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. Реконструкция индивидуальных и стандартных доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела населения по результатам их радиометрии в 1986 г

Структура базы данных радиометрии населения

В настоящее время объединенная при выполнении совместных работ по чернобыльской тематике дозиметрическая база данных Национального радиационно-эпидемиологического регистра (НРЭР) и Санкт-Петербургского научно-исследовательского института радиационной гигиены им. проф. П.В.Рамзаева (СПбНИИРГ) содержит результаты проведенной в 1986 г. радиометрии щитовидной железы (ЩЖ) и всего тела жителей Брянской, Калужской и Тульской областей, проживающих в населенных пунктах (НП), подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на ЧАЭС.

В Брянской области радиометрию населения проводили две различные группы специалистов, разными приборами СРП-86 весной-летом и осенью 1986 г. Активность 134+137Cs в теле жителей оценивали по результатам двух измерений – фон в помещении и датчик в области печени человека. Активность 131I в ЩЖ жителей оценивали по результатам трех измерений – датчик в области ЩЖ, фон в помещении и/или дополнительно датчик в области печени обследуемого. В Калужской области радиометрию населения проводили с 21 мая по 27 июня 1986 г. (2548 суток после аварии) путем выполнения трех измерений одним и тем же прибором СРП-86 – фон в помещении, датчик в области печени человека (в положении согнувшись) и датчик возле

Власов О . К .* – зав. лаб., д.т.н.; Щукина Н . В . – научн. сотр. МРНЦ РАМН.

ЩЖ. По результатам радиометрии у каждого жителя были реконструированы активности 137Cs в теле и 131I в ЩЖ на одно и то же время измерения. База данных по Тульской области содержит только средние по НП в возрастных группах результаты измерений 131I в ЩЖ приборами СРП86 с 13 мая по 5 июня 1986 г. (17-40 суток после аварии). Структура базы данных радиометрии жителей приведена в таблице 1.

Таблица 1

Структура базы данных жителей загрязненных областей с радиометрией щитовидной железы и всего тела

	Брянск	Калуга	Тула	Брянск	Калуга
	131I в ЩЖ			137Cs в теле
Число жителей	1891	28311	323	14579	28311
Число сельских жителей	594	14872	206	5769	14872
Число городских жителей	1297	13439	117	8810	13439
Число районов	14	7	1	6	7
Число НП	98	297	32	177	297
Число сельских НП	84	289	24	168	289
Число городских НП	14	8	8	9	8
Диапазон плотностей выпадений 137Cs в НП, кБк/м2	6-4340	4,8-482	17-475	45-4350	4,8-482
Диапазон измеренных активностей, кБк	0,04-997	0,04-80	1,7-16,51	3-1622	0,1-654
Минимальное время измерений, ггммдд	860514	860521	860513	860818	860521
Максимальное время измерений, ггммдд	860613	860627	860605	870303	860627
Минимальный возраст на время аварии	0	0	0,5	0	0
Максимальный возраст на время аварии	76	76	182	84	93

1 – средние значения по населенным пунктам Плавского района в возрастных группах;

2 – возраст больше 18 лет, все взрослые жители.

Как видно из таблицы 1, измерения активности 137Cs в теле жителей Брянской области в 1986 г. производили с 8 августа по 30 сентября (114-159 суток после аварии), когда уже происходило дополнительное корневое загрязнение 137Cs растительности пастбищ и сенокосов. Самые поздние измерения были сделаны 3 марта 1987 г. Кроме этого, с середины сентября молочный скот Брянской области начинали переводить на стойловое содержание. Учет этих обстоятельств приводит к существенному усложнению реконструкции индивидуальных доз внутреннего облучения жителей. Для её реализации, согласно требованиям [6], кроме данных радиометрии тела человека требуется также привлечение дополнительной информации о содержании радионуклидов в молоке местного производства или о преобладающем типе почвы в ареале НП. Данные о распределении числа жителей Брянской области по времени их радиометрии, приведенные на рисунке 1, показывают, что большую часть измерений проводили со 114 по 156 сутки после аварии.

Так, из 14579 измерений только 142 были проведены после 156 суток после аварии. Согласно же оценкам работы [3], до этого времени динамика активности 137Cs в теле жителей Брянской области определялась только активностью 137Cs в молоке за счет поверхностного загрязнения травы пастбищ. Поэтому в целях унификации реконструкцию индивидуальных доз внутреннего облучения всего тела проводили только для 14437 жителей Брянской области с измерениями, проведёнными не позднее 155 суток после аварии.

