Оценки неопределённостей доз внешнего и внутреннего облучения населения в загрязнённых областях РФ после аварии на ЧАЭС на основе инструментальных данных

Автор: Власов О.К., Брук Г.Я., Звонова И.А., Щукина Н.В.

Журнал: Радиация и риск (Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра) @radiation-and-risk

Рубрика: Научные статьи

Статья в выпуске: 4 т.31, 2022 года.

Бесплатный доступ

В работе приведены результаты исследований неопределённостей доз облучения щитовидной железы (ЩЖ), доз внешнего и внутреннего облучения населения России после аварии на ЧАЭС. Исследования выполнялись на основе базы данных радиометрии в год аварии активностей 134+137Cs в теле и 131I в ЩЖ 28311 человек в Калужской и 16470 человек в Брянской областях, СИЧ-измерений в 1990-1994 гг. у 167325 человек из Брянской области. Расчётная модель пересчёта активностей в индивидуальные дозы облучения представляет собой аналитические соотношения, описывающие относительную динамику активностей радионуклидов в цепочке в растительности, молоке, ЩЖ и в организме человека, в цепочке последовательных однокамерных моделей с постоянными во времени скоростями перехода между камерами и зависящими от возраста человека после однократного выпадения радионуклидов на растительность. Динамика удельных активностей 131I, 134+137Cs в камере растительности рассчитывается по агроклиматической модели с учётом динамики осадков, роста биомассы кормовой и продовольственной растительности по данным годового хода среднесуточных температур воздуха в приземном слое атмосферы. Для расчёта доз внешнего облучения и пересчёта данных СИЧ-измерений в дозы внутреннего облучения использовалась официальная методика. По результатам проведённых исследований получены оценки неопределённости в терминах стандартных геометрических отклонений в год аварии - для индивидуальных, средних в населённых пунктах и интегральных оценок доз: (минимальных/средних/максимальных) доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела соответственно (1,1/2,0/3,0), (1,2/1,5/2,3) и (1,3/2,9/3,3); для доз с 1987 г. соответственно (1,2/1,9/4,0), (1,2/1,9/2,1) и (1,4/5,2/8,2). Неопределённость расчётной модели для доз внутреннего облучения с 1987 г. оценивается в 2,1 раза; неопределённости, оцененные по данным индивидуальной дозиметрии внешнего и радиометрии внутреннего облучения населения с выделением критических групп, равны соответственно 1,5 и (1,9-2,2) раза.

Еще

Авария на чаэс, население, щитовидная железа, неопределённости доз, радиометрия, сич-измерения, внешнее и внутреннее облучение, оценка дозы

Короткий адрес: https://sciup.org/170196160

IDR: 170196160   |   DOI: 10.21870/0131-3878-2022-31-4-34-52

Текст научной статьи Оценки неопределённостей доз внешнего и внутреннего облучения населения в загрязнённых областях РФ после аварии на ЧАЭС на основе инструментальных данных

Неопределённости оценок доз облучения населения на загрязнённых территориях после радиационных аварий можно представить в виде произведения неопределённостей стандартных отклонений распределений доз индивидуумов в населённом пункте (НП) на неопределённость оценок их средних значений для стандартного человека (стандартные возраст, пол и другие дозообразующие параметры). Неопределённости индивидуальных доз проявляются в различиях данных радиометрии и индивидуальной дозиметрии с одним и тем же временем или периодом измерения у индивидуумов одной и той же профессии, одного возраста и пола, проживающих в одном и том же НП. Неопределённости индивидуальных доз внешнего облучения обусловлены различиями в условиях проживания индивидуумов, в профессиях и различиями в их миграциях в ареалах обитания. Неопределённости индивидуальных доз внутреннего облучения обусловлены следующими основными различиями: метаболизмом радионуклидов в организме индивидуумов, в

Власов О.К.* – зав. лаб., д.т.н.; Щукина Н.В. – ст. науч. сотр. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.

Брук Г.Я. – зав. лаб., к.т.н.; Звонова И.А. – гл. науч. сотр., д.т.н. ФБУН НИИРГ им. П.В. Рамзаева.

величинах потребления дозообразующих продуктов питания, в их радиоактивности из-за разных мест их производства, применёнными мерами защиты от излучения.

Неопределённости средних в НП доз стандартного человека обусловлены неоднородностью радиоактивного загрязнения в пределах ареалов НП. Методы оценок неопределённостей средних доз обычно включают или тесно связаны с калибровкой их регрессионных зависимостей от определяющих, наблюдаемых параметров радиационной обстановки. Этот метод представляет собой простой, но мощный инструмент, заменяющий наблюдаемые дозы, реконструированные по результатам радиометрии населения, их ожидаемыми значениями с учётом информации о фактических распределениях доз в исследуемой популяции жителей в НП, оцениваемых по данным их индивидуальной радиометрии и дозиметрии [1]. Неопределённости конкретных дозиметрических моделей означают неопределённости в оценках доз, связанных с неопределённостями параметров модели.

