，但这些异常的部分也可能与人为因素有关，特别是采石场来源材料在城市铺装和建筑中的历史使用。尽管先前的研究已在不同的地质和城市环境中调查了外部伽马辐射与室内氡气之间的关系，但这些变量与城市采石场之间的空间行为仍未得到充分探索。特别是，环境伽马辐射随距前采石场地点距离变化的程度，以及这些空间模式是否反映在附近建筑物中的室内氡气浓度中，尚未在贝洛奥里藏特得到专门评估。因此，本研究旨在调查贝洛奥里藏特停用采石场、环境伽马辐射水平和室内氡气浓度之间的空间关系。**分节摘要****材料与方法**贝洛奥里藏特市（巴西）位于圣弗朗西斯科克拉通和铁矿四边形内，这是一个地质复杂的区域，以富含铀、钍和钾的太古代花岗岩和片麻岩地层为特征。因此，该市约70%的基底由贝洛奥里藏特复合体组成，这通过放射性衰变过程对伽马辐射和氡气产生的天然本底水平做出了贡献。除...**采石场区域周围的伽马辐射**通过IDW插值地图并结合所研究采石场的位置，评估了贝洛奥里藏特环境伽马辐射的空间变异性。这种空间表征（图1）能够初步评估与采石场分布相关的放射性梯度，并支持后续基于距离缓冲区的定量分析。不同采石场周围缓冲距离获得的中位伽马辐射计数率为...**结论**本研究证明了贝洛奥里藏特停用城市采石场与环境伽马辐射水平升高之间明显的空间关系，辐射强度随距采石场区域距离的增加而一致降低。空间插值和基于缓冲区的分析揭示了与区域地质背景一致的放射性梯度，与先前研究的比较表明，采石场相关材料可能对观察到的城市现象有潜在贡献...**CRediT作者贡献声明****Isabela Nicomedes Silva Ferreira：** 可视化、方法论、调查、形式分析、数据整理。**Júlia Batista Severo：** 写作–审阅与编辑、软件、方法论、调查、形式分析、数据整理。**Walter de Brito：** 调查、数据整理。**Zildete Rocha：** 资源、调查、数据整理。**Laura Cardoso Takahashi：** 监督、方法论、调查、形式分析、数据整理。**Bárbara Braga Gualberto Correa：** 调查、数据整理。**Ricardo****未引用参考文献**Mbida Mbembe et al., 2023; National Nuclear Safety Authority, 2025; United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation Sources, 2024; World Health Organization, 2025.**关于在稿件准备中使用生成式AI和AI辅助技术的声明**在准备本稿件过程中，作者仅使用Grammarly、NotebookLM和ChatGPT来协助语法修订、语言润色以及提高文本的清晰度、流畅性和整体组织。在使用这些技术后，作者对整个稿件进行了批判性审阅和编辑，并对所提交和发表作品中内容的准确性、完整性和原创性承担全部责任。**利益冲突声明**? 作者声明他们不存在可能影响本文工作的已知竞争性财务利益或个人关系。**致谢**作者感谢CDTN/CNEN、国家科学与技术发展委员会（CNPq）以及米纳斯吉拉斯州研究基金会（FAPEMIG）的支持。---J.B. Severo|I.N.S Ferreira|Z. Rocha|W. de Brito|B.B.G. Correa|L.C. Takahashi|R.G. Passos