CC BY-ND
20
ОЦЕНКА РАДИОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ ПЕРСОНАЛА ГРУППЫ «А» НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В.П. Суслин
ASSESSMENT OF RADIOLOGICAL RISK FOR THE HEALTH OF THE GROUP "A" PERSONNEL IN THE NOVOSIBIRSK REGION CAUSED BY THE IMPACT OF DIFFERENT SOURCES OF IONIZING RADIATION
V.P. Suslin
Управление Роспотребнадзора по Новосибирской области
В статье проведена оценка риска отдаленных последствий облучения малыми дозами ионизирующей радиации и разработаны концептуальные подходы к оптимизации системы мероприятий по радиационной защите и реабилитации персонала.
The article dwells upon the assessment of risk of remote effects caused by radiation by low-dose rates of ionizing radiation; conceptual approaches to the optimization of the deals on radiation protection and personnel rehabilitation have been elaborated.
Актульность проблемы. Проблема отдаленных последствий облучения населения низкими дозами ионизирующей радиации в современный период приобретает особенно актуальное значение. В первую очередь это связано с тем, что в 20-ом столетии за 50 лет ядерной эры на Земном шаре произошло более 400 аварий и инцидентов, включая испытания ядерных устройств в атмосфере в 1949—1962 г.г., а также Кыштымскую и Чернобыльскую аварии. Имеющиеся данные не дают оснований для окончательного заключения о радиогенной природе рака и не позволяют рассчитать коэффициенты риска, необходимые для прогнозирования риска заболевания в течение последующей жизни. Статистика злокачественных новообразований в основном сводится к количественным показателям без объяснения причины заболеваемости населения..
Утверждается, что нет свидетельств серьезного воздействия облучения на общественное здоровье. Нет также научных свидетельств повышения общей заболеваемости раком или общей смертности от рака, которые соотносились бы с полученной лучевой нагрузкой.
Все сказанное в значительной мере объясняет известную противоречивость научных публикаций на эту тему.
Радиационный риск при облучении в малых дозах, если допустить отсутствие порога, настолько мал, что его трудно выявить на фоне спонтанного бластомогенеза. По-прежнему сложной остается проблема оценки влияния на человека малых доз ионизирующей радиации, включая наличие или отсутствие порога действия ионизирующей радиации.
С учетом неопределенности и противоречий в оценке последствий облучения для персонала и населения, нами были определены следующие цель и задачи исследования.
Цель работы: Оценить риск отдаленных последствий облучения малыми дозами ионизирующей радиации и разработать концептуальные подходы к оптимизации системы мероприятий по радиационной защите и реабилитации персонала.
Задачи исследования
1. Оценить индивидуальные и коллективные эффективные дозы облучения персонала группы А.
0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005
0
0,029
0,027 0,028
0,02 0,023 0,022
0,021 0,02 0,014
0,014
0,005 0
0,002 ,003 0,002 0,001
0,001^» — 0,0
10
20
30
40
Лет
50
60
70
80
■М
Ж
Рис.1. Пожизненный индивидуальный риск Я смерти от радиогенных злокачественных новообразований у персонала женщин. Е=0,493 мЗв у мужчин и 0,609 мЗв у женщин, г=0,04
2. Оценить риск индукции стохастических эффектов у персонала от различных видов источников ионизирующего излучения..
3. Дать прогноз риска стохастических эффектов до 2013 года.
4. Разработать концептуальные подходы по обеспечению радиационной безопасности персонала.
Исходными данными для расчетов радиационного риска являлись индивидуальные эффективные дозы облучения персонала из статистической отчетной формы №1-ДОЗ и его численность на каждом предприятии, учреждении или организации, общая численность персонала группы А и Б в Новосибирской области, медико-демографические показатели за несколько лет. Кроме того, данные об индивидуальных и коллективных эффективных дозах медицинского и природного облучения.
Общей научно-методической основой для решения задач при оценке радиационного риска в области малых доз является вероятностная модель. МКРЗ и НКДАР ООН предложили две модели радиационного риска. Это аддитивная (абсолютная) и мультипликативная (относительная) модели. В общей форме они записываются следующими математическими уравнениям:
аддитивная — ^(е,а^) = + ha(e,a) х
мультипликативная — ^(е,а^) = ^ (е,а^) х (^ш(еа) х да, где:
^(е,а^) — повозрастные коэффициенты смертности от злокачественных новообразо-
ваний после облучения разовой дозой D в возрасте е;
йо(а) — повозрастные коэффициенты смертности от спонтанных злокачественных новообразований; е(а) — возраст облучения; £ш, И — набор параметров, зависящих от возраста наблюдения, возраста, при облучении. пола;
^ф) — функция, описывающая зависимость риска от дозы D.
