CC BY
55
131
Влияние динамики выпадения I вследствие аварии на Чернобыльской АЭС на величину поглощенных доз в щитовидной железе для жителей Брянской и Калужской областей России
Питкевич В.А., Хвостунов И.К., Шишканов Н.Г.
Медицинский радиологический научный центр РАМН, Обнинск
Авторами разработана модель оценки поглощенных доз в щитовидной железе, которая использует ранее полученные методом моделирования атмосферного переноса 131! временные зависимости объемной концентрации в приземном слое воздуха и плотности выпадения 131! на почву. На примере Брянской и Калужской областей РФ показано существенное влияние динамики выпадения 131! на загрязненные вследствие аварии на ЧАЭС территории на оценку поглощенных доз в щитовидной железе у жителей этих областей.
Индивидуальные поглощенные дозы оценены по результатам прямой радиометрии щитовидной железы, проведенной в мае-июне 1986 г. В работе также проведена верификация и сопоставление данных радиометрии щитовидной железы для загрязненных территорий Брянской и Калужской областей. Показана необходимость введения поправки, которая, как правило, уменьшает оцененные ранее активности инкорпорированного 131к Среднее значение поправки составляет примерно 0.1 мкКи и она не зависит от возраста обследуемого.
Средние поглощенные дозы в щитовидной железе у жителей ряда загрязненных населенных пунктов Брянской области больше, чем в Калужской области от 5 до 15 раз по различным возрастным группам. В работе проведен анализ связи между величинами оцененных поглощенных доз в щитовидной железе и плотностью загрязнения территорий 13 Cs. Показана необоснованность статистической гипотезы о линейной зависимости средней дозы в щитовидной железе от плотности загрязнения населенного пункта 137Cs для жителей загрязненных районов Калужской и Брянской областей.
Influence of dynamics of 131I fallout due to the ChNPP accident on value of absorbed doses in thyroid for population of Bryansk and Kaluga regions of Russia
Pitkevich V.A., Khvostunov I.K., Shishkanov N.G.
Medical Radiological Research Center of RAMS, Obninsk
Proposed is a model for estimating absorbed doses in thyroid using the time-dependencies between the volume concentration in the surface air layer and density of 131I fallout on soil obtained by modelling atmospheric transport of 131I. Using of Bryansk and Kaluga regions of the Russian Federation as an example it has been shown that the dynamics of I fallout on the territories contaminated after the ChNPP accident has a significant effect on estimation of absorbed doses in thyroid in inhabitants of these regions.
Individual absorbed doses in thyroid of inhabitants of some settlements in Bryansk and Kaluga regions contaminated due to the ChNPP accident have been estimated from the results of direct radiometry of thyroid carried out in May-June 1986. Verification and comparison of data of thyroid radiometry for contaminated territories of Bryansk and Kaluga regions has also been conducted. The relation between estimated 131I activities and absorbed doses in thyroid of inhabitants of these regions reflects differences in character and intensity of radioactive contamination of the territories under consideration. The results indicate that adjustment of the values is required and this, as a rule, lowers estimated activities of incorporated 131I. The average value of this correction is about 0,1 |xCi and it varies depending on the age of a person under examination.
The average absorbed doses in thyroid for different age groups of people living in the contaminated points is higher by a factor of 5 to 15 in the Bryansk region in comparison with the Kaluga region. The paper presents analysis of the relationship between the estimated absorbed doses in thyroid and 137Cs contamination density. It has been shown that the statistical hypothesis concerning the linear relationship between the average thyroid dose and 137Cs contamination density seems to be unjustified for the residents of the contaminated areas of the Kaluga and Bryansk regions.
Введение
Самым значимым по возможным отрицательным последствиям для здоровья населения, проживающего на загрязненных вследствие Чернобыльской катастрофы территориях, является внутреннее облучение щитовидной железы радионуклидами йода. В Российском Национальном радиационно-эпидемиологическом регистре (РНРЭР) очень мало данных об индивидуальных поглощенных дозах внутреннего облучения щитовидной железы. Поэтому весьма актуальной является задача оценки и реконструкции индивидуализированных поглощенных доз в щитовидной железе для лиц, включенных в РНРЭР, на основе всех имеющихся данных о загрязнении окружающей среды, а также данных индивидуальной радиометрии щитовидной железы.
Вследствие аварии на Чернобыльской АЭС в атмосферу было выброшено большое количество радионуклидов йода, которые обусловили загрязнение значительных по площади участков земной поверхности в мае-июне 1986 г. Особенностью аварии на Чернобыльской АЭС явился протяжённый во времени процесс радиоактивного загрязнения территорий вследствие серии последовательных выбросов радиоактивных веществ, продолжавшихся вплоть до конца мая 1986 г. [1]. Об этом также свидетельствуют данные измерений
~ 131 132т
динамики выпадении I и Те на планшеты в месте расположения ряда метеостанций на территории бывшего СССР [2]. Однако ясного и завершенного понимания всех деталей процесса формирования загрязнения всей территории СНГ радионуклидами йода в аэрозольной или газообразной формах в настоящее время нет. С использованием различных подходов по результатам гамма-спектрометрии проб почвы в работах [3] и [4]
~ 1311
построены карты выпадений I на почву на территории СНГ и России соответственно. Однако эти данные не описывают динамику загрязнения территорий. В работах [5, 6] приведены результаты моделирования процесса переноса радионуклидов в атмосфере на различные расстояния. Однако данными этих работ воспользоваться напрямую для оценок поглощенных доз в щитовидной железе не представляется возможным.
В работе [7] с помощью статистической модели
[8] турбулентной диффузии радиоактивной примеси в атмосфере была предпринята попытка вос-
~ 131 1321 133,
становить динамику выпадений I, I, I на территории России. Эта работа не претендует на окончательное решение проблемы восстановления динамики загрязнения территории СНГ радионуклидами йода. Однако полученные в ней результаты могут служить основой для оценки поглощенных доз в щитовидной железе на примере
двух областей России - Брянской и Калужской, в которых была проведена массовая радиометрия щитовидной железы в мае-июне 1986 г. При этом не надо вводить предположения о виде функции
131 I
поступления I в окружающую среду, как это делается во всех опубликованных работах по оценкам поглощенных доз в щитовидной железе.
Массовое дозиметрическое обследование населения в России было проведено на территории Брянской [9] и Калужской [10] областей в мае-июне 1986 г. В работе [11] оценка поглощенных доз в щитовидной железе проводилась в предпо-
1311
ложении мгновенного поступления I на территорию Калужской области (условно принято - 1 мая 1986 г.). В работе [9] сделано предположение о том, что функция поступления 131! в организм человека постоянна в течение 15 суток после загрязнения территории и затем экспоненциально убывает. В методическом руководстве [12] приведены способы оценок поглощенных доз в щитовидной железе при различных предположениях о характере поступления радионуклидов йода в щитовидную железу.
В нашей работе мы используем функцию поступления 131! на почву и в приземный слой воздуха, оцененную по модели атмосферного переноса с учетом "локальных эффективных осадков” [7], которые согласуют модельные функции с данными
~ 1311
измерений I на местности или с данными реконструкции.
Поглощенную дозу облучения щитовидной железы радионуклидами йода определяют, в основном, загрязненность окружающей среды и продуктов питания. Загрязненность продуктов питания и рацион их потребления определяют интенсивность поступления радионуклидов в организм человека. На поглощенную дозу также влияют параметры метаболизма йода в организме человека. Эти параметры хорошо изучены, однако они относятся, в основном, к среднестатистическому "стандартному" человеку. Снижение погрешности в оценке дозы можно добиться путем использования возможно большего числа индивидуальных показателей, в частности, прямых измерений инкорпорированной активности, особенностей загрязнения местности пребывания, миграции человека во время наиболее интенсивного поступления радионуклидов йода в организм летом 1986 г. и индивидуального рациона питания.
