Radioactivity concentrations in Soils in Beijing, China from 2019 to 2025
حللت هذه الدراسة 137 عينة تربة من جميع المناطق الإدارية الست عشرة في بكين بين عامي 2019 و2025، ووجدت أن تركيزات النويدات المشعة الطبيعية (²²⁶Ra، ²³²Th، ⁴⁰K) كانت متسقة عموماً عبر السنوات ولكنها كانت أعلى في المناطق الجبلية، بينما ظلت مستويات ¹³⁷Cs الاصطناعية منخفضة، مما يشير إلى عدم وجود انبعاثات صناعية كبيرة وأن القيم الإجمالية تقع ضمن النطاقات العالمية.
المؤلفون الأصليون:qinghua Meng, yuxia kong, bin bai, yongzhong ma, limeng cui
تخيل الأرض تحت قدميك كمكتبة عملاقة وصامتة. معظم الكتب على الرفوف ليست سوى مجرد تراب وصخور عادية، ولكن بداخلها تختبئ "أشباح" صغيرة غير مرئية تُسمى النويدات المشعة. بعض هذه الأشباح موجودة منذ تشكل الأرض، مثل أسلاف قدامى لا يغادرون المنزل أبدًا (وهذه هي النويدات المشعة الطبيعية). أما البعض الآخر فهم زوار جدد، مثل مسافرين وصلوا بعد أحداث عالمية كبرى في منتصف القرن العشرين (وهذه هي النويدات المشعة الاصطناعية). ورغم أننا لا نستطيع رؤيتنا، إلا أنها موجودة دائمًا، تهمس بالطاقة بلطف في العالم. يهتم العلماء بهذه الهمسات لأنه إذا ارتفع مستوى الصوت فجأة، فقد يعني ذلك أن شخصًا ما يعبث بالمكتبة — رب الله، ربما عن طريق إلقاء النفايات الصناعية أو وقوع حادث نووي. لذا، فإن فحص التربة يشبه الاستماع إلى الضوضاء الخلفية للمكتبة للتأكد من أن كل شيء لا يزال هادئًا وآمنًا.
هذا هو بالضبط ما فعله فريق من الباحثين من مركز بكين للوقاية من الأمراض ومكافحة الأوبناء في دراسة جديدة. لقد قرروا الغوص بعمق في تربة بكين، الصين، ليعملوا مثل محققي الإشعاع. بين عامي 2019 و2025، لم ينظروا إلى بقعة واحدة فحسب؛ بل سافروا إلى جميع مناطق المدينة الست عشرة، وجمعوا 137 عينة تربة مختلفة. فكر في الأمر كأنه "اختبار شم" ضخم متعدد السنوات لتراب المدينة لمعرفة ما إذا كان ضجيج الإشعاع الخلفي قد تغير. كانوا يستمعون تحديدًا لأربعة أنواع من الأشباح المشعة: الراديوم-226، والثوريوم-232، والبوتاسيوم-40، والسيزيوم-137. الثلاثة الأولى هي سكان طبيعيون وطويلو الأمد، بينما السيزيوم-137 هو الشبح الاصطناعي، الذي عادة ما يكون متبقيًا من الاختبارات النووية القديمة أو الحوادث.
استخدم الفريق آلة فائقة الحساسية، تشبه عداد جيجر عالي التقنية لكن بقدرات مضاعفة، لعد كمية الطاقة التي تطلقها هذه الأشباح. ووجدوا أن السكان الطبيعيين يتصرفون تمامًا كما هو متوقع. ظلت مستويات الراديوم-226، والثوريوم-232، والبوتاسيوم-40 ثابتة تقريبًا عامًا بعد عام، حيث حامت الأرقام المتوسطة حول 25.6 و31.4 و585 بيكريل/كجم على التوالي. وأظهرت البيانات عدم وجود تغييرات كبيرة من عام 2019 إلى 2025، مما يشير إلى أنه لم يقم أحد بإلقاء نفايات مشعة إضافية في التربة خلال هذه الفترة.
