CC BY
4
Радиационная гигиена
© В. М. МАЛЫХИН, 1991
УДК 615.849.2:546.799.51.032.23.033.07
В. М. Малыхин
К ОЦЕНКЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ И ДОЗЫ НА ДЫХАТЕЛЬНЫЕ ПУТИ И ОРГАНЫ ПРИ ОДНОКРАТНОМ, КРАТКОВРЕМЕННОМ И ДЛИТЕЛЬНОМ ИНГАЛЯЦИОННОМ
ПОСТУПЛЕНИИ АМЕРИЦИЯ-241
НИИ гигиены морского транспорта Минздрава СССР, Ленинград
Подавляющее большинство работ по трансурановым радионуклидам, в том числе и обобщающих (включая официальные публикации Международной комиссии по радиологической защите — МКРЗ), относится к исследованиям на животных [3, 4, 10]. Значимость их для правильного понимания биохимических и радиобиологических аспектов метаболизма и действия радионуклидов велика, но в случае аэрогенного поступления экстраполяция на человека полученных данных довольно условна. Основным источником информации здесь служит накопленный к настоящему времени ограниченный материал по инкорпорации америция-241 персоналом, связанным, как правило, с технологическим циклом ядерного топлива или работающим в исследовательских центрах [7, 8, 20, 21].
Трудности обеспечения требуемой точности при контроле инкорпорации америция-241' связаны с отсутствием жесткого излучения и пока не преодолены полностью, несмотря на возрастающую значимость этого нуклида в системе радиационной безопасности и большое количество работ, посвященных методам его измерения в организме и биопробах [16, 17, 19, 21, 22]. Учет многих факторов при контроле содержания америция-241 в организме человека, таких как улучшение фантомной градуировки с коррекцией толщины ткани в области грудной клетки, более точный анализ спектрометрических данных по вкладу цезия-137 и калия-40 в энергетический канал америция-241, снижает минимально детектируемое содержание радионуклида. Дополнительные преимущества, особенно для значительных уровней загрязнения, дает использование полупроводниковых детекторов [9. 18]. Одновременно повышаются точность и воспроизводимость контроля активности выделений [12].
Однако существенного повышения точности и содержательности дозиметрического и радиобиологического анализа случаев загрязнения амери-цием-241 можно ожидать только в связи с усовершенствованием модели транспорта и получением более полных данных по всем временным характеристикам метаболизма и формирования дозы, соответствующим этой модели.
Согласно рекомендациям, содержащимся в Публикации 30 МКРЗ, требуется определение поступающей в организм активности. Интерпретация же результатов измерения поступившей активности предполагает существование модели метаболизма, которая, согласно исследованиям инцидентов ингаляции америция-241, адекватно отражает процессы транспорта в организме. Однако для таких случаев сравнение измеренной активности в легких с величиной, рассчитанной по модели динамики легких, предлагаемой МКРЗ, обнаруживает значительные различия. Помимо амер ция-241 и плутония-239, это относится также к целому ряду радионуклидов (селен-75, гафний-175, торий-228) [5].
При исследовательском анализе случаев ингаляционного поступления соединений америция-241 использование модели МКРЗ-ЗО в определенной степени противоречиво еще и потому, что формализация этой.модели в основном направлена на установление безопасных нормативов загрязнения воздуха. Это объясняет значительные различия между наблюдаемыми экспериментально и про-' гнозируемыми моделью уровнями америция в легких [2, 3, 14—16, 20].
Однако конечная цель исследования случаев инкорпорации включает решение более широкого круга задач, таких как изучение динамики перераспределения америция в организме и накопления дозы, получение надежных соотношений уровней выведения в различные периоды метаболизма с содержанием в теле и дозой. Эти задачи существенно зависят от совершенствования модели транспорта радионуклида и от создания достаточно полного информационного обеспечения для дозиметрического анализа случаев инкорпорации америция, а также для оценок гигиенической значимости уровней загрязнения воздуха в районах размещения предприятий атомной энергетики.
В настоящее время предприняты попытки совершенствования параметризации модели метаболизма америция-241, которые дали количественную оценку несогласованности отдельных схем метаболизма [2], обобщили накопленные материалы по изучению последствий производственного аварийного поступления америция-241 и при-
Рис. 1. Дозиметрические характеристики для однократного ингаляционного поступления америция-241.