Время измерения, сутки после аварии

Рис . 1. Распределение числа жителей Брянской области с их радиометрией по времени измерения.

Результаты расчетов динамики относительных активностей 137Cs в теле и 131I в ЩЖ жителей Брянской, Калужской и Тульской областей в зависимости от времени и от возраста, как параметра, выполненные по соотношениям (5, 12) работы [2], приведены на рисунках 2, 3.

Рис . 2. Зависимости относительного содержания ¹³⁷Cs в теле и ¹³¹I в щитовидной железе сельских жителей Брянской и Калужской областей от времени после аварии и от возраста, как параметра.

Рис . 2. ( продолжение ). Зависимости относительного содержания ¹³⁷Cs в теле и ¹³¹I в щитовидной железе сельских жителей Брянской и Калужской областей от времени после аварии и от возраста, как параметра.

Рис . 3. Зависимости относительного содержания ¹³¹I в щитовидной железе сельских жителей Тульской области от времени после аварии и от возраста, как параметра.

Черными точками на рисунках 2, 3 отмечены активности на время измерения 137Cs в теле и 131I в ЩЖ всех обследованных жителей. Отметим следующую особенность базы данных радиометрии населения. Для Брянской области база радиометрии содержит данные об измере- ниях 131I в ЩЖ населения на период 18-50 суток после аварии и данные об измерениях 137Cs активности и индивидуальных доз внутреннего облучения в теле в 1986 г. на существенно более позднее время: 120-157 суток после аварии.

Из данных рисунков 2, 3 также видно, что в период измерений 131I в ЩЖ жителей Брянской и Калужской областей и 137Cs в теле жителей Брянской области пики активностей 131I и 137Cs уже прошли. В то же время в период измерений 131I в ЩЖ жителей Тульской области и 137Cs в теле жителей Калужской области большую часть измерений проводили, когда активности 131I и 137Cs были близки к их максимальным значениям.

Результаты реконструкции индивидуальных и стандартных доз внутреннего облучения населения

Данные об активностях 131I в ЩЖ и 137Cs в теле обследованных в 1986 г. жителей использовали для реконструкции индивидуальных доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела по соотношениям (8, 14) работы [2]. Результаты сопоставления расчетов доз внутреннего облучения всего тела жителей Брянской области по данным их радиометрии в 1986 г. по методу МРНЦ РАМН [2] и СПбНИИРГ [6], представленные на рисунке 4, показывают их весьма удовлетворительную согласованность. Так, стандартное среднеквадратичное значение и отклонение распределений этих доз по числу измеренных лиц равно 0,99 и 1,45, соответственно. Имеющиеся различия обусловлены различными формами кривых зависимостей активностей 137Cs в теле человека от времени. Кроме того, в методике [6] не учитываются возрастные особенности накопления активности и дозы внутреннего облучения в теле человека.

Рис . 4. Диаграмма рассеивания индивидуальных доз внутреннего облучения всего тела жителей Брянской области за первый год после аварии на ЧАЭС.

Mean, stdev – среднегеометрическое стандартное значение и отклонение отношения данных МРНЦ РАМН и СПбНИИРГ, соответственно; DoseBody, DoseBodyLIRG – дозы на все тело по расчетам МРНЦ РАМН и СПбНИИРГ, соответственно.

Рис . 5. Зависимости средних по населенным пунктам доз внутреннего облучения всего тела жителей Брянской области по данным их радиометрии в 1986 г. от плотности выпадения ¹³⁷Cs.

TypeNP – тип НП; CsNPmin, CsNPmax – диапазон плотностей выпадений 137Cs в НП; NmeshBody – число измеренных жителей; NPbody – число НП; mean, stdev – среднегеометрическое стандартное значение и отклонение отношения данных МРНЦ РАМН и СПбНИИРГ, соответственно; DoseBody, DoseBodyLIRG – дозы на все тело по расчетам МРНЦ РАМН и СПбНИИРГ, соответственно.

Рис . 6. Диаграмма рассеивания средних по населенным пунктам доз внутреннего облучения: данные каталога [5] – расчетные данные.

