CC BY
4
Радиационная гигиена
© Н. К. НОВИКОВА. В. А. КНИЖНИКОВ, 1990 УДК 614.73:621.311.11-074
Н. к. Новикова, В. А. Книжников
РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ГАЗОАЭРОЗОЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ УГОЛЬНЫХ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ (обзор)
Всесоюзный научный центр радиационной медицины АМН СССР, Киев; Институт биофизики Минздрава СССР, Москва
Изучение эффектов хронического воздействия малых доз ионизирующих излучений в сочетании с химическими компонентами пылегазоаэро-зольных выбросов предприятий энергетики, использующих уголь, представляет для радиационной гигиены и гигиены окружающей среды одну из серьезных проблем народнохозяйственной значимости. Важность проблемы вытекает из того, что воздействию малых доз излучений и химических веществ, выбрасываемых в атмосферу предприятиями энергетики, подвергается в той или иной степени практически все население, причем, согласно прогнозам, в ближайшие годы это воздействие будет возрастать [1, 3, 13, 20, 21]. Особый интерес при оценке возможных последствий загрязнения атмосферы представляют отдаленные стохастические эффекты, в частности развитие опухолей в легких, так как во всех про-мышленно развитых странах, включая СССР, в последние десятилетия наблюдается неуклонное возрастание частоты новообразований этой локализации [8, 36]. В то же время роль различных компонентов атмосферных выбросов энергетических предприятий в канцерогенезе изучена недостаточно. Не хватает фактических данных для обоснования количественных оценок канцерогенной эффективности ни комплекса факторов, составляющих продукты сгорания угля, в целом, ни отдельных химических и радиационных компонентов пылегазоаэрозольных выбросов угольных теплоэлектростанций (ТЭС).
В свете резко возросшего после аварии на Чернобыльской АЭС общественного внимания к проблеме радионуклидного загрязнения окружающей среды представляет самостоятельный интерес вопрос о радиационном воздействии на население выбросов угольных ТЭС.
В угольном топливном цикле основное радиационное воздействие на население оказывают выбросы в атмосферу на этапе сжигания угля. За последние 10 лет появился ряд работ, посвященных оценке дозовых нагрузок, обусловленных выбросами в атмосферу естественных радионуклидов (ЕРН), содержащихся в угле. Однако в опубликованных работах, как правило, рассматри-
вается воздействие отдельных нуклидов и нет полной характеристики радиационного воздействия ТЭС на население. В работах [1, 6, 24] приводятся результаты расчетов, отражающие типичные для СССР условия. В них, в частности, указано, что облучение за счет ЕРН, содержащихся в летучей золе (радий-226, свинец-210, по-лоний-210, торий-232), выбрасываемый в атмосферу действующими в стране электростанциями, ф составляет по стране 2 мкЗв (0,2 мбэр), или около 0,1 % от дозы за счет естественного фона. Данные работы показывают, что эффективная эквивалентная доза облучения населения за счет выбросов номинальной ТЭС (мощностью 1 ГВт) существенно превышает дозу за счет выбросов АЭС аналогичной мощности. Даже если эффективность очистки дымовых выбросов от золы принять равной 98,5%, то и в этом случае доза за счет ЕРН в выбросах ТЭС превысит аналогичную дозу, полученную населением вблизи АЭС с реактором РБМК, примерно в 5 раз, а с реактором ВВЭР-440 — в 40 раз [6]. Средняя индивидуальная эквивалентная доза на легкие у населения, ^ проживающего вблизи угольной ТЭС номиналь-ной мощности, составляет около 0,42 мЗв.
Одним из типичных представителей ЕРН, который может моделировать действие ЕРН, содержащихся в выбросах угольных ТЭС, является полоний-210. Этот ЕРН один из продуктов распада радона-222, относится к числу биологически наиболее важных альфа-излучателей. Энергия его альфа-частиц составляет 5,3 МэВ, длительность пробега в тканях — 30—40 мкм, плотность ионизации очень высока: 2—5 тыс. пар ионов на пути в 1 мкм. В цепочке свинец-210 — висмут-210 — полоний-210 ему принадлежит ведущая роль, так как показатели относительной биологической эффективности данных компонентов цепочки относятся как 1:10:100. Период полураспада полония-210 равна 138 сут. Для полония-210 характерна способность сорбироваться на различных материалах. При попа-дении в организм он образует с белками проч- ^ ные комплексы [9].