По оси абсцисс — время (71) после поступления, сут; по оси ординат (здесь и на рис. 2, 3) — значение соответствующей дозиметрической характеристики, оцененное на этот срок, а — среднесуточное выведение америция-241; / — с мочой, 2 — с калом; удается в долях величины поступления америция-241 с воздухом; 6 — содержание америция-241 в отделах дыхательных путей и органах на единицу поступления радионуклида, отн. ед.: / — легкие; 2 — лимфоузлы; 3 — печень; 4 — почки; 5 — кости; 6 — мягкие ткани; в — значения дозы на единицу активности — (в бэр/мкКи) в суточном выведении с мочой и калом / — Ок <1ег* 10'; 2 — 0К лим.уз; 3 — печень; 4 — поч'ки: 5 —кости; £><и,р/„кк„(ч|; 6 —легкие; 7 — лим'фоузлы; 8 — печень: 9 — кости. Здесь и ниже (¿м. рис. 3. а, г) указанный около кривых множитель вида-105 означает, что считанное на оси ординат значение дозы на единицу активности выделений — £>/«) — следует умножить на 105, т. е. на 1000; г — доза (й) на отделы дыхательных путей и органы, бэр/мкКи: /. 2, 3, 4.
5. 6 — то же. что на рис. I. б.
вели к созданию более адекватной структуры дозиметрической модели америция-241 [14, 15].
Наиболее всесторонний анализ и обобщение материалов по инкорпорации америция-241 содержатся в работах [13—15]. Они отличаются логической законченностью и общей направленностью на создание модели транспорта америция-241, основанной на обширном экспериментальном исследовании на собаках и непротиворечивой относительно данных об известных производственных инцидентах с америцием-241.
В отличие от других работ [7, 17, 20, 21], где подробно исследуются конкретные случаи инкорпорации америция и используется тот или иной вариант рекомендованной схемы косвенных оценок поступления или констатируется отличие кривых выведения от частного вида их описания, указанные работы [13—15] обобщают как результаты собственных исследований, так и данные других
авторов. Рассмотренная модель применима в условиях исследовательского анализа для получения оценок по задержке в дыхательных путях, перераспределению в органах и значению доз в случае инкорпорации америция-241. С помощью информации о характеристиках прямого и косвенного методов оценки доз и содержания америция в дыхательных путях и органах, которую предоставляет модель, может быть проведено более полное определение степени риска облучения различных органов при исследовании случаев инкорпорации америция.
Методика включает комплект расчетных характеристик динамики перераспределения, выведения и дозы при однократном, кратковременном и длительном непрерывном ингаляционном поступлении. Использованы следующие методы расчета: численные схемы решения совокупности взаимосвязанных систем дифференциальных уравнений и интегральных соотношений для дозы, применение аналитических зависимостей, полученных методом транспортных операторов [ 1 ], и функционально-матричный способ решения группы инте-гродифференциальных соотношений, которые в свернутом виде выглядят так:
Я Д
Рис. 2. Содержание активности и значения дозы в отделах дыхательных путей и органах при кратковременном аэрогенном поступлении америция-241.
Длительность поступления 10 дней; а — содержание активности в органах; б — значения дозы. Длительность поступления 90 дней: в — содержание активности в органах; г — значения дозы. Обозначения кривых — I, 2. 3. 4, 5. 6 — то же, что на рис. 1, б.
т,
Г, 0
<7оРг(Т) = \ Ч^ри)-ХрЛТ-Ц-0<=Чилег.ЦТ. Г,);
Г, 0
о о
г,);
9орг(П = '/)м(Л-С?-,(7"- Т\) ■ ¿(7", Г,),
где индексы кр, орг, лег, м отмечают принадлежность к обменным пулам — кровь, орган, легкие, суточное выведение с мочой; К(Т—Т\), /?орг — переходная функция от ингаляции к крови — значение скорости поступления в кровь в единицах среднесуточного ингаляционного поступления и функция удержания радионуклида в органе; ¿ив — носят характер сокращенных обозначений; —символ функции, обратной 0(0Х X С? * = 1).
Результаты методики — обеспечение исследовательских задач анализа случаев инкорпорации америция-241 —представлены совокупностью графиков. Промоделированные варианты динамики процессов метаболизма и формирования дозы [ имеют следующий состав: одноразовое ингаляционное поступление америция-241 (рис. 1); кратковременное поступление в течение интервалов 10 и 90 дней (рис. 2); непрерывное длительное поступление в течение 1...10 лет (рис. 3).