Целью данной работы является проведение оценок неопределённостей доз облучения населения Брянской и Калужской областей России после аварии на Чернобыльской АЭС, основанных на данных их радиометрии в год аварии, СИЧ-измерений и индивидуальной дозиметрии внешнего излучения в последующие годы.

Состояние вопроса

К настоящему времени практически все существующие методы реконструкции доз облучения населения после радиационных аварий и моделирования рисков вредного действия радиации на состояние здоровья человека проводятся в предположении строго определённых точечных значений дозы облучения отдельных лиц, которые были получены на основе инструментальных измерений параметров внутреннего или внешнего облучения человека. Неизбежным следствием такого предположения является системное смещение оценок коэффициентов риска и искажение формы кривой «доза-эффект» [1]. Особенную актуальность исследования по включению неопределённостей дозовых оценок в процедуры риск-анализа приобрели в связи с эпидемиологическими исследованиями последствий чернобыльской аварии [2].

Ранее был опубликован ряд статей, посвящённых реконструкции доз облучения щитовидной железы (ЩЖ) и оценке их неопределённостей среди населения территорий, загрязнённых радиоактивными выпадениями после аварии на Чернобыльской АЭС [3-6]. В них приводятся результаты эпидемиологических исследований заболеваемости населения раком ЩЖ по технологии случай-контроль с реконструкцией индивидуальных доз в ЩЖ для всех заболевших и для подобранной контрольной группы лиц без выявленных заболеваний из тех же НП. Все рассчитанные дозы сопровождались оценкой их неопределённостей.

Во всех этих работах результаты оценок неопределённостей доз обусловлены неопределённостями параметров одной и той же используемой регрессионной дозиметрической модели [7]. Неопределённости расчёта доз в ЩЖ в работах [3-6] по этой модели оценивались методом Монте-Карло. Для получения стохастического распределения индивидуальных оценок дозы разыгрывались всевозможные реализации дозы путём случайной выборки значений параметров с помощью датчика случайных чисел, из распределений, присвоенных каждому параметру эмпирической регрессионной модели. Виды и характеристики распределений всех значимых параметров модели задавались путём экспертных оценок с использованием метода максимального правдоподобия, а для описания параметров использовали среднее арифметическое значение или медиана распределения и коэффициент вариации (CV) или стандартное среднегеометрическое отклонение (GSD).

Сводная информация о результатах оценок неопределённостей доз в этих работах представлена в докладе НКДАР ООН 2012 [2]. В нём отмечается, что полученные распределения индивидуальных доз, как правило, были логарифмически нормальными, а общие неопределённости характеризовались GSD логарифмически нормальных распределений оценок доз. Сводные данные оценок GSD в этих работах [3-6], приведённые в [2] по результатам их анализа, даны в табл. 1.

Таблица 1

Параметры неопределённостей оценок доз внутреннего облучения ЩЖ по данным научных публикаций [3-6]

Источник

GSD min /GSD mean /GSD max

Kopecky [3], Stepanenko [4]

Gavrillin [5]

Drozdovitch [6]

3,0/3,4/3,9

2,2/(2,5-2,8)/3,1

1,7/2,5/3,7

Отметим, что неопределённости модели [7], определённые в работах [3-6] как GSD логарифмически нормальных распределений доз по всем выборкам, при известных данных опроса обследуемых о суточном потреблении молока, как в [5], или данных суточного потребления продуктов полного рациона, как в [6], оказались одинаковыми и равными 2,5.

Методы реконструкции доз облучения

В отличие от работ, в которых оценивали неопределённости используемых эмпирических дозиметрических моделей, в настоящей работе приводятся результаты исследований неопределённостей доз внешнего и внутреннего облучения населения России, основанные на данных индивидуальной радиометрии активностей цезия и йода в организмах жителей в год аварии на ЧАЭС, их индивидуальной дозиметрии и СИЧ-измерений в последующие годы. Работы выполнялись на основе баз данных [8-10]:

  • •    радиометрии в 1986 г. – 134+137Cs в теле и 131I в ЩЖ у 28311 человек в Калужской области, 131I – у 1891 человека и 134+137Cs – у 14579 человек в Брянской области;

  • •    в последующие годы – 167325 СИЧ-измерений жителей Брянской области в 1990-1994 гг.

Реконструкция индивидуальных и средних в НП доз внутреннего облучения населения Брянской и Калужской областей за 1986 г. и оценки их неопределённостей проводились по модели, представляющей модификацию официальных методик для расчёта доз внутреннего облучения населения [10-12].

