ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГЛОБАЛЬНОГО 85Кr Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Принципиальная схема технического обеспечения затравок животных многокомпонентными газовыми смесями представлена на рисунке.

Опытная эксплуатация системы в эксперименте показала достаточную надежность и применимость данной схемы для проведения исследований по изучению комбинированного воздействия многокомпонентных газовых смесей в хронических опытах.

Поступила 22.34.86

Принципиальная схема проведения затравок животных

многокомпонентной смесью веществ. / — бутыль с раствором фенола; 2 — бутыль с бензином; 3 — баллоны высокого давления с концентрированными газами; 4— воздуходувка для подачи воздуха на разбавление и транспортировку газов; 5, 6 — смесители для газов; 7 — затравочная камера; 5 — воздуходувка для перемешивания и подачи газов в затравочную камеру; 9 — бутыль с водным раствором нитрозоднметиламина.

Обзоры

Ф

УДК 613.73:547.294.02.851:621.311.25:621.0391(048.8)

И. Я Василенко ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГЛОБАЛЬНОГО 85Кг

Радиоактивные благородные газы (РБГ) составляют значительную часть выбросов АЭС. Основная активность РБГ приходится на корот-коживущие радионуклиды (41Аг, 85Кг, 87Кг, 88Кг, 133Хе, 133шХе, 135Хе, 135гаХе). Среди долгоживущих радионуклидов РБГ наибольшее внимание привлекает 85Кг (Т./, =11,76 года, Ер = 0,678 МэВ, Еу=514кэВ).

^Кг относится к числу глобальных радионуклидов и характеризуется высокой подвижностью в атмосфере. С мест выброса 85Кг быстро рассеивается во всей атмосфере и достигает равновесного состояния примерно в течение 2 лет. Период г.о-луобмена между тропосферами полушарий Земли около 2 лет. Естественным механизмом удаления 85Кг из атмосферы является практически лишь радиоактивный распад (85Кг—>-85НЬ), ибо криптон как инертный газ крайне слабо вступает

в метаболические процессы. Атмосферными осадками 85Кг из-за плохой растворимости в воде (0,034 мг/г при 37°С [7]) и конкуренции со стабильным (природным) криптоном вымывается крайне слабо. Коэффициент вымывания равен 4-10~1|-с~1 [15]. В океане содержится около 3% общего количества 85Кг атмосферы [13]. Адсорбция 85Кг на аэрозольных частицах и последующее их осаждение также не имеют существенного значения в снижении его концентрации в атмосфере. Взаимодействие 85Кг с почвой является обратимым процессом. Переход 85Кг в растения крайне незначителен и составляет Ю-10—Ю-9 см3-с-1 [5].

В естественных условиях 85Кг образуется в небольших количествах в результате спонтанного деления урана и взаимодействия космических излучений со стабильным атмосферным крипто-

ном. Равновесное содержание 85Кг во внешней среде в результате этих процессов достигает соответственно 74 и 370 ГБк [4]. Источником техногенного 85Кг явились ядерные взрывы и выбросы предприятий ядерной энергетики. По оценочным данным НКДАР при ООН, в результате ядерных взрывов, проведенных по 1980 г. включительно, в атмосферу поступило 160 ПБк 85Кг, что обусловило его концентрацию 0,62 Бк-год-м-3 [4]. Более значимый вклад в глобальное накопление 85Кг внесли промышленные реакторы при производстве плутония. Так, только в США их выброс 85Кг к 1966 г. составил 555 ПБк [5].

В настоящее время основным источником техногенных РБГ являются предприятия ядерной энергетики. Количество РБГ, выбрасываемых из реакторов, зависит от их конструктивных и технологических особенностей и составляет, по данным НКДАР при ООН, например, для реакторов Р\\Щ и соответственно 0,37—0,74 и 48 ТБк. Основная часть активности, как было сказано, приходится на короткоживущие радионуклиды РБГ [.4].