ومع ذلك، لعبت جغرافيا بكين دورًا في القصة. فالمدينة بها جبال في الشمال الغربي وسهول منبسطة في الجنوب الشرقي. واكتشف الباحثون أن التربة في الجبال تحتوي على مستويات أعلى قليلاً من الراديوم-226، والثوريوم-232، والسيزيوم-137 مقارنة بالسهول المنبسطة. يبدو الأمر كما لو أن الجبال تتمسك بهذه الجسيمات المشعة بقوة أكبر قليلاً من الأراضي المنبسطة، لكن هذا اختلاف طبيعي وليس علامة على التلوث.
وعندما يتعلق الأمر بالشبح الاصطناعي، السيزيوم-137، كانت الأخبار مطمئنة للغاية. المستوى المتوسط الذي تم العثور عليه هو 0.86 بيكريل/كجم وهو رقم ضئيل. وأشار الباحثون إلى أن هذا الرقم في الواقع أقل مما تم العثور عليه في بكين قبل عقود، وهذا منطقي لأن السيزيوم-137 يتلاشى ببطء مع مرور الوقت (لديه عمر نصف يبلغ حوالي 30 عامًا). والأهم من ذلك، وجدت الدراسة عدم وجود دليل على أي إصابات جديدة يمكن اكتشافها من هذا النويد المشع الاصطناعي في التربة بين عامي 2019 و2025.
في النهاية، تخلص الورقة البحثية إلى أن التربة في بكين آمنة ومستقرة. مستويات الإشعاع الطبيعي تقع تمامًا ضمن النطاق الطبيعي المشاهد في جميع أنحاء العالم، ولا توجد علامات على تلوث صناعي جديد أو تسربات نووية. ويقترح الباحثون أن وضع أذن على هذا الضجيج الخلفي لا يزال أمرًا مهمًا، تحسبًا لتغير القصة في المستقبل، ولكن في الوقت الحالي، فإن مكتبة تربة بكين هادئة، وآمنة، وتتصرف تمامًا كما أرادت الطبيعة.
ملخص تقني: تركيزات النشاط الإشعاعي في التربة في بكين، الصين (2019–2025)
بيان المشكلة تعد التربة مكونًا أساسيًا للأنظمة البيئية البرية ووسطًا رئيسيًا للتعرض الإشعاعي البشري. وبينما تنتشر النويدات المشعة الطبيعية (مثل 226Ra و 232Th و 40K) والنويدات المشعة الاصطناعية (تحديدًا 137Cs) في كل مكان في البيئة، فإن المراقبة المستمرة والمحددة إقليميًا أمر ضروري للتمييز بين التباينات الخلفية الطبيعية والتلوث البشري المحتمل. وفي بكين، تستدعي عمليات التوسع الحضري السريع والتعديلات الصناعية، بما في ذلك التغيرات في استهلاك الفحم، إجراء تقييم محدث لإشعاعية التربة لإنشاء خط مرجعي موثوق وكشف أي انبعاثات صناعية كبيرة أو ترسبات للنويدات المشعة الاصطناعية.
المنهجية أجرى البحث استقصاءً شاملاً في جميع المناطق الإدارية الـ 16 في بكين على مدى فترة سبع سنوات (2019–2025).
استراتيجية أخذ العينات: تم جمع ما مجموعه 137 عينة تربة سنويًا بين شهري مارس وأبريل. اختيرت المواقع في مناطق مسطحة ومفتوحة باستخدام طريقة أخذ العينات من خمس نقاط لجمع تربة سطحية (بعمق 0–5 سم). تمت إزالة الشوائب المرئية، وخلط العينات الفرعية لتكوين مركبات متجانسة.
تحضير العينات: جُففت العينات في الفرن عند درجة حرارة 105 مئوية، ونُخلت عبر منخل بفتحات 50 مش (300 ميكرومتر)، ثم وُضعت في حاويات من البولي إيثيلين. حُفظت لمدة أربعة أسابيع للسماح للنويدات المشعة الوليدة بالوصول إلى حالة التوازن الإشعاعي مع نظائرها الأم.
