CC BY
68
Радиоэкологическая модель транспорта радионуклидов йода и цезия по пищевым цепочкам после радиационных аварий с выбросом в атмосферу для исследований закономерностей формирования доз внутреннего облучения населения.
Часть 4. Исследования закономерностей формирования доз внутреннего облучения населения после аварии на ЧАЭС
Власов О.К.
ФГБУ МРНЦ Минздрава России, Обнинск, Россия
Приведены алгоритм и основные соотношения расчёта транспорта йода и цезия по пищевым цепочкам после радиационных аварий с выбросом радионуклидов в атмосферу. Выполнены исследования влияния определяющих факторов на формирование доз внутреннего облучения щитовидной железы (ЩЖ) и всего тела населения загрязнённых после аварии на ЧАЭС областей России. Ранг источников поступления радионуклидов в организм городского жителя со стандартным рационом по их вкладу в дозу внутреннего облучения от меньшего к большему имеет следующий вид: зелень, молоко - за счёт поступления радионуклидов воздушным путём в организм коровы, за счёт поступления радионуклида воздушным путём в организм человека, молоко за счёт корма коровы. Этот же ранг для сельского жителя имеет следующий вид: молоко за счёт поступления радионуклида воздушным путём в организм коровы, далее - поступления радионуклида воздушным путём в организм человека и многолетняя зелень (ранг поступления одинаков), затем - молоко за счёт корма животного. Ранг определяющих параметров по степени их влияния на дозы внутреннего облучения ЩЖ и всего тела от меньшего к большему имеет следующий вид: уровень осадков в период выпадений радионуклидов меньше 0,1 мм; возраст индивидуума; погодные условия в регионе (для ^О; при уровнях осадков в период выпадений больше 1 мм - соотношение долей форм существования 1311 в атмосфере; и, наконец, уровень осадков в период выпадений радионуклида большие 1 мм. За счёт более раннего выпаса молочного скота в Брянской области вклад дозы, обусловленной поступлением радионуклидов воздушным путём в организм человека, в дозу внутреннего облучения ЩЖ жителей была вдвое меньше, чем в Калужской области. Доза на ЩЖ с возрастом уменьшается, а доза на всё тело минимальна для детей 6-11 лет. При этом доля дозы, обусловленной поступлением радионуклида при дыхании, в дозы на Щж максимальна у жителей старше 10 лет, а для дозы на всё тело - у детей 6-11 лет.
Ключевые слова: математическая модель, транспорт радионуклида йода, транспорт радионуклида цезия, пищевые цепочки, радиационная авария, дозы внутреннего облучения.
Исследования закономерностей формирования доз внутреннего облучения населения в год аварии на ЧАЭС проводили на основе эталонной базы агроклиматических и радиоэкологических данных для Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей России. Для её создания в блоках модели [2, 3] был выполнен комплекс расчётов динамики удельных активностей 1311 и 137^ в растительности пастбищ, сенокосов, однолетней и многолетней зелени и в молоке частного и общественного скота. Полученные данные использовали в блоке [4] модели как
131
входная информация для расчётов эталонной динамики активностей I в щитовидной железе
Власов О.К. - зав. лаб., д.т.н. ФГБУ МРНЦ Минздрава России.
Контакты: 249036, Калужская обл., Обнинск, ул. Королева, 4. Тел.: (48439) 9-32-45; e-mail: nrer@obninsk.com.
(ЩЖ) и 137Cs в организме населения и накопления доз его внутреннего облучения при стандартных значениях следующего набора входных данных:
• удельные объёмные активности 137Cs и 1311 в облаке, приведённые к времени аварии, равны 1 и 10 кБк/м ;
• время начала и окончания радиоактивных выпадений в районах взято в соответствии с данными [1];
• 131I в облаке существует в смеси аэрозольной, элементарной и органической форм, их доли принимались не зависящими от времени и равными 0,7, 0,15 и 0,15 соответственно;
• доли быстро-, средне- и медленно растворимой фракций аэрозольной формы 137Cs и 131I принимались не зависящими от времени и равными 0,7, 0,15 и 0,15 соответственно;
• годовой ход среднесуточных температур воздуха в приземном слое атмосферы в год аварии соответствовал среднеобластным данным;
• осадки за период выпадений принимались равными 1 мм;
• потребление многолетней зелени (щавеля) ограничено 30 сутками после аварии;
• смена рационов кормления молочных коров. В переходные периоды их содержания: весной от стойлового к пастбищному и обратно осенью происходит в течение 7 суток.
Расчёты проводили для 18 возрастных групп городского и сельского населения от 1 года
до 18 лет на дату аварии с шагом 1 год для 4-х наиболее загрязнённых областей.