Естественную концентрацию полония-210 в
воздухе создает тот полоний, который поступает из поверхностных слоев почвы и в некоторых местах из глубоких щелей, откуда попадает в атмосферу эманация радия (радон) [4, 7]. В урановых шахтах при добыче руды полоний-210 — один из факторов радиационного воздействия на ^еловека, так как он содержится в урановой смоляной руде вместе с ураном и радием, продуктом деления которого он является. Концентрация полоння-210 в урановой смолке 0,1 мг на 1 т. Кроме естественных процессов образования, полоний-210 может попадать во внешнюю среду искусственным путем, например при выбросе некоторых количеств этого изотопа в атмосферу во время аварии ядерного реактора. Полоний-210, как и некоторые другие альфа-излучатели, используется в качестве изотопного источника энергетических установок для космических исследований. Авария на таких установках может служить еще одним источником поступления по-лония-210 во внешнюю среду. Определенные количества этого радионуклида могут образовы-Ф ваться в результате нейтронной активации стабильного свинца и висмута при взрывах ядерного оружия и в ядерных реакторах. Еще одним источником ингалируемого полония в повседневной ■жизни могут служить выхлопные газы автомобильных моторов, работающих на бензине, в который для повышения антидетонационных свойств добавляют соединения свинца [10]. Определенные количества полония-210 обнаружены и в выбросах ТЭС, работающих на органическом топливе [5, 14, 27].
В настоящее время естественный источник полония-210 является преобладающим. Уровни содержания этого радионуклида во внешней среде определяются как осаждением его самого из атмосферы, так и главным образом осаждением *его предшественников — свинца-210 и висмута-210. Концентрация активности полония-210 в приземном воздухе составляет приблизительно 0,1 мБк/м [4].
Существует несколько возможных естественных источников поступления полония-210 в различные органы и ткани человека. Радиоактивный распад радия-226, инкорпорированного в скелете, может служить первым источником по-лония-210 в организме. Полоний-210 в отличие от всех других природных альфа-излучателей, не является остеотропным элементом: после поступления в организм он накапливается в мягких тканях. Поэтому основная часть полония-210, обнаруживаемая в костях, образуется в результате радиоактивного распада отложившегося в костной ткани свинца-210. Концентрация полония-210 в костях равна примерно 2,4 Бк/кг. Другим естественным источником поступления полония-■^210 в организм человека может служить радон и короткоживущне продукты его распада, поступающие из атмосферы. Третий источник полония-210 — ингаляция аэрозолей свинца-210 и поло-
ния-210, а также поглощение его с питьевой водой и пищевыми продуктами [10, 28]. Относительно высокие концентрации полония-210 наблюдаются в некоторых биологических объектах районов Крайнего Севера. Этот изотоп постоянно накапливается в долгоживущих и медленнорастущих лишайниках — основной пище северных оленей. Мясо этих животных в свою очередь составляет большую часть рациона местного населения. Так, годовое поступление полония-210 в организм людей, употребляющих в пищу мясо оленей, равняется 1400 Бк [14].
В литературе обращено внимание на возможную опасность попадания полония-210 в дыхательные пути человека при курении сигарет. Курение приводит к увеличению концентрации полония-210 в легочной ткани: в легких курящих ома приблизительно в 3 раза выше, чем в легких некурящих [33, 34]. При этом подчеркивается, что, по-видимому, полоний-210 может играть определенную роль как канцероген в образовании бронхогенного рака легких в результате облучения бронхиального эпителия [2, 17, 23, 30, 37]. Согласно расчетам некоторых авторов у курильщиков доза облучения в районе бифуркации трахеи за счет полония-210 может достигать значений порядка 0,08—0,75 Гр/год (8—75 рад/год) [16, 32]. Другие исследователи приводят цифры существенно более низкие и роль «табачного» полония-210 в заболеваемости курящих раком легких считают незначительной [19].
