CC BY
40
Модификация действующих методик реконструкции доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела жителей населенных пунктов Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на ЧАЭС в 1986 г.
Часть 4. Модифицированный метод стандартизации доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела жителей населенных пунктов Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на ЧАЭС за первый год после аварии
Власов О.К., Щукина Н.В.
ФГБУ МРНЦ Минздравсоцразвития России, Обнинск
Предложен метод расчета модифицированных стандартных доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела жителей населенных пунктов загрязненных областей РФ по результатам их радиометрии в 1986 г. Рассчитаны модифицированные стандартные дозы для всех жителей, занесенных в объединенную базу НРЭР и СПбНИИРГ данных радиометрии населения. Степенные регрессии средних по населенным пунктам модифицированных стандартных доз облучения от плотностей выпадения 137С практически не зависят ни от области, ни от типа населенных пунктов. Стандартная среднегеометрическая ошибка расчета стандартных доз по регрессионной зависимости равна 1,6-1,7. Стандартная среднегеометрическая ошибка оценки средней по населенному пункту доз внутреннего облучения щитовидной железы или всего тела жителя данного возраста равна 2,0-2,3.
Ключевые слова: авария на ЧАЭС, дозы, внутреннее облучение, щитовидная железа, радиометрия.
1. Вывод соотношений для расчета модифицированных стандартных доз
В работе [2] приведены результаты расчета стандартных доз внутреннего облучения щитовидной железы (ЩЖ) и всего тела жителей по результатам их радиометрии в 1986 г. В ней отмечается, что при использовании метода стандартизации доз, предложенного в [3, стр. 80138], выявляется параметрическая зависимость регрессионных коэффициентов от области и типа населенных пунктов (НП). Отмечается, что существование такой зависимости, в первую очередь, связано с региональными особенностями удельного загрязнения растительности пастбищ в период радиоактивных выпадений, обусловленными различием в ее биомассе за счет погодных условий весны года аварии. Рассмотрим некоторые общие подходы для исследования этого вопроса.
Приведем в общем виде соотношения, описывающие динамику транспорта радионуклидов по молочной цепочке.
а) Растительность пастбищ
Qngucw¡e9( *137,"vc",Rdep,t) - удельное загрязнение травы пастбищ (gr) радионуклидом (nucí) в районе (reg) на время (t) после аварии с учетом осадков в период выпадений, кБк/кг.
Власов О.К.* - зав. лаб., д.т.н.; Щукина Н.В. - научн. сотр. ФГБУ МРНЦ Минздравсоцразвития России.
* Контакты: 249036, Калужская обл., Обнинск, ул. Королева, 4. Тел.: (495) 956-94-12, (48439) 9-32-45; e-mail: nrer@obninsk.com.
nnuclreg,^ с л_______nuc,reg,iKgr,w^t («137’ vc" ,Rdep,tpast) ^-(¿gr +¿nuci)(t-tpgst)
Qgr,wet («137, vc ,Rdep,t) = °dep (°Í37)----------- reg„ ,,wH,,--------------------------e ■
Pgr (t> vc )
(1)
где d37 - плотность выпадения 137Cs в НП, кБк/м2; “vc” - параметр, характеризующий тип пастбища: v - естественные пастбища для частных коров, c - культурные пастбища для общественных коров; Rdep - осадки за время радиоактивных выпадений, мм; tr£S - время начала потребления травы пастбищ молочным скотом, сутки после аварии; ¿gr - скорость самоочищения травы пастбищ от радионуклида, 0,2 сутки-1; ¿nuc¡ - скорость распада радионуклида, сутки-1;
<0*37) - плотность выпадения радионуклида в НП, кБк/м2; (tr/ep’"vc") - плотность
пастбищной растительности в регионе, кг/м2; ^^W^^(<137, "vc",Rdep,trpast ) - коэффициент задержки радионуклида на траве пастбищ, безразм.
Представим величину K¡nUcWefg в виде:
KnSeg(<137 ,"vc",Rdep,tr;agst) = fWnrUî!dry(<137 (Rd(p))KngUC^yeg(trpeagst,"vc"), (2)
где fgucdlr/013i(R¡e[)) - отношение коэффициентов задержки радионуклида на траве пастбищ при выпадениях с осадками и без осадков (“сухих” выпадениях).
fnuc, « ,R )) ^№(<137 (Rdep),"vc",Rd,p,tPÍ,) (3)
fwet,diyl<137lRdep)) = Knucl,reg ,,ng ■■ íc„ ) '
Kgr,dry (lpast’ vc )
где Knucg’ryeg(tppast’ "vc") - коэффициент задержки радионуклида на траве пастбищ при сухих выпадениях радионуклида, безразм.;
¡¿nucljegftreg ,, ,, , ,snucl,reg,t„ ,, , -(¿gr +¿nuciH^st-td¿P) _
Kgr,dry \1рв$Л’ vc ) = Kgr,dry (tdep, vc )e =
= [1 - exp(-a0 ■ n ■ pgg (tdeP, " vc" je~(¿gr +¿nucl )'(tp*sl ~%dp p где а - константа, равная 1,75 м2/кг; n - доля сухого вещества во влажной биомассе травы пастбищ, 0,2; tdeP - время окончания радиоактивных выпадений в регионе, сутки после аварии.
В соответствии с таблицей 1.1 [3] отношение плотностей радионуклида к плотности выпадения 137Cs на территории РФ в пределах одного района можно принять постоянным:
)=constgUp’ reg<137. (5)
Введем величину:
K^d,.«) = Const^K^dp,«) ■ (6)
—nucl, reg„ где Kgr dy (tpast) - отношение удельного загрязнения травы пастбищ радионуклидом к
плотности выпадений 137Cs в НП, м2/кг.