CsMinNP, CsMaxNP – диапазон плотностей выпадений 137Cs в НП; MeanG_MRCC_Cat, StdevG_MRCC_Cat – среднегеометрическое стандартное значение и отклонение отношения данных МРНЦ РАМН и каталога [5] соответственно; MeanG_LIRG_Cat, StdevG_LIRG_Cat – среднегеометрическое стандартное значение и отклонение отношения данных СПбНИИРГ и каталога [5] соответственно.

В то же время данные МРНЦ РАМН более близки к данным каталога [5], чем данные СПбНИИРГ (рис. 6).

Для выявления общих закономерностей формирования доз внутреннего облучения населения на территории, загрязненной после чернобыльской аварии, реконструированные индивидуальные дозы внутреннего облучения всех жителей с измерениями 131I в ЩЖ и 137Cs в их теле приводили к стандартным дозам по соотношениям [6, стр. 80-138]:

D nucl , MY

D st,meash (° 137 ) = D meash (A, t past , ^yes ,° 137 ) nnucMYY

D ₁

(Ast,tdep,"not")

,

( A, tpast ," yes" )

где Dsnt u, mcle,aMsYh – стандартная индивидуальная доза внутреннего облучения жителя с радиомет- рией радионуклида в его организме, мЗв; Dmnuecalsh – индивидуальная доза внутреннего облучения человека радионуклидом по результатам его радиометрии, мЗв; A – возраст человека на время измерения; Ast – стандартный возраст человека, для дозы на ЩЖ принимается равным 4 годам, для дозы внутреннего облучения всего тела – 18 годам; t past – время начала выпаса; tdep – время окончания радиоактивных выпадений; “not”, “yes” – доза без учета и с учетом контрмер; D1nucl,MY (A,tpast," yes" ) – относительная доза внутреннего облучения человека, равная:

Dn^ciMY(A, tpast,"yeS') = KDU^AHInm^ tpast/'yeS')+ + IntnUClMY(A, tpast,"yeS')] + KDUhcl(A)InnUc|MY(A)

здесь Int1nucl, MY – интегралы относительного поступления 131I в ЩЖ или 137Cs в тело за счет молока (milk), зелени (gr) и ингаляции (h) (соотношения (10) и (16) [2]); K Dnu, gcl , KDnu,hcl – дозовые коэффициенты радионуклида при его поступлении в организм человека вместе с пищей (g) [7] и за счет ингаляции (h) [8], мЗв/кБк.

При расчетах стандартных доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела в год аварии по соотношению (1) индивидуальные дозы жителей, прошедших измерение, пересчитывали к дозе человека стандартного возраста, без учета проведения контрмер, переездов жителей и для выпаса молочного скота с начала радиоактивных выпадений продуктов аварии на ЧАЭС в данном регионе.

Из вышеизложенного следует, что для каждого НП неопределенность знаний динамики загрязнения продуктов питания и рационов обследованных индивидуумов, а также процессов метаболизма радионуклидов в их организме, должна привести к стохастическому разбросу индивидуальных стандартных доз этих индивидуумов. Это подтверждается данными рисунка 7, из которых видно, что распределение числа жителей, прошедших измерение в НП по стандартным индивидуальным дозам внутреннего облучения ЩЖ и всего тела, близко к нормальнологарифмическому закону. В выборку входили только НП с числом жителей (прошедших измерение) более 5 человек.

Рис . 7. Распределения стандартизованных индивидуальных доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела жителей по их числу для населенных пунктов Брянской и Калужской областей.

Анализ всех данных показал, что наиболее характерным свойством всех распределений стандартных доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела жителей по их числу в НП Брянской и Калужской областей является практически одинаковое значение стандартных среднегеометрических отклонений. Их численные значения для всех НП изменяются в диапазоне от 1,4 до 6 со средним значением 2,0-2,2.

Значение 2,2 можно принять за стандартное среднегеометрическое отклонение распределения индивидуальных доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела жителей одного и того же НП относительно ее среднегеометрического значения. Для дальнейшего исследования использовали среднегеометрические значения и среднегеометрические стандартные отклонения стандартных доз, определенные во всех НП, где проживали жители, прошедшие процедуру радиометрии.