А. Алгоритм и основные соотношения для расчёта доз внутреннего облучения человека по радиоэкологической модели (REM)
а) поглощённая доза внутреннего облучения человека при ингаляционном пути поступления радионуклида в его организм
(1)
где а - возраст человека, лет; (а) - суточный объём вдыхаемого воздуха, м3/сут; ваер0 ,
0^,1 - время начала и окончания радиоактивных выпадений; ц'с1 - удельная объёмная активность /-го радионуклида в приземном слое атмосферы, кБк/м3; 5'к - относительные доли элементарной (к=1), аэрозольной (к=2) и органической (к=3) форм существования /-го радионуклида в приземном слое атмосферы; 5ае - соответственно, относительные доли быстро-, средне-и медленно растворимой аэрозольной формы существования радионуклида в атмосфере; Ь'нк - дозовый коэффициент для к-ой формы /-го радионуклида при ингаляционном пути его
поступлении в организм человека, мГр/кБк; - дозовый коэффициент для т-го типа рас-
творимости аэрозольной формы существования /-го радионуклида при ингаляционном пути его поступлении в организм человека, мГр/кБк; 5к и ц'с1 могут задаваться в виде зависимостей от
времени 5к(#) и щ'с!^) либо в виде средних за время выпадений величин 5к и щ'с1.
б) поглощённая доза внутреннего облучения человека при пищевом пути поступления радионуклида в его организм
0а (а, ) = Л'в (а) -[/^т • Мдг (а)+1" • Мт (а)], (2)
где Л'в - дозовый коэффициент /-го радионуклида для пищевого пути его поступления в организм человека, мГр/кБк; Мдг и Мт - суточное потребление зелени и молока человеком, кг/сут; /дг и !'т - интеграл удельной активности /-го радионуклида, поступившего в организм человека
с зеленью и молоком за время их потребления, кБк-сут/кг.
Модель [2-4] использовали для создания базы радиоэкологических данных Брянской, Калужской, Орловской, Тульской областей России. Для уменьшения времени и объёма расчётов была разработана следующая вычислительная схема.
Сначала в агроклиматическом блоке модели все районы загрязнённых областей разбивали на однородные по динамике «накопления» среднесуточных температур воздуха в год аварии на ЧАЭС температурные регионы: Брянская область - 4 региона, Калужская, Орловская и Тульская - по 3 региона. Дополнительно в каждой области выделяли еще нулевой температурный регион со среднеобластными значениями годового хода среднесуточных температур воздуха. Карта температурных регионов приведена на рис. 1.
Рис. 1. Карта температурных регионов загрязнённых областей.
Далее для каждого температурного региона области ТГе9 и нулевого региона Т0ге9 в блоке
модели [2] рассчитывали зависимости удельных активностей растительности всех учитываемых видов на время окончания радиоактивных выпадений от осадков при следующих стандартных значениях параметров радионуклидов в атмосфере:
• удельные объёмные активности радионуклидов в приземном слое атмосферы, приведён-
; 131 3 137 3
ные ко времени аварии (Я^ 3(), равны для I - 10 кБк/м , для Cs - 1 кБк/м ;
• средняя за период выпадений доля аэрозольной формы 1311 в облаке (8°&) равна 0,7;
• доли элементарной и органической форм 1311 в облаке равны (8,°^ = 81°^3();
• 137^ в облаке существовал только в аэрозольной форме, 8С =1.
Затем, путём решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений для температурных условий областей в целом T0reз , стандартных параметров радионуклидов в атмосфере , 8кз и осадков за время выпадений 1 мм Л рассчитывали динамику активностей /-ых радионуклидов по всей пищевой цепочке: растительность, молоко, организм человека:
Я1,5Л (Я'о1,„» 8 к 3, Л1,ТГ ^ ) , кБк/кг. (3)
Расчёты производили от начала выпадений до окончания формирования доз внутреннего облучения человека.
В блоке модели [2] рассчитывали динамику удельных активностей радионуклидов в растительности:
• однолетней (l=sor) и многолетней (^г) зелени;
• растительности культурных (!=^) и естественных (!=^) пастбищ;
• травы на зелёный корм (=д).
В блоке модели [3] по многокамерным моделям молочной коровы рассчитывали динамику удельных активностей радионуклидов в молоке:
• частного (1=т^ и общественного (1=тс) скота, отдельно за счёт ингаляции (1=т^ и потребления зелёного корма (1=(т^, т^)).
