CC BY
39
1. Дозы облучения щитовидной железы
131
от инкорпорированного I для населения Орловской области
Крупнейшая в мировой ядерной энергетике авария произошла рано утром 26 апреля 1986 г. примерно в 1 час 23 минуты 40 секунд из-за снижения мощности реактора для подготовки к плановому предупредительному ремонту при проведении эксперимента с целью усовершенствования одной из систем безопасности Чернобыльской АЭС. В результате нарушений персоналом инструкций по управлению установкой, наложившихся на недостатки конструкции органов управления и ядерно-физических характеристик реактора, произошел тепловой взрыв, приведший к полному разрушению активной зоны реактора, повреждению здания 4-го блока Чернобыльской АЭС и выбросу в окружающую среду радиоактивных веществ общей активностью в десятки миллионов кюри. Лишь после 10 суток напряженных усилий, предпринятых специалистами различных министерств и ведомств, а также частями Министерства обороны и Министерства внутренних дел, неуправляемый выброс радионуклидов удалось снизить в тысячи раз, а затем приступить к мероприятиям по локализации последствий аварии.
Динамика выпадений радиоактивных продуктов аварии [1, 2]. Первоначальные шлейфы радиоактивных продуктов чернобыльской аварии перемещались в западном направлении, 27 апреля направление ветра изменилось на северо-западное, а затем, 28 апреля - на восточное (рис. 1.1, [1]).
Рис. 1.1. Распространение шлейфов радиоактивных струй, выброшенных из чернобыльского реактора, [1].
Загрязнение территорий [1, 2]. Выброшенные из разрушенной активной зоны реактора радиоактивные продукты деления, частицы ядерного топлива и конструкционных материалов были разнесены воздушными потоками на сотни и тысячи километров. Были выделены три основные зоны загрязнения: Центральная, Гомельско-Могилевско-Брянская и Калужско-Тульско-Орловская. Калужско-Тульско-Орловская зона расположена в 500 км к северо-востоку от реактора. Загрязнение произошло за счет того же радиоактивного облака, которое привело к образованию следа и в Гомельско-Могилевско-Брянской зоне, в результате прохождения дождей 28-29 апреля. Однако плотность выпадений 137Сэ в этой зоне была ниже и, как правило, составляла менее 600 кБк/м2.
Поведение радионуклидов в окружающей среде [3, 4]. Поведение радионуклидов в окружающей среде зависит от их физических и химических свойств, типа осадков (сухие и/или влажные) и характеристик окружающей среды. Для населения загрязненных районов определяющий вклад в дозы внутреннего облучения дают 137Сэ и 1311, выпавшие на поверхность земли.
В год аварии основными процессами, определяющими поступления радионуклидов в организм человека, были ингаляция, загрязнение листовых овощей и пастбищной растительности, которую поедали коровы или козы, что приводило к загрязнению молока. Радиоактивные продукты, осевшие на растительности, удерживались на ней с периодом полуочищения около двух недель с последующим переходом на подстилающую поверхность и в почву. Удельная активность растительности убывает со временем за счет самоочищения растений, которое происходит под действием естественных факторов - ветра и дождей, а также нарастания чистой биомассы и естественного распада радионуклидов. Авария на ЧАЭС произошла в конце апреля. В средней полосе России это время начала весенней вегетации растений и пастбищного сезона. Очень важным региональным фактором, определяющим загрязнение листовых овощей, пастбищной растительности и начало выпаса молочного скота, были погодные условия в апреле-мае 1986 г. Длительный по времени переход 1311 из почвы в пищевые продукты, потребляемые через 1,5-2 месяца после выпадений, не имеет существенного значения, поскольку период полураспада 1311 составляет всего восемь дней.
Население загрязненных регионов [1-3]. В первые месяцы после аварии, из-за существенного выброса короткоживущего 1311, одним из основных источников радиационной опасности для населения были радиоактивные изотопы йода, выпавшие на местность при аварийном выбросе. Самому сильному облучению подверглась щитовидная железа (ЩЖ), доминирующую роль в облучении которой играла пищевая цепочка: пастбище-корова-молоко; вторым компонентом было потребление населением в пищу многолетних листовых овощей (в основном ща-
веля). Наименьший вклад в дозовую нагрузку на ЩЖ дало поступление через дыхательные пути. Запрет на потребление молока от коров, пасшихся на загрязненных лугах и пастбищах, и йодная профилактика (к сожалению, не везде проведенная своевременно) позволили, в основном, в этот период предотвратить переоблучение населения. В это же время в ряде населенных пунктов (НП) радиоактивный йод вызвал облучение ЩЖ у детей, значительно превышающее допустимые уровни.
