CC BY
22
ОБЗОРЫ
К ВОПРОСУ ОБОСНОВАНИЯ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ УРОВНЕЙ СОДЕРЖАНИЯ СТРОНЦИЯ-90 В ПИЩЕВЫХ
ПРОДУКТАХ
П. П. Лярский, А. А. Моисеев, Москва
Долгоживущие радиоактивные изотопы (стронций-90, цезий-137, церий-144 и др.)» выпадая из стратосферы и верхних слоев тропосферы на поверхность земли с радиоактивными осадками, включаются в общий круговорот веществ в природе и наряду со стабильными изотопами по различным биологическим цепочкам в зависимости от своих физических и химических свойств, физико-химической формы и других условий могут поступать в организм человека.
В табл. 1 приведены данные о наиболее важных с точки зрения радиационной гигиены радиоактивных изотопах.
Из всех радиоактивных изотопов, обусловливающих искусственную радиоактивность биосферы, наибольшее значение для человека имеет стронций-90. Он является химическим аналогом кальция и вместе с ним участвует в построении растущей костной ткани. В настоящее время принято считать, что 99% отложившегося во всем организме стронция прочно фиксируются в костной ткани (Международная комиссия по радиологической защите — МКРЗ, 1959), создавая в ней своеобразное депо, из которого происходит радиационное воздействие.
Существует три основных пути проникновения стронция-90 в организм человека: с вдыхаемым воздухом, питьевой водой и пищевыми продуктами. Каждый из указанных путей совершенно не исключает остальных двух других возможностей попадания стронция-90 в организм человека, поэтому накопление этого радиоизотопа в костной ткани происходит за счет одновременного поступления стронция-90 с вдыхаемым воздухом, водой и пищевыми продуктами. Однако, изучая каждый из этих трех путей поступления радиоактивного стронция-90, легко убедиться, что количество изотопаг проникающего в организм различными путями, неодинаково.
Наименьшее значение имеет ингаляционный путь, так как содержание стронция-90 в окружающей нас атмосфере в настоящее время незначительно и во много десятков раз ниже установленных предельно допустимых уровней. Незначительна роль и питьевой воды, с которой, по имеющимся данным, может попадать не более 10% общего количества поступающего в организм стронция-90 [Брайант (Bryant) и др.]. Наибольшее гигиеническое значение имеет поступление в организм человека стронция-90 с пищевыми продуктами. Этот путь включает наибольшее число биологических цепочек, главнейшими из которых являются: почва — растение — человек; почва — растение — животное —
Таблица 1
Радиоактивные изотопы, представляющие интерес с точки зрения радиационной гигиены
Радиоактивный изотоп Выход гри делении урана-235 (в %) Излучение • Эффективный период полугыведе-ния из организма человека (в днях) Критический орган Доля изотопа, попадающая из желудочно-кишечного тракта человека в критический орган Предельно допустимое содержание изотопа в критическом органе (ус) Предельно допустимая концентрация в воде открытых водоемов (в с на 1 л)
- Р 12 Жировая ткань 0,5 300 2-10~~7
4,6 • IP 50,4 Кости 0,21 4 3-10 3.10-" • А
5,0 р 6 400 1 0,09 с 2
5,0 Р 58 » 7,5-10 • А 5 8-10 А
6,4 Р. V 55,5 Все тело ю-4 Л 20 2-10 £
Ниобий-95.............. 6,4 Р. т 33,5 > » ю~4 40 3.10"
Йод-131.............. 2,8 p. -Г 7,6 Щитовидная железа 0,3 0,7 б. ю-10
Цезий-137............. 6,2 Р. V 40 Все тело 1.0 30 ьнГ9
Барий-140 . ............ 6,0 Р. V 10,7 Кости 0,035 Р 4 7.10~9
5,3 Р. V 243 » 3-10 5 3-10
• 2,6 р 570 » 3,5-10 с 60 6-10"""* 5.НГП
Плутоний-239 ........... — ' а [72 000 > 2,4-10 0,04
Примечание. Данные о выходе различных изотопов при делении урана-235 и в виде излучения цитируются по Ленгхему и Андерсону (Land-ham, Anderson); об эффективном периоде полувьтедения, критических органах, доле изотопа, попадающей из желудочно-кишечного тракта в критический орган, и предельно допустимых уровнях содержания радиоактивных изотопов в критическом органе —по рекомендациям МКРЗ (1959); о предельно допустимых концентрациях в воде открытых водоемов — по санитарным правилам JSfe 333-60.