Дополнительно в блоках моделей [2, 3] рассчитывали интегралы поступления радионуклидов в организм человека за счёт потребления зелени 1=(^ог, дг)) и молока !=((т^ т^,
I/ „:
■ 012(тГез) ■ ■ —I
/;,«=м, (а)я ,«,8к,«, л„тг „Бк-суг (4)
гез
Здесь М - суточное потребление 1-го продукта человеком, кг/сут; ,1(То ) и
гед
0,2 (Т0 ) - время начала и окончания потребления 1-го продукта в нулевом температурном
регионе проживания человека Т^ , сутки после аварии; ^(Яс/ 8к,&,Л,Т^ез,,) - удель-
ная активность /-го радионуклида в 1-ом продукте на время #, сутки после аварии, при средней скорости осадков в период выпадений, равной Ъ, 1 мм/сут, в нулевом температурном регионе и стандартных значениях параметров /-го радионуклида в атмосфере ф), кБк/кг.
В блоке модели [4] по дозиметрическим моделям Международной комиссии по радиологической защите (МКРЗ) [5], дополненных ингаляционным путём поступления /-го радионуклида
в организм человека, рассчитывали динамику активностей радионуклида я;р / <Ля1/ ^,] и нако-
пления доз внутреннего облучения йр, ^[9^ і] в р-ом органе человека за счёт потребления
1-го продукта питания и ингаляции.
Пересчёт динамики рассчитываемых параметров:
• удельных активностей радионуклидов в продуктах питания: зелени и молоке, отдельно за счёт корма и ингаляции;
• активностей радионуклида в органах человека за счёт потребления каждого продукта питания и ингаляции;
• интегралов поступления радионуклидов в организм человека с продуктами питания и за счёт ингаляции
на нестандартные значения радиоэкологических параметров я'с1 , 8к, в }-ом темпера-
турном регионе области производили по соотношению:
пр,в (8, ЦТ” ,і)=пр,« (8к, Я,ТТ, і) • К*,* ,,
(5)
где Кс1 д т я р - поправка на величины удельных активностей (сі) и форм радионуклидов в атмосфере (8), погодных условий в температурных регионах (Т), осадков в населённых пунктах за время выпадений (И) и время начала потребления продукта (Р в температурном регионе;
—с
к, МТ, = -9^*8,* 81, Я,Т,) • Кт (Ті, я,) • к, (Т),
Ясі ,ві
(6)
здесь Кд в - поправка на нестандартное соотношение форм нахождения радионуклида в атмосфере и величину осадков за период выпадений (рис. 2).
Яг .0(8, ЯТ”)
Я'дг ,о(8к, Я,,То”)
(7)
Область - 'Колужскпя* Трава кулыурнык пастбищ
0,01 0,1 1 Осадки за время выпадений, мм
------ доля аэрозольного йода 0,0 - 1,0
Л* Л- Л доля аэрозольного йода 0,0 4'А'А доля аэрозольного йода 0,7 • • • цезий и доля аэрозольного йода 1,0 ■ ■■ осадки 1мм
Рис. 2. Зависимости относительных удельных активностей 1311 в траве культурных пастбищ Калужской области от уровня осадков за время выпадений радионуклида и доли аэрозольной формы йода в атмосфере.
К (Т , Я ) - поправка для удельной активности растительности на время окончания выпадений на отличие температурных условий в регионе от среднеобластных условий:
я' (8, зі, я,,т[еа ,вР)
Кт(Я,, Т, вРі) = -^д—=-і—^^. (8)
7 7 ядг (д к , ят” ,вРо)
131 137
Рис. 3. Поправка на температурные условия для активностей I и Cs в растительности температурных регионов 4-х областей России.
Ьг1, Ьг2, Ьг3, Ьг4, Ьг0 - температурные регионы Брянской области; ка1, ка2, ка0 - температурные регионы Калужской области; ог1, ог2, ог3, ог0 - температурные регионы Орловской области; 1у1, ty2, ty3, ty0 - температурные регионы Тульской области.
Из данных на рис. 3 видно, что поправка на различия погодных условий в температурных регионах всех областей для всех видов растительности невелика и не превышает 0,3.
К (Т) - поправка интеграла поступления радионуклида в организм человека на время начала потребления загрязнённого продукта в ./-ом температурном регионе не превышает 0,2
131 137
для I и практически равна 1 для Cs (рис. 4).
ГІГ,’ <« Я •«.«-.То'- №
К (Т)=
М,,-(ГГ) Г^ТТ9)
Г*'*■«.« . То"" №
(9)
Рис. 4. Нормированные интегралы поступления 1311 и Ю'С5 в организм человека для температурных регионов 4-х областей России.
Ьг1, Ьг2, Ьг3, Ьг4, Ьг0 - температурные регионы Брянской области; ка1, ка2, ка0 - температурные регионы Калужской области; ог1, ог2, ог3, ог0 - температурные регионы Орловской области; 1у1, ty2, ty3, ty0 - температурные регионы Тульской области.
137,
131 137
Несмотря на значимые различия удельных активностей I и Cs в растительности для температурных регионов (рис. 3), различий в интегралах поступления этих радионуклидов в организм человека, нормированных на их значения при среднеобластном времени начала потребления загрязнённых продуктов питания, практически нет.