В данной работе изложена методика и проведены расчеты индивидуальных доз облучения щитовидной железы у части жителей Брянской и Калужской областей, у которых в 1986 г. были проведены измерения инкорпорированной в щитовидной железе активности 131к При этом для Калужской области нами использованы верифицированные данные индивидуальной радиометрии
щитовидной железы для лиц, включенных в Российский государственный медико-дозиметрический регистр и проживавших на момент аварии в Жиздринском, Ульяновском и Хвастовичском районах. В развитой модели учитывается облучение
1311
щитовидной железы инкорпорированным I, поступившего в организм пероральным и ингаляционным путями.
1. Дозиметрическая модель облучения щитовидной железы
Содержание радионуклидов йода в щитовидной железе определяется динамикой поступления и выведения радионуклидов. Баланс указанных процессов описывается следующим уравнением:
dh(t)
dt
= b(t) - (Л+ kout)h(t)
(1)
h(t=0) = 0,
где b(t), кБксут" - скорость поступления радионуклида в организм человека;
h(t), кБк - зависящая от времени активность 131I в щитовидной железе;
1 1311
Я - постоянная распада I:
Я = 0.0862, сут1;
kout, сут-1 - константа скорости биологического
1311
выведения I из щитовидной железы: kout=0.693/Tb; Tb - период полувыведения, сут.
В данной работе мы не используем формулы из руководства [12] вследствие их громоздкости и несколько иного нашего формального подхода, который нам представляется предпочтительнее. Основная задача при оценке дозы состоит в расчете скорости поступления b(t). При заданной b(t) уравнение (1) имеет решение в общем виде:
h(t) = e Äeift j b(x)eÄe,,xdx,
(2)
где Äeff = Л + kout - эффективная скорость выведения радионуклидов из щитовидной железы.
Две основные компоненты определяют количество поступающей активности в щитовидную железу: пероральный путь с потребляемым загрязненным молоком и ингаляционный путь [9, 12, 13].
Исследования динамики накопления радионуклидов йода в молоке лактирующих коров [14] показали, что концентрация йода в молоке имеет максимум на 3-5 сутки после начала потребления загрязненных кормов. В модели [15], модифицирующей классическую модель [16], концентрация радионуклидов в молоке аппроксимируется следующей зависимостью:
c,(t) = Ct - g(t) g(t) = Q - (e-rt - e~st),
(3)
где ^ сут - интервал времени, отсчитываемый от начала потребления коровой загрязненного корма;
Сч() кБк л-1 - удельная концентрация 131! в молоке;
С(, кБксут-1 - начальная скорость поступления активности в организм коровы;
О, г, э - параметры аппроксимации:
О = 0.818 сутл-1; г = 0.176 сут-1;
э = 0.9 сут-1.
Аппроксимация С1^) в форме (3) учитывает в неявном виде конкурирующие процессы хронического поступления радионуклидов йода в организм коровы с кормом и снижение активности за счет метаболических процессов и радиоактивного распада. Параметры аппроксимации подбираются таким образом, чтобы модель наилучшим образом воспроизводила экспериментальные результаты по времени достижения максимальной концентрации активности в молоке и величине интегральной активности, секретируемой организмом коровы в молоко [14, 15]. Использованные в нашей работе значения параметров были получены для начала выпаса животных в весенний период.
Модель [15] предсказывает загрязненность молока при однократном загрязнении окружающей среды, когда в момент t = 0 формируется начальная плотность загрязнения С, кБк/м2. Начальная скорость поступления активности в организм коровы пропорциональна начальной плотности загрязнения [14]:
Ct = а -а0,
(4)
где а (кБк/сут)/(кБк/м ) - параметр, учитывающий процессы перехода активности радионуклидов из травы и почвы в молоко коровы.
Обобщение модели [15] на случай длительного выпадения радионуклидов состоит в следующем. Пусть плотность загрязнения была сформирована в результате выпадения п порций радионуклида в моменты ^, t2, ..., ^, каждая из которых давала вклад в суммарную плотность загрязнения, соответственно - С1, С2, ..., сп. Используя (3) и (4), получаем динамику удельной концентрации активности радионуклидов йода в молоке при длительных выпадениях в виде:
c(t) = £c^t - ti) =
i=1
n
= £а-а0(t - ti).
i=1
(5)
На скорость поступления активности I в организм человека влияет, в основном, рацион потребления молока, а также длительность пребывания на загрязненных территориях в мае-июне 1986 г. Ингаляционное поступление активности определяется концентрацией радиоактивного аэ-
о
розоля в приземном слое воздуха x(t), Бк/м и скоростью легочной вентиляции w, м3/сут. Скорость w зависит от возраста человека и может быть оценена по совокупности опубликованных данных [13].
Мы вычисляли скорость поступления активности b(t) по формуле:
b(t) = f [k?n(Oi(t)Li + c2(1)Ц) + + kfnx(t)w ]n(t) • s(t),
(6)
где f = 0.3 - доля активности радионуклида, перешедшей из крови в щитовидную железу;
knm = 1 - доля активности радионуклида, перешедшей из желудочно-кишечного тракта в кровь;
ki„a = 0.63 - доля активности радионуклида, перешедшей из легких в кровь [17];
Oi(t), c2(t), кБк/л - концентрация 131I в молоке, произведенном в общественном и частном секторах соответственно;
L1, L2, л/сут - потребление молока, произведенного в общественном и частном секторах соответственно;
n(t) - функция, учитывающая миграцию человека в период интенсивного поступления радиоактивного йода в молоко;
s(t) - функция, учитывающая защитные мероприятия, например, прием стабильного йода и т.п.
Известно [9], что загрязненность молока из частного сектора в начальный период после аварии была, в среднем, в p = 2^3 раза выше, чем загрязненность молока из общественных хозяйств. В наших расчетах использовалось соотношение
Li = L2 / p.
Следует отметить, что по формуле (5) оценивается концентрация L2 радионуклида 131I в молоке из частного сектора.
Функция n(t) задается следующей формулой:
n(t) =
\1,t eAta [0,t €Ata
(7)
где Ata - период пребывания в a-м населенном пункте.
Зависящие от возраста биокинетические параметры поступления, выведения радиоактивного йода и масса щитовидной железы были взяты из работы [9] и приведены в таблице 1. Рацион потребляемого молока для детей принят равным 0.7 л/сут [18]. Для взрослых жителей Брянской области на основании опроса получено аналогичное значение 0.7 л/сут [9].
Таблица 1
Биокинетические параметры формирования поглощенной дозы в щитовидной железе,
использованные в данной работе
Мощность поглощенной дозы в щитовидной , h(t) < Ев >
железе p(t) и накопленная к моменту t доза D(t) P(t) = kd----------
вычислялись по формулам: m ,Q..
t
D(t) = J p(T)dT,
0
где ка - коэффициент, учитывающий размерности величин;
<Ер> - средняя энергия в-распада 131! - 0.23 МэВ/расп.;
т - масса щитовидной железы, зависящая от возраста человека.
В литературе [9, 13, 19-21] имеются многочисленные оценки биокинетических параметров, позволяющие рассчитать дозу на щитовидную железу в зависимости от возраста человека при заданной поступившей активности. На рисунке 1
представлены рассчитанные нами поглощенные дозы в щитовидной железе от поступившей в кровь человека активности 131!, равной 37 кБк, в зависимости от возраста в сопоставлении с литературными данными.
Как видно из рисунка 1, поглощенная доза в щитовидной железе снижается примерно на порядок с увеличением возраста. Основной вклад в эту зависимость вносит рост массы щитовидной железы (табл. 1).
T, лет
Рис. 1. Поглощенная доза в щитовидной железе й в зависимости от возраста человека Т. В кровь человека поступило 37 кБк 131!.
Таким образом, для стандартного поступления 131I наши оценки поглощенной дозы в щитовидной железе хорошо согласуются с данными литературы, так как мы использовали общепринятые значения необходимых параметров. Отсюда следует заключить, что на последующие оценки поглощенных доз могут оказать влияние только измеренные
1311
активности I в щитовидной железе и динамика его поступления в окружающую среду.
