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

Вариабельность рационов питания населения

При реконструкции доз внутреннего облучения населения после радиационных аварий обычно предполагается, что в состав его рациона входят местные продукты: зелень и молоко. Однако реальная картина сложнее. Часть населения может вообще не употреблять молоко или зелень или даже оба эти продукта. При радиометрии щитовидной железы (ЩЖ) и всего тела жителей Калужской области весной 1986 г. одновременно проводился их опрос об употреблении ими этих продуктов питания. Такой же опрос населения Орловской области проводился в 2001 г. при радиационно-эпидемиологическом исследовании заболеваемости раком ЩЖ среди детского и взрослого населения после аварии на Чернобыльской АЭС.

Сводные данные этих опросов приведены в работе [1]. Распределение числа всех опрошенных жителей по типам рационов приведено на рис. 1. Отметим, что по данным проведённых опросов это распределение от возраста опрошенных жителей практически не зависело.

Как следует из данных на рис. 1, употребляли и зелень, и молоко только 38% сельского и 33% городского населения, только молоко соответственно 28% и 31%, только зелень – 20% и 9% и не употребляли ни зелени, ни молока – 14% и 28%.

С учётом этого дозу внутреннего облучения человека со среднестатистическим рационом и её среднеквадратичное отклонение можно оценить по соотношениям:

D =D „ + D 5 + D -5 r      inh      gr    gr      m    m ,

5 D r

^(Dr - Dnh )2 + 5gr (Dr - Dgr )2 + 3m (Dr - Dm )2 + 5m,gr (Dr - D)2

3 D r

Власов О.К. – зав. лаб., д.т.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «ФМИЦ им. П.А. Герцена» Минздрава России.

где D r и δD r – доза человека со среднестатистическим рационом и её среднеквадратичное относительное отклонение, зависящие от возраста человека; D inh , D gr и D m – соответственно доза за счёт ингаляции, зелени и молока; δ m , δ gr и δ m,gr – соответственно доли населения, употреб-

Доза на U-рк, мГр

Рис. 1. Распределение численности населения Калужской области с данными их радиометрии по типам рационов.

Расчётные зависимости доз на ЩЖ от возраста человека и типа его рациона (рис. 2) показывают, что по рангу величины дозы внутреннего облучения можно выделить всего 2 типа рационов:

• • ингаляция и ингаляция+зелень;

• • ингаляция+молоко, ингаляция+зелень+молоко и среднестатистический рацион.

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

Рис. 2. Зависимость доз облучения щитовидной железы групп населения Брянской и Калужской областей с разными рационами от возраста.

Rain – осадки за время радиоактивных выпадений, мм; Qθ_airI – удельная объёмная активность 131I в атмосфере, кБк/м3.

Причём доза человека со среднестатистическим рационом на 30-35% меньше дозы человека со стандартным рационом (рис. 3а,в, 4а,в).

Область = "Калужская1

е-е-е сельский житель

■-■-■ городской житель

б)

Область - "Калужская'

♦-♦-♦ сельский житель

■-■-■ городской житель

г)

Рис. 3. Зависимость отношений доз на щитовидную железу (а) и на всё тело (в) индивидуума в Калужской области со среднестатистическим рационом к его дозам со стандартным рационом и их среднеквадратичных отклонений (б, г) от возраста индивидуума.

Область - "Брянская1

Возраст, .пет

Область - "Брянская"

• •    ♦ ♦ сельский житель

• ■    ■ ■ городской житель

а)

• •    • • сельский житель

• ■    ■ ■■ городской житель

б)

Область ■ "Брянская1

Возраст, лет

е-е-е сельский житель

• ■    • ■ городской житель

в)

Рис. 4. Зависимость отношений доз на щитовидную железу (а) и на всё тело (в) индивидуума в Брянской области со среднестатистическим рационом к его дозам со стандартным рационом и их среднеквадратичных отклонений (б, г) от возраста индивидуума.

Приведённые на рис. 3б,г и 4б,г данные показывают, что неопределённость оценок средних доз внутреннего облучения человека со среднестатистическим рационом, связанная с незнанием его структуры, невелика и не превышает 25-35%.