С учётом вышеприведённого, расчётные соотношения для динамики удельных активностей радионуклидов по цепочке их транспорта от времени и значений радиоэкологических параметров в ареале населённого пункта Яс/ ,8к, «Т'59 принимают следующий вид:
1) растительность всех типов (а'р), р=дг, бог, Ту, Тс ЯР(Ус, ,ІкЛГ^Л) = К, • К, ТіЯ • 4рМР), кБк/кг, (10)
$а1, (т) • е*«-"Чт
Кіс = \0 9) а1— ■ (11)
(&1 -&0) • ас1
2) молоко (а'р), р=ту, тс
аР (Чс ,г‘кЛТГ, *)=К'а ■ км(*)+Ки* ■ а‘п*я (*)] , кБк/кг. (12)
3) активность в органах человека (а'р), Р=у, с
ар (а б'к, *)=Кс, ■ }ррн, *(а а'с1,*’ й)+М-(а) • ай,*+К*,тя • К (а) • аРдг.я + М-(а) • 4,*,* | кБк’ (13)
где а'р н & - соответственно, активности радионуклида в р-ом органе человека за счёт ингаляции, кБк; а;тЛ ы , а'рдг & и а'ртг & - соответственно, активности радионуклида в р-ом органе человека за счёт молока (ингаляционный путь загрязнения), зелени и молока (кормовой путь загрязнения) при стандартных значениях входных радиоэкологических параметров, кБк/(кг/сут); Мдг и Мт - суточное потребление молока и зелени, кг/сут.
в) дозы внутреннего облучения человека
Рр (а) = Кс1 ' К Н5(а’Яс,,#’ ,к ) * Р р, тЬ, М (а , Яс,,$*’ ,к ) + К5, Т,Я ' Рр,0,$ (а, асI, М, ,к’ м)] > (14)
где Рр,Н& , Рр,тЬ5 и Рр, вз( - соответственно, дозы внутреннего облучения р-го органа человека от /-го радионуклида за счёт ингаляции, потребления молока при ингаляционном пути его загрязнения, зелени и молока при кормовом пути его загрязнения для gismeteo стандартных значений входных радиоэкологических параметров, мГр.
В общем виде, в соответствии с выражением (14), дозы внутреннего облучения ЩЖ и всего тела определяются соотношением:
рр(а)=КС, ■\рр,н,51 (а ^ - й)+К'р,ть, * (а , в'к)+К#,Т,Я • Клв,„ (а , Й,*)], (15)
где а - возраст человека на время аварии; К'с1 - отношение средних удельных активностей
радионуклида в облаке к их значениям, принятым при расчётах по стандартному сценарию входных данных;
* •(т-&о)*
]а‘с, (т) • е*'{т~во)чт
ва
К, = 00--------------;-----. (16)
~во) * Ч'с,,-
Здесь в0 и 0 - время начала и окончания радиоактивных выпадений; Щс, - средние
за период выпадений стандартные удельные объёмные активности радионуклидов в приземном слое атмосферы, приведённые ко времени аварии; ы равны для 1311 - 10 кБк/м3,
1 с* ^ 1
для Об - 1 кБк/м ; о к - средняя за период выпадений доля аэрозольной формы I в атмосфере, стандартное значение 0°^ равнялось 0,7; 0°^ = 0°д& - доли элементарной и органической форм 1311 в атмосфере равны; д°3 =1, 137^ в облаке существовал только в аэрозольной форме; 0'рНз(, ^ , Овз* и 0'ртГз1 - соответственно, дозы внутреннего облу-
чения р-го органа человека от /-го радионуклида за счёт ингаляции, потребления молока при ингаляционном пути его загрязнения, зелени, молока при кормовом пути его загрязнения при стандартных значениях входных радиоэкологических параметров, мГр; К0 Т К Р - поправка на
величины форм радионуклидов в атмосфере 8, погодных условий в температурных регионах Т, осадков в населённых пунктах за время выпадений Я и время начала потребления продукта Р в регионе.
Заметим, что в соответствии с соотношением (15) дозы внутреннего облучения прямо пропорциональны средней удельной объёмной активности радионуклида в атмосфере за период его выпадений.
131
Результаты расчётов зависимостей коэффициента К0 к для I от осадков и соотношений форм 1311 в атмосфере для 4-х наиболее загрязнённых областей России показали их независимость как от температурных условий в областях, так и от вида растительности (рис. 5). Из данных рис. 5 также следует (для примера приведены 2 области: Брянская и Калужская), что зависимость коэффициента К0 к от соотношения величин форм йода в атмосфере менее значима, чем от уровня осадков больше 1 мм за время выпадений радионуклида.