Радиохимические заводы (РХЗ), где происходит регенерация ядерного топлива, являются основным загрязнителем внешней среды 85Кг [9]. Роль РХЗ сводится к выделению из отработавших тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) не подвергшихся делению урана и плутония, которые возвращают в ядерный топливный цикл для изготовления новых ТВЭЛ. Короткоживущие радионуклиды РБГ по существующей технологии распадаются во время выдержки отработанного топлива, и из РБГ в ТВЭЛ остается практически лишь 85Кг. Он, как правило, полностью извлекается из горючего на этапе растворения [9].

Основную опасность выбросов РХЗ, кроме 85Кг, представляют газообразные отходы 1311 и 3Н, а также мелкодисперсные аэрозоли плутония. Аэрозоли плутония, представляющие главную опасность, а также 1311 можно путем многоступенчатой фильтрации практически полностью извлечь из газовых отходов. Извлечение 3Н и 85Кг — задача более сложная. На РХЗ 85Кг (пока не будут найдены соответствующие методы выделения из отходов) сбрасывают через высокие газоотводные трубы в атмосферу [9]. Считают, что оптимальная производительность РХЗ должна составлять около 5 г отработавшего топлива в сутки, т. е. завод рассчитан на переработку топлива от десятков реакторов. В ежегодных отходах одной АЭС с легководным ядерным реактором мощностью 1 ГВт содержится 840 г 85Кг с активностью 12 ПБк. Согласно прогнозу мощность ядерной энергетики к 2000 и 2025 гг. достигнет 760—1740 и 4800—7100 ГВт (эл.) соответственно. Ежегодное производство 85Кг в этих условиях может достичь соответственно 9—22 и 59—85 ЭБк, накопленное количество—114 и 740 ЭБк [9], следовательно, концентрация 85Кг в атмосфере возрастет по сравнению с естествен-

ным уровнем на 6 порядков. Такое увеличение требует гигиенической оценки.

85Кг является источником постоянного внешнего и внутреннего р- и у-облучения людей. Наиболее интенсивному облучению подвергаются кожные покровы, особенно открытые участки тела. Основной вклад в формирование доз вносит р-облучение. Максимальный пробег р-частиц 85Кг в мягких тканях достигает 2,52 мм, следовательно, облучению подвергаются все структурные образования кожи (толщина кожи человека равна 2—2,2 мм). Максимальная доза формируется в базальном слое, который, как известно, является наиболее радиочувствительным. Дозы облучения кожных покровов за счет v-излучения 85Кг примерно на 2 порядка ниже.

Поступивший в организм 85Кг вместе с вдыхаемым воздухом становится источником внутреннего облучения. Наиболее интенсивному облучению подвергается эпителий органов дыхания. В условиях установившегося равновесия коэффициент распределения 85Кг составляет для жировой ткани, крови, мышечной и других мягких тканей 0,46, 0,046 и 0,047 мл/г соответственно. Периоды полувыведения криптона из легких и крови составляют 30 с, из мышечной ткани н других мягких тканей —8 мин, из жировой ткани — 2,7 ч [8]. По данным [11], у крыс в большинстве тканей равновесное состояние 85Кг с воздействующей атмосферой наступает через 2—3 ч, в жировой ткани и желудочно-кишечном тракте — через 4 ч. Выведение 85Кг из организма животных характеризуется двумя экспонентами: 40 % с Т-/.=4мин и 60% с Ti/2 = 40 мин. У человека кратность накопления 85Кг равна 0,5.

Биологическое действие 85Кг исследовали в опытах на животных [1]. У крыс при дозе на ба-зальный слой 145—206 Гр (вклад у-излучения составлял ~0,6 %) наблюдали гиперемию кожи с выпадением шерсти; кожа приобретала синюшный вид и заметно отекала. Отмечено снижение массы тела животных с выраженными изменениями показателей крови и костного мозга (уменьшение количества лейкоцитов и ретикуло-цитов, появление молодых форм нейтрофилов, увеличение числа дегенеративно измененных клеток с заметным омоложением костного мозга). На 6—10-й день большинство крыс погибли. Морфологические изменения внутренних органов были выражены слабо.