С учетом (2-6) запишем (1) в виде:
Q™cl-reg( 0-137,"vc",Rdep,,t) _
0 Qnucl,reg/t (" ,,c" wfnucl>reg (0 /r ц pgr (tpast’ vc )e (Ядг +rnucl)(t tfJgst) ’ ( )
°137Qgr,dry ' tpast' vc ))Twet,dry (°137 (Rdep)) reg. ,, ,, . e
prgerg(t,"VC")
—nucl,reg
QnUCd’iyeg(tpast("vC")) _
K
gr,dry
(tpast)
Pgp* (tpast," VC" )
(8)
б) Молоко
QnU0!reg( °137’ "vC',Rdep,t) - удельное загрязнение молока в НП, кБк/кг.
С* гед( "VC",Rde„, t) = CT137Q™Ze9( W r vc" ))fZCm9Г«137 (Rtep ))K™("vc" )QZbT9(t),
(9)
где МГ0„("ус") - суточное потребление пастбищной растительности молочным скотом при
поступлении его с кормом, кг/сутки;
Qnuci,reg (t і _ г Qmilk,1 (t) _ J(
t e (Ліг +^nucl)t(r tpast )
t e R™W(A,t-T)dT,
^ Pgeg(trpeagst,"vc") prgeg(T,"Vc")
(10)
здесь *%£(*) - функция удержания радионуклида в организме коровы, безразм; для однока-
мерной модели молочной коровы ПП0с!(1) = е
Отметим, что без учета роста биомассы растительности и однокамерной модели молочной коровы временная зависимость ОЩ!’?*9(t) после интегрирования соотношения (10) принимает вид:
*nucl
e-Л™* (t—tpast ) e-roc! (t—tpast )
Qnucl,reg(t) _ e________ — e
Qmilk,1 (t) _
_ Л1 -Л
e
2 nuci
gr ______e rcow
rnucl _ л Л rgr _ rgr + rnucl,
(11)
(12)
что с точностью до константы совпадает с динамикой относительной активности I в молоке по модели [3] после начала выпаса молочных коров. с) Человек
QnmUck!’reg(A,0137 ,"vc",Rdep,"yes",t) - активность радионуклида в организме (137Cs в теле или 131I в ЩЖ) городского (c) или сельского (v) жителя возраста (А) на время аварии, проживающего в НП с плотностью выпадения 137Cs (о37), за счет потребления молока (milk) или зелени (gr) на время (t) после аварии.
ОПтиш;91Г,(А’°137 ,"УС",Ваер,")Ге*"Л) =
(13)
= М™1дЛА,чс)^г(Г1(т,"уез")0тис!;9ег9( <137,"ю",Пс1ер,т)Пптиаа(А^-т)6т
где мтЦ^д^А/^с" ) - суточное потребление молока или зелени городским или сельским индивидуумом (таблица 1 и рис. 1); ц(т," уев" ) - функция, учитывающая снижение потребления молока местного производства после введения контрмер или прекращение его потребления вследствие выезда с загрязненной территории - аналог коэффициента Ъ [2, стр. 96];
ИПтиСп(*) - функция удержания радионуклида в организме человека, безразм.
Таблица 1
Суточное потребление зелени и молока сельскими и городскими жителями
Возраст, лет Молоко, кг/сутки Возраст, лет Молоко, кг/сутки
сельский житель городской житель г/сутки сельский житель городской житель г/сутки
0 0,44 0,51 10 0,42 0,27 19
1 0,45 0,49 0 11 0,42 0,27 21
2 0,44 0,45 0 12 0,45 0,28 22
3 0,4 0,4 5 13 0,51 0,3 23
4 0,35 0,36 7 14 0,57 0,32 24
5 0,34 0,32 9 15 0,58 0,33 25
6 0,36 0,29 10 16 0,58 0,34 27
7 0,4 0,28 12 17 0,59 0,37 29
8 0,43 0,28 14 18 0,61 0,4 30
9 0,43 0,28 17 19 0,61 0,41 30
Рис. 1. Зависимость суточного потребления молока и зелени сельскими и городскими жителями от их возраста.
С учетом (9-10) запишем (13) в виде:
ОПтиИ;те?п(А,*137 ,*) = V137О9UСd’Уe9(tpastrvc"))fZ%9(V137 (^ер Ш^С^С" Ю ( А^С №7,!;^, 1(Т),
(14)
QÄi(t) _ £* п(т,"yes"QZkr(T)RZn(A,t-T)dT, (15)
lpast
или подставляя в (15) выражение (12) для (t) получим:
anucl,reg ft) _
Qmilk,man, 1(l)
t e e ~(xgf +^nuci )(T-tpaSt)
_ \treg n(T,"yes")[¡treg reg/tfeg „ ,t> RnUUCl(A,e-T)dT]RZñ(A,t-e)de- (16)
lpast past Pgr (tpast ’" vc" )
pgeg(T,"vc")
Временная зависимость QmUCk ’mari i(t) в соотношении (16) без учета роста биомассы
растительности после начала выпаса с точностью до константы совпадает с динамикой относительной активности радионуклида в организме человека по модели [3].
Imilk
’reg (A, * 37," VC", Rdep," yes" ) - интеграл поступления активности радионуклида в организм человека за счет загрязненного молока, кБк.
InmUCklreg( 4*137, "vd',Rdep,"ye")_ J7eg п(т,"yes'QuiCk reg( A,ai37,"vd',Rdep,"yeä',T)dT, (17)
tpast
или с учетом (9):
CUCÍ,reg ( A, *137," vc", Rdep," yes" ) _
_ *137QnnUCdl¡yeg (tpast (" vc" ))fZ%g (*137 MCOw ( " vc" (A," vc" ГХ] ^ (t?&," vc"," yes" ) ’
(18)
lnucl,reg (treg " vc" " ,/es" ) _
'milk,1 (tpast, vc , yes ) _
n e ~( Xgr +*nucl)(T-trpeagst)
_ J~reg rj(e,"yes")[J --------- R™Wl(A,in-T)dT]di9- (19)
Jtpast past pgerg(T,"vc")
Pgerg(tp?st,"vc")
Интеграл (19) без учета роста биомассы растительности после начала выпаса с точностью до константы совпадает с соотношениями работы [3] для интеграла относительного поступления активности радионуклида в организм человека за счет употребления молока.
