《Journal of Environmental Radioactivity》：Radioecological dynamics in high-altitude ecosystems: Sources, processes, risk, and early-warning systems in mount Aragats
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•阿拉加茨山作为高空沉积放射性核素的一个动态高山地形陷阱。•按海拔分层采样优化了复杂地形中的基线定义。•先进的建模方法将复杂数据解码为清晰的环境模式。引言高海拔生态系统代表独特的环境档案，记录了历史和当代的放射性沉积。由于其复杂的地形和独特的气候条件，山区充当动态的"地形陷阱
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阿拉加茨山作为高空沉积放射性核素的一个动态高山地形陷阱。
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按海拔分层采样优化了复杂地形中的基线定义。
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先进的建模方法将复杂数据解码为清晰的环境模式。
引言
高海拔生态系统代表独特的环境档案，记录了历史和当代的放射性沉积。由于其复杂的地形和独特的气候条件，山区充当动态的"地形陷阱"，大气沉积、地质异质性和地貌过程相互作用，控制放射性核素的累积、再分配和长期滞留（Guan等，2024；Le Roux等，2008；Pyuskyulyan等，2020；Yuan等，2021）。高海拔增强的湿沉降促进了气溶胶结合放射性核素的高效清除（Cinelli等，2019），导致与相邻低地系统相比，放射性核素库存量升高且空间异质性增强（Sanada等，2018）。
小高加索山脉构成了亚美尼亚高地北侧，是研究这些过程的特别合适的天然实验室。在该区域内，阿拉加茨山——最高的火山构造——在相对有限的空间范围内结合了显著的海拔梯度、特征性的土壤类型和岩性。该山的另一个显著特征是其邻近重要的核基础设施，特别是亚美尼亚核电站（ANPP）（图1），这强调了为环境监控、监管控制和预警系统提供稳健的放射性基线和背景表征的必要性（Movsisyan等，2025, 2023；Movsisyan等，2021b, Movsisyan等，2021a, Movsisyan等，2021；Pyuskyulyan等，2020）。
环境放射性源于天然来源和人为来源，其在陆地生态系统中的分布受地质、大气和生物地球化学过程之间复杂相互作用的控制（Skipperud和Salbu，2018）。原始放射性核素，包括钾-40（K-40）、镭-226（Ra-226）和钍-232（Th-232），源自母岩物质，是人类和非人类生物辐射暴露的主要贡献者（BEIR，2006；Ojovan等，2019；UNSCEAR，2008, 2000）。其空间分布主要受岩性、矿物组成和成土过程控制。相比之下，锶-137（Cs-137）等人工放射性核素由于历史大气核武器试验和核事故而保留了持久的环境足迹（Aoyama，2019；Begy等，2017；IAEA，2015；Steinhauser等，2014）。
在北半球，Cs-137仍然是人类放射性污染最具信息量的示踪剂之一，这归功于其全球扩散特性、与细颗粒土壤的强结合能力以及气候和地形控制的敏感性。众多研究表明，海拔、降水和土地利用在塑造山区Cs-137空间分布方面起着决定性作用（An等，2025；Guillevic等，2026；Huang等，2023；Kumar等，2024；Sanada等，2018；Skuterud和Th?rring，2021），而天然放射性核素则主要受岩性和成土过程控制。同时，陡峭的坡度、浅薄的山地土壤剖面以及强烈地貌侵蚀引发持续的侧向再分配，使得原始放射性核素库存量的计算复杂化（Alewell等，2014；Gourdin等，2014；Mabit和Blake，2019；Pyuskyulyan等，2020）。因此，山地环境中的放射性核素分布经常偏离低地或更均质地形中观察到的模式，使监测和解释面临挑战。
这些限制使山区环境监测在方法论上具有挑战性。有限的可达性和急剧的空间异质性使传统的规则网格采样方案变得不切实际。因此，监测方法必须适应主要的环境控制因素，基于海拔的目标采样是捕获放射性核素分布系统变化的最有效策略之一。建立可靠的原始放射性核素背景水平和动态的人工沉降基线方程对于风险评估、异常检测和预警管理至关重要（Movsisyan，2025；Movsisyan等，2023, 2025）。