Модель представляет собой аналитические соотношения, описывающие относительную динамику активностей радионуклидов в растительности, молоке, ЩЖ и в организме человека в цепочке последовательных однокамерных моделей с постоянными во времени скоростями перехода между камерами и зависящими от возраста человека после однократного выпадения радионуклидов на растительность. Относительные индивидуальные дозы в ЩЖ и организме человека рассчитываются как сумма произведений интегралов суммарного относительного поступления радионуклидов в организм с вдыхаемым воздухом и пищей на соответствующие дозовые коэффициенты, зависящие от возраста. Абсолютные значения доз рассчитываются путём их нормировки на отношение измеренных активностей к их расчётным относительным величинам на время измерений.

Для выявления общих закономерностей формирования доз внутреннего облучения населения на территории, загрязнённой после чернобыльской аварии, реконструированные индивидуальные дозы внутреннего облучения всех жителей с измерениями 131I в ЩЖ и 137Cs в их теле в работе [10] пересчитывались к индивидуальным стандартным дозам для референтного возраста (4 года для доз на ЩЖ и взрослые старше 18 лет для доз на всё тело), с типичным суточным потреблением молока и зелени как для сельского или городского жителя такого же возраста, без учёта контрмер.

Затем для всех НП рассчитывались распределения стандартных индивидуальных доз по числу измеренных жителей и их параметры: среднегеометрические значения (GSM) и стандартные отклонения (GSD). Среднегеометрические отклонения принимались за меру неопределённостей индивидуальных доз внутреннего облучения в НП. Для оценок распределений средних в районах и областях все распределения для НП сначала нормировались на их среднегеометрические значения. Далее рассчитывали среднерайонные и среднеобластные распределения, как суммы нормированных распределений в НП, средневзвешенные по числу жителей в районах и областях НП и оценивали их стандартные отклонения. Размах неопределённостей индивидуальных доз для районов и областей оценивали в виде минимальных и максимальных значений GSD в их распределениях по числу НП.

Оценки неопределённостей доз средних в НП проводили по схеме [11]. Сначала средние в НП стандартные дозы пересчитывались к модифицированным стандартным дозам путём их пересчёта к условиям загрязнения растительности в центральной части Брянской области. Пересчёт доз производили с учётом погодных условий в регионах (баз данных о годовом оде среднесуточных температур воздуха и данных ВНИИГМИ-МЦД о динамике осадков в 1986 г. на всех метеостанциях и метеопостах Брянской и Калужской областей), баз районированных данных о временах и изотопных составов выпадений, базы расчётных данных о средних за период выпадений удельных объёмных активностей 131I и 137Cs в атмосфере и их удельных активностей в траве пастбищ. Подробно метод расчёта этих параметров изложен в работах [11, 12].

Так, средние за период выпадений удельные объёмные активности 131I и 137Cs в атмосфере над территориями районов Брянской и Калужской областей восстанавливались как средние значения двух вариантов. Первый – в предположении, что минимальные плотности их выпадений в районах были обусловлены чисто «сухими» выпадениями. Второй – объёмные активности 131I и 137Cs в облаке над районами реконструировалась по метеоданным об осадках на метеостанциях и метеопостах в период выпадений и плотностям выпадений 137Cs в НП их расположения.

Регрессионные зависимости стандартизованных доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела от плотности выпадения 137Cs аппроксимировались физически обоснованной степенной функцией (рис. 1).

Это следует из практического совпадения обеих регрессионных зависимостей: расчётных данных удельных активностей 137Cs и 131I в траве пастбищ с регрессионными зависимостями инструментальных доз. Данные на рис. 2 для удобства обозрения нормированы на их минимальные значения.

Расчётные степенные регрессии модифицированных стандартных доз облучения 137Cs не зависят ни от области, ни от типа НП (рис. 1), что делает их универсальными и обосновывает их применимость для всех НП загрязнённых областей России, где радиометрия населения в год аварии не проводилась.

Рис. 1. Зависимости средних в НП стандартизованных доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела в НП от плотности выпадения 137Cs.

Рис. 2. Зависимости относительных удельных активностей 137Cs и 131I в траве пастбищ их регрессионных зависимостей и регрессионных зависимостей стандартизованных доз от плотности выпадения 137Cs в НП с радиометрией жителей.

Реконструкция средних в НП доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела в первый год после аварии для всех НП производится путём их обратного пересчёта от регрессионной зависимости стандартизованных доз. С учётом данных на рис. 1, неопределённость модели расчёта средних в НП стандартных доз облучения можно определить, как среднее стандартное отклонение распределения отклонений средних в НП стандартизованных доз от их регрессионных значений по числу НП.

В работе [13] приведены следующие значения неопределённостей оценок доз внутреннего облучения 137Cs жителей НП загрязнённых областей России в год аварии на ЧАЭС в виде стандартных геометрических отклонений: для распределения индивидуальных доз в НП ст ‘7^ 2,2; для распределений среднегеометрических значений средних доз в НП y™t равно 1,5 для Калужской и

  • 1,9 для Брянской области; для интегральной неопределённости оценок индивидуальных доз внутреннего облучения 137 Cs жителей НП o D равно 3,4 для Калужской и 4,2 для Брянской области.