Выберем в качестве стандартного региона 0-ой температурный регион Брянской области. Тогда выражение для интеграла поступления радионуклида с молоком в организм жителя, проживающего в НП с плотностью выпадения 137Cs, равной *37, при стандартных условиях (сельский житель (“v”) стандартного возраста (Ast), отсутствие переездов и контрмер (“not”), начало
потребление молока с момента окончания выпадений imUukM/iY (tdep,"v","not")):
¡nucl.ßr0 / л _ \
1milk, Mod ( Ast, *137, v , not ) _
_*137Qngucd/r 0 (tpastrv"))fzx0 *7 )Mrcatw("v")Mman(A^st,"v")\mk:Br 0 (t^-v-mor4,
(20)
где *^7 - плотность “сухих” выпадений 137Cs в этом же НП.
По аналогии с соотношениями (1, 2) работы [2] определим стандартную дозу внутреннего облучения индивидуума с радиометрией радионуклида в его организме в виде:
DnUCl,Br0 fA tBr0 " v" " nnf" ) nnucl,Br0 , _ nnucl,MY , л ^ ust,Mod f Ast,ldep> v > not )
ust,Mod <<137 ) = ust,meashfA’ai37 ’ vc > not )' nnucl ,reg f A treg ,, ,,e„ ,
D1,Mod f A, tpast, vc , yes )
, (21)
Qnucl,Br 0 ft n "v"1 )) яд man / л н ..и \ fnucl f <dry )
Qgr,dry ftpast\ v )) Mmnk(Ast, V ) fwet,dry\<137)
' QnguXg f tpast f"vc")) MmZHfA/'vc") ' f™?!dryf<137 fWdep))
D™Mc0rfA4fst, "vc", "yes") = KffuSffA^’^fdl) +
' P , p . (22)
+ KinucclfA)[inmucil;Meogdftpaag^„"vc","yes")+ingu%Oeg(tgerg,"vc","yes")]
Отметим, что в соотношении (21) сомножитель Ds^m&ishfA,&137,"vc","not") не что
иное как обозначение для стандартной дозы [2] - полного аналога определения стандартной дозы облучения ЩЖ [3].
Из соотношения (21) следует, что метод расчета стандартных доз [2] не учитывает возрастные особенности молочного рациона человека (сомножитель
Dnucl,Br0 fA tBr0 "v" "no^")
D 1,Mod ' Ast, tdep , v , not У
-----;----------------------------), региональные особенности загрязнения травы пастбищ на
ИI l/t/ рдм |*Л/ч / ' I || |
Dnucl,reg (A treg "vc" " yes" )
D1, Mod (A’lpast’ vc , yes )
время начала выпаса молочного скота в регионе (сомножитель
Qnucl,Br 0 ft ,f"v" )) Mman , A "w")
Qgr,dry \lpast\ v )) Mmilk (Ast’ v Л
аП*ле(•рчя("С)) "X(А,"УС")
, ^(^З) ,
(сомножитель----;—-— ----------).
¡ш^йгу (а137 ( ер ))
Именно поэтому регрессионные зависимости средних по НП стандартных доз внутреннего облучения жителей от плотностей выпадения 137Сэ в НП, приведенные в [2] на рис. 4-5, имеют региональный характер. Кроме того, нелинейная зависимость стандартных доз от плотностей выпадения 137Сэ в НП отражает влияние осадков в период выпадений на загрязнение травы пастбищ к концу выпадений, а также за счет смыва ранее выпавшей на нее активности более поздними осадками.
Очевидно, представляется возможным учесть эти факторы, оставаясь в рамках модели работы [2], если стандартную индивидуальную дозу внутреннего облучения индивидуума с радиометрией его организма записать в виде:
■\Пис1,ВГ0 .
-) и влияния осадков на загрязнение растительности
nnucl,Br0 / > _ nnucl,MY
Dst,Mod I <137 ) = Dst,meash
Qnuci,Br0 ft f"v" )) ..man , л .
Qgr,dry 'tpast ( v )) MmilkfAst> v )
_QHuZegftpas,f"vc")) M™n(A,"vO") где D^meash определено соотношением (1) работы [2].
fnucl / dry . Iwet,dry|<137 )
fwecdry f <137 fWdep))
¿nucl , dry ,
^ . 'wet,dry (<137 /
Однако, учитывая, что конкретный вид функции пцс/—-—------------------- от плотности вы-
fwet,dry (<137 (Wdep ))
падения 137Cs неизвестен, стандартные дозы внутреннего облучения измеренных индивидуумов лучше привести к стандартным дозам без ее учета по соотношению:
f\nucl,BrOsf f"v" )) пдгпап/ л і
nnud,Mod, )= nnucl’MY ґґг ) ЯГ,dry У1 past У v // Mтцк {Ast, V ) st, dry (<137 / — st ,meash I <137 / ~.nuc!,reg/t /<<„„" м л /¡man , л ~
uqr,dry У‘past У vc )) ,vlmilk ( vc )
nucl ^
_ nnucl,Mod / _ , fwet,dry Г<137 (Wdep ))
st (<137 / nuci dry , ■
'wet,dry I <137 /
При этом из выражения для правой части (24) следует, что зависимость ^stUdryM°aҐ<137) от плотности выпадения 137Cs в НП о\31 не должна иметь региональных особенностей. Однако ее нелинейность от оі37 будет такой же, как и у зависимости, возникающей за счет влияния осадков в период выпадений на загрязнение растительности радионуклидами.
2. Расчет модифицированных стандартных доз
Для оценок районированных значений величин Qg^0^9(tpast("vc")) использовали
ГИС-технологию. Сначала данные НРЭР о погодных условиях с марта по июль 1986 г. на всех метеостанциях и метеопостах европейской части бывшего СССР (данные о среднесуточных температурах и осадках с временным шагом 1 сутки) интерполировали на узлы регулярной сетки, наброшенной на территорию 4-х областей: Тульская область - 292 узла, Орловская область - 276 узлов, Брянская область - 888 узлов и Калужская область - 186 узлов.