Измеренная величина инкорпорированной активности в момент t = ti позволяет рассчитать индивидуальную скорость поступления bi(t), которая связана со скоростью поступления b(t) (6) следующим образом:
bi(t) - b'b~(t) b~(t) - b(t)
(9)
Константа bo определяется из условия h(ti) = Ai, где Aj - измеренное значение индивидуальной активности в момент ti. Используя формулу (2), получаем:
A
(10)
J Ь(т) exp[-A( tj — t )]dT
Аналогичный способ оценки индивидуальной скорости поступления радионуклидов йода в щитовидную железу применяется в работах [9,13]. В
■
196
■
о
о
частности, в работе [9] скорость поступления аппроксимировалась следующей функцией:
Ь(і) =
Ь° ,І < І0 Ь0е(-ко(і-і°)),і > і0 ’
(11)
где и = 15 сут;
к = 0.693/71, Т1 = 5 сут;
Ьо - скорость поступления активности в щитовидную железу в начальный период времени.
Таким образом, мы представили все основные детали оценки поглощенной дозы в щитовидной
железе при длительном выпадении I на загрязненной территории.
На рисунках 2 и 3 в качестве примера представлены результаты реконструкции по методу, описанному в работе [7], скорости поступления 1 11 в окружающую среду для четырех районных центров Калужской (Жиздра, Ульяново, Хвастовичи) и Брянской (Новозыбков) областей. На рисунке 2 представлены скорости осаждения 1311 на поверхность почвы, а на рисунке 3 - соответствующие объемные концентрации 1311 в приземном слое воздуха.
Ъ сут
Рис. 2. Динамика поступления 1311 на поверхность почвы [7] для ряда населенных пунктов Калужской и Брянской областей РФ, использованная нами в оценках поглощенных доз в щитовидной железе.
Интервал времени і отсчитывается от момента аварии на Чернобыльской АЭС.
Представленные результаты показывают качественное различие динамики формирования радиоактивного загрязнения Брянской и Калужской областей, которое заключается в наличии значимых дополнительных загрязнений на территории Калужской области в период 16-22 мая 1986 г.
На рисунке 4 (верхняя часть) приведен пример расчета индивидуальной скорости поступления 131! в щитовидную железу ребенка 3 лет. Предполагалось, что ребенок постоянно проживал в одном из перечисленных населенных пунктов: Жиздра, Уль-
яново, Хвастовичи Калужской области или Ново-зыбков Брянской области. Измерение инкорпорированной активности было предположительно проведено 25 мая 1986 г., что соответствует интервалу времени - 29 суток после аварии на ЧАЭС, и составило 37 кБк. Здесь же представлена скорость поступления, рассчитанная нами по модели [9].
Отличие наших оценок скорости поступления от модели [9] для Брянской области относится, главным образом, к периоду ? < 15 сут. Зависимость скорости поступления для Калужской области качественно отличается от модели [9] наличием второго максимума на 20-21 сутки после аварии. Подчеркнем, что наличие второго максимума в настоящее время еще не является строго доказанным. Детальное исследование динамики выпадения радионуклидов йода на территории бывшего СССР является предметом нашей работы в настоящее время.
На этом же рисунке (нижняя часть рис. 4) показана динамика инкорпорированной активности 1311 в щитовидной железе ребенка 3 лет, рассчитанная в соответствии с оцененной скоростью поступления. Все функции пересекаются в точке (?=29 сут; А=37 кБк), когда было проведено предполагаемое измерение.
Данные рисунка 4 демонстрируют значимость учета динамики загрязнения местности при расчетах поглощенной дозы в щитовидной железе даже при наличии прямых измерений инкорпорированной активности 1311. На территории Брянской области динамика загрязнения хорошо описывается приближением однократного выпадения. По этой причине расчеты данной работы и модель [9] качественно согласуются для Брянской области. Противоположная ситуация характерна для Калужской области. Доза, рассчитанная по модели
[9], отличается от расчетов по модели данной работы примерно в два раза для г. Жиздра Калужской области.
Рис. 3. Динамика концентрации I в приземном слое воздуха для ряда населенных пунктов Калужской и Брянской областей, реконструированная по данным [7] и использованная нами в оценках поглощенных доз в щитовидной железе.
О 10 20 30 40 50 60
Т------------і---------,-----------т------------(------------;----------—|-----------------------------------і-і-г
I----Жиздра • 88 сГр
—— Ульянове - 95 сГр / /;------Хвастовичи-132 сГр
О 10 20 30 40 50 60
t, сут
Рис. 4. Скорость поступления b(t) (верхняя часть рисунка) и инкорпорированная в щитовидную железу ребенка 3-х лет активность A(t) 131I (нижняя часть рисунка), рассчитанные по разработанной нами модели и по модели [9].
Исходные данные: инкорпорированная активность 131I на 25 мая 1986 г. - 37 кБк; ребенок постоянно проживает в одном из указанных населенных пунктов.
2. Верификация результатов
радиометрии щитовидной железы
у жителей загрязненных районов
Брянской области
Использованные для анализа в данной работе измерения активности радионуклидов йода в щитовидной железе у жителей Брянской области были выполнены в мае-июне 1986 г. в лаборатории клинической дозиметрии Брянского онкодиспансера при методическом содействии сотрудников МНИРРИ (Москва) и НИИРГ (С.-Петербург). Совокупность данных представляет собой 1619 измерений инкорпорированной активности у жителей области, а также жителей других областей СНГ, в
основном, эвакуированных из зон сильного радиоактивного загрязнения.
При массовых обследованиях в 1986 г. использовалась радиометрическая установка "Гамма”, которая применялась в онкодиспансере для измерений у пациентов инкорпорированной активности 1311, вводимой с диагностическими или лечебными целями. В данной установке используется сцин-тилляционный детектор Ыаи (Т1) с коническим коллиматором из свинца толщиной 1 см; меньший диаметр - 4.5 см, больший - 13 см, длина - 19.4 см. По этой причине при проведении измерений детектор находился на большом расстоянии от щитовидной железы, что является основанием для использования приближения точечного источника
для излучения радионуклидов, инкорпорированных в щитовидной железе.
Калибровка установки в 1986 г. проводилась по источнику 1311 с известной активностью, находившемуся во флаконе для упаковки лекарств для инъекций. Источник при калибровке радиометра установки "Гамма” находился в свинцовом контейнере. При измерении открывалась крышка контейнера, к которому подводился коллиматор с детектором и затем измерялась скорость счета N над
флаконом. При оценке инкорпорированной актив-
131 ,
ности I использовалось соотношение:
А
А = -*• N ) , (12)
где N1, имп/с - скорость счета установки, когда край коллиматора находился вблизи подбородка;
N2, имп/с - скорость счета установки, когда край коллиматора находился на бедре обследуемого (ой);
е - коэффициент, учитывающий "подсветку” детектора у-излучением инкорпорированных в теле обследуемого радионуклидов цезия (в данной работе использовано значение е= 0.9 [22]);
А5 - активность 1311 в калибровочном источнике;
^, имп/с - скорость счета установки от калибровочного источника;
А, - оцененная активность в щитовидной железе.
Время измерения инкорпорированной активности и активности калибровочного источника при массовых обследованиях в 1986 г. не фиксировалось, но по сообщению [23] оно было постоянным и равным 120 с.
В период наиболее существенного поступления 1311 в щитовидную железу, который продолжался примерно два месяца с момента аварии, на установке "Гамма” использовались несколько калибровочных источников 1311. В рабочих журналах, где фиксировались данные измерений, мы не обнаружили записей о том, какие источники
1311
I и в каком интервале времени использовались. Для получения ответа на этот вопрос мы рассмотрели зависимость их активности от времени (в рабочих журналах для каждого обследуемого приведена активность контрольного источника и число зарегистрированных установкой импульсов). Активности контрольных источников (в логарифмическом масштабе) в зависимости от интервала времени, прошедшего после аварии приведены на рисунке 5 (верхняя часть) вместе с расчетным снижением активности вследствие радиоактивного распада 1311. При использовании за время измерений, например, трех контрольных (калибровочных) источников на таком графике должны были бы обнаружиться три серии точек, укладывающихся
1311
на прямые в соответствии с распадом I.