Рис. 5. Зависимость относительных удельных активностей 1311 и 137^ в траве пастбищ от уровня осадков за период выпадений радионуклидов и доли аэрозольного йода в облаке.
^3—--------------------------------------------.-L
1x10 0,01 0,1 1 10 100
Осадки is время еыпадений, мм
О-»-» 1311, доли аэрозольного 1311 =0,0, Брянск А А А 1311 .доля аэрозольного 1311 =0,5, Брянск ООО 131|, доли аэрозольного 1?5 =1,0 Брянск в о о 137cs. Брянск
♦ » » 1311, доля аэрозольного 1311 =0,0, Калуга
А й й 1311, доли аэрозольного 1311 =0,5, калуга
1311 .доляаэрозольного 1311 =1,0, Калуга ■ ■:Т;1 Калуга
131 137
Рис. 5 (продолжение). Зависимость относительных удельных активностей I и Cs в траве пастбищ от уровня осадков за период выпадений радионуклидов и доли
аэрозольного йода в облаке.
Так, размах значений Ks R во всём диапазоне изменения величины доли аэрозольного йода от 0 до 1 составляет всего 2,5 раза при сухих выпадениях и 1,5 - при выпадениях с осадками 40 мм. В то же время величина коэффициента Ks R при переходе от «сухих» к «мокрым»
выпадениям увеличивается в 4 раза при нулевой доле аэрозольной формы йода, а при чисто
аэрозольной форме - в 15 раз.
Б. Основные закономерности формирования доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела
Полученная база данных была проанализирована в первую очередь на предмет выявления наиболее общих закономерностей формирования эталонных доз внутреннего облучения населения на территории России в год аварии, не зависящих от динамики удельных объёмных активностей продуктов аварии в атмосфере в период их выпадений. Ниже приведены основные результаты этого анализа.
Расчётные зависимости эталонных доз внутреннего облучения ЩЖ 1311 и всего тела 137Cs жителей 4-х наиболее загрязнённых областей России от возраста для стандартных сценариев рационов их питания (рис. 6) приведены на рис. 7 и 8.
Приведённые на рис. 7 и 8 данные показывают, что для городских жителей ранг источников поступления радионуклидов в организм индивидуума по их вкладу в дозу внутреннего облучения от меньшего к большему имеет следующий вид: зелень, молоко за счёт ингаляции, ингаляция, молоко за счёт корма. Для сельских жителей - молоко за счёт ингаляции, ингаля-ция=многолетняя зелень, молоко за счёт корма.
Рис. 6. Суточное потребление молока и зелени городскими и сельскими жителями.
Рис. 7. Зависимость доз внутреннего облучения щитовидной железы 1311 и всего тела 137Cs
от возраста жителей Брянской области.
0_milkv, 0_milkc - начало потребления молока сельскими и городскими жителями в пастбищный период содержания КРС. Rain - осадки за время радиоактивных выпадений; Q0_airI, Q0_airCs - удельная объёмная активность 111 и 137Cs в атмосфере.
Рис. 8. Зависимость доз внутреннего облучения щитовидной железы 1311 и всего тела 137Cs
от возраста жителей Калужской области.
0_milkv, 0_milkc - начало потребления молока сельскими и городскими жителями в пастбищный период содержания КРС; Rain - осадки за время радиоактивных выпадений; Q0_airI, Q0_airCs - удельная объёмная активность 1311 и 137Cs в атмосфере.
Представленные на рис. 9 результаты показывают, что в Калужской области в связи с 10-суточной задержкой начала выпаса частного КРС ингаляционная доля дозы внутреннего облучения ЩЖ и всего тела сельских жителей составляла 0,15-0,2. Для городских жителей задержка выпаса была больше - около 2 недель. Соответственно, величина этой доли больше и изменялась в зависимости от возраста от 0,13 до 0,35 для дозы на ЩЖ и от 0,13 до 0,2 - для дозы на всё тело. Только за счёт более раннего выпаса в Брянской области доля ингаляционной составляющей доз внутреннего облучения ЩЖ её жителей была вдвое меньше, чем в Калужской области. Её величина максимальна у жителей возраста больше 10 лет для дозы на ЩЖ, для дозы на всё тело - у жителей возраста 6-11 лет.
0.4
Ж О'З <
ч:
0.2
я 0.1
(С
(Чат 1 - 1 тт
1 у-
* >'
Л . г - ■ =—е-а
О 5 10 15 20
Возраст, лет
ООО сельский житель, Брянск А-& А городской житель, Брянск В □ □ сельский житель, Калуга о-о «> городской житель, Калуга
Иат! - 1 тт
в 3
0.2
§
К
с:
....
/ * _рГ * Г 9 4 а
V !