Реконструкция динамики доз внутреннего облучения населения годовых и накопленных с 1987 г. по настоящее время и их неопределённостей выполнялась с использованием базы данных СИЧ-измерений жителей Брянской области в 1994-1992 гг. по методам, изложенным в работах [14, 15] и в официальных методиках Роскомнадзора [16].

Методы реконструкции неопределённостей доз облучения

В общем виде соотношение для оценок неопределённостей доз внешнего и внутреннего облучения населения загрязнённых территорий после радиационных аварий с учётом логнормального вида их распределений [13, 14] в НП может быть записано в следующем виде:

_D     _ _idd     zi-НП

"extint    "extint ' "extint , где "Dxt,int — прогнозируемые величины неопределённостей доз в виде стандартных среднегеометрических отклонений (SGD) распределений индивидуальных стандартных, приведённых к одному возрасту, доз внутреннего (int) и внешнего (ext) облучения жителей в НП; «еХиш — значения SGD распределений реконструированных стандартных доз внешнего и внутреннего облучения жителей НП (реконструированная стандартная доза – это индивидуальная доза, реконструированная по результатам индивидуальной радиометрии, СИЧ-измерения или дозиметрии человека, приведённая к дозе выбранного возраста без учёта контрмер);

По смыслу своего определения величина a™d,int является оценкой неопределённости индивидуальных доз жителей НП для доз внешнего облучения, обусловленных неопределённостями условий проживания, а для доз внутреннего облучения – неопределённостями загрязнения продуктов питания, входящих в их рацион, различиями метаболизма радионуклидов в организмах разных индивидуумов, их рационов и мест производства потребляемых ими продуктов питания, а <™,int- неопределённости регрессионных моделей реконструкции средних в НП доз внешнего и внутреннего облучения населения.

Неопределённости индивидуальных доз внутреннего облучения населения в год аварии на ЧАЭС

В настоящей работе проведены более детальные исследования этого вопроса, чем это было выполнено в работах [13, 14, 16, 17]. Примеры гистограмм нормированных стандартных доз на всё тело и на ЩЖ жителей Брянской и Калужской областей их интерполяционных зависимостей и аппроксимирующих гистограммы логнормальные распределения приведены на рис. 3 для НП, на рис. 4 – для районов и на рис. 5 – для областей в целом.

Областные значения стандартных среднегеометрических отклонений распределений на рис. 5 принимались за средние значения неопределённостей индивидуальных доз населения в НП ("Gind).

Рис. 3. Распределения стандартных индивидуальных доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела в НП, нормированных на их среднегеометрические значения в НП по числу обследованных жителей. σG – стандартное отклонение распределения выборки.

Рис. 4. Распределения стандартных индивидуальных доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела в районах, нормированных на их среднегеометрические значения в НП по числу обследованных жителей.

Отметим, что для всех трёх уровней от НП до области (рис. 3-5) между аппроксимационными кривыми и кривыми логнормальных законов наблюдается вполне удовлетворительное согласие, причём оно последовательно улучшается при увеличении объёмов выборок от НП до области. Полученный результат показывает, что при расчётах радиационных рисков с учётом неопределённостей доз можно использовать логнормальный закон их распределения.

Распределения стандартных индивидуальных доз в НП, нормированные на их среднегеометрические значения в НП по числу обследованных жителей, использовали для оценок неопределённостей индивидуальных доз в НП. Для этого строили распределения стандартных средне- геометрических отклонений распределений стандартных индивидуальных доз по числу НП в каждой области и в обеих областях, определяли параметры полученных распределений (GSM и GSD) и степень соответствия их вида лог нормальному закону (рис. 6).

Рис. 5. Областные распределения стандартных индивидуальных доз внутреннего облучения ЩЖ и всего тела, нормированных на их среднегеометрические значения в НП по числу обследованных жителей.

Рис. 6. Распределения стандартных среднегеометрических отклонений распределений стандартизованных индивидуальных доз внутреннего облучения и доз на ЩЖ жителей по числу НП.

Минимальные, среднегеометрические и максимальные значения стандартных среднегеометрических отклонений распределений на рис. 6 принимались за соответствующие значения неопределённостей индивидуальных доз облучения жителей в НП (стС^).

Для оценок неопределённостей средних в НП стандартных доз облучения (oGl^t) использовали базу данных средних в НП стандартизованных доз и их регрессионные зависимости от плотности выпадения 137Cs. Для этого, как и для индивидуальных доз, сначала для каждой области и обеих областей в целом строили распределения отношений средних в НП стандартизованных доз к их регрессионным значениям по числу НП. Затем определяли стандартные отклонения полученных распределений (GSD) и степень соответствия их вида лог нормальному закону (рис. 7).