Как видно из рисунка 5, можно предположить, что на установке “Гамма” были использованы 4 калибровочных источника. Однако для первой серии (до 30 суток после аварии) активности контрольных источников близки к теоретической прямой за исключением интервала 17-19 мая 1986 г. (21 -23 сутки). С учетом того, что более поздние измерения контрольных источников в этой серии близки к теоретической прямой (т.е. эту серию можно считать порождением одного контрольного источника), мы ввели необходимые поправки для указанного выше интервала времени. Таким образом, для периода 17-19 мая 1986 г. мы уменьшили активности контрольных источников по соответствующим записям в рабочих журналах так, чтобы они соответствовали распаду одного и того же контрольного источника 1311. Такая процедура, разумеется, не дает гарантии получения надежных данных по измерениям инкорпорированной активности в рассматриваемый период, но других способов объяснения и ликвидации обнаруженных противоречий мы предложить не смогли.
Существенной технической характеристикой установки является стабильность чувствительности при проведении измерений. Нами в 1994 г. была экспериментально определена чувствительность установки с использованием калиброванных источников 1311. Работы проводились совместно с лабораторией клинической дозиметрии Брянского онкодиспансера. Для калибровки установки, функционирование которой в режиме счета контролировалось спектрометром, исполь-
1311
зовались два источника I с активностью на момент измерения (01.11.1994 г.) - 6.9 мкКи (0.255 МБк) и 10.68 мкКи (0.395 МБк).
Радиоактивный раствор 1311 был помещен в две герметичные полиэтиленовые цилиндрические капсулы диаметром 1.25 см и длиной 4.5 см. В каждой ампуле находилось 5 мл раствора с радионуклидами 1311. Полученные таким образом
источники калибровались в 4П-геометрии на установке РЖГ-07ц в лаборатории радиоизотопных методов исследования МРНЦ РАМН.
При калибровке установки “Гамма” в 1994 г. с
1311
использованием указанных выше источников I было измерено энергетическое разрешение детектора, использованного в измерениях мая-июня 1986 г. Разрешение на основной линии 1311 оказалось равным 18%. Измерения были проведены в следующей геометрии:
1) два источника 1311 располагались на горизонтальной поверхности в виде латинской буквы V
с углом раствора 45°;
2) детектор с коллиматором располагался вертикально над источниками на различных расстояниях от горизонтальной поверхности.
Рис. 5. Изменение характеристик радиометрической установки "Гамма" в 1986 г., оцененные по записям в рабочих журналах и по данным нашей калибровки в 1994 г.
Ак - активность калибровочного источника
і - время после аварии.
I; I - чувствительность установки "Гамма";
При измерениях в мае-июне 1986 г. край коллиматора детектора находился в горизонтальном положении у подбородка обследуемого. Для оценки эффекта экранировки излучения радионуклидов йода в щитовидной железе прилегающими тканями нами были проведены измерения излучения от источника в виде буквы V с учетом экранирования источника оргстеклом различной толщины. В зависимости от возраста обследуемого расстояние между передним краем коллиматора и поверхностью кожи в области щитовидной железы могло изменяться от 3 до 7 см. Геометрия измерений и
параметры выбирались так, чтобы смоделировать условия измерений в 1986 г.
Текущий контроль измерений при помощи многоканального спектрометра с ПЭВМ позволил установить нижний и верхний пороги дискриминации сигнала детектора таким образом, чтобы зарегистрировать фотопик поглощения излучения 131! полностью. При этом число импульсов, зарегистрированных установкой не более, чем на 0.5%, отличалось от площади фотопика, оцененной при обработке спектра ПЭВМ. Результаты измерений представлены в таблице 2.
Таблица 2
Результаты измерений калиброванных источников 1311 на радиометрической установке “Гамма” Брянского онкодиспансера в 1994 г.
с( - расстояние между краем коллиматора и поверхностью, на которую были помещены источники, см;
АІ - толщина защиты из оргстекла, мм;
N - число импульсов, зарегистрированных в области фотопика 1311 за интервал
времени АТ = 60 с (с вычитанием фона); п - скорость счета, ипм/с;
Фон измерений составлял, в среднем, 25 импульсов за 60 с.
№ п/п см АІ, мм N имп. п, имп/с
1 4 0 6521 108.7
2 6 0 5533 92.2
3 10 0 4225 70.4
4 14 0 3370 56.2
5 4 0 6699 111.7
6 4 2.15 6430 107.2
7 5 0 6085 101.4
8 5 2.15 5898 98.3
9 5 4.9 5820 97.0
10 5 8.4 5611 93.5
11* 6.5 0 5742 95.7
12* 9 0 4740 79.0
13* 12 0 3606 60.1
* - измерения проведены так же, как и в 1986 г. Детектор располагался над полуоткрытым свинцовым контейнером с калибровочным источником 1311.
Как можно видеть из данных таблицы 2, при изменении расстояния между краем коллиматора и плоскостью расположения источников от 4 до 6 см скорость регистрации уменьшается на 17% при измерениях источников без защиты. 5 мм защиты из оргстекла снижают поток нерассеянного излучения еще на 5%. Таким образом, только за счет неопределенности геометрии измерений в 1986 г. ошибка определения инкорпорированной активности 1311 могла составлять 20 - 25%.
В таблице 2 результаты с 8 по 10 получены при измерениях источников на расстоянии 5 см с защитой из оргстекла, 11 вариант - измерения в полуоткрытом контейнере. Анализ показывает, что измерения в пределах погрешности совпадают. Следовательно, результаты калибровки установки “Гамма” в 1986 г. по принятой в то время методике, основанные на измерении источников в полуоткрытом свинцовом контейнере, следует признать обоснованными. Возможная методическая погрешность за счет неопределенности геометрии измерений могла составить 25%. Значительно большую погрешность в измерения могли вносить погрешности измерения активности калибровочного источника в 1986 г. и изменения порогов дискриминации.
На рисунке 5 (нижняя часть) представлена оцененная по рабочим журналам 1986 г. чувствительность установки "Гамма" в зависимости от времени при проведении массовых измерений. На этом же рисунке сплошной прямой (условно) показана чувствительность, измеренная нами в 1994 г. По данным 1994 г. (табл. 2) чувствительность установки “Гамма” составила около 0.15 имп/с/кБк. По данным же измерений в рабочих журналах она изменялась от 0.00067 до 0.46 имп/с/кБк. Резкое изменение чувствительности установки в период 30-45 сутки после аварии явилось следствием конструкционных модификаций функционирующей установки [22].
Существенное изменение за период проведения массовых обследований чувствительности установки могло бы исказить оценки активности в щитовидной железе, если бы измерения калибровочного источника и пациента проводились в разное время. Однако, так как процедура измерения была основана на сопоставлении активности в щитовидной железе и активности калибровочного источника, оцененных в одно и то же время, т.е. при одинаковой чувствительности установки [23], то можно считать результаты измерений приемлемыми для последующей оценки поглощенных доз в щитовидной железе.
3. Анализ результатов радиометрии щитовидной железы у жителей загрязненных районов Калужской области
Измерения инкорпорированной в щитовидной
1311
железе активности I у жителей загрязненных населенных пунктов Калужской области были выполнены в мае-июне 1986 г. выездными бригадами сотрудников МРНЦ РАМН. Для массового обследования использовался метод оценки лучевых нагрузок в щитовидной железе по однократному измерению мощности экспозиционной дозы (МЭД) у-излучения вблизи гортани радиометром типа
СРП-68-01 [26]. Согласно этой методике актив-
131 ,
ность I в щитовидной железе в момент времени Ь можно было оценить по формуле:
а = к • в • [рл(г0) - Р3 (г0)], (13)
где к - поправочный коэффициент конкретного прибора, изменяющийся от 1 до 1.6;
в - градуировочная константа, связывающая показания прибора с величиной активности 1311 в щитовидной железе, равная 1/180 мкКи/(мкР/ч);
Рф„) - МЭД вблизи щитовидной железы;
Рз(Ь) - МЭД в помещении, где проводились измерения в отсутствие обследуемого.