После этого, территорию каждой области разбивали с точностью до административных районов на однородные по месячному ходу среднесуточных температур температурные регионы. Далее для каждого температурного региона рассчитывали динамику роста плотности биомассы и время начала потребления населением однолетней и многолетней растительности, общественным и частным молочным скотом - травы культурных и естественных пастбищ. На заключительной стадии для каждого температурного региона по соотношению (4) оценивали значения относительных удельных активностей 1311 и 137Cs в этих видах продуктов и кормов на начало их потребления населением и молочным скотом. Результаты выполненных расчетов приведены в таблицах 2 и 3.
Таблица 2
Радиоэкологические параметры Брянской и Калужской областей
Параметры
Температурные регионы
11151 I 11152 I 11153 I 11154 I 11150 | 11291
11292
11290
Начало выпаса, потребления зелени и молока, сутки после аварии
Многолетняя зелень Однолетняя зелень Выпас частных коров Молоко частных коров
27 28 29 31 29 32 34 34
3 3 3 3 3 4 6 6
3 3 3 6 3 8 11 10
4 4 4 7 4 9 12 11
Выпас общественных 5 7 6 11 8 13 15 15
коров
Молоко общественных 7 9 8 13 10 15 17 17
коров
Удельная активность 1311 в продуктах и кормах, м2/кг
Многолетняя зелень 1,3Е-3 7,6Е-4 8,4Е-4 2,6Е-4 6,6Е-4 1,6Е-4 0,0 0,0
Однолетняя зелень 2,6Е-1 2,6Е-1 2,6Е-1 2,7Е-1 2,6Е-1 2,3Е-1 1,3Е-1 1,5Е-1
Корм частных коров 2,6Е-1 2,6Е-1 2,6Е-1 1,4Е-1 2,6Е-1 1,0Е-1 5,6Е-2 6,6Е-2
Молоко частных коров 1,1Е-1 1,1 Е-1 1,1 Е-1 5,8Е-2 1,0Е-1 4,2Е-2 2,2Е-2 2,7Е-2
Корм общественных 2,6Е-1 2,6Е-1 2,6Е-1 1,4Е-1 2,5Е-1 1,0Е-1 5,5Е-2 6,6Е-2
коров
Молоко общественных 1,3Е-1 1,3Е-1 1,3Е-1 7,2Е-2 1,3Е-1 5,2Е-2 2,8Е-2 3,3Е-2
коров
Удельная активность 137Сэ в продуктах и кормах, м2/кг
Многолетняя зелень 1,2Е-2 7,5Е-3 1,1 Е-2 3,3Е-3 9,0Е-3 2,2Е-3 0,0 0,0
Однолетняя зелень 3,4Е-1 3,4Е-1 3,4Е-1 3,4Е-1 3,3Е-1 3,2Е-1 2,3Е-1 2,4Е-1
Корм частных коров 3,4Е-1 3,4Е-1 3,4Е-1 2,4Е-1 3,3Е-1 2,0Е-1 1,4Е-1 1,5Е-1
Молоко частных коров 1,4Е-1 1,4Е-1 1,4Е-1 9,5Е-2 1,3Е-1 8,1 Е-2 5,6Е-2 6,2Е-2
Корм общественных 2,5Е-1 2,0Е-1 2,2Е-1 1,3Е-1 1,9Е-1 1,1 Е-1 8,2Е-2 8,9Е-2
коров
Молоко общественных 1,3Е-1 9,9Е-2 1,1 Е-1 6,5Е-2 9,5Е-2 5,5Е-2 4,1 Е-2 4,5Е-2
коров
Таблица 3
Радиоэкологические параметры Орловской и Тульской областей
Параметры Температурные регионы
11541 || 11542 11543 II 11540 | 11701 | 11702 11703 || 11700
Начало выпаса, потребления зелени и молока, сутки после аварии
Многолетняя зелень 29 31 29 30 32 32 34 33
Однолетняя зелень 3 3 3 3 4 3 6 4
Выпас частных коров 3 4 3 3 8 6 11 8
Молоко частных коров 4 5 4 4 9 7 12 9
Выпас общественных коров Молоко общественных коров 6 8 9 11 5 7 7 9 14 16 13 15 16 18 14 16
Удельная активность 1311 в продуктах и кормах, м2/кг
Многолетняя зелень 9,2Е-4 4,9Е-4 9,6Е-4 6,9Е-4 1,9Е-4 2,4Е-4 1,5Е-5 1,4Е-4
Однолетняя зелень 2,5Е-1 2,6Е-1 2,5Е-1 2,5Е-1 2,4Е-1 2,5Е-1 1,4Е-1 2,3Е-1
Корм частных коров 2,5Е-1 2,4Е-1 2,5Е-1 2,5Е-1 1,1 Е-1 1,6Е-1 5,7Е-2 9,8Е-2
Молоко частных коров 1,0Е-1 9,8Е-2 1,0Е-1 1,0Е-1 4,4Е-2 6,5Е-2 2,3Е-2 3,9Е-2
Корм общественных коров Молоко общественных коров 2,5Е-1 1,3Е-1 2,4Е-1 1,2Е-1 2,5Е-1 1,3Е-1 2,5Е-1 1,3Е-1 1,1 Е-1 5,5Е-2 1,6Е-1 8,1 Е-2 5,6Е-2 2,9Е-2 9,7Е-2 4,9Е-2
Удельная активность 137Сэ в продуктах и кормах, м2/кг
Многолетняя зелень 9,7Е-3 6,0Е-3 1,0Е-2 7,9Е-3 2,7Е-3 3,4Е-3 1,9Е-4 2,0Е-3
Однолетняя зелень 3,4Е-1 3,4Е-1 3,4Е-1 3,4Е-1 3,3Е-1 3,4Е-1 2,4Е-1 3,2Е-1
Корм частных коров 3,4Е-1 3,3Е-1 3,4Е-1 3,4Е-1 2,1 Е-1 2,6Е-1 1,5Е-1 2,0Е-1
Молоко частных коров 1,4Е-1 1,3Е-1 1,3Е-1 1,4Е-1 8,4Е-2 1,1 Е-1 5,8Е-2 7,9Е-2
Корм общественных коров Молоко общественных коров 2,5Е-1 1,2Е-1 1,8Е-1 8,9Е-2 2,8Е-1 1,4Е-1 2,2Е-1 1,1 Е-1 1,1 Е-1 5,6Е-2 1,3Е-1 6,5Е-2 8,3Е-2 4,1 Е-2 1,1 Е-1 5,3Е-2
Таблица 4
Отношения максимальных к минимальным значениям радиоэкологических параметров для регионов всех 4-х областей
Параметр Начало выпаса, потребления зелени и молока, сутки после аварии
Многолетняя зелень 1,3
Однолетняя зелень 2,2
Выпас частных коров 3,7
Молоко частных коров 3,0
Выпас общественных коров 3,3
Молоко общественных коров 2,6
Удельная активность 1311 в продуктах
и кормах, м2/кг
Многолетняя зелень 2,0
Однолетняя зелень 4,7
Корм частных коров 4,7
Молоко частных коров 4,7
Корм общественных коров 4,7
Удельная активность 137Сэ в продуктах
и кормах, м2/кг
Многолетняя зелень 1,5
Однолетняя зелень 2,4
Корм частных коров 2,4
Молоко частных коров 3,4
Корм общественных коров 3,4
Данные о величинах отношений максимальных к минимальным значениям радиоэкологических параметров по регионам всех областей приведены в таблице 4.