Овласть - -Брянекая*Калужекая-                          Область = ‘Брянская+Калужская' Чиспо нп ^

Стандартное отклонение                                           Отношение расчетных доз * средним в НИ и гистограмма                                                           1 гистограмма

-----аппроксимация                                                     ----- аппроксимация ♦ « -• лог нормальное рас пре де петые                                      ♦ ■• -е пог нормальное распределение

Рис. 7. Распределение среднегеометрических отклонений распределений отношений средних в НП расчётных к инструментальным стандартизованным дозам облучения.

Как видно из данных рис. 7, и здесь в пределах µG±2σG наблюдается вполне удовлетворительное соответствие аппроксимационных зависимостей логнормальному закону.

Для оценок минимальных и максимальных значений неопределённостей средних в НП стандартных доз облучения (aG-"^) сначала для всех районов строили распределения отношений средних в НП стандартизованных доз к их регрессионным значениям по числу НП в районах, в каждой области и обеих областей в целом. Затем определяли искомые областные минимальные и максимальные значения отклонений полученных распределений (GSD). Основные результаты оценок параметров неопределённостей доз внутреннего облучения жителей загрязнённых областей России в год аварии на ЧАЭС представлены в табл. 2.

Таблица 2 Параметры неопределённостей доз внутреннего облучения ЩЖ 131I и всего тела 134+137Cs в год аварии на ЧАЭС по данным радиометрии населения

Параметр Дозы на всё тело Дозы на ЩЖ Брянская область Калужская область Брянская + Калужская области Брянская область Калужская область Брянская + Калужская области σmin/σmean/σmax aG™? 1,2/2,2/2,9 1,1/2,2/3,1 1,1/2,2/3,1 1,4/2,0/2,6 1,3/2,3/2,9 1,3/2,3/2,9 aG1^ 1,3/1,5/3,4 1,1/1,5/1,9 1,1/1,5/2,9 1,1/1,5/1,6 1,2/1,4/1,6 1,2/1,4/1,6 aG"? 1,6/3,3/6,4 1,3/3,3/5,9 1,2/3,3/6,4 1,5/3,4/4,2 1,5/3,2/4,6 1,5/3,2/4,6 oG^t - GSD распределения индивидуальных доз в НП; aG^t - GSD неопределённостей оценок средних доз в НП по регрессионным моделям; aG^- GSD неопределённости оценок индивидуальных доз в НП; oGmin/oGmean/oGmax - мини-мальные/среднегеометрические/максимальные значения стандартных отклонений соответственно.

Отметим, что величины каждого из параметров (σmin, σmean и σmax) в табл. 2, как для доз на всё тело, так и для доз на ЩЖ, с точностью до 10-15% одинаковы для всех трёх наборов вариантов областей. Этот результат является обоснованием для использования данных табл. 2 в столбце «Брянская+Калужская области» при оценках радиационных рисков для населения всех областей России, загрязнённых после аварии на ЧАЭС.

Оценки неопределённости индивидуальных доз внешнего и внутреннего облучения населения с 1987 г.

А) по данным базы СИЧ-измерений жителей Брянской области

Оценки параметров распределений стандартных индивидуальных годовых доз проводили на базе данных СИЧ-измерений в 1994-2002 гг. 262587 жителей Брянской области, отобранных в соответствии с требованиями методических указаний [18] к числу этих жителей в НП разных типов. В полученной выборке оказалось 258739 данных СИЧ-измерений жителей, проживавших в 197 НП 16-ти районов.

Для оценок структуры неопределённостей доз внутреннего облучения населения в последующие после года аварии (корневое загрязнение сельскохозяйственной растительности) был выполнен анализ годовых доз внутреннего облучения жителей районного центра Климово Брянской области, оценённых по данным СИЧ-измерений (СИЧ-счётчик излучений человека). На рис. 8 в качестве примера приведены данные о динамике расчётных и СИЧ-данных средних в НП годовых доз внутреннего облучения жителей двух НП Брянской области, свидетельствующие об их вполне удовлетворительном согласии.

Рис. 8. Временные зависимости расчётных и СИЧ доз в НП Брянской области

с разными типами почв.

Для исследования возможных зависимостей неопределённостей стандартных СИЧ доз от времени измерения жителей и их возраста вся выборка разбивалась на две сезонные группы с измерениями (весна-лето, осень-зима) и три возрастные группы (дети до 10 лет, подростки 11-17 лет и взрослые). Распределения числа СИЧ-измерений по величинам доз во всех группах имеют вид такой же, как и в первый год после аварии на ЧАЭС: верхние 2/3 части, в пределах ±2σ, имеют вид, близкий к логарифмически нормальному распределению; в нижних 1/3, за пре- делами ±2σ, имеют большой размах за пределами 3-х стандартных отклонений (рис. 9, табл. 3).

  • а)                                                        б)

Рис. 9. Распределения стандартных СИЧ доз внутреннего облучения жителей районного центра Климово в 1994 г. по числу обследованных жителей для двух сезонов измерений и двух возрастных групп.

N1, N2 – число СИЧ-измерений a) для сезонов (1 – весна-лето; 2 – осень-зима);

  • б)    для возрастных групп (1 – дети, 2 – взрослые).