最近在阿拉加茨山进行的研究为这些挑战和机遇提供了有据可查的例子。亚美尼亚以山地为主的地形、多样化的火山和沉积地质以及显著的海拔垂直分带，使其成为放射生态学的有趣研究对象（图1）。阿拉加茨山的系统研究表明，Cs-137表现出明显的海拔依赖性模式，而K-40、Ra-226和Th-232则受地源控制，在土壤、苔藓和河流沉积物中均表现如此（Movsisyan等，2025, 2023；N. Movsisyan等，2021a；Nona Movsisyan等，2021；Pyuskyulyan等，2024a, 2020）。这些分析的环境基质组成部分的分解和总分布如图2所示。
此外，先进统计方法的应用表明，如果不明确考虑海拔和地质异质性，传统方法可能会低估自然变异性。在此背景下，按海拔分层的分析和回归建模对于识别系统趋势和为Cs-137等沉降放射性核素定义空间分异的基线值特别有用，反映了大气沉积过程的影响（Movsisyan等，2023；Reimann等，2008）。此外，概率方法，包括蒙特卡洛模拟（Alanazi等，2026；Chafeet等，2026；Jaishi等，2025；Pyuskyulyan等，2024b），提供了通过考虑输入参数的变异性来量化剂量和风险评估不确定性的有效方式。对于天然放射性核素，背景估计受益于稳健统计描述符和地球化学指标的使用（Escare?o-Juarez等，2021；Rudnick和Gao，2003），这允许一致地区分岩源变异性与潜在再分配过程。总之，这些方法支持更准确的基线定义，并加强复杂山地系统的环境监测。
尽管在山地环境中的放射生态学调查日益增多，但将多环境区室、基线开发和高级统计方法相结合的研究所占比重仍然有限。对于阿拉加茨山，一系列长期研究产生了有关放射性核素在不同环境区室中分布的有价值信息，为从环境放射性角度表征这一区域重要的山地系统提供了坚实基础。本综述将这些已发表的发现综合为统一框架，以突出方法论方法，提高对放射性核素行为的理解，并支持山地环境的放射生态监测。
以阿拉加茨山作为代表性的高海拔系统，本综述结合国际知识与长期区域调查，展示了如何将多区室观测、基于海拔的监测、统计稳健的基线定义、回归建模和风险评估整合为放射生态监测的可转移框架。该框架支持改进的环境监测，加强基线表征，并为受天然和人为辐射源影响的山区核应急准备和预警系统做出贡献。
章节摘要
山地环境中放射性核素的来源与起源
山地环境中的放射性反映了地源、宇宙成因和人为来源的共同影响，其相对贡献在不同空间和时间尺度上有所变化。山地系统的固有特征——陡峭地形、复杂地质结构和增强的大气-表面相互作用——放大了这些影响，导致放射性核素分布异质。区分这些来源组分对于定义
控制放射性核素行为的环境过程
山区放射性核素的空间分布和环境命运受一系列相互关联的大气、成土、生物和水文过程控制。高海拔梯度、异质岩性和强烈地貌活动创造了与低地地区不同的路径。在这样的系统中，放射性核素行为必须被解释为在多个环境区室中作用的过程耦合的结果。
方法论与空间评估方法
山地环境的放射生态监测需要能够考虑强空间异质性、有限可达性和不均匀采样覆盖的方法论方法。海拔、岩性、土地利用和地形条件的快速变化可能限制了为更均质景观开发的传统方法的适用性（Movsisyan，2025；Sanada等，2018）。因此，采样设计、基线表征和空间建模应
案例研究综合：阿拉加茨山模型
本节将阿拉加茨山先前发表的研究成果整合为统一的放射生态学框架，连接放射性核素来源、环境过程、监测策略、基线表征、空间建模和辐射剂量评估。综合考察它们的相互联系，以识别整个山地系统中放射性核素行为的主导控制因素。因此，阿拉加茨山为评估海拔依赖性提供了代表性案例
对环境监测和预警系统的影响
阿拉加茨山放射性核素分布的综合表征为过程驱动的环境监测和预警系统提供了基础。通过结合海拔依赖性模式、多区室观测、基线表征和辐射剂量评估，所提出的框架可以支持常规监测和受核基础设施影响的山区异常辐射信号的识别。一个核心组件是
结论
本综述综合了当前对山地环境中放射性核素行为的理解，以阿拉加茨山火山复合体作为代表性的高海拔模型，突出了地质、大气和地貌过程如何相互作用以控制环境放射性。作为小高加索山脉中突出的高海拔构造，阿拉加茨山充当有效的"地形陷阱"，拦截远距离大气传输，同时
利益冲突声明
作者声明她没有已知的与本文报告的工作可能相互影响的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到高等教育和科学委员会（RA MESCS）在研究项目24LCG1E012框架下的支持。
Nona Movsisyan