Для рака щитовидной железы используется модель абсолютного риска, для остальных видов злокачественных новообразований модель относительного риска. Для лейкемии выбирается линейно-квадратичная, для остальных раков — линейная зависимость «доза—эффект».
Результаты исследования
По исходным данным центров индивидуального дозиметрического контроля был рассчитан пожизненный индивидуальный риск смерти от воздействия на персонал группы А различных источников ионизирующего излучения (рис.1). Из рисунка видно, радиологический риск существенным образом зависит от возраста облучения мужчин и женщин: до 25 лет он выше у женщин, с 25 до 45 лет выше у мужчин, с 45 до 60 лет выше у женщин и практически одинаков в возрасте старше 60 лет. Малые эффективные дозы облучения у мужчин и женщин и их незначительное различие практически не влияют на общую возрастную закономерность индукции риска стохастических эффектов. За период профессиональной деятельности маловероятно развитие стоха-
0
0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05
0
0,345 0,366
0,318
0,315 0,25
0,201 0,145
0,145 ■^0,146
0,096 N.0,055
0,025 0,022 0,002 0,001
40 лет
Рис. 2. Индивидуальный ущерб (потерянные годы жизни) в результате смерти персонала группы А от различных злокачественных новообразований в зависимости от возраста мужчин и женщин. Е=0,493 мЗв у мужчин и 0,609 мЗв у женщин
0
10
20
30
50
60
70
80
стических эффектов у персонала в пенсионном возрасте старше 70 лет (см. рис. 1).
Расчет индивидуального ущерба показал, что в области малых доз облучения персонала группы А Новосибирской области потерянные годы жизни являются функцией возраста: у женщин 18—30 лет этот показатель выше, после 30-ти лет он постоянно снижается до нуля в возрасте старше 80 лет, у мужчин до 30-ти лет устойчивая тенденция к снижению ущерба, старше 30 — этот показатель выше чем у женщин (рис. 2).
Одним из возможных маркеров радиационного воздействия является острый лейкоз. Было установлено, что возрастная структура острого лейкоза у населения г. Новосибирска имеет ряд особенностей. В возрасте от 0 до 14 лет он составляет 87,7 % и 56,9 % в последующие возрастные периоды характеризуется снижением доли острых лейкозов от 21,6 % до 12,5 %. Таким образом, в трудоспособном возрасте 18—60 лет вероятность развития острого лейкоза у персонала минимальная (рис. 3).
При изучении возрастных особенностей заболеваемости гемобластозами выявлены значительные колебания ее уровня в зависимости от возраста. Наиболее высокий уровень заболеваемости приходится на возрастную группу 65—69 лет, что составляет 60,63 на 100 тыс. населения, в то время как в детской и подростковой группе — 5,18. Эти данные могут быть полезны при прогнозе радиологического риска развития гемобластозов у персонала.
С целью уточнения степени взаимосвязей между заболеваемостью раком и имевшим место облучением, была оценена вероятность причинной обусловленности (probability of causation) злокачественных опухолей у персонала в результате дополнительного облучения в период ядерных испытаний в атмосфере (Е=0,054 — 0,099 Зв). Результаты расчета с использованием мультипликативной модели приведены в таблице 1. Полученные результаты лишний раз подтверждают возможность появления отдаленных последствий от воздействия дополнительного облучения в малых дозах.
лет
Рис.3. Возрасная структура спонтанной заболеваемости острым лейкозом населения города Новосибирска (1978-2000 гг.), в % (по Сосенко Е.В.,1999)
Таблица 1. Вероятность причинной обусловленности (ВПО) индукции злокачественных опухолей у облученных мужчин и женщин (Е=0,054 — 0,099 Зв)
Вид опухоли Возраст на момент облучения,годы Время после облучения, годы ВПО, %
мужчины женщины
Лейкоз < 20 >20 2 - 15 2 - 20 44,0 6,7 33,1 7,3
Рак легкого любой 10 2,4 5,1
Рак желудка любой 10 1,3 2,3
Рак ободочной кишки любой 10 1,3 3,5
Рак пищевода любой 10 0,6 6,3
Рак мочевого пузыря любой 10 2,9 3,6
Множественная миелома любой 10 11,0 4,3
Рак молочной железы любой 10 - 3.3
Прочие любой 10 1,0 1,1
Для лейкозов, множественной миеломы, молочной железы и рака легкого у мужчин и женщин ВПО может достигать 2,4 — 44,0%.
График на рис.4 характеризует развитие лейкемии у населения, получившего суммарную эффективную дозу 0,058 — 0,103 Зв вследствие испытания ядерных устройств в 19491962 годы, медицинского, природного и профессионального облучений. Максимум смертности от лейкемии приходится на возраст 1020 лет и достигает минимума к 40 годам.