Здесь уместно заметить, что в методическом руководстве [12] в качестве Рз(Ь) предлагается использовать результат измерения МЭД при расположении детектора “вплотную к плечевой части руки” обследуемого. При этом в качестве градуировочного коэффициента в предлагается использовать значения:
1/710 - для детей, возраст которых меньше 3-х лет;
1/540 - для детей, возраст которых находится в интервале 3-10 лет;
1/360 - для всех остальных обследованных.
В работе [24] для коэффициента в рекомендуются следующие значения:
1/290 - для детей, возраст которых находится в интервале 1 -8 лет;
1/250 - для детей, возраст которых находится в интервале 8-16 лет;
1/220 - для всех остальных обследованных.
В методическом руководстве [25] для коэффициента в рекомендуется значение 1/165.
Как можно видеть, в различных работах предлагаются значительно отличающиеся друг от друга значения градуировочного коэффициента, особенно в работе [12], что может существенно вли-
131
ять на оценку инкорпорированной активности I.
В формуле (13) неявно предполагается, что вклад в Р1 вносит только излучение 1311, накопленного в щитовидной железе и, что тело обследуемого заметно не экранирует детектор радиометра-дозиметра СРП-68-01. На самом деле, так называемое "физиологическое" распределение йода приводит к его наличию в крови, слюнных железах, ЖКТ, мочевом пузыре и других органах человека. Следует ожидать и присутствие радионуклидов цезия в теле обследуемого, проживающего на загрязненной территории. Эти факторы можно учесть, если проведено еще одно измерение Рг, например, в области бедра или печени, и известна величина экранирования фонового излучения вблизи измеряемых участков тела.
Обозначим соответственно временные зависимости щв(У - активности 1311 в щитовидной железе (э = 1), 1311 вне щитовидной железы (э = 2) и 137Сэ во всем теле (э = 3) для конкретного индивидуума. Пусть далее квх’у,‘ - коэффициент перехода от соответствующей активности к МЭД, измеряемой детектором на поверхности тела в точке с координатами (х,у) в момент времени I; 8’уЛ - коэффициент экранирования детектора телом человека в точке (х,у) в момент I.
Общие уравнения, определяющие МЭД в момент времени ^ в точках 1 (вблизи гортани - Р1) и 2 (вблизи печени - Р2), можно записать в виде:
3
Р V,) - Р, = £ к^ + 8Г • Р3, =1,2.
в =1
(14)
Для решения этой системы относительно ф1 необходимо сделать ряд допущений и дополнительных измерений.
В таблице 3 приведены результаты наших модельных исследований экранирования детектора СРП-68-01 (варианты облучения 1-8), а также детектора дозиметра “Фотон” (вариант облучения -9). Полиэтиленовая канистра (фантом) размером 34x30x10 см3 и объемом 10 л, заполненная водой, устанавливалась на высоте 40 см в вертикальном или горизонтальном положении, моделируя тем самым различные участки тела сидящего человека (ребенка).
у-излучение в помещении, где проводились радиометрическое обследование в 1986 г., моделировалось с помощью у-излучения от естественных источников внутри кирпичных зданий с бетонными перекрытиями, а также у-излучения моделируемых кольцевых источников радиусом 2
131 131,
м: I; I в защитном свинцовом контейнере тол-
щиной 20 мм; 137Сэ. Моделирование кольцевого источника осуществлялось поворотом фантома на 45°С вокруг детектора при неизменном положении "точечного" источника и детектора. Коэффициент
Как следует из данных таблицы 3, при использовании радиометра-дозиметра СРП-68-01 эффект экранирования детектора использованным фантомом не выявлен, что, по-видимому, объясняется большей эффективностью регистрации
экранирования 8 рассчитывался как отношение средних значений МЭД в присутствии и отсутствии фантома, а для кольцевого источника и интегрированием 8 для всех положений фантома.
сцинтилляционным датчиком СРП-68-01 более “мягкого” рассеянного и отраженного излучений, чем падающего. Измерения с газоразрядным датчиком дозиметра "Фотон", у которого "ход с жесткостью" скомпенсирован с точностью 30% в интер-
Таблица 3
Коэффициент экранирования д детектора радиометра-дозиметра СРП-68-01 (варианты 1-8) и дозиметра “Фотон” (вариант 9) с использованием у-излучения естественных и искусственных (1311, 1 7Оэ) источников облучения фантома
Вариант
геометрии
облучения
Расположение фантома и детектора
Источники
у-излучения
МЭД, мкР/ч
Естественные
11.39 ± 0.06
1.041 ± 0.010
Естественные
11.05 ± 0.10
1.039 ± 0.019
/7
У
Естественные
11.49 ± 0.10
1.063 ± 0.020
Естественные
11.25 ± 0.10
1.001 ± 0.010
Естественные
11.46 ± 0.10
1.092 ± 0.01
Естественные + кольцевой источник 137Св
23 ± 1
1.00 ± 0.10
Естественные + кольцевой источник 1311
377 ± 15
1.00 ± 0.08
Естественные + кольцевой источник 1311 в защитном контейнере
132 ± 6
1.05 ± 0.09
Естественные
12.16 ± 0.142
0.962 ± 0.025
1 - естественный фон в помещении составлял 12.65 ± 0.11 мкР/ч;
2 - при измерении дозиметром СРП-68-01 МЭД составила 8.09 ± 0.04 мкР/ч.
2
3
4
5
1
6
7
8
9
вале энергий 0.1-4 МэВ, подтверждает это предположение (вариант 9 табл. 3).
В таблице 4 приведены результаты нашей оценки коэффициентов экранирования у-излуче-ния естественных источников при расположении детектора СРП-68-01 у гортани (д2) и печени (д22) сидящего человека. Эти коэффициенты практиче-
ски не отличаются для данного человека, близки к единице, но уменьшаются с увеличением роста и веса. В последующих расчетах было принято, что 8' = 8 = 8 = 8 и равно 1.0 - для детей до 14 лет;
0.95 - для подростков от 14 до 18 лет и 0.90 - для людей старше 18 лет.
Таблица 4
Коэффициенты экранирования у-излучения естественных источников при расположении детектора дозиметра СРП-68-01 возле гортани д и печени д2 в зависимости от антропометрических показателей обследованного
№ Вес, Рост, Гортань Печень
п/п кг см МЭД*, мкР/ч || ді МЭД*, мкР/ч || д2
1 115 172 8.41 ± 0.18 0.95 ± 0.03 8.54 ± 0.17 0.90 ± 0.03
2 80 180 11.22 ± 0.11 0.91 ± 0.02 11.48 ± 0.11 0.89 ± 0.02
3 66 172 8.29 ± 0.17 0.91 ± 0.03 8.20 ± 0.19 0.93 ± 0.04
4 56 165 11.22 ± 0.11 0.92 ± 0.02 11.48 ± 0.11 0.95 ± 0.02
5 55 165 11.22 ± 0.93 0.93 ± 0.02 11.48 ± 0.11 0.95 ± 0.02
6 15 95 8.07 ± 0.13 1.00 ± 0.03 8.07 ± 0.13 1.01 ±0.04
* - указано среднее по серии измерений значение МЭД в точке расположения детектора в отсутствие обследуемого.
Для оценки инкорпорированной активности 131! в щитовидной железе необходимо решить систему (14) относительно ф1. Введем вспомогательные величины:
ес* = Р12 -82 -Рз2 .
Р22 -82 -Рз2 '
, = Р13 -83-Рз3 Р23 -83 -Р33’
которые могут быть оценены по измерениям МЭД у гортани и печени, когда в теле обследуемого находятся только радионуклиды Сэ или I, соответственно. Тогда, с учетом (14) и равенства коэффициентов экранирования 81= =82=8, активность
1311
I в щитовидной железе в момент измерения МЭД у гортани и печени будет определяться формулой:
а - ч;= Р-е‘-Р21 -
- 4 (ес"-е‘)-(Рп -82-Р2 ) - (15)
Я3
-8'-( 1 -е') -Р31].