Область="Брянская"

Выборка = "Стандартные среднегеометрические отклонения доз на все тело"

Число_населенных_пунктов =110 MinNmeash = 5 ср_геом = 2.2 станд_ср_геом_откл =1.2 Макс_отклонение = 5.3

Гистограмма

Область = "Брянская"

Выборка = "Стандартные среднегеометрические отклонения доз на ЩЖ'

Число_населенных_пунктов = -11        MinNmeash = 5

Г истограмма

Область - "Калужская*

Выборка = "Стандартные среднегеометрические отклонения доз на все тело'

Число_населенных_пунктов = 200 MinNmeash = 5

ср_геом = 2.2     станд_ср_геом_откл =1.2   Макс_отклонение = -1.1

Г истограмма

Рис . 8. Распределения среднегеометрических отклонений стандартизованных индивидуальных доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела жителей (у которых были проведены измерения) Брянской и Калужской областей по числу населенных пунктов.

Зависимости среднегеометрических стандартных доз внутреннего облучения ЩЖ от плотности выпадения 137Cs в НП приведены отдельно для городских и сельских жителей на рисунке 9. Для стандартных доз облучения ЩЖ на рисунке 8 показаны линейные регрессионные зависимости, представленные в сборнике [6, стр. 80-138].

Из особенностей данных, приведенных на рисунке 9, отметим следующие моменты:

• •    средние по НП стандартные дозы на ЩЖ как для сельских, так и для городских НП Брянской и Калужской областей соответствуют регрессионным зависимостям, приведенным в методических материалах [6, стр. 80-138];

• •    в отличие от единой [6, стр. 80-138] для Тульской и Калужской областей регрессионной зависимости стандартных доз от плотности выпадения ¹³⁷Cs поле точек стандартных доз Плавского района Тульской области (сплошные квадраты) лежит в нижней части поля точек Калужской области (светлые кружки);

• при ранжировании данных по регионам на плоскости (доза-плотность выпадений 137Cs) от больших к меньшим значениям, области располагаются в следующем порядке: Брянская, Калужская и Тульская.

а)

б)

Рис . 9. Зависимость средних по населенным пунктам стандартных доз внутреннего облучения щитовидной железы сельских (а) и городских (б) жителей от плотности выпадения ¹³⁷Cs в населенных пунктах Брянской, Калужской и Тульской областей.

TypeNP – тип НП: Village – сельские НП, City+Town – поселки городского типа и города; KeyDth (DoseThSt3) – расчет стандартных доз по соотношению (1); MinNmeash – минимальное число измеренных лиц в НП; CsMinNPth, CsMaxNPth – диапазон плотностей выпадения 137Cs в сельских НП; Age1, Age2 – лица всех возрастов; NmeshThBr, NPthBr, NmeshThKa, NPthKa, NmeshThTy, NPthTy – число измеренных лиц и число НП их проживания в Брянской, Калужской и Тульской областях соответственно.

Отметим, что стандартные дозы для сельских НП Плавского района Тульской области (сплошные квадраты) в среднем в 2-3 раза меньше доз для НП Калужской области (светлые кружки). Для выяснения причин этого отличия данные каталога доз [1] для Плавского района Тульской области, полученные на основе измерений активностей 131I в ЩЖ его жителей, пересчитывали к стандартным дозам по соотношению (1). Стандартные дозы, рассчитанные по дозам каталога [1], показаны на рисунке 9 ромбами. При плотностях выпадения 137Cs, более 100 Бк/м2, они практически совпадают с дозами используемой базы данных измерений жителей Плавского района. Однако при меньших плотностях дозы каталога – существенно больше. В целом же поле точек доз каталога при данной процедуре расчета стандартных доз более близко к полю точек доз Калужской области, чем поле точек используемой базы данных измерений ЩЖ в Плавском районе.

Зависимости стандартных доз внутреннего облучения всего тела городских и сельских жителей в год аварии от плотности выпадения 137Cs в НП Брянской и Калужской областей приведены на рисунке 10.

а)

б)

Рис . 10. Зависимость средних по населенным пунктам стандартных доз внутреннего облучения всего тела от плотности выпадения ¹³⁷Cs в населенных пунктах в год аварии для сельских (а) и городских (б) жителей Брянской и Калужской областей.