продукты животноводства — человек; вода — животное — продукты животноводства — человек и т. д.
По данным английских ученых [Хоторн (Hauthorn), Брайант, Чем-берлен (Chamberlain) и др.], средняя концентрация стронция-90 в молоке на фермах Великобритании в 1959 г. составляла в среднем 9,6 [i\xc на 1 г кальция (10 jujac на 1 л молока). Наибольшая концентрация была отмечена в Среднем Уэльсе, где она достигала 32 щлс на 1 г кальция.
Исследованиями, проведенными японскими учеными Нези и Асано (Nezu, Asano) в городе Мито, было установлено, что в первом полугодии 1960 г. содержание стронция-90 в овощах и зелени колебалось от 12,4 до 21,2 jlijlic на 1 кг сырого веса. По данным американских ученых Михельсона и Ирвинга (Michelson, Erving), определявших уровни содержания радиоактивных веществ в пробах молока и других пищевых продуктов, полученных из различных городов США в 1960 г., ежедневное поступление стронция-90 с молоком составляло в среднем 10,9 Ц41С на 1 г кальция, а с остальной пищей — примерно 19,5 ццс на I г кальция.
Правильная гигиеническая оценка результатов радиохимического и радиометрического определений стронция-90 в пищевых продуктах может быть основана только на сопоставлении их с величинами предельно допустимых уровней. В то же время никогда нельзя забывать, что от того, насколько правильно установлены предельно допустимые уровни содержания различных радиоизотопов в воздухе, воде и пищевых продуктах, зависит величина накопления их в организме человека, а следовательно, и степень радиационного воздействия.
Данные литературы о величинах предельно допустимых уровней содержания стронция-90 в пищевых продуктах разноречивы. Так, например, до начала 1960 г. в США предельно допустимая концентрация (ПДК) стронция-90, согласно рекомендациям Национального комитета по радиологической защите США, составляла 80 щяс на 1 кг продукта или 1 л молока. Согласно другим данным, в качестве предельно допустимой принималась величина 100 |i|ic на 1 г кальция в продукте. Комитет национальной академии наук США в своем докладе рекомендовал в качестве предельно допустимой концентрации принять 100 jijic на 1 г кальция, но в этом же докладе упоминается величина 50 (л^хс на I г кальция. Министерство здравоохранения штата Калифорния в апреле 1958 г. предложило принять в качестве предельно допустимой величину 2е Ю-10 с стронция-90 на 1 кг пищевого продукта (молоко, овощи и т. д.). В феврале 1959 г. II подкомитет НКРЗ США в своих неофициальных предложениях рекомендовал снизить уровни допустимого содержания стронция-90 в пищевых продуктах. Так, например, ПДК стронция-90 в молоке предполагалось снизить с 80 до 60 и даже до 16 |я|шс на 1 л.
В марте 1960 г. в американской печати появилось сообщение, что величина предельно допустимого содержания стронция-90 в молоке и других пищевых продуктах, а также в воде и воздухе снижена с 80 до 33 \x\ic на 1 кг или 1 л. После аварии, происшедшей 10/Х 1957 г. на одном из реакторов Виндскейльского атомного центра (Англия), Совет медицинских исследований Великобритании совместно со своими подкомитетами по внешнему и внутреннему облучению постановил, что в течение длительного времени независимо от возраста людей, проживающих на загрязненной радиоактивными осадками территории, можно допустить дозу суточного поступления стронция-90 с пищевыми продуктами не более 2* Ю-9 с. При этом указывалось, что при такой концентрации стронция-90 и ежесуточном поступлении в организм 1 г кальция концентрация этого изотопа в растущих костях не будет превышать V4 его концентрации в диете, т. е. 0,5 mjic на 1 г кальция
(500 СЕ) Доза в неорганической части кости при этом не будет превышать 1,5 рад в год, а доза облучения костного мозга будет значительно меньше.
В Советском Союзе предельно допустимое содержание радиоактивных веществ в пищевых продуктах растительного и животного происхождения принято устанавливать, исходя из расчета, что суммарное количество активности, поступающей с суточным рационом, включая и воду, не должно превышать 2,2 ПДК кюри в сутки, где 2,2 л в сутки — принятое в расчете ПДК ежесуточное потребление воды, а ПДК — предельно допустимые концентрации радиоактивных веществ в воде (санитарные правила № 333-60).