0 5 10 15
Возраст, лет
ООО сельский житель .Брянск А*& А городской житель, Брянск □ О □ сельский житель, Калуга «■О * городской житель, Калуга
20
Рис. 9. Зависимость относительной доли ингаляционной составляющей доз внутреннего облучения щитовидной железы 1311 и всего тела 137^ от возраста жителей центральных частей Брянской и Калужской областей.
Для выяснения влияния уровня осадков на составляющие дозы внутреннего облучения сельских жителей Брянской и Калужской областей были проведены аналогичные расчёты для «сухих» выпадений. Представленные на рис. 10 и 11 результаты при стандартных величинах средних удельных объёмных активностях 1311 и 137^ в облаке показывают, что дозы внутреннего облучения как ЩЖ, так и всего тела за счёт потребления загрязнённых продуктов питания при «сухих» выпадениях приблизительно в 2 раза меньше, чем при осадках 1 мм.
Рис. 10. Зависимость относительной доли ингаляционной составляющей доз внутреннего облучения 1311 на ЩЖ и 137^ на всё тело от возраста сельских жителей центральной части Брянской области при «сухих» выпадениях и доле аэрозольного 1311 в облаке - 0,7.
Пот1 - 1 тт Тип « "сельский житель*
Брянская область , осадки 1мм
10
1
0.1
1x10
0.01
3
'
а----
5 10 15
Возраст, лет
* ингаляция ■ зелень I молоко, корм 6г А- & молоко, ингаляция * * а все ИСТОЧНИКИ
20
Рис. 10 (продолжение). Зависимость относительной доли ингаляционной составляющей доз внутреннего облучения 1311 на ЩЖ и 137^ на всё тело от возраста сельских жителей центральной части Брянской области при «сухих» выпадениях и доле аэрозольного 1311 в облаке - 0,7.
Рис. 11. Зависимость относительной доли ингаляционной составляющей доз внутреннего облучения щитовидной железы 1311 и всего тела 137^ от возраста сельских жителей центральной части Калужской области при доле аэрозольного 1311 в облаке 0,7, «сухих» выпадениях и уровне осадков за время выпадения радионуклидов 1 мм.
Естественно, что наличие или отсутствие осадков в период выпадений не влияет на саму величину ингаляционной составляющей дозы внутреннего облучения и дозу за счёт ингаляции-онного пути загрязнения молока (рис. 10, 11).
Зависимости доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела сельских и городских жителей Брянской и Калужской областей от их возраста, уровня осадков за период выпадений радионуклидов и доли аэрозольного йода в атмосфере (для ЩЖ), рассчитанные в блоке модели [4], приведены на рис. 12-14.
Область - "Калужская" Доля аэрозльмого йода - 0 Вариант - "Доза на ЩЖ. городской житель*
Область - 'Калужская* Доля аэрозльногойода - 1 Вариант • "Доза на ЩЖ. городской житель*
г“° /
- 400 й
£ 1
'"3'
- ~ ■ і ЧІІ—
—-і-
ОГ^аіпі
Г®00 й
К /
а Л 1 м
-300 Жу
в°зраст «и»**»»
О Паті
Рис. 12. Зависимость доз внутреннего облучения щитовидной железы от возраста жителей Калужской области (сельских и городских), уровня осадков в период выпадения радионуклида
и доли аэрозольного 1311 в облаке.
Легенда логарифмической шкалы осадков (50 точек на 1 порядок).
Легенда =
номер шкалы осадков 1
216
265
286
336
358
*100
осодки, мм
0 0.1 0.5
1 5 10 *10
Область - •Брянская* Доля_аэрозльного_йодо • 0 Вариант - 'Доза на ЩЖ. сельский житель*
г3000 А
£ £
30-« ^ «4}
□Вв1П|
Область - 'Брянская* Доля_аэрозльного_йода - 0 Вариант - ‘Доза на ЩЖ. городской житель*
кхюо
£ I ы«*®‘ ш
*«Рао —^•400
ОПаш)
Рис. 13. Зависимость доз внутреннего облучения щитовидной железы от возраста жителей Брянской области (сельских и городских), уровня осадков в период выпадения радионуклида
и доли аэрозольного 1311 в облаке.
Область - 'Калужская”
Вариант - 'Доза на все тело, городской житель”
-з И
* У 1 £
і
ОРІаіпі
Область - 'Брянская*
Вариант • 'Доза на все тело, городской житель”
/
/ /
/
$ У 1 у *]
и„ав«я!»»
РВаті
Рис. 14. Зависимость доз внутреннего облучения всего тела от возраста жителей Брянской и Калужской областей и уровня осадков в период выпадения радионуклидов.