Результаты оценок параметров распределений стандартных СИЧ доз внутреннего облучения жителей по их числу показали, что сами распределения могут быть аппроксимированы логнормальными законами (рис. 9), а различия в величинах их стандартных отклонений несущественны и не превышают 10% от их значений для всех вариантов расчёта (табл. 3).

Таблица 3

Параметры распределений стандартных СИЧ доз по их числу

Вариант расчёта

µG, мЗв

σG

Весна-лето

0,27

1,50

Осень-зима

0,15

1,55

Дети

0,30

1,60

Взрослые

0,22

1,53

Всего

0,24

1,65

Для каждого района и области в целом сначала строили распределения стандартных СИЧ доз по числу НП, нормированные на их среднегеометрические значения. Затем полученные выборки стандартных отклонений использовали для построения их распределений в районах и области в целом по числу НП (рис. 10). Минимальные, максимальные и среднегеометрические значения полученных распределений принимались за соответствующие значения оценок параметров неопределённостей индивидуальных доз внутреннего облучения населения после 1987 г.

Для этого сначала для всех районов строили распределения стандартных СИЧ доз по числу НП в районах, в каждой области и обеих областей в целом (рис. 11). Затем определяли значения отклонений полученных распределений как оценку средней величины неопределённостей средних в НП доз.

Рис. 10. Распределение стандартных среднегеометрических отклонений стандартных СИЧ доз облучения по числу НП.

µG и σG – среднегеометрические значения стандартных отклонений и стандартное отклонение соответственно.

Рис. 11. Распределение нормированных отношений расчётных средних в НП доз к их регрессионным значениям по числу НП в Брянской области.

Очевидно, что, как и для распределений стандартных доз, гистограммы приведённых отношений и их аппроксимационные зависимости вполне удовлетворительно описываются логарифмически нормальным законом.

Минимальные и максимальные значения стандартных отклонений отношений расчётных к средним в НП СИЧ дозам, приведённые в табл. 4 (О™с), оценивали аналогично, как и для доз года аварии с$86). Из табл. 4 видно, что различия между данными во всех трёх столбцах для минимальных (σGmin) и, особенно важных, средних (σG) величин стандартных отклонений не превышают 10%. Для их максимальных величин (σGmax) это различие существенно больше и изменяется в пределах от 0,8 до 1,4.

Таблица 4

Параметры неопределённостей оценок доз внутреннего облучения 134+137Cs населения по данным СИЧ-измерений

Тип дозы

•в

^G^

σGmin/σGmean/σGmax

n нмс DCs

1,2/1,9/4,0

1,2/1,8/2,6

1,4/3,4/10,4

n 1986 DCs

1,2/2,2/2,9

1,3/1,5/3,4

1,6/3,3/6,4

Таблица 5

Сопоставление данных неопределённостей доз внутреннего облучения в год аварии и СИЧ доз в последующие годы

Отношение

1)смс к D™6

ind aGint

^Gf°t

ffG^c

σGmin

1,0

0,8

0,9

σGmean

0,8

1,2

1,

σGmax

1,3

0,8

1,1

Видно (табл. 5), что расхождение между данными параметров распределений стандартных отклонений доз первого года аварии и СИЧ доз для индивидуальных в НП и средних в НП значений неопределённостей одинаково и изменяется в пределах от -15% до +35%. Однако, для интегральной величины неопределённостей индивидуальных доз это расхождение не превышает ±10%.

Б) по дозам внешнего и внутреннего облучения критических групп населения

В работе [14] приведён метод и результаты оценки стандартных среднегеометрических отклонений распределений доз внешнего и внутреннего облучения жителей по их числу в НП. Метод разработан на основе приведённых в работе [16] соотношений между дозами облучения критических групп (10% жителей с наибольшими дозами) и средних доз населения в городских и сельских НП. Полученные в работе [16] стандартные геометрические отклонения распределений индивидуальных доз внешнего (σGext) и внутреннего (σGint) облучения для НП разных типов в виде (σGext/σGint) соответственно равны 1,4/1,9 для НП сельского типа, для поселков городского типа и городов – 1,6/2,2.

Неопределённости оценок средних в НП доз

Для оценок неопределённостей модели реконструкции средних в НП доз внутреннего облучения жителей использовалась база расчётных данных доз внутреннего облучения взрослых жителей в НП Брянской области, накопленных с 1987 по 2022 гг. Оценки проводили по следующей процедуре:

  • •    расчётные дозы нормировались на плотности выпадения в 137Cs; для НП первого типа [19] (сёла и ПГТ с населением не более10 тыс. человек) и второго типа (ПГТ и города с населением меньше 100 тыс. человек) – плотности выпадения в НП, для НП третьего типа: для городов не областного подчинения и районных центров с населением больше 100 тыс. человек – плотности выпадений, средние в районах, для городов областного подчинения – плотности выпадений, средние в областях;

  • •    для каждого типа НП производилась их сортировка и группировка по типам почв;

  • •    для каждого типа НП и каждого типа почв рассчитывались верхняя и нижняя границы

нормированных доз по соотношению (2):

D

k,p max

=(

VDk,P • Dk+1,P, DN»,

при k E 1 ...N — при k = N

1),pE 1...3,

D

k,p min

D1»,

\^Dk-1,P • Dk,P,

при при

k = 1   \

,p E 1...3

kE2_N

где ртип НП; к – тип почвы; N – число типов почв по механическому составу.