В другом опыте крыс подвергали хроническому воздействию S5Kr (в течение 808 сут). Кумулятивные дозы на поверхности тела крыс составляли 0,3, 2,4 и 25 Гр в год (с учетом экранирующего действия шерстного покрова доза на поверхности кожи была на 15% ниже). Поглощенные дозы в легких составляли 0,3, 2,2 и 23 рад в год соответственно. 85Кг в использованных дозах не оказывал влияния на массу тела и смертность крыс [10].

Новорожденные крысята оказались особо чувствительными к 85Кг. При дозах 9,6, 23 и 47 Гр наблюдали радиационные дерматиты, уменьшение роста волос, снижение прироста массы тела и сокращение продолжительности жизни животных. У крыс при всех дозах развились базаль-ноклеточные карциномы кожи [12].

В практическом плане представляет интерес оценка реально возможных доз облучения людей юКг. Как было отмечено, в результате ядерных взрывов во внешнюю среду поступило 160 ПБк s5Kr. Ожидаемые дозы облучения населения земного шара за счет глобального 85Кг для кожи, гонад, легких и других тканей равны 250, 2,9, 2,4 и 2,0—3,3 нГр соответственно, эффективная экви-валентная доза — 0,005 мкЗв, коллективная — 20 человеко-зиверт (чел.-Зв) [4].

Ожидаемая эффективная эквивалентная доза от испытаний ядерного оружия, обусловленная всеми радионуклидами, равна 3,8 мЗв (основными дозообразующими нуклидами являются |4С, 137Cs, 95Zr, 90Sr), т. е. вклад 85Кг крайне незначителен и составляет лишь около 0,001 %■

Значительно более высокие дозы облучения людей следует ожидать от 851<г, выделяемого предприятиями ядерной энергетики. Индивидуальные дозы облучения кожных покровов и других тканей на 1 ГВт (эл.) в год могут составить 20 и 0,2 нГр соответственно, эффективная эквивалентная доза — 0,0004 мкЗв и коллективная — 1,9 чел.-Зв.

Ожидаемая коллективная доза от всех выбросов радионуклидов равна 670 чел.-Зв на 1 ГВт в год. За счет 85Кг доза реализуется в популяции людей примерно за 50 лет. Реализация дозы от всех радионуклидов будет осуществляться в те-^ N чение чрезвычайно длительного времени. В ин-тервале 104—108 лет реализуется лишь 90% до-^ зы (столь длительный срок связан со i29I, Т>/г для которого равен 17-10® лет).

С учетом перспектив развития ядерной энергетики и накопления глобального 85Кг во внешней среде ожидаемые индивидуальные дозы облучения кожи и других органов, эффективные эквивалентные дозы и коллективные дозы в 2000 г. могут составить 0,3 и 0,02 мГр, 6 мкЗв и 24-Ю3 чел.-Зв, в 2025 г.— 1,6 и 0,16 мГр, 32 мкЗв и 126 - iО3 чел.-Зв соответственно. Эти величины подтверждают наши более ранние оценки [2].

Оценивая прогнозируемое повышение доз облучения от глобального 85Кг, отметим, что они небольшие по сравнению с естественным фоновым облучением (100—150 мрад) и дозами от других техногенных источников. Такие дозы не могут вызвать ни острых, ни хронических лучевых поражений. Особого рассмотрения заслуживает вопрос о возможных канцерогенных и генетических последствиях облучения 85Кг. При оценке этих стохастических эффектов мы исходили из современных радиобиологических представлений о концепции беспорогового действия радиации и

линейной зависимости доза — эффект. Такой подход, несмотря на его известный консерватизм, является наилучшей гарантией радиационной защиты человека.