Согласно рекомендациям МКРЗ (Мюнхен, 1959), ПДК стронция-90 в питьевой воде, используемой населением, проживающим вблизи так называемой контролируемой зоны, установлена равной МО-10 с на 1 л, а для всего остального населения — 3* Ю-11 с на 1 л. Из указанных данных следует, что предельно допустимое суточное поступление стронция-90 с пищевыми продуктами и водой в желудочно-кишечный тракт для населения, проживающего вблизи контролируемой зоны, не должно превышать 2,2 «Ю-10 в сутки, а для всего остального населения эта величина уменьшается еще в 3 раза и составляет 6,6• с в сутки.
В утвержденных 25/У1 1960 г. главным государственным санитарным инспектором СССР и председателем Государственного комитета Совета Министров СССР по использованию атомной энергии санитарных правилах № 333-60 ПДК стронция-90 в воде принята равной 3-10—11 с на 1 л. Исходя из этого, величину предельно допустимого суточного поступления стронция-90 установили равной 2,2 • 3 • 10~-п = = 6,6-Ю"11 с. В табл. 2 приводятся данные о предельно допустимых
Таблица 2
Предельно допустимые дозы содержания стронцчя-90 в суточном рационе населения,
принятые различными организациями
Источник информации Предельно допустимое поступление стронция-СО с суточным рационом
в с в сутки в С • Е в сутки
Рекомендации Совета медицинских исследований Великобритании для загрязненного радиоактивными осадками района ............ Рекомендации МКРЗ-1959 для населения, проживающего вблизи контролируемой зоны..... Рекомендации МКРЗ, 1959 г., НКРЗ 1960 г. и санитарные правила № 333-60, утгержденные Го-сударстгеннсй санитарной инспекцией СССР для 2. ю~9 2,2-кГ10 6,6-ю"11 2 000 220 66
Примечание. Расчет суточного поступления в организм стронция-90 в стронциевых единицах произгеден, исходя из предположения, что среднее поступление кальция с ежесуточной диетой находится в пределах 1 г.
%
дозах поступления стронция-90 в организм человека, принятых различными международными организациями, национальными комитетами и Государственной санитарной инспекцией СССР.
1 Одна стронциевая единица (СЕ) —концентрация стронция-90 в костях чело-
века, почве, пищевых продуктах и других объектах исследования, выраженная в ми-кромнкрокюри на 1 г кальция.
К сожалению, в санитарных правилах № 333-60 не приводятся конкретные методики расчета ПДК радиоактивных изотопов в пищевых продуктах. В них лишь указывается, что предельно допустимая концентрация различных радиоизотопов в пищевых продуктах растительного и животного происхождения устанавливается с учетом местных условий, исходя из расчета, что суммарное количество активности, поступающее с суточным рационом, не должно превышать 2,2 ПДК кюри в сутки. Одновременно делается оговорка, что эта рекомендация основана на весьма приблизительном подсчете, и в каждом конкретном случае необходимо специальное рассмотрение, основанное на более точных расчетах.
Таким образом, можно констатировать, что в подходе к обоснованию предельно допустимых концентраций радиостронция в пищевых продуктах нет единого мнения о методике расчета их.
Совершенно очевидно, что принимать одну и ту же величину ПДК для всех видов пищевых продуктов независимо от их питательной ценности и содержания в них минеральных веществ неправильно. Основная трудность установления ПДК стронция-90 в пищевых продуктах заключается в неоднородности химического состава различных продуктов, в том числе и в содержании в них микроэлементов.
Стронций—элемент щелочноземельной группы, по своим химическим свойствам он сходен с кальцием, барием и радием. Стронций-90 осаждается вместе с кальцием в виде фосфатов или карбонатов, а при поступлении в организм человека откладывается вместе с этими элементами преимущественно в костной ткани. Он сопровождает кальций при движении его по биологическим пищевым цепочкам из биосферы в организм человека. На обмен стронция-90 большое влияние оказывает количественное содержание кальция в рационе. Основываясь на указанных выше данных, мы считаем более правильным проводить расчет предельно допустимой концентрации стронция-90 в различных пищевых продуктах в зависимости от содержания в них кальция.
