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

Resumo Técnico: Concentrações de Radioatividade em Solos em Pequim, China (2019–2025)

Definição do Problema
O solo serve como um componente fundamental dos ecossistemas terrestres e um meio primário para a exposição humana à radiação. Embora radionuclídeos naturais (como $^{226}\text{Ra}$, $^{232}\text{Th}$ e $^{40}\text{K}$) e radionuclídeos artificiais (especificamente $^{137}\text{Cs}$) sejam onipresentes no ambiente, o monitoramento contínuo e específico da região é essencial para distinguir as variações naturais de fundo de potenciais contaminações antropogênicas. Em Pequim, a rápida urbanização e os ajustes industriais, incluindo mudanças no consumo de carvão, necessitam de uma avaliação atualizada da radioatividade do solo para estabelecer uma linha de base confiável e detectar quaisquer liberações industriais significativas ou deposição de radionuclídeos artificiais.

Metodologia
O estudo realizou uma investigação abrangente em todos os 16 distritos administrativos de Pequim ao longo de um período de sete anos (2019–2025).

• Estratégia de Amostragem: Um total de 137 amostras de solo foram coletadas anualmente entre março e abril. Os locais foram selecionados em áreas planas e abertas utilizando um método de amostragem de cinco pontos para coletar o solo superficial (profundidade de 0–5 cm). Impurezas visíveis foram removidas e as subamostras foram misturadas para formar compostos homogêneos.
• Preparação das Amostras: As amostras foram secas em estufa a 105°C, peneiradas através de uma peneira de malha 50 (300 µm) e seladas em recipientes de polietileno. Elas foram armazenadas por quatro semanas para permitir que os radionuclídeos filhas atingissem o equilíbrio radioativo com seus pais.
• Instrumentação: As medições foram realizadas utilizando um espectrômetro de raios gama de germânio de alta pureza (HPGe) do tipo p, GEM-MX7080P4, equipado com um escudo de chumbo composto. O sistema foi calibrado utilizando materiais de referência padrão rastreáveis ao Instituto Nacional de Metrologia da China.
• Análise: Picos específicos de raios gama foram analisados para determinar as concentrações de atividade: $^{226}\text{Ra}$ (via picos de $^{214}\text{Pb}$ e $^{214}\text{Bi}$), $^{232}\text{Th}$ (via picos de $^{208}\text{Tl}$ e $^{228}\text{Ac}$), $^{40}\text{K}$ e $^{137}\text{Cs}$. Os tempos de contagem variaram de 48 a 72 horas.
• Abordagem Estatística: A análise de dados utilizou o software SPSS. A correlação de Pearson foi usada para as relações entre os radionuclídeos, enquanto o teste de Kruskal-Wallis e o teste de Mann-Whitney U avaliaram as diferenças entre os anos e os tipos de terreno (planícies vs. montanhas), com a correção de Bonferroni aplicada para múltiplas comparações.

Resultos Principais

• Estabilidade Temporal: As concentrações médias anuais de atividade para o período de estudo foram:
  • $^{226}\text{Ra}$: 23,2 – 27,6 Bq/kg (média de 7 anos: 25,6 Bq/kg)
  • $^{232}\text{Th}$: 29,2 – 32,4 Bq/kg (média de 7 anos: 31,4 Bq/kg)
  • $^{40}\text{K}$: 563 – 621 Bq/kg (média de 7 anos: 585 Bq/kg)
  • $^{137}\text{Cs}$: 0,72 – 1,06 Bq/kg (média geral: 0,86 Bq/kg)
    Não foram observadas diferenças estatisticamente significativas nas concentrações de atividade de nenhum desses radionuclídeos ao longo dos anos de 2019 a 2025 ($P > 0,05$).
• Variações Espaciais:
  • Topografia: Amostras coletadas em áreas montanhosas mostraram concentrações significativamente maiores de $^{226}\text{Ra}$, $^{232}\text{Th}$ e $^{137}\text{Cs}$ em comparação com as de planícies ($P < 0,05$).
  • Potássio: Nenhuma diferença significativa nas concentrações de $^{40}\text{K}$ foi encontrada entre os solos de montanha e de planície ($P > 0,05$).
• Correlações: Uma forte correlação positiva foi identificada entre $^{226}\text{Ra}$ e $^{232}\text{Th}$ ($r = 0,896, P < 0,001$), sugerindo uma origem geológica compartilhada.
• Análise Comparativa: Os níveis de $^{137}\text{Cs}$ neste estudo (média de 0,86 Bq/kg) foram notavelmente inferiores aos valores relatados em Pequim durante 1982–1987. Os níveis de $^{226}\text{Ra}$ foram superiores aos relatados em um estudo de Pequim de 1988, o que os autores especulam ser devido ao enriquecimento antropogênico proveniente do uso de carvão ou fertilizantes fosfatados, embora nenhuma liberação industrial significativa tenha sido detectada no período atual.

Significância e Alegações
Os autores concluem que os dados sustentam a descoberta de que não houve liberações industriais significativas de radionuclídeos naturalmente ocorrentes e não houve liberações detectáveis do radionuclídeo artificial $^{137}\text{Cs}$ nos solos de Pequim entre 2019 e 2025. As concentrações médias de atividade de $^{226}\text{Ra}$, $^{232}\text{Th}$ e $^{40}\text{K}$ situam-se dentro da faixa global relatada pelo UNSCEAR.

O estudo estabelece estas medições como valores de referência de linha de base para a radioatividade ambiental em Pequim. Os autores afirmam que manter o monitoramento regular e contínuo é crítico para compreender os fundos radioativos regionais, detectar potenciais contaminações de atividades nucleares antropogênicas e permitir respostas científicas a incidentes inesperados de poluição radioativa. O artigo não propõe novas aplicações ou direções experimentais futuras além da necessidade de monitoramento contínuo.