Агроклиматические условия весны-лета 1986 г. в загрязненных областях. Ранневесеннее выпадение радиоактивных продуктов аварии на ЧАЭС на местность обусловило аэраль-ное загрязнение наземной части растительности, которая к этому времени уже имела достаточно развитую наземную массу - озимых зерновых, многолетних листовых зеленых овощей (щавель и т.п.), многолетних трав на лугах, культурных и естественных пастбищах. Можно выделить 4 основных типа растительности, включение продукции которых в пищевую цепочку в 1986 г. дало основной вклад в поступление радионуклидов йода и цезия в организм человека на загрязненных территориях. Это зеленый корм на культурных (для общественного молочного скота) и естественных (для частного молочного скота) пастбищах, многолетние листовые овощи (щавель и т.п.), однолетняя зелень - салат, лук, петрушка и т.п. Для остальных культур основным путем загрязнения являлось поступление радионуклидов из почвы и ветровой подъем.
Для оценок влияния погодных условий весны 1986 г. на региональные особенности загрязнения растительности 4-х основных дозообразующих типов и времени начала выпаса молочного скота была выполнена работа по анализу агроклиматических условий весны-лета 1986 г. на территории Орловской области.
С этой целью была создана база данных о погодных условиях в период с марта по июль 1986 г. на всех метеостанциях метеосети европейской части бывшего СССР (данные о среднесуточных температурах и осадках с временным шагом 1 сутки). Затем с использованием ГИС-технологии эти данные интерполировали на 276 узлов регулярной сетки, наброшенной на территорию Орловской области. Среднесуточные температуры воздуха в Орловской области на 3 даты (начало выпадений продуктов аварии на ЧАЭС, пик похолодания 5 мая и 4 июня) приведены на рис. 1.2.
После этого территорию области разбивали с точностью до административных районов на 3 однородные (по месячному ходу среднесуточных температур) температурные регионы. Распределение территории Орловской области по температурным регионам показано на рис. 1.3.
Рис. 1.2. Среднесуточная температура в Орловской области на 3 даты.
Рис. 1.3. Распределение районов Орловской области по температурным регионам.
Затем, для области в целом и для каждого температурного региона, строили временные зависимости средних по всем узлам регулярных сеток среднесуточных и эффективных биологических температур (рис. 1.4-1.6).
Область = Орловская ИТетрЯед = 3
Рис. 1.4. Динамика среднесуточной температуры воздуха в третьем температурном
регионе Орловской области.
Ось Х - время после аварии, сутки; ось У - температура, 0С; черная точка - начало весенней вегетации пастбищной растительности.
Область = Орловская МТетрЯед = 3
і_рав^_ьедн
Рис. 1.5. Динамика среднесуточной эффективной температуры воздуха в третьем температурном регионе Орловской области.
Ось Х - время после аварии, сутки; ось У - эффективная температура, 0С; черная точка - начало выпаса молочного скота и употребления в пищу многолетней зелени (щавель, многолетний лук).
Область = Орловская МТетрЯед = 3
Рис. 1.6. Динамика среднесуточной эффективной температуры воздуха в третьем температурном регионе Орловской области.
Ось Х - время после аварии, сутки; ось У - эффективная температура, °С; ромб - сев многолетней зелени; квадрат - всходы многолетней зелени; черная точка - начало употребления однолетней зелени (петрушка, укроп, однолетний лук на открытом грунте) в пищу.
Как видно из данных, приведенных на рис. 1.3-1.6, погодные условия в Орловской области весной 1986 г. были таковы, что весенняя вегетация пастбищной растительности и многолетней зелени началась уже в конце марта - начале апреля месяца, и за 4-5 суток до аварии на ЧАЭС начался выпас молочного скота и потребление населением многолетней зелени с приусадебных участков. Соответственно, сразу же после выпадения радиоактивных продуктов аварии на ЧАЭС в Орловской области их поступление в организм населения происходило по всем трем цепочкам: за счет ингаляции, употребления загрязненных молока и зелени. Радиологические пара-
метры для Орловской области в сопоставлении с тремя остальными наиболее загрязненными областями Российской Федерации приведены в таблице 1.1, из которой видно, что по таким параметрам, как загрязнение продуктов питания на время начала потребления при единичной плотности выпадений 1311 на дату аварии, наиболее неблагоприятные условия были в Орловской области.
Таблица 1.1. Радиоэкологические параметры (средние значения для областей в целом).