Здесь поправочный коэффициент у определяется выражением
к 21 кЛЛ ■4 к1 к2
г=1 - кг-к?
и, в основном, учитывает вклад у- излучения щитовидной железы при измерении МЭД в области печени. Как показали наши измерения, моделирующие условия индивидуальной радиометрии в 1986 г., этот коэффициент даже для новорожденных с точностью не хуже 10% можно принять равным 1. Для лиц старшего возраста погрешность приближения у = 1 значительно меньше.
Значение е в (далее мы будем его называть коэффициентом “подсветки” детектора СРП-68-01 у-излучением 137Сэ, использованного при радиометрии щитовидной железы) было оценено по результатам наших измерений МЭД вблизи гортани, печени детектором СРП-68-01, проведенных у 73 жителей Ульяновского района Калужской области в июле 1986 г., когда радиоактивный йод практически распался. Далее для анализа были выбраны 21 чел., у которых результаты измерений существенно (не менее, чем в 1.5 раза) превышали МЭД в помещении. На рисунке 6 приведены значения коэффициента ес в зависимости от возраста обследованных. Анализ не выявил существенной зависимости ес от возраста. Среднее значение ес составило 0.875±0.026.
Средняя величина е была рассчитана по результатам измерений МЭД у гортани и печени 3-х больных с удаленной щитовидной железой, примерно, через неделю после перорального введе-
131,
ния раствора натрия йодида с I в отделении лечения открытыми радионуклидами МРНЦ РАМН и оказалась равной 1.13 ± 0.09. При компьютерной сцинтиграфии этих больных отмечалась фиксация 131! в слюнных железах и ЖКТ. Эти исследования проводились на больных с опорожненным мочевым пузырем, где может накапливаться значительное количество выводимого из организма йода. К сожалению, это условие не выполнялось при
массовых радиометрических измерениях жителей Калужской области в 1986 г. Наличие 131! в мочевом пузыре увеличивает его вклад в значение МЭД вблизи печени при оценке е, что приводит к уменьшению е. С учетом этого мы использовали приближение ес = е = е = 0.875. С учетом всех сделанных приближений формулу (15) можно записать в виде:
А = кв[Рлл-є-Р2 -д- (1 -є;-Рз1 ].
(16)
Т, лет
Рис. 6. Коэффициент есг, оцененный по измерениям МЭД возле гортани и печени, проведенных в июле 1986 г. в зависимости от возраста (Т) обследованного.
Сравнивая формулы (13) (вычисленную по ней активность обозначим А1) и (16) (вычисленную по ней активность обозначим А2), легко показать, что учет “подсветки” и экранировки детектора СРП-68-
01 приводит к изменению индивидуальной оцененной активности на величину А.
А - а2 = А =
= кв[є-(Р2Л-д-Рз1) - (17)
- (1 -д)Рз1 ].
Как видно из формулы (17) величина смещения зависит от инкорпорированной активности радионуклидов цезия (через МЭД в области печени -Р21), МЭД внешнего облучения детектора в помещении, где проводились измерения инкорпорированной активности 131! (Рз1), и возраста обследуемого (через коэффициент экранирования 8). Параметр А может иметь различные значения из-за двух конкурирующих факторов - “подсветки” и экранирования детектора. По имеющимся у нас полностью верифицированным данным индивидуальной радиометрии в 1986 г. (измерения в области гортани и печени) для 747 жителей Калужской об-
ласти мы отобрали те пары, в которых показания приборов у гортани и у печени не менее, чем в 1.5 раза больше МЭД в помещении, где проводилась индивидуальная радиометрия щитовидной железы. По такой группе из 82 чел. было оценено среднее значение поправки А: 3.41 ±0.41 кБк
(0.092±0.012 мкКи). Результаты сравнения оценок инкорпорированной активности 131! по формулам (13) и (16) представлены на рисунке 7.
Как видно из рисунка индивидуальные А в основном близки к указанному выше среднему зна-
чению. Это дает основание для использования среднего значения А для группы обследованных в Калужской области с неизвестными данными измерений МЭД в области печени.
Таким образом, проведенный анализ части данных индивидуальной радиометрии щитовидной железы жителей ряда районов Калужской области в мае-июне 1986 г. показал их пригодность для получения оценок поглощенных доз в щитовидной железе после введения необходимых поправок.
Ш
А2, кБк
Рис. 7. Роль учета содержания радионуклидов цезия и йода, распределенных во всем теле (“подсветки”) и экранирования фона при измерении инкорпорированной активности 131! в щитовидной железе.
А1 - оцененная активность 131! без учета “подсветки” и экранирования детектора СРП-68-01;
А2 - оцененная активность 131! с учетом “подсветки” и экранирования детектора.
Сплошная линия и формула - регрессионное соотношение между А1 и А2.
4. Поглощенные дозы облучения щитовидной железы от инкорпорированного 131!
Результаты индивидуальных измерений инкорпорированной активности у жителей двух населенных пунктов Брянской и Калужской областей представлены на рисунках 8 и 9 для различных возрастных групп. На рисунках показаны средние значения инкорпорированной активности 1311 и стандартные ошибки средних значений (при наличии достаточного числа измерений) в зависимости
от времени. Сплошной линией на рисунках показана рассчитанная нами теоретическая зависи-
1311
мость инкорпорированной активности I в щитовидной железе от времени.
Расчеты проведены для среднего по группе возраста и средней скорости поступления, которая была оценена по индивидуальным измерениям, и в модели характеризуется радиоэкологическим параметром а, см (4).
Сопоставление инструментальных измерений и расчета по модели данной работы показывает, что массовое обследование населения в Брянской
области было начато спустя несколько дней после прогнозируемого момента достижения максимального содержания инкорпорированной активности 1311 в щитовидной железе. Измерения продолжались вплоть до полного радиоактивного распада 1311. Анализ данных рисунков 8 и 9 показывает, что массовое обследование населения в Калужской
области было начато вскоре после достижения второго прогнозируемого максимума. Качественное отличие от Брянской области заключалось в том, что обследование в Калужской области продолжалось в течение короткого периода времени, но охватило, практически, все детское население загрязненных территорий [10].
Рис. 8. Средние измеренные активности I в щитовидной железе А у жителей различных возрастных групп г. Новозыбкова Брянской области в зависимости от времени; f - время после аварии.
Сплошная линия - расчет по нашей модели для средней скорости поступления активности железу, определяемой коэффициентом а= 0.16, см (4).
'I в щитовидную
На рисунках 10-13 представлены распределения жителей Брянской и Калужской областей (с имеющимися в распоряжении авторов результатами индивидуальной радиометрии - именно этот контингент имеется далее ввиду, когда в работе упоминаются жители Брянской и Калужской областей) по поглощенным дозам в щитовидной железе для различных возрастных групп.
Анализ результатов, представленных на рисунках 10-13, приводит к следующим заключениям.
Средние поглощенные дозы в щитовидной железе снижаются в 5-10 раз при переходе от младшей возрастной группы к взрослым, согласуясь с известной зависимостью (рис. 1). Указанная закономерность проявляется для жителей как Брянской, так и Калужской областей. Распределения показывают значимую долю доз, превышающих как вероятные, так и средние значения в 5-10 раз. Причина состоит в индивидуальных особенностях рациона, режима пребывания на загрязненной территории и других факторов, определяющих индивидуальную поглощенную дозу.
Средние поглощенные дозы в щитовидной железе по Брянской области, согласно расчетам данной работы, больше, чем по Калужской области от 5 до 15 раз для различных возрастных групп (см. выделенный текст ниже рис. 8). Соотношение поглощенных доз в щитовидной железе для жителей двух областей отражает особенности радиоэкологической обстановки в мае-июне 1986 г. Основное загрязнение территории Брянской области произошло 28-30 апреля 1986 г. и характеризовалось большими значениями плотности поверхностного загрязнения радионуклидами йода по сравнению с территорией Калужской области [4, 7].