Эпидемиологические исследования горняков, занятых добычей урана (ЧССР, США), свидетельствуют о том, что альфа-излучающие продукты распада радона, в число которых входит и полоний-210, являются концерогенными факторами, способными увеличивать частоту рака легких [15, 18, 35]. На это указывают и результаты экспериментов на животных. Распределение продуктов распада радона в легких очень равномерно. Вследствие малой продолжительности жизни этих радионуклидов радиационное воздействие на легкие ограничивается продолжительностью ингаляции, что по сравнению с другими моделями индукции рака легких позволяет более точно оценить и контролировать дозу, получаемую легкими [11, 22]. У крыс, подвергавшихся воздействию радона и продуктов его распада, развивалась метаплазия альвеолярного и бронхиоляриого эпителия, наблюдались аденома-тозные повреждения, аденомы и злокачественные опухоли (эпидермоидные карциономы, бронхио-лярные аденокарциономы) [17].
Попытка в эксперименте установить количественные закономерности канцерогенного действия полония-210 на легочную ткань предпринималась в исследованиях [25, 26], в которых тщательно прослежены судьба и роль радионуклида, попавшего в респираторный тракт. В других работах имитировалось облучение легких, имеющее место у шахтеров и курильщиков. Дозы облу-
чения 0,15, 0,75 и 3 Гр от чистого полония-210 приводили в эксперименте к выходу злокачественных опухолей в количестве 11, 12 и 53% соответственно. Введение полония-210 с носителем обеспечило дозы 0,55 и 15 Гр и дало 9 и 58% злокачественных опухолей легких соответственно [29]. Авторы подтверждают гипотезу, согласно которой присутствующий в сигаретном дыме полоний-210 может быть ведущим фактором в возникновении рака легких у курильщиков. В специальных экспериментах [31] показана роль альфа-излучения полония-210 в развитии рака легких у горняков. Изучено также влияние различной кратности поступления радиоактивных агентов в легкие на выход опухолей. Так, при однократном введении 1,48 кБк полония-210, адсорбированного на окиси железа (доза на легкие 0,6 Гр), или в физиологическом растворе (доза на легкие 0,25 Гр) частота рака легких составляла 0 и 1,4% соответственно. Частота рака легких при однократном введении поло-1ИЯ-210 в указанных выше количествах оказалась значительно ниже, чем при длительном (15 введений по 92,5 кБк) — 12,2%. Весьма низкой оказалась и минимальная бластомогенная доза полония-210 при длительном интратрахеальном введении нуклида (всего 0,12 Гр).
Таким образом, анализ данных литературы показывает, что в опытах на животных канцерогенный эффект полония-210 наблюдается уже при дозах 0,12, 0,5 и 0,75 Гр (12, 50 и 75 рад), сформированных в легких.
Нами были проведены исследования с еще более низкими дозами полония-210, а также изучено его влияние в сочетании с различными компонентами загрязнителей атмосферы газоаэрозольными выбросами угольных ТЭС [12]. У подопытных животных были обнаружены злокачественные и доброкачественные новообразования различных локализаций. Материалы исследований позволили констатировать, что сочетанное поступление угольной золы с другими агентами [полоний-210, бенз(а)пиреи, двуокись серы] приводит к закономерному возрастанию частоты возникновения разнообразных опухолей, в том числе опухолей легких [12]. Результаты исследований показали, что воздействие угольной золы в сочетании с другими агентами усиливает канцерогенное действие золы и приводит к повышению частоты опухолей легких. Дополнительные возможности для оценки бластомогенной активности сочетаний изучавшихся агентов представляют материалы, характеризующие скорость опу-холеобразования, т. е. латентный период. Они свидетельствуют, что как при изолированном воздействии золы, так и при ее комбинированном действии с изучаемыми компонентами газоаэрозольных выбросов латентный период возникновения опухолей легких и злокачественных опухолей молочной железы и кожи закономерно сокращается. Эти результаты находятся в хоро-
шем согласии с данными о частоте индукции опухолей и являются дополнительным свидетельством бластомогенной активности угольной золы. Обращает на себя внимание, что синергический эффект, отмеченный по показателю сокращения латентного периода появления злокачественных опухолей молочных желез и кожи при сочетан-^ ном действии золы и полония-210, по акалогич-* ному показателю скорости развития опухолей легких не установлен. Можно полагать, что по-лоний-210 индуцирует в легких опухоли, имеющие более длительный латентный период [5, 12].
Подводя итог изложенному выше, необходимо подчеркнуть важность учета синергизма действия радиационных факторов и основных компонентов зольных выбросов угольных электростанций при размещении промышленных и энергетических объектов, способных загрязняяъ окружающую среду химическими канцерогенами и радиоактивными веществами. Актуальны дальнейшие исследования количественных закономерностей сочетанного действия радиационного фактора и компонентов газоаэрозольиых выбросов ТЭС.