Методика позволяет решить такие задачи:
— определение активности америция-241 в легких, лимфоузлах, мягких тканях, печени, почках, костной ткани в различные сроки после однократного поступления, включая начальный этап значительного перераспределения радионуклида, т. е. оценка элементов распределения америция, существенных для повышения достоверности результатов определения его в организме с помощью спектрометра излучения человека (СИЧ);
—восстановление возможных«уровней поступления поданным измерения америция в организме с помощью СИЧ;
— оценка уровней активности выделений (суточных проб мочи и кала) в различные сроки после однократного и на любом этапе непрерывного ингаляционного поступления;
— определение длительности детектирования америция по измерению в организме и выделениях при различных уровнях поступления;
—оценка степени неопределенности при определении величины поступившей активности америция и дозы при неточном знании момента поступления;
— решение совокупности перечисленных задач для условий кратковременного контакта (длительностью до квартала) и непрерывного длительного производственного поступления;
— решение задач радиационно-гигиенического направления с оценкой доз и распределения'по
Рис. 3. Содержание америция-241, суточное выведение и значение дозы в отделах дыхательных путей и органах при длительном непрерывном поступлении с воздухом.
а — содержание в органах (?) в единицах среднесуточного поступления элемента (здесь и на рис. 3, б. г обозначение кривых: /. 2. 3. 4.5.6 — то же, что на рис. 1, в); б — значения дозы (Д) на различные сроки (Т дней) ингаляционного поступлении; в — содержание — <7,(в отн. ед,— см. рис. 3, а) амернция-241 в суточных пробах мочи (/) и кала (2); кривые отражают только эндогенную часть выведения; г — значения дозы на единицу активности суточного выведения (О/^) с мочой,и калом (в бэр/мкКи/сут); кривые /, 2, 3. 4. 5. 6 дают дозу на I мкКи в суточной пробе калг (индексы кривых — те же, что на рис. 1,6); кривые 7, 8. 9. 10. 1 /, 12 дают дозу на 1 мкКи в моче (для проб мочи последовательность органов,такая же, как на рис.. I. б, т. е. кривые 7...12 соответствуют 1...6\ обозначение* 10 указывает на необходимость умножить считанное значение на 10).
органам для групп населения, проживающего вблизи предприятий, являющихся источниками незначительного поступления америция в воздух.
Как отмечалось выше, использованная модель дает дозиметрические характеристики, отличные от полученных с помощью модели МКРЗ-30, и более соответствует всей совокупности экспериментальных данных.
Литература
1. Малыхин В. М., Шамов В. П. // International Radiation Protection Association: International Congress. 3-rd.— Washington, 1973.— P. 39.
2. Моисеев A. A.. Кочетков О. A., Столяров В. П. н др. // Assessment of Radioactivity Contamination in Man.— Vienna, 1985.— P. 271—282.
3. Проблемы радиобиологии америция-241 / Москалев Ю. И., Булдаков Л. А.. Любчанский Э. В. и др.— М., 1977.
4. Швыдко Н. С., Иванова Н. П., Рушоник С. И. Физико-химическое состояние и обмен плутония и америция в организме,—М., 1987,—С. 38—100.
5. Burnt K. // Hlth Phys.- 1987,-Vol. 54, N 5.-P. 533.
6. Colar J. F. 11 Assessment of Radioactivity Contamination in Man.—Vienna, 1985.—P. 421—432.
7. Edvardsson K. A., Lindgren L. // Diagnosis and Treatment of Incorporated Radionuclides.—Vienna, 1975.— P. 497-502.
8. Fry F. A. // Hlth Phys.— 1976,-Vol. 31.— P. 13.
9. Graham S. G., Kerkham S. J. // Ibid.— 1983.—Vol. 44, Suppl. W P. 343—352.
10. International Comission on Radiological Protection (ICRP, Publ. 19).—London, 1972.
11. Kathren R. L., lnroy Mc J. F. // Hlth Phys.— 1988.—Vol. 54, N 2,- P. 181.
12. Merser J. V. L.. Cavadore D. M. // Assessment of Radioactive Contamination in Man.— Vienna. 1985,— P. 245—255.
13. Mewhinney J. A., Griffin W. C., Muggenburg B. A. // International Congress IRPA. 5-th: Proceedings.— Vienna, 1980.—Vol. 2,— P. 111.