Прогноз риска воздействия всех радиационных факторов относительно благоприятный, ожидается его снижение на 46,5%.
Следует отметить, что позиция МКРЗ заключается в том, что дозы ниже 5 мЗв, определенные по их системе, могут не иметь измеряемых последствий. На самом деле (ЕКРР-2003),
факторы риска предсказывают, что для дозы в 1 мЗв смертельный риск равен 5,0Е-5. Известно, что при внешнем гамма-рентгеновском облучении образуется треки. Свойство радиации вызывать ионизацию вдоль трека названо линейным переходом энергии (ЛПЭ). Радиация с низкой ЛПЭ включает гамма-лучи, рентгеновские лучи и бета-частицы. Радиация с высокой ЛПЭ включает медленные нейтроны и высоко ионизирующие альфа-частицы. В таблице 2 приведены результаты подсчета числа треков проходящих через ядро клетки за год при разных дозах облучения человека.
Таким образом, в изучаемой популяции (население и персонал) возможна геномная нестабильность хромосом. Является ли это эффектом дозы или последствием эффекта трека пока не ясно.
о о
0
10
20
30
40
50
60 70
годы
Рис. 4. Ежегодная смертность от радиогенной лейкемии. Е=0,058 - 0,103 Зв
Рис.5. Прогноз риска стохастических эффектов у населения г. Новосибирска до 2013 года от воздействия природного, медицинского облучений и эксплуатации ИИИ
900 800 700 600 500 400 300 200 100
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
При внешнем облучении всего тела человека индивидуальный риск максимальный (37,0Е-5). По мере уменьшения риска различные органы и ткани можно распределить: желудок, легкие, прямая кишка, костный мозг и т.д. (табл. 4)
При внешнем облучении всего тела человека индивидуальный риск максимальный (37,0Е-5). По мере уменьшения риска различные органы и ткани можно распределить: желудок, легкие, прямая кишка, костный мозг и т.д.
При оценке риска стохастических эффектов важно оценить поступление радионуклидов в организм человека с пищевыми продуктами и эффективные дозы внутреннего облучения. В 2008 году была выполнена такая работа ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Новосибирской области» (определение удельной активности и расчет доз внутреннего облучения) совместно с Управлением Роспотребнадзора по Новосибирской области (расчет треков на ядро клетки и риски). Результаты представлены в таблице 4.
Из таблицы 4 видно, что геномная нестабильность хромосом маловероятна при употреблении данных пищевых продуктов, так как число треков на ядро менее 3. Риск развития стохастических эффектов равен 10,9Е-6 при пределе риска, принятым НРБ-99 равным 1,0Е-5. Наибольший вклад в суммарную дозу
внутреннего облучения дают: хлеб, молоко, рыба и овощи.
Еще одной проблемой в оценке риска стохастических эффектов является дополнительное облучение населения при пользовании авиационным транспортом (рис.6). Например, длительность полета по маршруту Новосибирск—Москва—Новосибирск 8 часов на высоте 10 000 м. Тогда эффективная доза облучения составит: Е = 8 часов х 2,9 мкЗв/час = 23,2 мкЗв или 0,0232 мЗв. Индивидуальный риск составит: 0,0232 мЗв/1000 х 0,073 = 1,7Е-6 случаев при норме 1,0Е-5 т.е. предел риска не превышен.
Выводы
1. Потерянные годы жизни у персонала, как и у населения является функцией возраста.
2. У персонала старше 20 лет вероятность развития острых лейкозов возможна от 21,6 % до 12,5 %.
3. Наиболее высокий уровень заболеваемости гемобластозами (ГМБ) приходится на возрастную группу 65—69 лет, поэтому вероятность развития ГМБ у персонала трудоспособного возраста (55—60 лет) ничтожно мала.
4. Дополнительный вклад в индивидуальный и коллективный риски персонала от природных и медицинских источников ионизирующего излучения соответственно равен 2,1Е-4 и 4,59Е-1 случаев.
