Radioactivity concentrations in Soils in Beijing, China from 2019 to 2025

Resumen Técnico: Concentraciones de Radiactividad en Suelos en Beijing, China (2019–2025)

Planteamiento del Problema
El suelo sirve como un componente fundamental de los ecosistemas terrestres y un medio primario para la exposición humana a la radiación. Si bien los radionucleidos naturales (como el $^{226}\text{Ra}$, $^{232}\text{Th}$ y $^{40}\text{K}$) y los radionucleidos artificiales (específicamente el $^{137}\text{Cs}$) son ubicuos en el medio ambiente, el monitoreo continuo y específico de la región es esencial para distinguir las variaciones naturales de fondo de la posible contaminación antropogénica. En Beijing, la rápida urbanización y los ajustes industriales, incluyendo cambios en el consumo de carbón, requieren una evaluación actualizada de la radiactividad del suelo para establecer una línea de base confiable y detectar cualquier liberación industrial significativa o deposición de radionucleidos artificiales.

Metodología
El estudio llevó a cabo una investigación exhaustiva en los 16 distritos administrativos de Beijing durante un período de siete años (2019–2025).

• Estrategia de Muestreo: Se recolectaron un total de 137 muestras de suelo anualmente entre marzo y abril. Los sitios se seleccionaron en áreas llanas y abiertas utilizando un método de muestreo de cinco puntos para recolectar suelo superficial (profundidad de 0–5 cm). Se eliminaron las impurezas visibles y las submuestras se mezclaron para formar compuestos homogéneos.
• Preparación de las Muestras: Las muestras se secaron en horno a 105 °C, se tamizaron a través de un tamiz de 50 mallas (300 µm) y se sellaron en contenedores de polietileno. Se almacenaron durante cuatro semanas para permitir que los radionucleidos hijos alcanzaran el equilibrio radiactivo con sus padres.
• Instrumentación: Las mediciones se realizaron utilizando un espectrómetro de rayos gamma de germanio de alta pureza (HPGe) tipo p GEM-MX7080P4 equipado con un blindaje de plomo compuesto. El sistema se calibró utilizando materiales de referencia estándar trazables al Instituto Nacional de Metrología de China.
• Análisis: Se analizaron picos específicos de rayos gamma para determinar las concentraciones de actividad: $^{226}\text{Ra}$ (a través de los picos de $^{214}\text{Pb}$ y $^{214}\text{Bi}$), $^{232}\text{Th}$ (a través de los picos de $^{208}\text{Tl}$ y $^{228}\text{Ac}$), $^{40}\text{K}$ y $^{137}\text{Cs}$. Los tiempos de conteo variaron de 48 a 72 horas.
• Enfoque Estadístico: El análisis de datos utilizó el software SPSS. Se utilizó la correlación de Pearson para las relaciones entre radionucleidos, mientras que la prueba de Kruskal-Wallis y la prueba U de Mann-Whitney evaluaron las diferencias entre los años y los tipos de terreno (llanuras frente a montañas), aplicando la corrección de Bonferroni para comparaciones múltiples.

Resultos Clave

• Estabilidad Temporal: Las concentraciones de actividad media anual para el período de estudio fueron:
  • $^{226}\text{Ra}$: 23.2 – 27.6 Bq/kg (promedio de 7 años: 25.6 Bq/kg)
  • $^{232}\text{Th}$: 29.2 – 32.4 Bq/kg (promedio de 7 años: 31.4 Bq/kg)
  • $^{40}\text{K}$: 563 – 621 Bq/kg (promedio de 7 años: 585 Bq/kg)
  • $^{137}\text{Cs}$: 0.72 – 1.06 Bq/kg (promedio general: 0.86 Bq/kg)
    No se observaron diferencias estadísticamente significativas en las concentraciones de actividad de ninguno de estos radionucleidos a través de los años 2019 a 2025 ($P > 0.05$).
• Variaciones Espaciales:
  • Topografía: Las muestras recolectadas en zonas montañosas mostraron concentraciones significativamente más altas de $^{226}\text{Ra}$, $^{232}\text{Th}$ y $^{137}\text{Cs}$ en comparación con las de las llanuras ($P < 0.05$).
  • Potasio: No se encontró una diferencia significativa en las concentraciones de $^{40}\text{K}$ entre los suelos de montaña y de llanura ($P > 0.05$).
• Correlaciones: Se identificó una fuerte correlación positiva entre $^{226}\text{Ra}$ y $^{232}\text{Th}$ ($r = 0.896, P < 0.001$), lo que sugiere un origen geológico compartido.
• Análisis Comparativo: Los niveles de $^{137}\text{Cs}$ en este estudio (media de 0.86 Bq/kg) fueron notablemente inferiores a los valores reportados en Beijing durante 1982–1987. Los niveles de $^{226}\text{Ra}$ fueron superiores a los reportados en un estudio de Beijing de 1988, lo cual los autores especulan que puede deberse al enriquecimiento antropogénico por el uso de carbón o fertilizantes fosfatados, aunque no se detectó ninguna liberación industrial significativa en el período actual.

Significancia y Reivindicaciones
Los autores concluyen que los datos respaldan el hallazgo de que no hubo liberaciones industriales significativas de radionucleidos de origen natural y no hubo liberaciones detectables del radionucleido artificial $^{137}\text{Cs}$ en los suelos de Beijing entre 2019 y 2025. Las concentraciones de actividad promedio de $^{226}\text{Ra}$, $^{232}\text{Th}$ y $^{40}\text{K}$ se encuentran dentro del rango global reportado por el UNSCEAR.

El estudio establece estas mediciones como valores de referencia de línea de base para la radiactividad ambiental en Beijing. Los autores afirman que mantener un monitoreo regular y continuo es crítico para comprender los fondos radiactivos regionales, detectar la posible contaminación de actividades nucleares antropogénicas y permitir respuestas científicas ante incidentes de contaminación radiactiva inesperados. El artículo no propone nuevas aplicaciones ni direcciones experimentales futuras más allá de la necesidad de un monitoreo continuo.