Параметры моделей Область
Брянская || Калужская || Орловская || Тульская
Временные параметры, сутки после аварии
Время выпадений, начало/конец 2,8/3,8 3,5/4,3 3,3/4,2 3,5/4,3
Начало потребления загрязненной (однолетней/многолетней) зелени 4/26 4/31 4/27 4/31
Начало потребления загрязненного корма (частным/общественным) КРС 4/3 11/8 3/3 11/8
Начало потребления (сельским/городским) населением загрязненного молока 5/5 12/1° 4/5 12/1°
Загрязнение на время начала потребления, кБк/кг, при плотности выпадений 1311 на дату аварии 1 кБк/м2
(Многолетняя/однолетняя) зелень °,19/°,°°14 °,°46/°,°°°1 °,25/°,°°15 °,°6/°,°°°4
Растительность пастбищ (культурных/естественных) °,17/°,19 °,°43/°,°47 °,22/°,25 °,°°6/°,°°6
Молоко КРС (общественных/частных) °,°9/°,°7 °,°23/°,°19 °,°12/°,°1 °,°3/°,°25
Радиационная обстановка на территории загрязненных областей. Как уже отмечалось, на территории РФ выпадения радиоактивных продуктов аварии произошли из одного радиоактивного облака. В отличие от Белоруссии и Украины на территории РФ выпадения происходили одномоментно в основном в течение одного интервала времени 27-28 апреля. Состав выпавшей смеси радионуклидов в загрязненных областях РФ был сравнительно одинаков. Важно отметить, что отношение 1311 к 137Сэ в загрязненных областях РФ изменялось мало. В связи с этим данные о плотностях выпадений 137Сэ на территории среди всех параметров радиационной обстановки имеют определяющее значение.
Масштабы и сложность аварии, неполнота данных о радиационных параметрах потребовали серьезных усилий по изучению и прогнозированию радиационной обстановки. Эта работа активно продолжается и в настоящее время в учреждениях и организациях Росгидромета, МЧС, Минздрава и других ведомств как в России, так и за рубежом. В частности, НПО «Тайфун» (Обнинск) провело большую работу по восстановлению пространственно-временной картины распространения и выпадения на местность продуктов аварии на Чернобыльской АЭС.
В справочнике [5] представлены данные по радиоактивному загрязнению территории НП Российской Федерации 137Сэ, 90Эг и 239+240Ри, обусловленному аварией на Чернобыльской АЭС. Данные подготовлены на основе результатов обследований, поступивших в НПО «Тайфун» с 1986 г. по декабрь 1999 г., прошедших экспертную оценку и занесенных в банк данных. В таблицах указаны значения средней плотности загрязнения территорий НП радионуклидами по состоянию на 1 января 2000 г., а также минимальные и максимальные значения результатов об-
следования. Кроме этого, приведена таблица с распределением НП по уровням загрязнения территории 137Сэ. Однако эти данные приведены в справочнике не для всех НП Орловской области. Полнота данных справочника [5] приведена на рис. 1.7.
Рис. 1.7. Иллюстрация полноты данных НПО «Тайфун» о плотностях выпадения 137Сэ
на территории Орловской области.
В картах «Атласа радиоактивного загрязнения европейской части России, Белоруссии и Украины» [6] приведены лишь изолинии плотностей выпадения 137Сэ, и поэтому его нельзя непосредственно использовать в радиоэкологических исследованиях (рис. 1.8).
Реконструкция плотностей выпадения 137Сэ во всех НП Орловской области, где официальные данные отсутствуют, была проведена на основе метода двухмерной интерполяции в среде ГИС МапіІоІС, по специально разработанной в РГМДР экспертной ГИС-технологии [7].
Итоговая карта плотностей выпадений 137Сэ в Орловской области на уровне НП приведена на рис. 1.9. По этим данным рассчитывали среднерайонные значения и средние плотности выпадений по районам, окружающим областные центры. Карта среднерайонных плотностей выпадения 137Сэ в Орловской области приведена на рис. 1.10.
Полученную базу данных о плотностях выпадения 137Сэ во всех НП и районах Орловской области с использованием данных официальной методики [8] о радионуклидном составе выпадений продуктов аварии на ЧАЭС пересчитывали к плотностям выпадения 1311. Итоговые карты загрязнения территории Орловской области 1311 приведены на рис. 1.11 и 1.12. Эти данные использовали при оценках доз облучения ЩЖ и рисков детей на момент аварии в исследованиях случай-контроль.
Рис. 1.8. Карта плотностей выпадения 137Сэ на территории Орловской области.
Рис. 1.9. Карта реконструированных плотностей загрязнения 137Сэ в населенных пунктах
Орловской области.
Рис. 1.10. Карта реконструированных средних районных значений плотности выпадения 137Сэ
в Орловской области.
Рис. 1.11. Карта реконструированных плотностей загрязнения 1311 в населенных пунктах
Орловской области.
Рис. 1.12. Карта реконструированных средних районных значений плотности выпадения 1311
в Орловской области.
Дозы облучения ЩЖ населения Орловской области. Официальным источником информации о дозах облучения ЩЖ населения Орловской области является вышедший в 2002 г. справочник [9]. В нем приведены дозы облучения ЩЖ для 6 возрастных групп населения, проживавших в 1986 г. в НП с плотностями выпадения 137Сэ более 37 кБк/м2. Дозы в справочнике рассчитывали на основании официальных «Указаний» [10] (далее МУ2001) по реконструкции дозы в ЩЖ.
