《Journal of Environmental Radioactivity》：Age-dependent lifetime dose modeling of Radium-228 in drinking water: Implications beyond the World Health Organisation (WHO) adult-based standard
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基于年龄的Ra-228饮水摄入剂量累积模型研究显示，其全生命周期累积有效剂量达71.4 mSv，显著高于WHO成人标准（0.1 mSv/y），青少年峰值剂量达2.7 mSv/y，证实成人导向框架低估儿童剂量。
阿拉丁·阿尔纳贾尔（Alaaddin Alnajjar）| 马吉德·哈瓦里（Majd Hawwari）
约旦研究与培训反应堆（JRTR），约旦原子能委员会，安曼，11934，约旦
摘要
世界卫生组织（WHO）建议饮用水中放射性核素的参考水平为0.1 mSv y?1，该数值是基于成人饮水量和成人摄入剂量系数推算得出的。虽然这种方法适用于监管筛查，但在摄入量和放射性核素滞留量随年龄变化的情况下，可能会低估实际暴露剂量。本研究开发了一个针对饮用水中Ra-228的年龄依赖性终身剂量累积模型。通过将特定年龄段的饮水量与ICRP摄入剂量系数及时间依赖性的滞留函数相结合，估算了从出生到70岁的年剂量、累积剂量和终身平均有效剂量。
当参考浓度为1 Bq L?1时，累积终身剂量约为71.4 mSv，相当于终身平均年剂量约为1.02 mSv y?1，而根据WHO基于成人的框架，这一数值约为0.50 mSv y?1。青少年时期的年剂量峰值约为2.7 mSv y?1，这反映了早年摄入量对总剂量的贡献。如果假设Ra-228是唯一导致摄入剂量的放射性核素，那么WHO为成人设定的0.1 mSv y?1参考水平（相当于约0.2 Bq L?1）对应的青少年峰值剂量约为0.54 mSv y?1。如果采用WHO为成人设定的1 mSv y?1参考水平（相当于约2 Bq L?1），则终身平均剂量将超过2 mSv y?1，青少年时期的剂量峰值接近5.4 mSv y?1。
这些结果表明，仅基于成人的假设会系统性地低估具有强骨骼滞留特性的放射性核素的终身剂量和年龄特异性摄入剂量。纳入年龄依赖性的摄入量和滞留量可以为评估饮用水放射性提供更现实的基础，并支持将时间依赖性建模方法纳入放射学水质安全评估中。
引言
天然存在的放射性核素广泛存在于地下水中，通过饮用水摄入可能导致慢性内照射。其中，镭同位素特别值得关注，因为它们在化学性质上与钙相似，容易被骨骼吸收，并且在体内停留时间较长，这些因素共同导致了长期的内照射剂量和癌症风险增加。Ra-228是一种β衰变放射性核素，半衰期为5.75年，在含水层系统中通常比其他天然放射性核素更具流动性，已被确定为化石地下水资源中摄入剂量的主要来源（UNSCEAR，2000年；Vengosh等人，2009年）。包括中东地区在内的多个地区都报告了Ra-228浓度升高的现象，这凸显了需要采用稳健和防护性的剂量评估方法（Al-Bedri等人，2020年；Vengosh等人，2009年；Todorovi?等人，2020年）。
世界卫生组织（WHO）基于所有放射性核素（天然K-40除外）的年参考剂量0.1毫希沃特（mSv）制定了饮用水安全指南（WHO，2017年）。该数值是根据成人每天饮水量2升以及国际放射防护委员会（ICRP，2012年）发布的成人摄入剂量系数计算得出的。尽管这一框架具有实用性，但WHO明确指出其指导水平“是基于成人剂量系数计算的”，并且“没有足够的证据来为不同年龄组制定单独的指导水平”。文件还指出，尽管婴儿和儿童的饮水量绝对值较小，但由于他们的吸收率和代谢率较高，其剂量系数较高；“在水源长期受到污染的情况下，可能需要评估婴儿和儿童的剂量”（WHO，2017年，第230页）。这一承认指出了当前方法的局限性：年龄差异在定性上得到了认可，但在国际标准中并未定量体现。