Из данных таблицы 4 видно, что размах оцененных радиоэкологических параметров по времени начала потребления всех продуктов и кормов, кроме многолетней зелени, составляет 2-4 раза. Размах значений удельных активностей 1311 в продуктах и кормах, кроме многолетней зелени, равен 4,7 раза, а для 137Сэ - 2,4 раза.
Региональные данные о загрязнении растительности пастбищ пересчитывали к данным об эффективном загрязнении молока на время начала выпаса молочного скота при единичной плотности выпадения 137Сэ по соотношению:
Оти1ШГе9(*Гра«("™"),"УО") = МЦЬ • ^тНК • ОПиХе9(1Ра«("УС")’"УС"», (25)
где МЦОш - суточное потребление травы пастбищ молочными коровами, 40 кг/сутки; Кди^1тНк - коэффициент перехода радионуклида из суточного рациона в 1 литр молока, 0,01 -сутки/кг.
Градиент изменений удельного загрязнения молока от больших к меньшим значениям, как это видно из данных на рис. 2 и 3, направлен преимущественно с юго-запада на северо-восток.
а
Уд. загрязнение 137Cs, м2/кг <0.04 0.04...0.06 0.06...0.08 0.08...0.10 0.10...0.12 >0.12
Рис. 2. Удельное загрязнение Сэ молока общественных коров.
Уд. загрязнение I, м /кг <0.04 0.04...0.05 0.05...0.06 0.06...0.08 0.08...0.10 >0.10
Рис. 3. Удельное загрязнение I молока частных коров.
Распределения числа измеренных жителей в НП по величинам стандартных доз, рассчитанных по соотношению (18), близки к логарифмически нормальному закону. Примеры полученных распределений для НП показаны на рис. 4 и 5 для Брянской и Калужской областей.
Рис. 4. Распределения стандартных доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела измеренных жителей по их числу в населенных пунктах Брянской области.
Рис. 5. Распределения стандартных доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела измеренных жителей по их числу в населенных пунктах Калужской области.
Из данных на рис. 4, 5 видно, что отношения среднегеометрических стандартных доз на ЩЖ к дозе на все тело в НП Калужской области больше, чем в Брянской. Так, в Хвастовичах и Заречье Калужской области эти отношения равны, соответственно, 43 и 80, в Новозыбкове и в Злынке, соответственно, 25 и 30. Размах значений среднегеометрических стандартных отклонений распределений на рис. 4 и 5 для ЩЖ равен 1,9-2,2. Для доз на все тело размах их значений больше и равен 2-2,6.
С использованием данных таблиц 2-4 и базы данных средних в возрастных группах и НП “измеренных” доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела в год аварии по соотношениям (19) рассчитывали значения модифицированных стандартных доз. Полученные расчетные зависимости этих доз от плотности выпадения 137Сэ в НП приведены на рис. 6 с пояснениями деталей выборок расчетных данных.
Рис. 6. Зависимости средних по населенным пунктам стандартных доз внутреннего облучения щитовидной железы (а) и всего тела (б) жителей от плотности выпадения 137Сэ
в населенных пунктах в год аварии.
Коэффициенты степенной регрессии для доз на ЩЖ в соотношении (2): У0ТИ1_одКаСог, кУТИ1_одКаСог -Калужская область, У0ТИ1_одВгСог, кУТИ1_одВгСог - Брянская область, У0ТИ1_одТуСог, кУТИ1_одТуСог -Тульская область; коэффициенты степенной регрессии для доз на все тело в соотношении (2): У0Бос1у1_одКаСог, кУБос1у1_одКаСог - Калужская область, У0Вос1у1_одВгСог, кУВос1у1_одВгСог - Брянская область; ЫтеэИТИВг, ЫР^Вг, ЫтеэИТИКа, ЫР^Ка, ЫтеэИТИТу, ЫР^Ту - число жителей с измерениями ЩЖ и число НП их проживания в Брянской, Калужской и Тульской областях соответственно; 1\1теэИВос1уВг, ЫРЬос1уВг, ЫтеэИВос1уКа, ЫРЬос1уКа - число жителей с измерениями всего тела и число НП их проживания в Брянской и Калужской областях соответственно; СбМіп, СэМах - диапазон плотностей выпадения 137Сэ в НП; 1\1теаэИМт_у, 1\1теаэИМт_с - минимальное число измеренных лиц в сельских (V) и городских (с) НП.
Значения коэффициентов в регрессионных зависимостях стандартных доз приведены в таблице 5.
Опие! /— 1 _ \fnucl _к Г1 /ос\
в»,гедг(о137) = °137 . (26)
Таблица 5
Параметры степенных регрессий модифицированных стандартных доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела за первый год после аварии на ЧАЭС
Уа ка
ЩЖ 9,0 0,5
Все тело 0,1 0,68
Как можно видеть, в результате использования метода стандартизации доз по соотношению (19) в их зависимостях от плотности выпадения 137Сэ в НП исчезли как региональные различия в коэффициентах степенной регрессии, так и различия, связанные с типами НП.
