北德维纳河三角洲（北冰洋盆地）底泥中人为和天然放射性核素活性的评估

《Marine Pollution Bulletin》：Assessment of technogenic and natural radionuclide activity in bottom sediments of the Northern Dvina River Delta (Arctic Ocean Basin)

本研究首次自2005年起对北方德维纳三角洲底泥中天然（镭-226、钍-232、钾-40）和人为（铯-137）放射性核素含量进行分析，采集143个样本，测得平均活度分别为0.7、8.9、9.9和319.9 Bq/kg。高粘粒含量的三角洲河道样品活性最高，但辐射危害指数低于世界平均，为评估北极生态风险及后续研究提供数据。

　　

帕维尔·拉皮科夫 | 叶夫根尼·雅科夫列夫 | 斯塔尼斯拉夫·伊格洛夫斯基

以学术界成员N.P.拉韦罗夫命名的联邦北极综合研究中心，地址：俄罗斯联邦阿尔汉格尔斯克市尼科尔斯基大街20号，邮编163020

摘要

北德维纳河三角洲在白海地区和北冰洋盆地中具有重要的生态和经济价值。该区域是边缘过滤器输送的沉积物的储存库。自2005年以来，首次对北德维纳河三角洲底部沉积物中的天然和人为放射性核素含量进行了研究。研究过程中收集了143个沉积物样本，用于分析其中的人为和天然放射性核素含量。测得¹³⁷Cs、²²⁶Ra、²³²Th和⁴⁰K的平均活度分别为0.7 Bq·kg^?1、8.9 Bq·kg^?1、9.9 Bq·kg^?1和319.9 Bq·kg^?1，其中细粒粘土含量较高的样本中放射性核素浓度最高。所获得的辐射危害指数低于世界平均水平。这项研究有助于评估北德维纳河三角洲地区的辐射负荷状况，并为进一步研究河口过程提供了数据。

引言

北德维纳河三角洲是白海最大的河口，它像一道关键的地球化学屏障，有效拦截了来自其广阔流域的污染物。这种拦截能力得益于河海混合区内的盐度和水动力变化（Lisitzin, 2002; Shevchenko, 2009）。

除了已广泛研究的污染物（如重金属，参见Gordeev等人，2021年；阿尔汉格尔斯克州自然资源与环境部，2025年；Kotova等人，2020年；Leshchov，2018年；Bryzgalo等人，2015年；Lisitsyn，2010年；Iglin，2023年；Neverova和Chupakov，2021年；Lisitsyn，1994年）外，放射性核素也备受关注。这些放射性核素可能来源于全球沉降物以及该地区的核燃料循环设施和核遗留场地（AMAP，2010年；Smith等人，1998年）。尽管存在这种潜在风险，但目前对北德维纳河三角洲底部沉积物中放射性核素污染状况的了解仍然十分有限。现有数据零散、缺乏系统性且常常过时（AMAP，2010年；Yakovlev等人，2005年），这导致人们对俄罗斯北极地区这一最重要河流系统的放射性状况理解不足。

缺乏最新且具有代表性的数据库阻碍了多个实际问题的解决。首先，它妨碍了对潜在污染源的可靠识别以及当地因素影响的评估；其次，它使得检测沉积物中放射性核素异常富集的区域变得复杂；最后，没有最新数据，就无法充分评估当地居民因依赖三角洲资源而面临的环境影响和辐射风险。

因此，本研究的目的是填补这一数据空白，并对北德维纳河三角洲底部沉积物中的放射性核素浓度进行全面评估。为此，制定了以下目标：

1. • 确定代表性表层沉积物样本中关键人为放射性核素（¹³⁷Cs）和天然放射性核素（²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K）的具体活性，以及总α和β活性，从而扩充放射性核素数据库。
2. • 根据放射性核素的空间分布和活性比，识别潜在的污染源。
3. • 揭示与三角洲河道特定沉积和地貌特征相关的放射性核素富集区域。
4. • 通过将当前放射性水平与背景值和现有卫生标准进行比较，初步评估其环境影响。

实现这些目标将提供更新的信息，有助于监测北极环境状况、制定保护措施，并评估三角洲生态系统在北冰洋航线开发及气候变化带来的日益增加的人为压力下的适应能力。

研究区域

北德维纳河是白海流域中最长的河流，全长744公里，流域面积超过357,000平方公里（Ilyina和Grakhov，1987年；Dvina，2015年）。其三角洲面积超过1600平方公里，构成了河流与海洋之间的广阔河口过渡带。该生态系统以海草甸和泛滥平原岛屿为特征，土壤和植被覆盖类型多样（Babich和Gusev，2010年；Tanski等人，2018年），并包含多个受特殊保护的自然区域。

结果与讨论

表1展示了底部沉积物中研究放射性核素的具体活性结果。图2至图7分别可视化了¹³⁷Cs、⁴⁰K、²³²Th、²²⁶Ra以及总α和β活性的空间分布。

北德维纳河三角洲底部沉积物中放射性核素浓度研究的结果详见表1和图2。采样坐标等详细信息见...

结论

本研究首次提供了自2005年以来北德维纳河三角洲底部沉积物中人为和天然放射性核素含量的数据。在143个沉积物样本中测得¹³⁷Cs、²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K的具体活性，以及总α和β活性。结果显示，放射性核素的平均活性顺序为⁴⁰K ²³²Th ²²⁶Ra ¹³⁷Cs。其平均活性分别为0.7 Bq·kg^?1、8.9 Bq·kg^?1、9.9 Bq·kg^?1和319.9 Bq·kg^?1。

作者贡献声明

帕维尔·拉皮科夫：负责撰写初稿、方法论设计、数据分析及数据整理。

叶夫根尼·雅科夫列夫：负责审稿与编辑工作及软件应用。

斯坦斯拉夫·伊格洛夫斯基：负责方法论设计及研究实施。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了“俄罗斯北极西部地区环境组分中元素和同位素迁移特征的研究与开发计划”（项目编号：125022002727-2）的支持。