曼谷城市地区PM2.5的季节性变化及其相关的吸入剂量

时间：2025年10月23日

来源：Applied Surface Science Advances

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本研究首次系统评估了泰国曼谷冬季、夏季和雨季PM2.5中宇宙成因铍-7的活度浓度及吸入剂量，采用高纯锗γ谱仪和ISO合规的不确定度分析，发现雨季因降水清除浓度较低，年摄入剂量为成年男性2.19×10⁻⁸ mSv、女性1.89×10⁻⁸ mSv，远低于ICRP推荐的1 mSv/年公共剂量限值，表明城市PM2.5中铍-7辐射健康风险极低，为热带大城市的辐射监测和保护策略提供依据。

普鲁查亚·桑萨瓦特（Prutchaya Sansawat）| 塔瓦查伊·伊蒂波恩塔纳科恩（Thawatchai Itthipoonthanakorn）| 萨罗·尼约姆德查（Saroh Niyomdecha）| 瓦恩维萨·苏德普拉萨特（Wanwisa Sudprasert）

泰国曼谷卡塞萨特大学（Kasetsart University）理学院应用辐射与同位素系

摘要

铍-7（Be-7）是一种由宇宙射线在上层大气中裂变产生的宇宙成因放射性核素，可用作大气环流和气溶胶动态的示踪剂。本研究首次建立了泰国曼谷冬季、夏季和雨季PM2.5气溶胶中Be-7活度浓度的基线数据集。2022年12月6日至2023年7月25日期间，使用安装在距地面30米处的高容量空气采样器收集了19个周样本。通过高纯度锗（HPGe）伽马光谱法对Be-7浓度进行了定量分析，并采用了符合ISO标准的不确定性分析方法。研究观察到季节性变化：由于降水作用，雨季时Be-7浓度较低。估算出的年吸入剂量分别为成年男性2.19 × 10^-8 mSv和成年女性1.89 × 10^-8 mSv，远低于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的1 mSv/年的公众剂量限值。这些结果表明，从城市PM2.5中吸入Be-7对健康的风险极小，为热带大城市的辐射监测和辐射防护策略提供了重要参考。

引言

泰国——尤其是曼谷和北部地区——的空气污染一直是一个长期存在的问题，对公共健康造成严重影响（Amnuaylojaroen等人，2020年；Amnuaylojaroen和Parasin，2023年）。细颗粒物（PM2.5，直径小于2.5微米）的暴露与呼吸系统和心血管疾病风险增加有关，因为这些颗粒物能够深入肺部并进入血液（世界卫生组织，2021年；Wu等人，2019年）。2023年，曼谷所有50个区域的PM2.5浓度均超过了51 μg/m³，导致超过130万例与污染相关的健康问题（泰国污染控制部门，2024年；亚洲新闻网络，2023年）。

尽管PM2.5的化学成分已得到广泛研究，但其放射性成分——特别是宇宙成因的铍-7（Be-7）在东南亚大城市的关注度仍不足。Be-7通过宇宙射线在上层大气中的裂变产生，并附着在细小气溶胶上，使其成为研究气溶胶传输和沉积过程的有效示踪剂（Haris等人，2025年；Narazaki等人，2022年）。虽然相关辐射剂量通常较低，但追踪Be-7有助于了解空气中的放射性核素行为及城市人群可能的长期暴露情况。

全球范围内，Be-7已被用于研究大气动力学。斯里兰卡、希腊、阿根廷、印度、西班牙和台湾的研究表明，Be-7浓度受大气混合、降水和太阳活动的影响而呈现季节性变化（Ioannidou和Papastefanou，2006年；Papastefanou，2009年；Andres，2018年；Alegría等人，2020年；Yadav和Hopke，2020年；Liyanage等人，2023年；Huang等人，2022年）。在日本，Noithong等人（2019年）观察到Be-7浓度的季节性变化及其与气象因素的相关性。大阪产业大学（Osaka Sangyo University）的最新研究进一步测量了Be-7和Pb-210的粒径分布，发现这两种放射性核素主要附着在亚微米级气溶胶（0.33–0.55 μm）上，并与硫酸盐（SO4^2-）有很强的相关性，表明它们可能共享相同的传输载体（Kosinarkaranun等人，2025年）。

然而，在泰国——尤其是曼谷，由于交通拥堵、工业排放和季节性生物质燃烧，关于PM2.5中Be-7的数据仍然很少。当地条件可能使其在大气中的行为与其他地区有所不同，因此需要开展针对该地区的专门研究。

本研究首次系统地评估了曼谷在冬季、夏季和雨季每周收集的PM2.5气溶胶中的Be-7含量。通过使用高纯度锗（HPGe）伽马光谱法和符合ISO标准的不确定性分析方法，我们量化了Be-7的活度浓度并估算了成年人的吸入剂量。结果符合国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的1 mSv/年的公众剂量限值（ICRP，1991年）。

除了剂量估算外，这项研究还为曼谷的辐射空气质量提供了重要的基线数据，对辐射防护、环境监测和法规准备具有实际意义。特别是在东南亚国家探索核能以实现清洁能源目标的过程中，这些数据尤为重要。确定当地的背景放射性水平对于透明公开沟通和国际安全合规性至关重要。研究结果与泰国的国家适应计划（NAP，2024年）相一致，该计划强调了对污染的抵御能力和长期环境监测，同时也符合可持续发展目标13（气候行动），即强调监测和减少环境污染物的必要性（Kanlayanatam等人，2022年）。

采样地点

本研究在2022年12月6日至2023年7月25日期间，使用玻璃纤维滤纸（ADVANTEC®，GB-100R；203 × 254 mm）和高容量空气采样器（SIBATA，HV-1000F，流量为1000 L/min）收集了19个气溶胶样本。采样器安装在曼谷查图查克（Chatuchak）和平利用原子办公室（Office of Atoms for Peace）1号楼的7层，距地面约30米处，以采集具有代表性的环境空气。

季节性趋势和PM2.5浓度

由于和平利用原子办公室的设备无法区分PM2.5和总悬浮颗粒物，因此从卡塞萨特大学环境学院（Faculty of Environment）的PM2.5采样站获取了补充数据。该采样站位于相似海拔和采样时间范围内，坐标为13.847253°N，100.571575°E，提供了关于PM2.5质量浓度、温度和降雨量的关键数据（表1）。这些参数被用于计算Be-7浓度。

结论

本研究利用高纯度锗（HPGe）伽马光谱法和符合ISO标准的不确定性分析方法，评估了泰国曼谷城市PM2.5气溶胶中宇宙成因Be-7的季节性行为及相关的吸入剂量。在7个月期间（涵盖冬季、夏季和雨季）收集的19个周样本显示出了明显的季节性变化：干季（冬季和夏季）Be-7浓度较高，而雨季浓度较低。

CRediT作者贡献声明

普鲁查亚·桑萨瓦特（Prutchaya Sansawat）：撰写——初稿、方法论、调查、数据分析、概念构建。塔瓦查伊·伊蒂波恩塔纳科恩（Thawatchai Itthipoonthanakorn）：撰写——审阅与编辑、验证、资源获取、方法论、调查、概念构建。萨罗·尼约姆德查（Saroh Niyomdecha）：撰写——审阅与编辑、验证、资源获取、方法论、调查、概念构建。瓦恩维萨·苏德普拉萨特（Wanwisa Sudprasert）：撰写——审阅与编辑、初稿撰写、监督、资源获取、项目管理。