Методической основой МУ2001 по реконструкции дозы в ЩЖ являются модели ее формирования у жителей территории Российской Федерации, подвергшейся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС. Параметры дозиметрических моделей для жителей разного возраста в МУ2001 получены на основе результатов натурных радиационных измерений, данных о режимах выпаса молочного скота и потреблении молока местного производства в загрязненных областях России. Среди результатов измерений приоритетными для определения поглощенной дозы внутреннего облучения являются данные более 45 тысяч измерений содержания 1311 в ЩЖ у жителей четырех наиболее загрязненных областей России (Брянской, Калужской, Орловской и Тульской) и более 5 тысяч измерений проб молока местного производства в тех же областях, полученные в мае - начале июня 1986 г.
Полнота данных справочника [9] для Орловской области приведена на рис. 1.13.
Данные о дозах облучения ЩЖ населения Орловской области в НП, где официальные сведения отсутствуют (НП с плотностями выпадения 137Сэ менее 37 кБк/м2), рассчитывали по МУ2001 с использованием однородной линейной зависимости регрессионных соотношений МУ2001 от плотности выпадения 137Сэ.
Результаты расчета доз облучения ЩЖ детского и взрослого населения Орловской области, использовавшиеся при дальнейших оценках рисков заболевания ЩЖ, приведены на рис. 1.14-1.16.
Рис. 1.13. Полнота официальных данных справочника [9] о дозах облучения ЩЖ населения
Орловской области.
■■ -
Рис. 1.14. Дозы облучения ЩЖ детей и подростков в возрасте менее 17 лет на момент аварии
в населенных пунктах Орловской области.
Рис. 1.15. Среднерайонные дозы облучения ЩЖ детей и подростков в возрасте менее 17 лет на момент аварии в населенных пунктах Орловской области.
Рис. 1.16. Среднерайонные дозы облучения ЩЖ взрослого на момент аварии населения в населенных пунктах Орловской области.
Литература
1. International Journal of Radiation Medicine. UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly, Special Issue, 2-4 (6-8), Annex J. Exposure and Effects of the Chernobyl Accident, 2000.
2. Бюллетень по атомной энергии: Центральный научно-исследовательский институт управления, экономики и информации. - 2001, март-апрель.
3. Отчет НКДАР 2000. Приложение J. Уровни облучения и эффекты в результате чернобыльской аварии. - М.: РАДЭКОН, 2001.
4. International Atomic Energy Agency. Present and future environmental impact of the Chernobyl accident. IAEA-TECDOC, 2000.
5. Данные по радиоактивному загрязнению территории населенных пунктов Российской федерации
137Cs, 90Sr и 239+240Pu: Справочник. - Обнинск: Федеральная служба России по гидрометеорологии и
мониторингу окружающей среды, НПО «Тайфун», 2000.
6. Атлас радиоактивного загрязнения европейской части России, Белоруссии и Украины (разработан в Институте глобального климата и экологии Росгидромета и РАН под научным руководством академика Ю.А.Израэля). - М.: Федеральная служба геодезии и картографии России, 1998.
7. Власов О.К., Шишканов Н.Г., Чекин С.Ю., Иванов В.К., Годько А.М., Щукина Н.В. Программный комплекс реконструкции доз внутреннего облучения тела и щитовидной железы населения на основе ГИС-технологий и агроэкологических имитационных моделей: Международный симпозиум, посвященный 15 годовщине аварии на ЧАЭС, 21-25 апреля 2001 г. - Киев, 2001.
8. Реконструкция средней накопленной в 1986-1995 годах эффективной дозы облучения жителей населенных пунктов Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году: Методические указания, МУ2.6.1.579.96. - М., 1996.
9. Балонов М.И., Звонова И.А., Братилова А.А., Власов О.К., Щукина Н.В. Средние дозы облучения щитовидной железы жителей разного возраста, проживавших в 1986 году в населенных пунктах Брянской, Тульской, Орловской и Калужской областей, загрязненных радионуклидами в результате аварии на Чернобыльской АЭС: Справочник, издание официальное. - М.: Минздрав России, 2002.
10. Рамзаев П.В., Балонов М.И., Звонова И.А., Братилова А.А., Цыб А.Ф., Власов O.K., Питкевич В.А., Степаненко В.Ф., Шишканов Н.Г., Ильин Л.А., Гаврилин Ю.И. Реконструкция средней дозы облучения радиоизотопов йода в щитовидной железе жителей населенных пунктов Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС В 1986 году: Методические указания, МУ 2.6.1.1000-00. - М.: Минздрав России, 2001.