Из рассмотрения зависимостей, представленных на рис. 5, 7-14, следует, что ранг параметров по их влиянию на дозы внутреннего облучения ЩЖ и всего тела индивидуумов от меньшего к большему имеет следующий вид:
• осадки в период выпадений, меньшие 0,1 мм (рис. 5);
• возраст индивидуума (рис. 7-14);
• среднеобластные погодные условия (для 1311, рис. 12, 13);
131
• соотношение долей форм существования I в атмосфере при осадках в период выпадений, больших 1 мм (рис. 5);
• осадки в период выпадений, большие 1 мм (рис. 5);
• нестандартное суточное потребление молока (рис. 7-8);
• удельные объёмные активности 1311 и 137^ в атмосфере (15).
Более наглядно это следует из данных рис. 15.
Брянская область
ж\
. ж
о 5 ю
Возраст, лет
ооо сельский житель,сухие выпадения
► сельский житель, осадки о,1 мм IV сельский житель, осадки 1мм
О-О-О сельский житель, осадки Юг*»
■ городской житель,сухне выпадения » юродской житель, осадки о,1 мм к юродской житель, осадки 1 ми
> городской житель, осадки 10 ми
Калужская область
Калужская область
БОО
О.
\ NN
▲ ▲ 4 А. 5^
5 10
Возраст, лет э сельский житель.сухие выпадения
> сельский житель, осадки 0,1 мм й АА сельский житель, осадки 1мм
ООО сельский житель, осадки 10 мм
■ городской житепь.сухие еыпадения
► юродской житель, осадки 0,1 МИ к городской житель, осадки 1 мм к юродской житель, осадки 10 мм
5 10
Возраст, лет
з сельский житель, сухие выпадения О-О-О сельский житель, осадки о,1 ми сельский житель, осадки 1мм ООО сельский житель, осадки 10 мм
■ городской житель, сухие выпадения
► городской житепь, осадки о,1 ми городской житепь, осадки 1 ми
I городской житепь, осадки 10 ми
Рис. 15. Зависимость доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела от возраста жителей Брянской и Калужской областей (сельских и городских) и уровня осадков в период выпадения радионуклида.
Выводы
По результатам выполненной работы можно сделать следующие выводы.
• Разработанная модель учитывает динамику выпадений радиоактивных продуктов из атмосферы при различных погодных условиях, контрмеры, возраст и структуру питания населения, а также отражает основные закономерности формирования доз внутреннего облучения после радиационных аварий.
• Ранг источников поступления радионуклидов в организм городского жителя со стандартным рационом по их вкладу в дозу внутреннего облучения от меньшего к большему имеет следующий вид: зелень, молоко за счёт ингаляции, ингаляция, молоко за счёт корма; для сельского жителя - молоко за счёт ингаляции, ингаляция = многолетняя зелень, молоко за счёт корма.
• В Калужской и Тульской областях при осадках за период выпадений дозы внутреннего облучения сельских жителей за счёт ингаляции 1311 и 137^ были всего в 2-3 раза меньше, а для городских жителей сопоставимы с дозами за счёт употребления загрязнённого молока.
• За счёт позднего выпаса молочного скота доля ингаляции в дозе на ЩЖ населения в Ка -лужской области была вдвое больше, чем в Брянской области.
• Доза на ЩЖ с возрастом уменьшается, а доза на всё тело минимальна для детей в возрасте 6-11 лет.
• Доля ингаляции в дозе на ЩЖ максимальна у жителей старше 10 лет, а в дозе на всё тело - у детей в возрасте 6-11 лет.
• Ранг параметров по степени их влияния на дозы внутреннего облучения ЩЖ и всего тела от меньшего к большему имеет следующий вид:
■/ осадки в период выпадений, меньшие 0,1 мм;
■/ возраст индивидуума,
■/ погодные условия в регионе (для 1311);
■/ соотношение долей форм существования 1311 в атмосфере при осадках в период выпадений, больших 1 мм;
■/ осадки в период выпадений, большие 1 мм;
■/ нестандартное суточное потребление молока;
■/ удельные объёмные активности 1311 и 137^ в атмосфере.
Литература
1. Балонов М.И., Брук Г.Я., Голиков В.Ю., Шутов В.Н., Савкин М.Н., Питкевич В.А., Степаненко В.Ф., Вакуловский С.М. Оценка доз облучения населения Российской Федерации вследствие аварии на Чернобыльской АЭС: сборник методических документов /под ред. академика РАМН Г.Г.Онищенко. Санкт-Петербург, 2006. С. 8-55.
2. Власов О.К. Радиоэкологическая модель транспорта радионуклидов йода и цезия по пищевым цепочкам после радиационных аварий с выбросом в атмосферу для исследований закономерностей формирования доз внутреннего облучения населения. Часть 1. Описание, постановка и свойства агроклиматического блока модели //Радиация и риск. 2013. Т. 22, № 2. С. 16-34.