Указанные радиоэкологические особенности нашли количественное подтверждение в совокупности индивидуальных доз, полученных на основе реконструкции динамики загрязнения территорий 1311 и измерений инкорпорированной в щитовидной железе активности 1311.
Необходимо отметить, что средние дозы для Брянской области, полученные в данной работе по отдельным населенным пунктам, нельзя исполь-
зовать для всей области и они могут отличаться от использованных в работе [9] для оценки коллективной дозы и прогноза выхода радиационно-индуцированных канцерогенных новообразований щитовидной железы.
В работе [9] представлены дозы, рассчитанные в двух вариантах: без учета защитных мероприятий и с учетом проведения массовых защитных мероприятий в период на 8-15 сутки после аварии. При одинаковых исходных данных по инкорпорированной активности наши оценки поглощенных доз несколько выше варианта [9] без учета защитных мероприятий, но ниже расчетов [9] в предположении их проведения.
В наших расчетах не использовались данные работы [9] о имевших место массовых защитных мероприятиях, ограничивших поступление радиоактивного йода пероральным путем с загрязненным молоком. Указанный аспект проблемы оценки доз предполагается детально проанализировать в последующей публикации, где будут представлены данные индивидуального опроса жителей загрязненных районов Брянской и Калуж-
ской областей.
Рис. 9. Средние измеренные активности I в щитовидной железе А у жителей различных возрастных групп с. Ульяново Калужской области в зависимости от времени Г после аварии, а= 0.55.
20-
10-
100
Среднее 86.7 сГр
Станд.откл 198 сГр
Максимум 1250 сГр
Выборка 699 чел.
200
300
400
500
600
Э, сГр
Рис. 10. Распределение жителей загрязненных населенных пунктов Брянской области по поглощенной дозе в щитовидной железе й для всех возрастных групп; Ы, % - доля обследованных.
Рис. 11. Распределение жителей загрязненных населенных пунктов Брянской области по поглощенной дозе в щитовидной железе й для различных возрастных групп; Ы, % - доля обследованных.
0
0
10-
Все возрастные группы
Среднее 7.1 сГр
Станд.откл. 10.1 сГр
Максимум 193 сГр
Выборка 644 чел.
40
60
Р, сГр
Рис. 12. Распределение жителей загрязненных населенных пунктов Калужской области по поглощенной дозе в щитовидной железе й для всех возрастных групп; Ы, % - доля обследованных.
Рис. 13. Распределение жителей загрязненных населенных пунктов Калужской области по поглощенной дозе в щитовидной железе й для различных возрастных групп; Ы, % - доля обследованных.
5
0
Данных индивидуальной радиометрии щитовидной железы, необходимых для корректной оценки поглощенных доз в щитовидной железе для жителей загрязненных территорий, много меньше числа жителей. Следовательно, для оценки популяционной дозы необходимо использовать какие-то иные способы. Наиболее распространенным способом является оценка поглощенной дозы в щитовидной железе по средней плотности выпадения 137Сэ в населенном пункте [9, 11] с использованием статистической гипотезы:
й = а + Ь о, (18)
где й - средняя для группы лиц поглощенная доза в щитовидной железе;
а, Ь - параметры;
о - средняя плотность загрязнения почвы 137Сэ.
В работе [9] параметр а в уравнении (18) полагается равным 0; в работе [11] - не равен 0 и зависит (как и параметр Ь) от географического положения населенного пункта (принадлежность к тому или иному административному району). Строгий статистический анализ гипотезы (18) должен учитывать следующее принципиально важное обстоятельство.
Индивидуальная поглощенная доза й в щитовидной железе является случайной величиной с неизвестным в общем случае законом распределения. Представленные нами распределения поглощенных доз (рис. 10-13) показывают, что закон распределения й достаточно сложный. Можно полагать, что он близок к логарифмически нормальному распределению (для всех распределений на рис. 10-13 среднеквадратичное отклонение поглощенной дозы порядка среднего значения).
Следовательно, при строгом анализе гипотезы (18), на самом деле, необходимо ввести дополнительное слагаемое Ж - логарифмически нормально распределенную случайную величину с нулевым математическим ожиданием и неизвестной дисперсией вЖ2 (которую также нужно оценивать, как и параметры а и Ь). Неизвестная дисперсия вЖ в общем случае зависит от о и ее закона распределения (также логнормального).
После нахождения параметров уравнения (18) методом максимума правдоподобия следует на используемой выборке проверить высказанную гипотезу о случайной величине Ж (нулевое математическое ожидание и принадлежность к классу логарифмически нормальных распределений). Только после такой процедуры при условии статистической значимости оценок параметров можно считать часто используемую формулу (18) строго обоснованной. В работах [9, 11] такого рода оценки не проделаны, а использованы общепринятые
формулы метода наименьших квадратов (для случайных величин с нормальным законом распределения).
Таким образом очевидно, что гипотезу (18) в настоящее время в строгом смысле нельзя считать обоснованной. В следующей статье мы рассмотрим обсуждаемый вопрос после уточнения динамики выпадений радионуклидов йода с учетом данных о его выпадениях на планшеты [2]. При этом мы также включим в рассмотрение оставшиеся данные индивидуальной радиометрии после их верификации. В этой работе мы приведем лишь исходные данные для такого анализа.
На рисунке 14 представлено сопоставление средних поглощенных доз в щитовидной железе для различных возрастных групп жителей Брянской области со средней плотностью загрязнения населенных пунктов 137Сэ. На рисунке также показаны оцененные коэффициенты корреляции г между индивидуальными значениями поглощенных доз в щитовидной железе и средней плотностью загрязнения населенных пунктов 137Сэ. Как видно из рисунков, малость коэффициента корреляции не позволяет на данном этапе строить гипотезу о линейной связи между средней поглощенной дозой в щитовидной железе и средней плотностью загрязнения населенного пункта 137Сэ.
Соотношение средних поглощенных доз в щитовидной железе и плотности загрязнения населенных пунктов 137Сэ может быть искажено в случае включения в анализ жителей городов и населенных пунктов городского типа. Жители подобных населенных пунктов потребляли молоко, полученное путем смешивания продукции, поступившей из различных мест. Типичным примером является ситуация в поселке Красная Гора Красногорского района Брянской области. Как впервые отмечено в работе [9], инкорпорированная активность 1311 в щитовидной железе у жителей указанного населенного пункта существенно превышает прогнозируемую активность на основе плотности загрязнения 137Сэ, составляющей 218 кБк/м2. Причина состоит в том, что в поселок городского типа Красная Гора поступало молоко из близлежащих сильно загрязненных территорий (до 2960 кБк/м2 137Сэ), которое потреблялось населением, что влияло на
131,
величину инкорпорированной активности I, а ,следовательно, и на величину поглощенной дозы в щитовидной железе.
Совокупность представленных результатов не позволяет на данном этапе принять гипотезу о соотношении поглощенных доз в щитовидной железе и плотности загрязнения населенных пунктов 137Сэ в виде зависимости (18) даже без применения строгого подхода, описанного выше. Следует также учесть, что по данным анализа результатов гамма-спектрометрии проб почвы в Калужской
области [4] коэффициент корреляции между плот- является продолжение работы с привлечением
всех имеющихся данных измерений 1311 в 1986 г.
ностью выпадений 1311 и 137Сэ около 0.7, что (с учетом изложенного выше) также является аргументом в пользу отказа от обсуждаемой гипотезы. Мы полагаем, что методически более правильным
по уточнению динамики и плотности выпадения
131
I на загрязненных территориях СНГ.
Рис. 14. Сопоставление средних поглощенных доз в щитовидной железе < й > у жителей загрязненных районов Брянской области в зависимости от плотности загрязнения населенного пункта о изотопом 137Сэ; г - коэффициент корреляции между индивидуальными дозам и средней плотностью загрязнения 137Сэ.
Заключение и выводы
Пространственно-временные характеристики
процесса формирования радиоактивного загрязнения территорий является значимым фактором, который необходимо учитывать в оценках поглощенных доз в щитовидной железе. Количественно подтверждена необходимость нового методического подхода к расчету доз, основанного на ретроспективной реконструкции динамики радиоактивного загрязнения.