Литература
1. Бабаев Н. С., Демин В. Ф., Ильин Л. А. и др. Ядерная энергетика, человек и окружающая среда / Под ред. А. П. Александрова. — М, 1984.
2. Борисюк /О. П. //Вопр. онкол,— 1969. — № 6.— С. 49— 53.
3. Ильин Л. А. //Вести. АМН СССР. — 1981. — № 3. — С. 26—33.
4. Ионизирующее излучение: источники и биологические эффекты // Научный Комитет ООН по действию атомной радиации.— Ныо-Йорк, 1982.— Т. 1, — С. 210—250.
5. Книжников В. А., Грозовская В. А., Литвинов H. II. и др. // Гигиенические проблемы радиационного и химического канцерогенеза. — М„ 1979. — С. 74—84.
6. Книжников В. А. // Международная конф. по опыту,ф накопленному в области ядерной энергетики: Докла- ' ды. — Вена, 1982. — IAEA-CN-42/3517.
7. Крисюк Э. М., Карпов В. И., Королева И. И., Пархоменко В. И. II Радиационная гигиена. — Л., 1981. — С. 47-50.
8. Мерабишвилч В. М., Церковный Г. Ф„ Демидов В. П. // Вопр. онкол. — 1982. — № 2. — С. 18—22.
9. Моисеев А. А., Иванов В. И. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене.—М., 1984.
10. Мороз Б. Б., Парфенов 10. Д. Действие полония-210 на организм. — М., 1971.
11. Москалев 10. И., Стрельцова В. Н. Лучевой канцерогенез в проблеме радиационной защиты. — М., 1982.
12. Новикова И. /(.//Методологические аспекты гигиенического исследозания сочетанных и комбинированных воздействий. — М„ 1986.— С. 158—166.
13. Сидоренко Г. И., Фельдман Ю. Г. // Гиг. и сан. — 1985. — № 4, —С. 9—12.
14. Троицкая M. Н., Ермолаева А. П., Мирецкий Г. И. и др.//Радиационная гигиена. — Л., 1981. — С. 57—62.
15. Янышева Н. Я-, Черниченко И. А., Баленко Н. В., Ки-реева И. С. Канцерогенные вещества и их гигиеническое нормирование в окружающей среде. — Киев, 1977.
16. Archer V. Е.. Lundin F. Е„ Wagoner J. К. // Hlth & Phys. — 1973.— Vol. 33, N 3. — P. 351—371.
17. Chameand J., Perrand R.. Chretien /.//Late Biological Effects of Ionizing Radiation Atomic Energy publication. STJ/Pub/489. — Vienna, 1978. — P. 429—437.
18. Cohen B. L. // HIth Phys. — 1982. — Vol. 42, N5. — P. 692—702.
19. Cross F. F„ Palmer R. F.. Filipy R. S. // HIth Phys. — 1982. — Vol. 42, N 1. — P. 33—52.
20. Energy and the Environment: a risk benefit approach / Eds H. Ashley, R. L. Rudman. — New York. 1976.
21. Environmental Implication of Expanded Coal Utilization/Eds M. J. Chadwick, N. Lindman. — Oxford, 1982.
22. Harley N. H„ Pastemack B. S. // HIth Phys. — 1982. — 1 Vol. 42, N 6. — P. 789—799.
'23. Harris R. /., Negroni G„ Ludgatt S„ Pick C. R. // Int. J. Cancer. — 1974.— Vol. 14, N 1. — P. 130—136.
24. Hyin L. A., Knizhnikow V. A., Barkhydarov R. M. // International Congress IRPA, 4-th: Proceedings. — Paris. 1977.— P. 189—196.
25. Kennedy A. R., Liiile J. B. // Experimental Lung Cancer.—Berlin, 1974,—P. 475—484.
26. Kennedy A. R.. Little J. B. //Cancer Res.— 1974. — Vol. 36, N 6.— P. 1344—1352.
27. Klein T. R„ Andem A. W.. Carter J. A. // Environm. Sci. Technol. — 1975. — N 9. — P. 373—379.
28. Ladinskaya L. S„ Parfenov U. D„ Popov D. /(. // Arch.
environm. HIth. — 1973. — Vol. 27, N 4. — P. 254—258.