3. Оценка неопределенностей реконструкции доз внутреннего облучения населения за первый год после аварии на ЧАЭС
В общем виде неопределенность оценок доз внутреннего облучения населения за первый год после аварии на ЧАЭС по соотношению (9) может быть записана в следующем виде:
°й = °НП О<о* , (27)
где 00 - стандартное среднегеометрическое отклонение оценки средней дозы внутреннего
НП
облучения индивидуума в НП; - стандартное среднегеометрическое отклонение распре-
деления отношения стандартных доз измеренных жителей в НП к их среднегеометрическим
значениям в этих НП; - стандартное среднегеометрическое отклонение отношения сред-
негеометрических значений стандартных доз в НП к их значениям, оцененным по регрессионным зависимостям.
НП
По смыслу своего определения величина является оценкой неопределенности индивидуальных доз в НП при знании точного значения средней стандартной дозы в этом пункте. Она отражает все неопределенности оценок индивидуальных доз, связанные с неопределенностями динамики загрязнения продуктов питания и метаболизма радионуклидов в организме индивидуумов их рационов.
НП
Для расчетов величины использовали следующую процедуру. Сначала для каждого
НП с числом измеренных жителей более 10 производили нормировку их стандартных доз на ее среднегеометрическое значение дозы в НП. Распределения полученных таким способом нормированных стандартных доз по числу всех жителей, измеренных в Брянской и Калужской областях, приведены на рис. 7.
Из данных на рис. 7 видно, что стандартные среднегеометрические отклонения полученных распределений нормированных стандартных доз от типа дозы и области практически не зависят и могут быть оценены в величину 2,0-2,2 раза.
Далее, для каждого НП оценивали среднегеометрические отклонения распределения нормированных стандартных доз и строили распределения этих отклонений по числу НП для Брянской и Калужской областей, результаты приведены на рис. 8.
Рис. 7. Распределения нормированных стандартных доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела измеренных жителей Калужской и Брянской областей
в целом по их числу.
Можно отметить, что размах значений стандартных среднегеометрических отклонений в полученных распределениях составляет от 1,5 до 4,5 раз, при средних значениях 2,0-2,3 и стандартных среднегеометрических отклонениях равных 0,3-0,4 для доз внутреннего облучения всего тела в обеих областях и доз на ЩЖ в Калужской области. Среднее значение этого распределения для доз на ЩЖ в Брянской области больше и равно 0,6. Возможно, это связано с неопределенностью учета контрмер в юго-западных районах этой области.
Неопределенность оценок средних стандартных доз в НП оценивали по дисперсиям распределений их отношения к стандартных дозам, рассчитанных по регрессионному соотношению:
0 («137 ) = YonUC' -е^01. (28)
Результаты расчетов этих неопределенностей приведены на рис. 9.
Рис. 8. Распределения стандартных среднегеометрических отклонений распределений стандартных доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела измеренных жителей Калужской и Брянской областей от их среднегеометрических значений в населенных пунктах по числу населенных пунктов.
Рис. 9. Распределения отношения стандартных среднегеометрических отклонений средних по населенным пунктам стандартных доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела измеренных жителей Калужской и Брянской областей в целом к их регрессионным значениям по числу населенных пунктов.
Как видно из данных на рис. 9, стандартное среднегеометрическое отклонение оценок стандартных доз в населенных пунктах не зависит от типа дозы и равно 1,7. В целом же стандартная среднегеометрическая ошибка оценок доз внутреннего населения по предлагаемой технологии равна 3,4-3,7.
Обсуждение
С учетом соотношений (24) и (26) расчет средних по НП значениям доз внутреннего облучения сельских (“V”) или городских (“с”) жителей, проживающих в НП с плотностью выпадения 137Сэ, равной 0137, может производиться по следующему соотношению:
лока (milk), зелени (gr) и ингаляции (h) (соотношения (3-7), (9-13) и (15-17) работы [1]);
сте с пищей [4] и за счет ингаляции [5], мЗв/кБк; vc - тип НП, с - городской, V - сельский;
Отметим, что нелинейность полученных регрессионных зависимостей стандартных доз от плотностей выпадения 137Сэ в НП свидетельствует о неучтенном влиянии осадков в период радиоактивных выпадений на загрязнение пастбищной растительности. Практическое же совпадение регрессионных зависимостей для всех трех областей указывает на то, что это влияние осадков на это загрязнение не имеет региональных особенностей.
Для выяснения этого момента запишем соотношения для осаждения активности радионуклида из радиоактивного облака на поверхность растительности и земли в виде:
Dnucl,MY / л *reo /" \ »■мл'1 \
ц 1 (A’tpast( vc )’ yes )
J *-»nucl, MY / л tBr0 / ff ,,ff \ \
' D1 (Ast,tdep( v )’ not ) (29)
(30)
где Ш™с,’т - интегралы относительного поступления 1311 в ЩЖ или 137Сэ в тело за счет мо-
КЦиС' - дозовые коэффициенты радионуклида при его поступлении в организм человека вме-
^дгСз/гу63 - данные таблиц 2, 3; (А,"vc") - данные таблицы 1.