Наиболее интенсивному облучению 85Кг подвергается кожа. Дозы облучения ее примерно на 2 порядка превышают дозы облучения других органов. Как было отмечено, при экспериментальных исследованиях 85Кг поражение кожных покровов у животных регистрировали в первую очередь. Для развития радиационных дерматитов требуются сравнительно большие дозы облучения. У человека, например, радиационные поражения I, II и III степени тяжести развиваются при р-облучении в дозах 8—12, 20 Гр и выше соответственно. Кожа менее чувствительна к канцерогенному действию радиации по сравнению с другими органами. Об этом свидетельствует отсутствие избыточного рака кожи у лиц, переживших атомные бомбардировки, а также облученных в иных ситуациях. Увеличение относительного риска рака кожи после радиотерапии отмечено после облучения в дозах 5—20 Гр [16]. Бласто-могенное действие радиации ослабляется в условиях хронического облучения. Ориентировочно коэффициент ослабления равен 5. Неравномерное облучение обладает заметно меньшей канцерогенной эффективностью. Эти обстоятельства необходимо учитывать, поскольку облучение 85Кг носит хронический характер и р-облучению подвергаются в основном открытые участки тела, составляющие •—-10 % общей поверхности.

Учитывая сказанное, можно ожидать, что количество опухолей кожи не превысит 1—2 случая на 106 чел.-бэр. В популяции людей в 1 млн. за время ее жизни в этом случае в 2000 и 2025 гг. количество опухолей кожи может увеличиться лишь на (3—6) • Ю-2 и 0,2—0,3 случая. Эта величина весьма незначительна но сравнению с, естественной смертностью от рака кожи (1050 случаев на 106 человек). Рак кожи характеризуется большим латентным периодом. У лиц, подвергавшихся профессиональному облучению, он в среднем достигает 26 лет, а при рентгенотерапии несколько короче — в среднем 21 год [6]. Рак кожи легко диагностируется и поддается лечению. Смертность сравнительно низка и составляет 6 % в течение 10 лет после установления диагноза [4].

Общее количество опухолей всех органов в популяции 1 млн. человек за время ее жизни от облучения 85Кг может составлять в 2000 и 2025 гг. 1 и 4 случая соответственно и генетических нарушений— 0,3 и 1 случай. Вклад 85Кг, следовательно, в возникновении дополнительных опухолей и генетических нарушений по сравнению с их естественной частотой крайне незначителен. Смертность от спонтанных опухолей составляет 126 000 случаев на 1 млн. человек [3]. Естественная частота генетических нарушений оценивается примерно 100 000 случаев на 1 млн. живорожденных детей [14].

Таким образом, оценивая опасность накопления антропогенного 85Кг в атмосфере с учетом перспектив развития ядерной энергетики, можно заключить, что она невелика и значительно ниже по сравнению с риском гибели от многих других причин. Учитывая, что человек подвергается облучению и от мнсгих других источников и дозы облучения повышаются, а также возможность си-нергических эффектов радиации с другими вредными факторами внешней среды, целесообразно в будущем с учетом перспектив развития ядерной энергетики и достижений техники ограничить выбросы 85Кг. При этом должны учитываться социальные и экономические факторы. Такие ограничения должны применяться во всех странах, поскольку 85Кг относится к числу глобальных нуклидов.

Литература

1. Бечик И. И., Жильцов И. Ф., Лемеш Г. А. и др.// Мед. радиол. — 1978. — № 1. — С. 83—84.

2. Василенко И. #., Москалев 10. И.. Истомина А. Г. // Атомная энергия. — 1979. — Т. 46, № 1, —С. 40—44.

3. Заболеваемость населения СССР злокачественными новообразованиями и смертность от них. — М., 1970.

4. Ионизирующее излучение: Источники и биологические эффекты: T. I. Ныо-Иорк, 1982.