  • •    полученные значения величин DmP,Xи D^ принимались за верхнюю и нижнюю границу

значений доз для данного типа почв и типа НП. Стандартные среднегеометрические отклонения доз для НП каждого типа и каждого типа почвы рассчитывалась по соотношению (3):

aGkp =

JDk'P max(-mPL) ____U min min(D^m=PX-) Dmin

. k,P     .

Величины oGp, средневзвешенные по числу НП с данными типами почв (Nnpk), рассчиты- вались по соотношению (4):

^GP = Xk=Nts("GkP • Nnpk).

В результате выполненных расчётов были получены следующие значения величин ctGp: село и ПГТ – 1,9, город – 2,3.

Величины ctGp можно трактовать как неопределённости расчётных оценок модели реконструкции средних в НП стандартных доз внутреннего облучения жителей, обусловленные размахом возможных значений коэффициентов перехода 137Cs из почвы в кормовую и продовольствен- ную сельхозпродукцию.

Обсуждение и заключение

Сводные данные всех полученных результатов по оценкам неопределённостей доз внутреннего облучения жителей загрязнённых областей представлены в табл. 6.

Таблица 6

Сводные данные полученных результатов по оценкам неопределённостей доз внутреннего облучения и ЩЖ жителей загрязнённых областей

Тип дозы (время)

^G^1

^GdC

^G^

ffGpexct

σGmin/σGmean/σGmax

DCs (1986)

Dth (1986)

D™c (1990-1994)

DCCBS (2007-2014)

D™*1 (1987-2014) oGp (1987-2022)

1,1/2,2/3,1

1,3/2,3/2,9

1,2/1,9/4,0

1,9/2,0/2,2

-

1,1/1,5/2,9

1,2/1,4/1,6

1,2/1,8/2,6

-

1,9/2,3/2,1

-/2,2/-

1,2/3,3/6,4

1,5/3,2/4,6

1,4/3,4/10,4

-

1,4/1,5/1,6

Dth, Des - дозы 1986 г. на ЩЖ и всё тело соответственно; D^SMC- СИЧ дозы; D - дозы критических групп населения; Dsod - средние в НП расчётные стандартные дозы; Dpfc- интегральные оценки индивидуальных доз в НП.

Обобщение результатов выполненных исследований показало, что неопределённости индивидуальных и средних в НП доз внутреннего облучения населения, полученные по всем вариантам оценок, практически совпадают и в среднем равны соответственно 2,1±0,2 и 1,8±0,3. Для неопределённости индивидуальных доз этот результат является отражением её естественной природы, связанной только с человеческим фактором, не зависящим ни от времени, ни от вида проведённых радиометрических обследований населения. Стабильность результатов для неопределённостей средних в НП доз означает адекватность используемых методов при описании влияния основных факторов, влияющих на пространственно-временную структуру параметров радиационной обстановки.

Полученные результаты позволяют проводить оценки радиационных последствий облучения населения загрязнённых территорий России с учётом неопределённостей доз их внешнего и внутреннего облучения и оценить параметры распределений эффективных доз в населённых пунктах.

Список литературы Оценки неопределённостей доз внешнего и внутреннего облучения населения в загрязнённых областях РФ после аварии на ЧАЭС на основе инструментальных данных