k=1
(31)
+ &dep I (wr^sr1) iK?«(t;'vc")dtL
k=1 tw„„i
k=1
Qnucl,rea nucl rea
dep дг и «dep soil - соответственно, активность радионуклида, задержанная на растительности и выпавшая на поверхность из радиоактивного облака, кБк/м2; tdep и dtdep - время и продолжительность радиоактивных выпадений, сутки после аварии; Rdep - осадки за время выпадений, мм; OlfrUe - объемная активность 137Cs в облаке, кБк/м3; - отношение
объемной активности радионуклида к объемная активность 137Cs в облаке, принимается равной 10; Nnucl - число форм существование радионуклида в облаке, равное 3 для 131I и 1 для 137Cs;
snucl - относительные доли форм существования радионуклидов в атмосфере: к=1 - элемен-
3
тарная, к=2 - аэрозольная, к=3 - органическая, ^Sjnucl = 1, для 137Cs
k=1
£i137 = S^37 = 0, ФР7 = 1; vTcl’dry и vnucl’wet - эффективные скорости сухого осаждения радионуклидов из облака на почву и растительность,
Форма радионуклида в облаке nucl,dry vk,gr , мм/сек nucl, wet vk, soil , мм/сек
Элементарная 10 2
Аэрозольная 1 0,2
Органическая 0,1 0,02
для 137Сэ v23д’rdry = Vи vl37oil = ; ]Мдис1,ше1 - коэффициент объемного вымы-
вания йода разных форм из атмосферы дождем, равный отношению объемных активностей радионуклида в дождевой воде и воздухе,
Форма радионуклида в облаке W nucl, wet vvk
Элементарная 2 -10s
Аэрозольная 3 -10s
Органическая 0,1 -10s
137 ~ м/137, wet м/131, wet &rea
для Cs W2 = W2 ; ndep - средняя интенсивность дождя в период выпадении,
мм/сутки; Ksngucd,’,ye9, K^^We?9 - соответственно, коэффициенты задержки радионуклидов травой пастбищ (gr) за счет сухих (dry) и мокрых (wet) выпадений, безразм.
Ksgfipftszrvc")=Kgux^itdfp/'vc-)-p9er9(tdfp,-vc"), (33)
Kgux9(tdepr^0") - определено соотношением (7).
KgPW.?9 = L,r[1-exp(-°691-Rdep('’,dep0 ))], (34)
3 Swl
где Lai(p9er9) - поверхностная площадь листовой поверхности растительности на единице поверхности почвы, безразм.
Lai (Pgrg)=C“ - [1 - exp(-а x pgeg (tdeegp, " vc"))] , (35)
где Um?* =7, максимальная поверхностная площадь листовой поверхности растительности на единице поверхности почвы; Swi - максимальная толщина слоя дождевой воды, удерживаемая растительностью, 0,1 мм; Rdep(t,tdep0 ) = Rdep(t - tdep0 ) - осадки с начала выпадений, м; а - константа, 1 (м2/кг).
Из определения параметра fgTWet(«137 (Wdep)) в виде соотношения (6) очевидно, что
ф cnucl, , fgr,wet(a137 (Wdep)) , s
неизвестная функция Fgr (а137 ) = ——null--------------dry—— в соотношении (26) есть не что
fgr,wet(a137 )
иное, как:
Knucl,reg (а , ,, ,, R freg ,
fnucl /а /R ц = Kgr,wet <<137 (Rdep)’ vc ,Rdep,tpast)
'wet,dry (<137 ( Rdep )) = Knucl,reg ftreg ,, vc„ , ’
Kgr,dry (tpast ’ vc )
nucl,reg .
Qnucl,rey / ГУ )
dep,gr (Rdep) anucl,reg ( R , cnucl , _ / с , , _ ° dep, soil (Rdep)
Fgr (<137 (Rdep)) = nucl,reg,D ITT’
Qdep,gr (Rdep = 0) anucl,reg (R = 0 , adep,soil (Rdep 0)
(36)
или с учетом (20-31):
dep2
j K^(,."vcr>d,
Nnucl . , . Nnucl . . t
J.„. -- tnucl,wet rnucl \ xdep1
Ksnauxg(tdep,"vc") 2 WT* snkucl) + Rdep 2 (Wknucl'wet Snkucl)
спис/,„ ц_ к=1 к=1 tdep2 tdep1
Гдг (О'137 р)) = цдис1 цдис1
пис/^гу епис1 \ . О X"* /\мпис\,№е\ епис1 \
(ук,еоИ дк ) + ^ер X (Щ °к )
к=1_______________________к=1____________________
^’гГ^ер’^С')
(37)
Из (37) следует, что функция рдгис/ (О137 (Rdep)) для 137Сэ зависит только от величины
осадков в период радиоактивных выпадений, для 1311 - от осадков и соотношений форм его существования в облаке.
По соотношениям (32) и (37) рассчитывали зависимости величин р£?(а137 (Rdep)) и
Ля
<Tdep,s0il(Rdep) от величины осадков за период выпадений при единичной удельной объемной активности 137Сэ в облаке, равной 1 кБк/м3, и длительности выпадений, равной 1 сутки. При таких условиях плотность сухих выпадений 137Сэ на местность °dSp7oi/(Rdep = 0) равна
оСэ_Сер0гу=24,2 кБк/м2. Результаты расчетов в виде зависимостей ^(еШр.яоп) приведены на рис. 10. Здесь же приведена зависимость регрессионной стандартной дозы внутреннего об-
лучения всего тела йП^^дг(О137 ) (26), нормированной на дозу при плотности выпадения 1 ""Сэ
на местность, равной &dep,soil(Rdep = 0), в виде:
<137
Dnucl i _ vnucl
st,regr(<137 ) = Y0
„ i^nucl \k0
24,2 кБк /м2
(38)
Qcloud_Cs=1 m"3 kBq aCs_depDry = 24.2 m"2 kBq KCsO = 0.68 137Cs на траве пастбищ
100
10 100 1 103 1 104 Плотность выпадения 13íCs, кБк/м2
♦ ♦ ♦ Расчет
А—*—* Регрессия по дозовой зависимости
Рис. 10. Зависимость отношения коэффициента задержки активности 137Cs на траве пастбищ с учетом осадков к его значению при сухих выпадениях от плотности выпадения 137Cs на местность.
Как видно, результаты обоих расчетов довольно близки. Более того, если аппроксимировать расчетную зависимость FgCrs(<137 (Rdep)) степенной функцией от плотности выпадения
137Cs, то показатель степени этой функции равен 0,68. Это значение полностью совпадает с показателем степени в степенной зависимости стандартной дозы внутреннего облучения всего
тела ОПиСгедг(<137 ) (26), приведенным в таблице 5 для 137Cs.