TypeNP – тип НП: Village – сельские НП, City+Town – поселки городского типа и города; KeyDbody (DoseBodySt18) – дозы внутреннего облучения ^134+137Cs всего тела в год аварии; NmeashMin – минимальное число измеренных лиц в НП; MinCsBodyNP, MaxCsBodyNP – диапазон плотностей выпадения ¹³⁷Cs в НП; NmeshBodyBr, NPBodyBr, NmeshBodyKa, NPBodyKa – число измеренных лиц и число НП их проживания в Брянской и Калужской областях соответственно; Y0bodyLogBr, kYbodyLogBr, Y0bodyLogKa, kYbodyLogKa – параметры степенной регрессии – Y ₀ ^nucl и k ₀ ^nucl :

D _st (σ ₁₃₇ )

nucl

Y ₀

⋅ σ ₁₃₇

nucl k ₀

Характерными особенностями стандартных доз на все тело на рисунке 10 являются:

• •    углы наклона регрессионных зависимостей логарифмов стандартных доз от логарифма плотностей выпадения ¹³⁷Cs в НП для Брянской и Калужской областей практически равны для сельских НП и весьма близки для городских НП;

• •    стандартные дозы на все тело для жителей в Брянской области выше доз жителей Калужской области и более значимы по сравнению с дозами на ЩЖ.

На рисунке 11 представлены также результаты аппроксимации средних по НП стандартных доз внутреннего облучения ЩЖ городских и сельских жителей Брянской, Калужской и Тульской областей от плотности выпадения 137Cs в НП степенными регрессионными зависимостями по соотношениям (3).

а)

TypeNP = "City*T own"    KeyDth = "DoseThS13"

NmeashMin = 10 MinCsThNP-49.5 m"2 kBq MaxCsThNP - 844 m"2 kBq

Age1=-1     Age2=100

NmeshThBr = 1260 NPthBr = 7 NmeshThKa = 9739 NPihKa = 5

NmeshThTy NPthTy = 1

Плотность выпадения 137-Cs, кБкГкв.м.

AAA Брянск, доза ЩЖ, мГр

I Стандартное отклонение

------Брянск, лог. регрессия

• • • Калуга, доза ЩЖ, мГр

I Стандартное отклонение

-----Калуга, лог.регрессия

■■■ Тула, доза ЩЖ, мГр

I Стандартное отклонение

б)

Рис . 11. Зависимость средних по населенным пунктам стандартных доз внутреннего облучения щитовидной железы от плотности выпадения ¹³⁷Cs в населенных пунктах для сельских (а) и городских (б) жителей Брянской, Калужской и Тульскойо бластей.

TypeNP – тип НП: Village – сельские НП, City+Town – поселки городского типа и города; KeyDth (DoseThSt3) – расчет стандартных доз по соотношению (1); NmeashMin – минимальное число измеренных лиц в НП; MinCsThNP, MaxCsThNP – диапазон плотностей выпадения ¹³⁷Cs в НП; Age1, Age2 – лица всех возрастов; NmeshThBr, NPthBr, NmeshThKa, NPthKa, NmeshThTy, NPthTy – число измеренных лиц и число НП их проживания в Брянской, Калужской и Тульской областях соответственно; Y0thLogBr, kYthLogBr, Y0thLogKa, kYthLogKa, Y0thLogTy, kYthLogTy – коэффициенты степенной регрессионной зависимости стандартных доз облучения от плотности выпадения ¹³⁷Cs в НП: D(σ _Cs 137 ) = Y ₀ ⋅ σ _Cs 137 ^kY .

Сопоставление данных на рисунках 10 и 11 показывает, что использование степенной регрессии (3) для аппроксимации зависимостей стандартных доз от плотности выпадения 137Cs в НП позволяет более наглядно выявить их особенности по регионам. Параметры полученных регрессионных зависимостей приведены в таблице 2.

Таблица 2 Параметры степенных регрессий стандартных доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела за первый год после аварии на ЧАЭС

Область	Щитовидная железа		Все тело
	Y 0	kY	Y 0	kY
Сельские жители
Брянская	73,8	0,31	0,27	0,51
Калужская	14,7	0,51	0,05	0,67
Тульская	22,1	0,35	-	-
Городские жители
Брянская	3,9	0,8	0,31	0,42
Калужская	1,5	0,9	0,12	0,47

С учетом данных таблицы 2 расчет средних по НП значениям доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела в год аварии сельских (“v”) или городских (“c”) жителей, проживающих в НП с плотностью выпадения 137Cs <г1з7, большей 10 кБк/м2, может производиться по следующему соотношению:

Dnucl(A,tdep,"yes",ffl37 ) =

( _Ynucl,r   k Suc

I ^Y 0    ^ 137