Проведенная верификация данных индивидуальной радиометрии жителей Брянской области,
полученных в Брянском онкодиспансере в мае-июне 1986 г., показала их приемлемость для последующей оценки поглощенной дозы в щитовидной железе.
Проведенная верификация данных индивидуальной радиометрии щитовидной железы у жителей Калужской области, полученных сотрудниками МРНЦ РАМН в мае-июне 1986 г. с помощью радиометров-дозиметров СРП-68-01, показала необходимость введения поправки, которая, как правило, уменьшает оцененные ранее активности инкорпорированного 1311. Среднее значение поправки
составляет примерно 0.1 мкКи и она не зависит от возраста обследуемого.
Средние поглощенные дозы в щитовидной железе у жителей ряда загрязненных населенных пунктов Брянской области больше, чем в Калужской области от 5 до 15 раз по различным возрастным группам.
На использованном массиве данных индивидуальной радиометрии щитовидной железы жителей Брянской области не получила количественного подтверждения гипотеза [9, 11] о существовании зависимости вида D = a + Ьа, где D - средняя доза в щитовидной железе; а - плотность загрязнения почвы 137Cs; a, Ь - константы.
В заключение авторы считают своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность профессору Е.Г.Матвеенко, руководителям отделений Г.А.Давыдову и Б.Я.Дроздовскому (МРНЦ РАМН), Г.Е.Балевой (Брянский онкодиспансер), директору информационно-вычислительного центра Управления здравоохранения администрации Брянской области Б.Г. Квитко и руководителю лаборатории клинической дозиметрии Брянского онкодиспансера В.Н.Антропову за поддержку в работе, содействие в сборе и обработке данных, а также сотрудникам лаборатории радиационно-экологической информатики МРНЦ РАМН О.М.Клоковой и Т.И.Хвостуновой за тщательную работу с исходными данными.
Литература
1. Buzulukov Yu.P. and Dobrynin Yu.L. Release of radionuclides during the Chernobyl accident //The Chernobyl papers, Vol. 1 - Doses to the Soviet population and early health effects studies/Ed. Steven E. Merwin and Michail Balonov. - Washington: REPS, 1993. - P. 3-
22.
2. Махонько К.П., Козлова Е.Г., Волокитин А.А. Динамика накопления радиойода на почве и реконструкция доз от его излучения на территории, загрязненной после Чернобыльской аварии//Радиация и риск. Настоящий выпуск. - С. 140-191.
3. Махонько К.П., Козлова Е.Г., Силантьев А.Н. и др. Загрязнение местности 131I после аварии на Чернобыльской АЭС и оценки верхних дозовых нагрузок от его излучения//Атомная энергия. - 1992. - Т. 72, Вып. 4. - С. 377-382.
4. Питкевич В.А., Шершаков В.М., Дуба В.В. и др. Реконструкция радионуклидного состава выпадений на территории России вследствие аварии на ЧАЭС//Радиация и риск. - 1993. - Вып. 3. - С. 62-93.
5. Чернобыль: радиоактивное загрязнение природных сред/Ред. Ю.А.Израэль. - С.-Петербург: Гидроме-теоиздат, 1990.
6. Седунов Ю.С., Борзилов В.А., Клепикова Н.В. и др. Физико-математическое моделирование регионального переноса в атмосфере радиоактивных веществ в результате аварии на Чернобыльской
АЭС//Метеорология и гидрология. - 1989. - № 9. - С. 5-10.
7. Питкевич В.А., Дуба В.В., Иванов В.К. и др. Методика реконструкции поглощенных доз внешнего облучения населения, проживающего на загрязненной вследствие аварии на ЧАЭС территории Рос-сии//Радиация и риск. - 1994. - Вып.4. - С. 95-112.
8. Вакуловский С.М., Шершаков В.М., Голубенков А.В. и др. Компьютерное информационное обеспечение задач анализа радиационной обстановки на территориях, загрязненных в результате аварии на Чернобыльской АЭС //Радиация и риск. - 1993. -Вып. 3. - С. 39-61.
9. Zvonova I.A., Balonov M.I. Radioiodine dosimetry and prediction of consequences of thyroid exposure of the Russian population following the Chernobyl acci-dent//The Chernobyl papers, Vol. 1 - Doses to the Soviet population and early health effects studies/Ed. Steven E. Merwin and Michail Balonov. - Washington: REPS, 1993. - P.71-126.
10. Цыб А.Ф., Степаненко В.Ф., Питкевич В.А. и др. Организационные, методические и информационные аспекты массового индивидуального дозиметрического обследования населения в зонах радиоактивного загрязнения вследствие аварии на ЧАЭС/Медицинские аспекты аварии на ЧАЭС. - Киев: Здоров’я, 1988. - С.193-197.
11. Цыб А.Ф., Степаненко В.Ф., Гаврилин Ю.М. и др. Проблема ретроспективной оценки доз облучения населения вследствие аварии в Чернобыле: особенности формирования, структура и уровни облучения по данным прямых измерений. Часть 1: дозы внутреннего облучения щитовидной железы. ВОЗ. Международная программа по медицинским последствиям Чернобыльской аварии (IPHECA). Документ WHO/EOS/94.14. - Женева, 1994.
12. Арефьева З.С., Бадьин В.И., Гаврилин Ю.И. и др. Руководство по оценке доз облучения щитовидной железы при поступлении радиоактивных изотопов йода в организм человека. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 80 с.
13. Likhtarev I.A. Gulko G.M., Kairo I.A. et al. Thyroid doses resulting from the Ukraine Chernobyl accident-part 1 : dose estimates for the population of Kiev//Health Physics. - 1994. - V. 66, №2. - P. 137-146.
14. Peterson H.T., Smith J.M. Guides for predicting thyroid dose from environmental measurements following radioiodine releases. - US Public Health Service, National Center for Radiological Health, Rockville, Maryland, 1970.
15. Tamplin A.R. 131I, 133I and cow milk//UCRL-14148, 1965.
16. Garner R.J. A mathematical analysis of the transfer of fission products to cow's milk//Health Physics. - 1967. -V. 13. - P. 205.
17. International Commission on Radiological Protection. -Oxford: Pergamon Press; ISRP Publication 30, 1979.
18. Гусев Н.Г., Беляев В.А. Радиоактивные выбросы в биосфере. Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1991.
- С. 133.
19. ICRP. Radiation dose to patients from radiophar-macecuticals//ICRP publication № 53, Oxford, Pergamon Press, 1988.
20. Heinrichs K., Kaul A., Roedler H.D. Estimation of age dependent internal dose from radiopharmaceuti-cals//Phys. Med. Biology. - 1982. - V. 27. - P. 775-784.
21. Johnson J.R. Radioiodine dosimetry//Journal of Radioanal. Chemistry. - 1981. - V. 65, № 1-2. - P. 223-238.
22. Звонова И.А. С.-Петербург, Частное сообщение.
23. Антропов. В.Н. Брянск, Частное сообщение.
24. Кайдановский Г.Н.,
Долгирев Е.И.
Калибровка радиометров для массового контроля инкорпорированных радионуклидов 1311, 134Св, 137^, выполненная с помощью добровольцев//Радиация и риск. Настоящий выпуск. - С. 76-86.
25. Герасимов М.П., Левочкин Ф.К. Контроль поступления и содержания у-излучателей в организме человека с помощью радиометра СРП-68-01 //Дозиметрический и радиометрический контроль при работе с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений. Методическое руководство. Т. 2. Индивидуальный контроль. Радиометрия проб /Под ред. В.И.Гришмановского. - М.: Энерго-атомиздат, 1981. - С. 95.
26. Результаты дозиметрического и медицинского обследования населения ряда районов Калужской области, оказавшихся в зоне выпадения радиоактивных осадков вследствие аварии на ЧАЭС. Часть I. Радиационная обстановка, обследование щитовидной железы - поглощенные дозы за счет инкорпорированных изотопов йода и клинико-лабораторные данные: Отчет НИИМР АМН СССР. - Обнинск, 1987.