Поскольку в известной нам литературе отсутствуют данные о соотношениях форм существования 131I в облаках радиоактивных продуктов чернобыльской аварии над территорией РФ,
сначала рассчитывали зависимости Fgr(<137(Rdep)) от осадков в период выпадений из обла-
137 131 3
ка с удельными активностями Cs и I в облаке, равными, соответственно, 1 кБк/м и 10 кБк/м3, и изменениях соотношения долей аэрозольного (8aer) и газообразного (Sgas) йода в
облаке -------------- от 0 до 1. Результаты таких расчетов показаны на рис. 11.
^aer + dgas
Qcloud_Cs = 1 m"3 kBq Qcloud_l = 10 m"3 kBq
100
10 100 1 103 1 104 Плотность выпадения 137Cs, кБк/м2
----- 131-1, доля аэрозольного йода 0 -1.0
AAA 131-1, доля аэрозольного йода 0.02 • ♦—# 131-1, доля аэрозольного йода 0 ООО 131-1, доля аэрозольного йода 1.0
Рис. 11. Зависимость отношения активности 131I на траве пастбищ с учетом осадков к ее значению при сухих выпадениях от плотности выпадения 137Cs на местность и доли аэрозольного йода в облаке, как параметра.
Далее, полученные расчетные зависимости для 1311 для каждого значения З^г сначала аппроксимировали степенным законом с показателем степени Ко, а затем строили зависимость Ко (Зе), приведенную на рис. 12.
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 О
О 0.2 0.4 0.6 0.8
Долл аэрозольного йода в облаке
------ K0_iod(laeг)
* ♦ * K0_¡od|0.82|
Рис. 12. Зависимость показателя степени регрессионной зависимости )
от доли аэрозольного йода в облаке д1,ег.
Из графика на рис. 12 видно, что значение К^З^), равное 0,5, как в регрессионной зависимости (26) для стандартных доз на ЩЖ от плотности выпадения 137Сэ в НП в таблице 5 для 1311 достигается при значении д1,ег, равном 0,82.
Полученные при этом значении З1,ег зависимости отношения коэффициента задержки активности 1311 на траве пастбищ с учетом осадков к его значению при сухих выпадениях от плотности выпадения 137Сэ на местность приведены на рис. 13.
Ос1оис1_Сэ = 1 т"3 кВч С1с1оисМ = 10 т’3 кЕ^
стСв_(1ерОгу= 26.13 т~2 кЕ^ KlodO = 0.5 131-1 на траве пастбищ
♦ ♦ ♦ Расчет
*—*—* Регрессия по дозовой зависимости
Рис. 13. Зависимость отношения коэффициента задержки активности 1311 на траве пастбищ с учетом осадков к его значению при сухих выпадениях от плотности выпадения 137Сэ на местность.
Как видно из данных на рис. 13, для 1311 результаты обоих расчетов довольно близки.
Близкое соответствие расчетных зависимостей на рис. 12 и 13 с их аналогами в регрессиях, построенными по результатам обработки измерений 137Сэ в теле и 1311 в ЩЖ измеренных жителей, свидетельствует о том, что осадки в период радиоактивных выпадений являются единственной причиной существования нелинейной зависимости модифицированных стандартных доз от плотности выпадения 137Сэ. Однако, учесть влияние этого эффекта не представляется возможным из-за отсутствия информации об осадках в населенных пунктах в этот период.
Таким образом, полученные результаты дают все основания для использования модифицированного метода реконструкции возрастозависимых доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела в год аварии на всей территории РФ при плотностях выпадения 137Сэ в НП.
Литература
1. Власов О.К., Щукина Н.В. Модификация действующих методик реконструкции доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела жителей населенных пунктов Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на ЧАЭС в 1986 г. Часть 2 //Радиация и риск. 2010. Том 19, № 1. С. 11-19.
2. Власов О.К., Щукина Н.В. Модификация действующих методик реконструкции доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела жителей населенных пунктов Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на ЧАЭС в 1986 г. Часть 3 //Радиация и риск. 2010. Том 19, № 2. С. 21 -35.
3. Оценка доз облучения населения Российской Федерации вследствие аварии на Чернобыльской АЭС: Сборник методических документов /Под ред. академика РАМН Г.Г.Онищенко. Санкт-Петербург, 2006. 180 с.
4. ICRP Publication 67. Age-dependent Doses to Members of the Public from Intake of Radionuclides: Part 2. Ingestion Dose Coefficients. Oxford: Pergamon Press, 1993.
5. ICRP Publication 71. Age-Dependent Doses to Members of the Public from Intake of Radionuclides: Part 4, Inhalation Doses Coefficients. Oxford: Pergamon Press, 1995.
Updating of currently used techniques for reconstruction of internal radiation doses to the thyroid and a whole body in residents of the Russian Federation inhabitants, exposed to radioactive fallout following the Chernobyl accident in 1986 Part 4. Updating technique for standardization of thyroid and a whole body internal radiation doses got by residents of settlements the Russian Federation contaminated with radionuclides in the first year after the Chernobyl accident
Vlasov O.K., Shchukina N.V.
Medical Radiological Research Center of the Russian Ministry of Health and Social Development, Obninsk
New approach to calculation of modified standard internal doses to thyroid and a whole body of residents of contaminated settlements based on radiometry data of 1986 is presented. The approach was used for calculation of modified standard doses for all residents added to the joint data base of the NRER and the Institute of Radiation Hygiene of St.-Petersburg. Power regressions of averaged standard doses with regard to a settlement and density of contamination with 137Cs were practically affected neither by a region of residence nor a settlement type. Compound error of calculation of standard doses by regression dependence is 1.6-1.7. Compound error of calculation of standard doses with regard to a settlement is 2.0-2.3.
Key words: Chernobyl accident, doses, internal radiation, thyroid, radiometry.
Vlasov O.K.* - Head of Laboratory, D. Sc., Tech.; Shchukina N.V. - Research Assistant. MRRC.
* Contacts: 4 Korolyov str., Obninsk, Kaluga region, Russia, 249036. Tel.: (495) 956-94-12, (48439) 9-32-45; e-mail: nrer@obninsk.com.