14. Mewhinney J. A., Griffin W. C. // Hlth Phys.— 1982.— Vol. 42.— P. 629.
15. Mewhinney J. A., Griffin W. C. 11 Ibid.— 1983,—Vol. 44, Suppl. 1,- P. 537-544.
16. Newton D., Taylor B. T., Eakins J. D. // Ibid.— 1983.— N 1,— P. 431—439.
17. Palmer H. E. // Ibid,— Vol. 45, N 4,— P. 893—910.
18. Rahola T., Suomela M. // Assessment of Radioactive Contamination in Man.—Vienna, 1985.—P. 107—113.
19. Righetti M., Hernandes D., Chagaray J. et al. 11 Ibid.
20. Robinson, B. H Hlth Phys.—1983,—Vol. 45, N 4,—
p c)i J_g2|
21. Toohey R. E. 11 Ibid.— 1980,— Vol. 38, N 2,— P. 139—145.
22. Wrenn M. E.. Rosen J. C., Cohen N. // Assessment of Radioactivity Contamination in Man.— Vienna, 1972.— P. 595-62L
Поступила 23.06.89
/
Summary. On the oasis of comparison of publications on accidental human intake of americiuin-241 and aminai experimental studies dosimetric characteristics were obtained reflecting the dynamics of accumulation, formation of the dose on the organs and parts of the respiratory tract, as well as of the 24-hour elimination from the organism of the mentioned radionuclide following single, short- and long-term administration of americium-241 ;rom the air. Results were obtained with the use of computers for quantitative modelling of the most complete metabolic transport scheme of americium.
Общие вопросы гигиены
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 1991
УДК 616-092:612.017.11-02: |в13.863 + в 14.71 -084.3(470.31 1-25)
Н. Г. Арцимович, В. С. Чугу нов, А. В. Корнев, Т. М. Иванова, А. А. Ведерников, О. В. Москалец
НОВЫЕ ПОДХОДЫ к ВЫЯВЛЕНИЮ ГРУПП ПОВЫШЕННОГО РИСКА СРЕДИ ЖИТЕЛЕЙ
МОСКВЫ
Институт иммунологии Минздрава СССР; Клиника неврозов, Москва
Одной из основных медицинских проблем в настоящее время является изучение влияния стресса и загрязнения окружающей среды на здо; ровье человека. Особую значимость приобретают эти факторы в условиях проживания населения в больших промышленных городах. За последние 10—15 лет накоплено достаточно экспериментальных данных о влиянии острого и хронического стресса на иммунную систему организма. Показано, что первую фазу стресса сопровождают повышенный уровень глюкокортикоидных гормонов, адреналина (А) и норадреналина (НА), а также клеток белой крови, Число лимфоцитов и других клеток крови при этом снижено [2,3].
Более 5 лет назад акад. Р. В. Петров обосновал необходимость изучения иммунного статуса человека повсеместно, не только у лиц с различной патологией. В наши дни силами сотрудников Института иммунологии изучение иммунного статуса проводится во многих регионах страны [8].
На рубеже 1970—1980 гг. сформировалось новое научное направление — экология человека. Однако до настоящего времени не создано целостной концепции и единого методологического подхода, позволяющих конкретно на примере локаль-
ных, регионарных и других обследований населения с учетом сложной комбинации факторов воздействия разработать банки данных, определить функциональные резервы организма и наметить необходимые мероприятия по их коррекции. Очевидно, что в каждом конкретном случае (фабрика, завод, шахта, район, город и т. п.) надлежит исследовать специфику вредного воздействия и, на основе объективных критериев оценивать резервные силы организма.
Для контроля состояния окружающей человека среды необходим мониторинг. Улучшение среды положительно скажется на состоянии его здоровья. В свою очередь динамическое наблюдение за уровнем резервных сил организма определенного контингента людей позволит контролировать состояние окружающей среды, разработать стратегию предупреждения и ликвидации локальных и региональных экологических проблем и обеспечения экологической безопасности. Загрязнение всех составляющих природной среды, включая атмосферу и воду, химизация сельского хозяйства, добавки в пищевые продукты, лекарственные препараты и многое другое привели к росту аллергических, сердечно-сосудистых и онко-