Суточное поступление кальция в организм человека для различных районов земного шара колеблется от 0,24 до 1,87 г в сутки. Ребенок, несмотря на то что его вес меньше, чем у взрослого, нуждается в ежесуточном получении с пищей не менее 1 г кальция (Б. И. Збар-ский, Г. Шерман).
Кальций относится к трудноусвояемым элементам. Усвояемость его во многом зависит от содержания в пище других элементов и в первую очередь фосфора и магния, а также белков и жиров. В связи с этим суточная норма кальция определяется не столько его абсолютным содержанием в пище, сколько соотношением между ним и другими ингредиентами пищи (фосфор и др.). При оптимальном соотношении с указанными компонентами суточное поступление кальция должно находиться в пределах 0,8 г (Б. И. Збарский). Для большинства районов РСФСР, Украины, Белоруссии характерно достаточно высокое содержание кальция в диете. В районах, где содк.рукание кальция в местных продуктах низкое, недостаток его компенсируется доставкой продуктов, более богатых кальцием, из других районов страны, а также путем специального кальцинирования ряда продуктов, входящих в суточный рацион (например, кальцинация хлеба при выпечке).
Для удобства расчетов величину поступления кальция с суточным рационом мы приняли равной 1 г, что находится в пределах истинного среднего содержания кальция в диете большей части населения Советского Союза. На основании данных, приведенных в табл. 2, и исходя из содержания кальция в различных продуктах питания (И. С. Попов, М. Ф. Томмэ и др.), произведен расчет предельно допустимых концентраций стронция-90 для различных пищевых продуктов. Полученные данные сведены в табл. 3.
Такой подход к установлению предельно допустимого содержания стронция-90 в отдельных пищевых продуктах, по нашему мнению, более обоснован, так как он дает более правильное представление о роли отдельных продуктов как «доставителей» в организм стронция-90, их удельном весе в суммарной активности суточного рациона по строн-цию-90, а также позволяет регулировать величину поступления стронция-90 в организм человека с пищей.
Таблица 3
Предельно допустимые концентрации стронция-90 в пищевых продуктах (в с на 1 кг или 1 л)
Пищевой продукт
Содержание
кальция (в г на I кг продукта)
Предельно допустимая концентрация отронция-90 (в с на I кг или 1 л) в различных пищевых продуктах, рассчитанная на основании рекомендаций
Совета медицинских исследований Великобритании для загрязненного радиоактивными осадками района
МКРЗ. 1959 г. для населения, проживающего вблизи контролируемой зоны
МКРЗ. 1959 г., НКРЗ. 1960 г. и санитарных правил № 333-00, утвержденных Главной государственной инспекцией для Есего населения
Молоко......... 1,20 2,4-10"9 2,7. Ю~10 7,9-10"11
Творог .......... 3,00 6,0-ю~9 6,6-ю~~10 2, МО"*10
Сыр . . . . ....... 9,30 . 1,9-10~8 5, МО"9 6,6-ю~10 1,0. кг11
Картофель........ 0,14 2,8. Ю-1 3,Ы0""
Зерно .......... 0,60 1,2-10"9 1,3. ю-10 4,2- 1СГ1'
Капуста ......... 0,45 9,0-Ю"10 1,0. ю"10 3,2-КГП
Свекла .......... 0,40 8,0. Ю-10 0,9- Ю~10 2,8« 10~"П
« Морковь......... 0,60 1,2-10~9 1,з. кГ10 4,2.10~П
Яблоки .......... 0,07 1,4-КГ10 1,5. КГ11 5,0-Ю"12
Говядина . . . ...... 0,12 2,4. ИГ10 2,7- Ю-11 7,9-10~12
Свинина ......... 0,06 1,2-Ю-10 1,3-нГ11 4,2-10"12
Любой продукт...... К 2-10~~9 К 2,2-Ю~10 К 6,6- ю~~п К
Правильность предлагаемой методики расчета предельно допустимого содержания радиостронция в пищевых продуктах подкрепляется расчетами о его возможном накоплении в организме человека. Концентрация стронция-90 в костях человека (при установлении равновесия) может быть рассчитана по следующей формуле.
ф кости = а.(2 пищи,
V )
где 0 кости — концентрация стронция-90 во вновь сформировавшейся костной ткани (вС£);а—коэффициент дискриминации «пища—кость»; С? пищи — средний уровень содержания стронция-90 в суточном рационе (в СЕ).