3. Власов О.К. Радиоэкологическая модель транспорта радионуклидов йода и цезия по пищевым цепочкам после радиационных аварий с выбросом в атмосферу для исследований закономерностей формирования доз внутреннего облучения населения. Часть 2. Описание, постановка и свойства блоков метаболизма радионуклидов 1311 и 137Cs в органах крупного рогатого скота //Радиация и риск. 2013. Т. 22, № 3. С. 21-39.
4. Власов О.К. Радиоэкологическая модель транспорта радионуклидов йода и цезия по пищевым цепочкам после радиационных аварий с их выбросом в атмосферу для исследований закономерностей формирования доз внутреннего облучения населения. Часть 3. Описание, постановка и свойства блоков метаболизма радионуклидов 1311 и 137Cs в органах человека //Радиация и риск. 2014. Т. 23, № 1. С. 32-50.
5. ICRP Publication 56. Age-Dependent Doses to Members of the Public from Intake of Radionuclides: Part 1. Oxford: Pergamon Press, 1989. 122 p.
Radioecological model for transport of radioiodine and radiocesium in food chains after radiological accidents and discharge of radioactive substances to atmosphere for study of mechanism of formation of internal radiation doses to population. Part 4. Study of mechanism of formation doses from internal radiation exposure to population following the Chernobyl accident
Vlasov O.K.
Medical Radiological Research Center, Ministry of Health of the Russian Federation,
Obninsk, Russia
The purpose of the study is to examine the contribution of different factors to internal doses to population residing in territories contaminated as the result of the Chernobyl accident. The model takes into account the following key parameters: dynamics of radioactive fallout under different weather conditions, undertaken countermeasures, diet and age of the population. We ranged influence of different factors on internal dose to city dwellers. Consumption of green goods produced least effect and milk produced the highest effect because cows consumed radiocontaminated forage. Such factor as inhalation of radionuclides was between green goods and milk. Key factors influencing on the internal radiation dose ranged from low to high are as follows: precipitations less than 0.1 mm<age of a per-son<weather conditions (important for 131I) < precipitations higher than 1 mm < concentration of radioiodine in the atmosphere. The highest thyroid dose was in children and lower in adults. Contribution of inhaled radioiodine to thyroid dose was higher in citizens of the Kaluga oblast than in the Bryansk oblast. The least dose to a whole body from internal radiation exposure was in the age group of 6-11 years. At the same time the highest contribution of inhalation to the thyroid dose was in citizens older than 10 years of age and to the whole body dose - in the age group of 6-11 years.
Key words: mathematical model, radionuclides transport of iodine, radionuclides transport of caesium, food chains, radiation accident, internal doses.
References
1. Balonov M.I., Bruk G.Ya., Golikov V.Yu., Shutov V.N., Savkin M.N., Pitkevich V.A., Stepanenko V.F., Vakulovskiy S.M. Otsenka doz oblucheniya naseleniya Rossiyskoy Federatsii vsledstvie avarii na Chernobyl'skoy AES: sbornik metodicheskikh dokumentov [Estimating radiation dose to the population of the Russian Federation as the result of the accident at the Chermobyl NPP: Collection of guidelines]. Ed.: Onishchenko G.G. Sankt-Peterburg, 2006, pp. 8-55.
2. Vlasov O.K. Radioecological model for transport of radioiodine and radiocesium in the food chains after radiological accidents and discharge of radioactive substances to atmosphere for study of mechanism of for-
mation of internal radiation doses to population. Part 1. Description, formulation and properties of agroclimatic model. Radiatsiya i risk - Radiation and Risk, 2013, vol. 22, no. 2, pp. 16-34. (In Russian).
3. Vlasov O.K. Radioecological model for transport of radioiodine and radiocesium in the food chains after radiological accidents and discharge of radioactive substances to atmosphere for study of mechanism of formation of internal radiation doses to population Part 2. Description, formulation and metabolism of 131l and
137Cs in organs of beef cattle. Radiatsiya i risk - Radiation and Risk, 2013, vol. 22, no. 3, pp. 21-39. (In Russian).
4. Vlasov O.K. Radioecological model for transport of radioiodine and radiocesium in food chains after radiological accidents and discharge of radioactive substances to atmosphere for study of mechanism of formation of internal radiation doses to population. Part 3. Description, formulation and properties model components for metabolism of 131l and 137 Cs in human organs. Radiatsiya i risk - Radiation and Risk, 2014, vol. 23, no. 1, pp. 32-50. (In Russian).
5. ICRP Publication 56. Age-Dependent Doses to Members of the Public from Intake of Radionuclides: Part 1. Oxford, Pergamon Press, 1989. 122 p.
Vlasov O.K. - Head of Laboratory, Dr. Sci., Tech. MRRC.
Contacts: 4 Korolyov str., Obninsk, Kaluga region, Russia, 249036. Tel.: (48439) 9-32-45; e-mail: nrer@obninsk.com.