  • Масюк С.В., Шкляр С.В., Кукуш А.Г., Вавилов С.Е. Влияние неопределённостей в дозах на оценку радиационных рисков //Радиация и риск. 2008. Т. 17, № 3. С. 64-75.
  • Sources, effects and risks of ionizing radiation. UNSCEAR 2012 Report to the General Assembly with scientific annexes. Annex B. Uncertainties in risk estimates for radiation-induced cancer. New York: United Nations, 2015.
  • Kopecky K.J., Stepanenko V., Rivkind N., Voilleque P., Onstad L., Shakhtarin V., Parshkov E., Kulikov S., Lushnikov E., Abrosimov A., Troshin V., Romanova G., Doroschenko V., Proshin A., Tsyb A., Davis S. Childhood thyroid cancer, radiation dose from Chernobyl, and dose uncertainties in Bryansk Oblast, Russia: a population-based case-control study //Radiat. Res. 2006. V. 166, N 2. P. 367-374.
  • Stepanenko V.F., Voilleque P.G., Gavrilin Yu.I., Khrouch V.T., Shinkarev S.M., Orlov M.Yu., Kondrashov A.E., Petin D.V., Iaskova E.K., Tsyb A.F. Estimating individual thyroid doses for a case-control study of childhood thyroid cancer in Bryansk Oblast, Russia //Radiat. Prot. Dosim. 2004. V. 108, N 2. P. 143-160.
  • Gavrilin Y., Khrouch V., Shinkarev S., Drozdovitch V., Minenko V., Shemiakina E., Ulanovsky A., Bou-ville A., Anspaugh L., Voilleque P., Luckyanov N. Individual thyroid dose estimation for a case-control study of Chernobyl-related thyroid cancer among children of Belarus. Part I: 131I, short-lived radioiodines (132I, 133I, 135I), and short-lived radiotelluriums (131MTe and 132Te) //Health Phys. 2004. V. 86, N 6. P. 565-585.
  • Drozdovitch V., Khrouch V., Maceika E., Zvonova I., Vlasov O., Bratilova A., Gavrilin Y., Goulko G., Hoshi M., Kesminiene A., Shinkarev S., Tenet V., Cardis E., Bouville A. Reconstruction of radiation doses in a case-control study of thyroid cancer following the Chernobyl accident //Health Phys. 2010. V. 99, N 1. P. 1-16.
  • Gavrilin Y.I., Khrouch V.T., Shinkarev S.M., Krysenko N.A., Skryabin A.M., Bouville A., Anspaugh L.R. Chernobyl accident: reconstruction of thyroid dose for inhabitants of the Republic of Belarus //Health Phys. 1999. V. 76, N 2. P. 105-119.
  • Звонова И.А., Балонов М.И., Братилова А.А., Балева Г.Е., Гридасова С.А., Митрохин М.А., Сажнева В.П. Оценка поглощенной дозы в щитовидной железе жителей Брянской, Тульской, Орловской областей по результатам радиометрии в 1986 году //Радиация и риск. 1997. Вып. 10. С. 95-116.
  • Звонова И.А., Жеско Т.В., Братилова А.А. Параметры режима питания и поведения жителей Брянской области в мае 1986 г., влияющие на оценку дозы, полученной вследствие аварии на Чернобыльской АЭС //Радиационная гигиена. 2011. Т. 4, № 2. С. 50-58.
  • 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 1. Основные соотношения и свойства методики реконструкции доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела жителей населенных пунктов Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на ЧАЭС в 1986 г. //Радиация и риск. 2009. Т. 18, № 4. С. 23-39.
  • Власов О.К., Щукина Н.В. Модификация действующих методик реконструкции доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела жителей населённых 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. //Радиация и риск. 2010. Т. 19, № 2. С. 21-35.
  • Власов О.К., Щукина Н.В. Модификация действующих методик реконструкции доз внутреннего облучения щитовидной железы и всего тела жителей населённых 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 //Радиация и риск. 2010. Т. 19, № 3. С. 71-93.
  • Власов О.К. Радиоэкологическая модель транспорта радионуклидов йода и цезия по пищевым цепочкам после радиационных аварий с выбросом в атмосферу для исследований закономерностей формирования доз внутреннего облучения населения. Часть 5. Оценки некоторых видов неопределённостей при реконструкции доз внутреннего облучения населения //Радиация и риск. 2014. Т. 23, № 4. С. 22-34.
  • Власов О.К., Щукина Н.В. Реконструкция и верификация удельных объёмных активностей 131I и 137Cs в атмосфере и осадков в населённых пунктах за период выпадений продуктов аварии на ЧАЭС //Радиация и риск. 2015. Т. 24, № 3. С. 16-37.
  • Власов О.К., Брук Г.Я., Щукина Н.В. Разработка и верификация технологии реконструкции эффективных доз облучения населения России после аварии на ЧАЭС //Радиация и риск. 2017. Т. 26, № 3. С. 28-45.
  • Оценка доз облучения населения Российской Федерации вследствие аварии на Чернобыльской АЭС: Сборник методических документов /под ред. академика РАМН Г.Г. Онищенко. СПб, 2006. 180 с.
  • Власов О.К., Щукина Н.В., Чекин С.Ю., Туманов К.А. Оценка неопределённости доз облучения российских ликвидаторов с учётом их проживания на загрязнённых радионуклидами территориях РФ //Радиация и риск. 2015. Т. 24, № 4. C. 20-34.
  • Власов О.К., Щукина Н.В., Чекин С.Ю., Туманов К.А. Методы дозиметрического обеспечения радиационно-эпидемиологических исследований НРЭР //Радиация и риск. 2021. Т. 30, № 1. С. 40-57.
  • Оценка средних годовых эффективных доз облучения критических групп жителей населённых пунктов Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие катастрофы. Методические указания МУ 2.6.1.2003-05 //Оценка доз облучения населения РФ вследствие аварии на Чернобыльской АЭС: Сб. методических документов /под ред. академика РАМН Г.Г. Онищенко. СПб, 2006. 180 с.
Еще
Статья научная