Согласно многочисленным исследованиям, коэффициент дискриминации «пища—кость» (а) при питании человека обычной смешанной пищей составляет 0,25 (доклад Научного комитета ООН).
На основании этой формулы можно легко показать, что при длительном употреблении в пищу продуктов, с которыми в желудочно-кишечный тракт человека поступает в сумме не более 0,66*10—10 (66 СЕ — предельно допустимая величина для всего населения) и
»
2,2* 10~10 с в сутки (220 СЕ— предельно допустимая величина для населения, проживающего вблизи контролируемой зоны), в организме этих людей при наступлении равновесной концентрации может накопиться в среднем не более 16,5 и 55 СЕ.
В то же время, согласно рекомендациям МКРЗ (1959), предельно допустимая концентрация стронция-90 в организме больших групп населения («нагрузка на организм») составляет 67 СЕ, а в организме лиц, проживающих в близи контролируемой зоны, — 200 СЕ.
В санитарных правилах № 333-60 не указаны конкретные величины допустимого содержания различных радиоэлементов, в том числе и стронция-90, в организме или критическом органе человека. Однако, используя данные табл. 1 о предельно допустимых дозах внешнего и внутреннего облучения для различных групп населения, приведенной в приложении № 2 к указанным правилам, можно показать, что для лиц, находящихся в пределах санитарно-защитной зоны (категория Б), и для всего населения (категория В) также допускается содержание («нагрузка») этого изотопа в костях человека соответственно 200 и 67 СЕ. Действительно, согласно этим правилам, допускается внутреннее облучение критических органов III группы, к которым относятся и кости, дозой 3 бэр/год для категории В и 1 бэр/год для категории В. В настоящее время принято считать, что 1 СЕ с учетом неравномерности распределения стронция-90 в костях создает дозу 0,015 бэр/год [Н. Г. Гусев, Морган (Morgan.)]. Отношение величин допустимой годовой дозы внутреннего облучения к дозе, вызываемой находящимся в костной ткани стронцием-90 с удельной концентрацией 1 СЕ, позволяет получить искомые величины допустимой «нагрузки на организм» 200 СЕ для категории £ и 67 СЕ для категории В.
Сравнение указанных величин (200 и 67 СЕ) с возможными «нагрузками на организм», рассчитанными на основании данных о допустимом (согласно правилам № 333-60) содержании стронция-90 в рационе населения, показывает, что санитарными правилами обеспечивается 4-кратный запас по ПДК стронция-90 в рационе.'
В заключение следует отметить, что всем изложенным выше мы не хотим узаконить положение, согласно которому величина допустимого поступления стронция-90 в организм или предельно допустимые уровни содержания стронция-90 в пищевых продуктах должны выражаться в стронциевых единицах. Мы хотим лишь подчеркнуть, что более правилен метод расчета ПДК стронция-90 в пищевых продуктах, основанный на учете имеющегося в пищевом продукте кальция.
ЛИТЕРАТУРА
Гусев Н. Г. О предельно допустимых уровнях ионизирующих излучений. М., 1961.—Збарскии Б. И. Биологическая химия. М., 1954.—Петровский К. С. Минеральный состав пищевых рационов Советской Армии. M.t 1947.—П о п о в И. С. Кормовые нормы и кормовые таблицы. М., 1957.—Радиационная защита. Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите. М., 1961.—Санитарные правила работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений. М.. I960.—Таблицы химического состава и питательной ценности пищевых продуктов. М.. 1954.—Томмэ М. Ф. и др. Минеральный состав кормов. М.э 1948.—Томмэ М. Ф. Кормовые нормы и таблицы. М., 1959.—Шерман Г. Химия пищи и питания. М.—Л., 1937.—Fa 11 о u t, Furor, Grows, Hotter, Chem. and Eng., News, 1959, v. 37, p. 19.—Hawthorn J., Proc. Nutr. Soc., 1959, v. 18, p. 44.-L a n g h a m W., Anderson E.t Bull. Schweiz. Acad. med. Wiss., 1958, v. 14, p. 434.—N e z u N., Asa no M., Ouch i S., Science, 1962, v. 135, p. 102.—U. S. Draw's a Radiological Profile, Chem. and Eng., News, 1959, v. 37, N 8, p. 48; 94.
Поступила 1 I/IV 1962 r.
* * *