29. Liltie J. В.. O'Toole W. F. '' Cancer Res. — 1974.— Vol. 34. N 11.— P. 3026—3039.
30. Little J. В., Kennedy A. R.. McGandy R. V. // Science. — 1975. — Vol. 188, N 4189.— P. 437—438.
31. Little J. В.. McGandy R. V.. Kennedy A. R.// Cancer Res.— 1978, —Vol. 38, N 5. — P. 1929—1935.
32. Lundin F. E.. Archer V. £.. Wagoner Т. K. Effects of radiation exposure, ane abd sigarette smoking.— Philadelphia, 1979.
33. Radford E. P., Hopkins J. // Radianion Res.— 1974. — Vol. 59, N 1, — P. 223—224.
34. Rajewsky В.. Stahlhofen W. // Nature. — 1966. — Vol. 209, N 5030.— P. 1312—1313.
35. Sevc J.. Placek V.. Smid A. //HIth Phys.—1984. — Vol. 46, N 4. — P. 433—437.
36. Vohra K. G.// Congress IRPA, 4-th: Proceedings. — Paris, 1977, — Vol. 1, —P. 181—188.
37. Wynder E. A.. Hoffman D. F. //Sem. Oncol. — 1976.— Vol. 3, N 1. —P. 5—15.
Поступила 10.02.89
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1990 УДК 613.684+614.8761:621.039
Н. П. Саяпин, Н. И. Нечипорр.нко, В. Н. Епимахов, 10. Я. Соколов
КОМПЛЕКСНЫЙ РАДИОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРИ ОЦЕНКЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ОТ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
Перспективы развития атомной энергетики на период до 2000 г. во многом связаны с использованием атомной энергии для централизованного теплоснабжения городов, промышленных предприятий, сельскохозяйственных и комму-иально-бытовых объектов. Рост потребления тепловой энергии от атомных источников влечет за собой необходимость решения и проведения в жизнь комплекса задач по обеспечению радиационной безопасности систем теплоснабжения и в связи с этим осуществления систематического радиационного контроля за греющими средами, водой теплосети и горячей водой, подаваемой населению.
В настоящей работе представлены результаты радиационно-гигиенических исследований систем теплоснабжения, проведенных на ряде действующих атомных электростанций (АЭС) с реакторами типа ВВЭР (Запорожской, Калининской, Ровенской).
Данные предыдущих радиационно-гигиенических исследований систем централизованного теплоснабжения от действующих АЭС с реакторами типа РБМК показали, что в горячей воде, поступающей от теплофикационных установок станции, следует ожидать низких уровней содержания радионуклидов наведенной активности и продуктов деления.
В связи с этим для сорбции радионуклидов из воды применялась методика комплексного радиохимического анализа низкоактивных водных сред АЭС с применением модифицированных политетрафторэтиленом неорганических ионообменни-ков [2, 3], что позволило получать информацию
по широкому кругу радионуклидов, используя концентрирование их из больших объемов воды (300—500 л).
Комплексное извлечение гамма-излучающих радионуклидов достигается использованием коллективного сорбента на основе сульфида железа, ферроцианида калия-кобальта и анионита АВ-17. Нижний предел обнаружения для гамма-излу-чающих радионуклидов составляет 5-Ю-3— 5-Ю-2 Бк/л. Сорбция коллективным сорбентом значительно эффективнее, чем каждым компонентом в отдельности.
Исходя из представлений о связи сорбцион-ных свойств и растворимости сульфидов, можно ожидать проявления эффективной сорбционной способности у сульфида железа по отношению к радионуклидам никеля, кобальта, цинка и др.
Наиболее эффективным коллектором для цезия служат ферроцианиды тяжелых металлов. Для сорбции радионуклидов 134Сэ, 135Сз и 137С$ был выбран ферроцианид кобальта-калия. Повышенная сорбция Св-катионов обусловлена, по-видимому, комплексообразованием с функциональными группами [Те(СМ)6]-4 на поверхности сорбента.
Как показано в работе [1], специфические свойства данного сорбента позволяют извлекать 90—98 % катионов цезия из растворов, в частности содержащих натрий. Извлечение йода из нейтральных сред проводили иа анионообменной смоле АВ-17, а 905г — на смоле КУ-2. Максимальная сорбция большинства гидролизующнхся микрокомпонентов (железа, кобальта, марганца, цинка и др.) наблюдается при значениях рН, со-