Таблица 2. Типичные ежегодные дозы и среднее число треков в тканях населения и персонала Новосибирской области (расчет для диаметра клетки 8 микрон)
Показатель ЛПЭ D, мГр Н, мЗв Среднее число треков на ядро клетки в год
Население(все тело) Низкий, у 3,47 3,57 3,57
Легкие Высокий, а 2,01 40,2 0,002
Костный мозг Высокий, а 0,25 5,0 0,0005
Персонал(все тело) Низкий, у < 3,72 <3,82 < 3,82
Высокий, а — — 0,014
Таблица 3. Индивидуальный риск Я персонала группы А на различные ткани и органы от воздействия различных источников ионизирующего излучения. Е=3,72 мЗв/год. Предел риска = 1,0Е-3
№ п/п Ткань, орган Фактор риска Я, случаев
1 Мочевой пузырь 0,006 2,2Е-5
2 Костный мозг 0,01 3,7Е-5
3 Поверхность кости 0,001 3,7Е-6
4 Молочная железа 0,004 1,5Е-5
5 Прямая кишка 0,017 6,3Е-5
6 Печень 0,003 1,1Е-5
7 Легкие 0,017 6,3Е-5
8 Пищевод 0,006 2,2Е-5
9 Яичники 0,002 0,7Е-5
10 Кожа 0,0004 0,1Е-5
11 Желудок 0,022 8,2Е-5
12 Щитовидная железа 0,0016 5,9Е-5
13 Остальные 0,01 3,7Е-5
14 Общий (на все тело) 0,1 37,0Е-5
6. Для лейкозов, множественной миеломы, молочной железы и рака легкого у мужчин и женщин вероятность причинной обусловленности от 2,4 % до 44,0 %.
7. Максимум смертности от лейкемии может быть в возрасте 20—40.
8. Прогноз риска от воздействия всех радиационных факторов относительно благоприятный, ожидается его снижение на 46,5 %
9. В изучаемой популяции (население и персонал) возможна геномная нестабильность хромосом. Является ли это эффектом дозы или последствием эффекта трека пока не ясно.
10. У 17,39 % персонала среднее число треков на ядро клетки и риск стохастических эффектов выше 3 треков в год и предела риска соответственно.
№ п/п Продукты питания кг/год 137Cs мБк/кг 908г мБк/кг Е, мЗв/год Треки/год Я, случаев
1 Хлеб 133,7 1175 863 0,039 0,039 2,8Е-6
2 Картофель 107,6 1369 1000 0,012 0,012 0,9Е-6
3 Овощи 97,0 1680 1456 0,016 0,016 1,2Е-6
4 Фрукты 23,0 1344 990 0,001 0,001 0,07Е-6
5 Молоко 238,2 1135 793 0,034 0,034 2,4Е-6
6 Мясо 37,2 1204 898 0,007 0,007 0,5Е-6
7 Рыба 16,0 1404 893 0,029 0,029 2,1Е-6
8 Яйца, шт 200,0 640 550 0,005 0,005 0,4Е-6
9 Сахар 22,2 2122 5235 0,004 0,004 0,3Е-6
10 Масло 13,8 1767 4850 0,002 0,002 0,1Е-6
11 Всего 688,7 13840 17528 0,149 0,149 10,9Е-6
Таблица 4. Годовое потребление пищевых продуктов, удельная активность, эффективные дозы внутреннего облучения, количество треков на ядро и риски стохастических эффектов. г = 0,073. Предел риска = 1,0Е-5. Приемлемый риск = 1,0Е-6
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 11600
высота, м
Рис.6. Мощность дозы космического излучения на борту пассажирского самолета в зависимости от высоты полета (по Суслину В.П.,1992).
11. При внешнем гамма-рентгеновском облучении всего тела персонала индивидуальный риск максимальный. По мере уменьшения риска различные органы и ткани можно распределить: желудок, легкие, прямая кишка, костный мозг и т.д.
12. При употреблении пищевых продуктов риск увеличится на 10,9Е-6 случаев, геномная нестабильность хромосом у персонала мало вероятна, так как число треков на ядро менее 3, наибольший вклад в суммарную дозу внутреннего облучения дают: хлеб, молоко, рыба и овощи.
13. Полет на высоте 10 км продолжительностью 8 часов приведет к повышению риска на 1,7Е-6 случаев у персонала от вторичного космического излучения.
15. В реальных условиях вопреки методологии риска, используется лишь показатели — уровень профессиональной заболеваемости и травматизм у персонала.
Рекомендации по снижению риска
1. Организация и проведение углубленного медицинского осмотра лиц получивших дозу облучения выше 1 мЗв/год и старше 40 лет.
2. Внедрение современных методов раннего выявления острого лейкоза, множественной миеломы, рака молочной железы и легкого у лиц старше 20 лет.
3. Учет дополнительного вклада в индивидуальный и коллективный риски персонала природных и медицинских источников ионизирующего излучения.
4. Организация цитогенетических исследований с целью выявления геномной нестабильности хромосом.
5. При анализе заболеваемости злокачественными новообразованиями, врожденными аномалиями развития, болезнями крови и кроветворных органов необходимо учитывать влияние значимых нерадиационных факторов (загрязнение атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, токсических отходов и т.п.) уровни значимости и комбинации вредных факторов в окружающей среде.
6. Внедрить методологию оценки риска (ГОСТ Р ИСО 73-2001) в процедуру расследования профессиональной заболеваемости персонала.
