全球采矿区土壤、采矿残留物及水体中天然与人工增强放射性（NORM/TENORM）：1976–2026年文献的系统综述与多变量综合分析

《Journal of Environmental Radioactivity》：Natural and technologically enhanced radioactivity (NORM/TENORM) in soils, mining residues and waters of mining areas worldwide: a systematic review and multivariate synthesis of the 1976–2026 literature

　　

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  综合了来自103个国家1308项采矿研究的NORM/TENORM数据。
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  校正后，尾矿/残渣中的²²⁶Ra（²³⁸U）浓度是土壤的6.6倍。
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  中位数²³²Th/²²⁶Ra（²³⁸U）比值为0.30–0.56，可区分磷矿开采和铀矿开采。
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  45%的地下水和83%的矿井水记录中铀浓度超过30 μg L^?1。
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  53%的矿井水记录中²²⁶Ra浓度超过1 Bq L^?1，需要统一报告标准。

引言

铀、钍及其衰变产物与⁴⁰K广泛存在于地壳中，它们在土壤中的活度浓度定义了天然本底暴露的陆地组成部分，据估计全球以人口加权的空气中吸收剂量率约为59 nGy h^?1（UNSCEAR, 2000）。采矿和矿物加工改变了这些放射性核素的自然分布：开采、破碎、化学选矿和废物处置过程将它们富集于产品、残渣和废水中，使其进入地表水和地下水，并以粉尘和氡的形式扩散。含有这些放射性核素的物质称为天然放射性物质（NORM），而那些放射性核素浓度因此类过程而增加的物质则称为技术增强型天然放射性物质（TENORM）。根据国际原子能机构基本安全标准，当放射性核素活度浓度超过铀系和钍系1 Bq g^?1或⁴⁰K 10 Bq g^?1时，涉及此类物质的活动须遵守计划照射情况的有关规定（IAEA, 2014）。

采矿的辐射学意义不仅限于铀矿。沉积型磷矿石中富集有²³⁸U及其子体，湿法磷酸生产将大部分²²⁶Ra转移至磷石膏中（Rutherford et al., 1994; IAEA, 2013）。含独居石的重矿砂和稀土元素（REE）矿石携带高浓度²³²Th（IAEA, 2011）；石油和天然气生产产生的结垢物和污泥中富集有²²⁶Ra和²²⁸Ra，它们与硫酸钡和硫酸锶共同沉淀（IAEA, 2003a）；燃煤将放射性核素富集于飞灰和底灰中（Papastefanou, 2010）。金属矿山，包括金、锡、铜和铁矿的开采，以及小规模和非正规采矿，也通过废石、尾矿和酸性矿井排水使NORM活化迁移（IAEA, 2003b, 2006）。

尽管已发表数千项针对特定场地的调查，但证据仍因行业、基质、分析技术和报告惯例而分散。个别研究通常将其结果与UNSCEAR全球平均值进行比较并计算辐射危害指数。先前的综述已涉及单一行业，如磷石膏（Rutherford et al., 1994; Tayibi et al., 2009）、铀矿尾矿（Abdelouas, 2006）、燃煤残渣（Papastefanou, 2010）、石油行业（Ali et al., 2019）和稀土矿开采（Haque et al., 2014），或单一地区，如尼日利亚的采矿场地（Paul et al., 2022）和非洲（Mphaga and Rathebe, 2026）。然而，据作者所知，尚无任何跨行业和跨大陆的定量综合研究来检验采矿是否系统性地提高了放射性核素水平、哪些区室和行业增幅最大，以及能否识别出具有行业特征的放射性核素指纹。

本综述的范围是广义的NORM管理中所使用的采矿和矿物加工概念，包括碳氢化合物开采和燃煤燃烧残渣。其目标是：(i) 绘制1976年至2026年五十年间关于全球矿区土壤、沉积物、残渣和水体中放射性核素的文献图谱；(ii) 量化活度浓度并与国际参考值和指导值进行比较；(iii) 检验不同行业和环境基质之间的差异；(iv) 识别采矿类型的多变量放射性核素特征；(v) 评估其对饮用水质量和外照射剂量的影响；以及(vi) 识别证据基础中的差距和偏倚，以指导未来研究和报告。具体而言，检验了四个假设：(H1) 采矿影响区域的土壤中²²⁶Ra（²³⁸U）、²³²Th和⁴⁰K含量高于UNSCEAR全球中位数及当地本底土壤；(H2) 在考虑行业、地区和发表年份后，尾矿和残渣相对于土壤存在富集；(H3) ²³²Th/²²⁶Ra（²³⁸U）活度比和多变量放射性核素谱在不同行业间存在系统性差异；以及(H4) 矿区水体经常超过铀和镭的饮用水指导值。

章节摘要

方法、信息来源和筛选

本综述遵循PRISMA 2020声明（Page et al., 2021），完成的核查清单作为补充材料提供。检索分三批进行，并结合引文追溯。第一批检索（2026年9月28日）查询了两个互补来源：Elicit，一个基于Semantic Scholar语料库的AI辅助语义搜索引擎（16条语义查询，每条100条记录，加上1条PubMed限定查询200条记录，共1800条记录），以及OpenAlex（Priem et al., 2022

证据基础的特征

1308项具有可提取数据的研究（表1）覆盖103个国家，发表时间为1976年至2026年（中位数为2016年）。在所提取的4532个数值中，55%为算术平均值，25%为范围（以其几何中点汇总），11%为单一值，仅1.3%为几何平均值或中位数；8%为无中心值的最大值或检测限。铀矿（345项研究）、磷矿（156项）、锡/稀土/重矿砂（153项）、金矿（119项）和煤（189项）是研究最频繁的行业，

土壤：温和的平均增幅与偏重的高值尾部

本综合研究的一个核心结果是，采矿并非均匀地提高土壤中的放射性核素水平。在300条受污染土壤记录中，中位数²²⁶Ra（²³⁸U）和²³²Th浓度仅分别高于UNSCEAR全球中位数11%和26%，而⁴⁰K则低于参考值。然而，增幅呈显著右偏分布（几何标准差5.8；P95为1857 Bq kg^?1）：大多数矿区周围土壤仍处于自然范围内，而少数集中于铀矿和油气开采环境的土壤则达到

结论

1976年至2026年间发表的关于矿区放射性的研究，本综述综合了来自103个国家1308项研究的数据，表明：(1) 矿区周围土壤相对于全球中位数平均仅呈适度富集，但分布具有由铀矿和油气环境驱动的重高值尾部；(2) 尾矿和残渣是主要的TENORM区室，约三分之一的记录超过1 Bq g^?1；(3) ²³²Th/²²⁶Ra（²³⁸U）比值可区分

稿件制备过程中生成式AI及AI辅助技术的声明

在本文编制过程中，作者使用了Elicit（文献检索）和Claude（Anthropic）辅助进行数据库查询、基于规则的筛选分类器开发、用于估计检索召回率的基准参考文献适用性评估、摘要层面的数据提取、统计编程以及稿件起草。在使用这些工具后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对稿件内容承担全部责任。

利益冲突声明

? 作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

Edmundo Escare?o-Juarez