الأجهزة المستخدمة: أُجريت القياسات باستخدام مطياف أشعة غاما من نوع الجرمانيوم عالي النقاء (HPGe) من طراز GEM-MX7080P4 المزود بدرع رصاص مركب. تمت معايرة النظام باستخدام مواد مرجعية قياسية يمكن تتبعها إلى المعهد الوطني للمقاييس في الصين.
التحليل: تم تحليل قمم أشعة غاما النوعية لتحديد تركيزات النشاط الإشعاعي: 226Ra (عبر قمم 214Pb و 214Bi)، و 232Th (عبر قمم 208Tl و 228Ac)، و 40K، و 137Cs. تراوحت أوقات العد من 48 إلى 72 ساعة.
النهج الإحصائي: استخدم تحليل البيانات برنامج SPSS. استُخدم معامل ارتباط بيرسون للعلاقات بين النويدات المشعة، بينما استُخدم اختبار كروكسال-واليس واختبار مان-ويتني يو لتقييم الاختلافات عبر السنوات وأنواع الأراضي (السهول مقابل الجبال)، مع تطبيق تصحيح بونفيروني للمقارنات المتعددة.
النتائج الرئيسية
الاستقرار الزمني: كانت متوسطات تركيز النشاط السنوية لفترة الدراسة هي:
137Cs: 0.72 – 1.06 بيكريل/كجم (المتوسط العام: 0.86 بيكريل/كجم) لم تُلاحظ أي اختلافات ذات دلالة إحصائية في تركيزات النشاط لأي من هذه النويدات المشعة عبر السنوات من 2019 إلى 2025 (P>0.05).
التباينات المكانية:
التضاريس: أظهرت العينات التي جُمعت من المناطق الجبلية تركيزات أعلى بكثير من 226Ra و 232Th و 137Cs مقارنة بتلك المأخوذة من السهول (P<0.05).
البوتاسيوم: لم يتم العثور على فرق معنوي في تركيزات 40K بين تربة الجبال والسهول (P>0.05).
الارتباطات: تم تحديد ارتباط إيجابي قوي بين 226Ra و 232Th (r=0.896,P<0.001)، مما يشير إلى أصل جيولوجي مشترك.
التحليل المقارن: كانت مستويات 137Cs في هذه الدراسة (المتوسط 0.86 بيكريل/كجم) أقل بشكل ملحوظ من القيم المسجلة في بكين خلال الفترة 1982–1987. وكانت مستويات 226Ra أعلى من تلك المسجلة في دراسة لبكين عام 1988، والتي يرجح المؤلفون أنها قد تعود إلى الإثراء البشني المنشأ الناتج عن استخدام الفحم أو أسمدة الفوسفات، رغم عدم اكتشاف أي انبعاث صناعي كبير في الفترة الحالية.
الأهمية والادعاءات يخلص المؤلفون إلى أن البيانات تدعم النتيجة القائلة بأنه لم تكن هناك انبعاثات صناعية كبيرة للنويدات المشعة الطبيعية، ولا توجد انبعاثات يمكن اكتشافها للنويدة المشعة الاصطناعية 137Cs في تربة بكين بين عامي 2019 و2025. تقع متوسطات تركيزات النشاط لـ 226Ra و 232Th و 40K ضمن النطاق العالمي الذي أبلغ عنه لجنة الأمم المتحدة العلمية المعنية بآثار الإشعاع (UNSCEAR).
تضع هذه الدراسة هذه القياسات كـ قيم مرجعية أساسية للإشعاع البيئي في بكين. ويؤكد المؤلفون أن الحفاظ على المراقبة المنتظمة والمستمرة أمر بالغ الأهمية لفهم الخلفيات الإشعاعية الإقليمية، وكشف التلوث المحتمل الناتج عن الأنشطة النووية البشرية، وتمكين الاستجابات العلمية لحوادث التلوث الإشعاعي غير المتوقعة. لا تقترح الورقة تطبيقات جديدة أو اتجاهات تجريبية مستقبلية بخلاف ضرورة استمرار المراقبة.