5. Криптон-85 в атмосфере. Накопление, биологическое значение и способы контроля: Пер. с англ. — М„ 1978.

6. Москалев Ю. И., Стрельцова В. Н. Лучевой канцерогенез в проблеме радиационной защиты. — М., 1982.

7. Ростовский В. Т., Ровинский А. Е.. Петровский Ю. В. Инертные газы. — 2-е изд. — М„ 1972.

8. Туркин А. Д. Дозиметрия радиоактивных газов. — М., 1973.

9. Ядерная энергетика, человек и окружающая среда / Бабаев Н. С., Демин В. Ф„ Ильин Л. А. и др. —М„ 1984.

10. Ballou J.E., Willard D. П., Deford H. S. et al. // Hlth Phys. —1981. —Vol. 41, —P. 889.

11. Ballou J. E„ Willard D. H., Deford H. S., Murp-liy D. W. // Ibid. — 1982. — Vol. 43. — P. 669.

12. Ballou J. E„ Dagle G. E„ Deford H. S., Trolley H. D. // Ibid. — 1983. - Vol. 45. — P. 242.

13. Bicri R„ Koide M., Goldberg E.//S. geophys. Res. — 1966. — Vol. 71. — P. 5243.

14. The Effects of Population of Exposure to Low Leves of Ionizing Radiation (National Academy of Sciences National Research Council). — Washington, 1972.

15. Tadmor J.// Hlth Phys. — 1973. — Vol. 24. — P. 37.

16. Taliahaslii S., Kitabatake T. et al.//Tohoku J. exp. Med.— 1965, —Vol. 87.-P. 144.

Поступила 16.05.86

За рубежом

УДК 614.7

М. Аргирова, Г. Петрова СОСТАБ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ В УСЛОВИЯХ ГОРОДА

Научный институт гигиены и профессиональных заболеваний, НРБ, София, Гигиено-эпидемиологическая инспекция, НРБ, г. Стара Загора

Город Стара Загора размещен на территории с интенсивным земледелием, в непосредственной близости от большого завода азотных удобрений. Его предприятия используют в основном твердое горючее. На расстоянии около 100— 150 км от него находятся крупные предприятия цветной металлургии, нефтехимической промышленности и энергетический комплекс, работающий на твердом низкокалорийном топливе. Наблюдение за составом атмосферных осадков проводилось в течение 4 лет. Для анализа использованы стандартные методы с чувствительностью 0,5—2,0 мг/л.

Результаты исследований представлены в табл. 1, из которой видно, что концентрации большинства компонентов не имеют достоверных различий по годам, их средние годовые уровни низки, за исключением сульфатов. Диапазоны концентраций и максимальные концентрации нитритов и особенно нитратов свидетельствуют о значительном антропогенном воздействии, выраженном больше в 1984—1985 гг. Максималь-

ные значения нитратов достигают 9—13 мг/л. В 72 % проб концентрации нитратов находились в пределах 0,4 мг/л, в 52 % — свыше 4 мг/л (в основном в 1984—1985 гг.) (см. рисунок). Повышение содержания нитратов сказывается и на ионных отношениях нитраты/хлориды, нитраты/сульфаты, которые повышаются почти в 2 раза по сравнению с 1982 г. и составляют соответственно 0,9—1,1 и 0,37. То же касается и их вклада в сумму ионов, которая повышается более чем в 2 раза. Влияние завода азотных удобрений четко выражено в нарастании уровня нитритов, причем он значительно выше, чем в осадках других городов при эмиссиях вследствие только работы автотранспорта.

Годовые концентрации хлоридов сравнимы с концентрациями, обнаруживаемыми в других городах нашей страны в равнинных регионах без локальных эмиссий. Максимальные концентрации превышают среднегодовые до 2 раз и находятся на уровне 7—9 мг/л. Как видно из рисунка, в 52,6% проб концентрации хлоридов ле-