先前的研究已经考察了饮用水中天然放射性核素的年龄依赖性摄入剂量，并一致报告婴儿、儿童和青少年的年剂量高于成人。然而，大多数评估仅提供了特定年龄段的年剂量，而没有将这些暴露量在整个生命周期内进行整合，也没有明确评估方法选择（如年龄分组、时间权重和饮水量假设）对累积终身剂量的影响。因此，早期高剂量带来的长期影响及其与基于成人制定的监管参考框架之间的关系尚未得到充分量化。
此外，WHO允许各国根据当地情况调整参考水平。在无法轻易降低天然放射性核素浓度的地区（例如约旦），建议参考基本安全标准（BSS）的参考水平——相当于每年约1 mSv（WHO，2017年，第230页）。这种灵活性旨在平衡放射学风险与非放射学风险（如水资源短缺或修复成本），但仍然完全基于成人假设。1 mSv y?1的数值也被广泛用于放射防护中，作为公众暴露的基准水平（ICRP，2007年），为解读潜在的健康影响提供了一个有用的参考点。如果不考虑年龄依赖性的生物动力学因素而直接应用这一上限值，可能会低估年轻群体的实际暴露剂量。
本研究通过开发一个针对饮用水中Ra-228摄入的年龄依赖性终身剂量累积模型来填补这一空白。该模型结合了特定年龄段的饮水量与ICRP一致的摄入剂量系数，并明确考虑了摄入后的放射性核素滞留时间。估算了从出生到70岁的年剂量和累积有效剂量，并与WHO基于成人的参考框架进行了比较。重要的是，所得到的特定年龄段的峰值剂量反映了早年摄入量对总剂量的贡献。这种方法能够量化仅基于成人假设可能低估的终身暴露量和年龄依赖性剂量峰值，为评估放射学饮用水标准及其对公共健康保护的影响提供了更现实的基础。
研究设计
开发了一个年龄依赖性的终身摄入剂量模型，用于量化饮用水中Ra-228的有效剂量。该模型结合了国际放射防护委员会（ICRP）发布的特定年龄段的饮水量和年龄依赖性摄入剂量系数，并明确考虑了摄入后的放射性核素滞留时间。
剂量估算涵盖了从出生到70岁的六个ICRP参考年龄区间：<1岁、1–2岁、2–7岁
终身累积剂量
当饮用水中Ra-228的参考浓度为1 Bq L?1时，从出生到70岁的累积有效剂量约为71.4 mSv（图1）。所建模的曲线表示了使用年龄依赖性饮水量、摄入剂量系数和ICRP生物动力学模型得出的放射性核素特定滞留函数计算出的终身累积有效剂量。
结果解读与政策意义
结果表明，与目前国际指南中使用的基于成人的框架相比，年龄依赖性的终身剂量模型得出了显著不同的结果。在Ra-228浓度为1 Bq L?1的情况下，终身平均年剂量约为WHO基于成人估计值的两倍，青少年时期的峰值年剂量远高于参考值。这些结果证实，仅依赖成人参数会系统性地低估人群暴露剂量。
结论
本研究表明，当前国际饮用水指南中使用的基于成人的参考值未能充分反映不同年龄组中Ra-228摄入剂量的分布。通过应用一个结合ICRP一致年龄区间、WHO推荐的饮水量标准和放射性核素滞留时间的年龄依赖性终身剂量累积模型，我们发现儿童和青少年时期的暴露剂量可能远高于仅基于成人评估的结果。
CRediT作者贡献声明
阿拉丁·阿尔纳贾尔（Alaaddin Alnajjar）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、项目管理、方法论、调查、数据分析、数据整理、概念构思。
马吉德·哈瓦里（Majd Hawwari）：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理。
手稿准备过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
所有科学概念、数据分析和结论均由作者完全生成。在准备本稿过程中，作者使用了AI工具来提高手稿的清晰度、结构性和语言表达。使用这些工具后，作者对内容进行了仔细审查和编辑，并对发表文章的准确性、原创性和科学完整性负全责。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者衷心感谢约旦原子能委员会（JAEC）主席哈立德·图坎博士（Dr. Khaled Toukan）在本研究过程中的持续支持、指导和领导。他的远见和鼓励对于推进这项研究以及项目的成功完成起到了关键作用。