Индивидуальные дозы по данным радиометрии и методы реконструкции доз

При реконструкции индивидуальных доз внутреннего облучения человека по данным его радиометрии D_UHd используется соотношение:

DuHd =

A At ) рад изм

Д ) расч изм

D

расч ^,

где А_рад и А_расч - измеренная и расчётная активности, кБк; t_u3M - время измерения, сутки после аварии; D _paC4 - расчётная доза, мГр;

Орасч = КП'!"' + K^In9 , здесь К", Kn9 - дозовые коэффициенты для ингаляционного и пищевого пути поступления радионуклидов в организм человека, мГр/кБк; Inh, I'n9 - поступление радионуклидов в организм человека за счёт ингаляции и с пищей, кБк.

Из (3) следует, что отношение индивидуальных доз, оценённых по двум методикам (ml и m2), равно:

П V m 1)

Dинд

А(m2)(t )  D прасч V изм )  ^

--;—zr — --;—z------- • ------

V m 2)       V m 1)

инд       расч изм     расч

)      V m 1)

расч

V m 2) .

Представляют интерес сопоставления индивидуальных доз, оценённых по двум моделям: по алгоритму разработанной радиоэкологической [2] (РЭМ) и по официальной модели [3] (МУ2000) для 1311 и по её модификации для 137Cs [4] (МУ2000м).

Поскольку в [3, 4] динамика поступления радионуклидов в организм человека ( I_MU2000(t) ) описывается аналитическими соотношениями в безразмерном виде, производилась нормировка её второго максимума временной зависимости на второй максимум по модели РЭМ ( I_REM(t) ) для времени, большего начала потребления населением молока, загрязнённого по кормовому пути ^ mkk ^:

^IMU 2000 ⁽ t ) ^{— I}MU 2000 ⁽ t ) '

max ^{( |}_R£M ⁽ t > G m'k }) тах ^{( |}ми 2000 ^V t >  ^ m'lk ))

Такой способ нормировки позволяет в чистом виде выявить влияние только формы динамики поступления радионуклидов в организм человека на величину его интеграла (рис. 5, 6).

Область - ’Калужская’ Возраст • 2 года

IntakeJvREM - 107 9kBq IntakeJvMU . 96.1 kBq

Рис. 5. Динамика поступления ¹³¹I и ¹³⁷Cs в организм 2-летнего ребёнка по данным моделей РЭМ, МУ2000 и МУ2000м.

Intake_Csv**, Intake_Csc** – соответственно интегральное поступление 137Cs для сельского (v) и городского (с) жителей; Intake_Iv**, Intake_Ic** – аналогично для 131I.

Область - ’Калужская’ Возраст - 18 пет

ii i сельский житель, МУ2000м

• • • городской житель, МУ2000м д д д сельский житель, РЭМ «ее городской житель, РЭМ

Область - ’Калужская’ Возраст - 18лет IntakoJvREM - 1 96 SkBq Intake JvMU - 157 2kBq

• • * сельский житель, МУ2000

• е е городской житель, МУ2000

.1 it а сельский житель, РЭМ

11» городской житель, РЭМ

Рис. 6. Динамика поступления ¹³¹I и ¹³⁷Cs в организм взрослого человека по данным моделей РЭМ, МУ2000 и МУ2000м.

Входные данные этого сценария расчёта: средние удельные объёмные активности 137Cs и 131I в атмосфере за период выпадений, приведённые к времени аварии, равны 1 и 10 кБк/м3, осадки за период выпадений равны 1 мм, что по расчётам модели РЭМ соответствуют плотности выпадения 137Cs на местность 100 кБк/м2 (рис. 7).

-----Калужская область

— ьрямс кая область

• • • осадки 1 мм

Рис. 7. Зависимость плотностей выпадения ¹³⁷Cs на почву, растительность и местность от осадков в период радиоактивных выпадений.

Поступление 131I и 137Cs в организм человека за счёт ингаляции, зависящее в МУ2000 и МУ2000м только от плотности выпадения 137Cs, рассчитывалось для её величины, равной 100 кБк/м2, такой же как в модели РЭМ при осадках за период выпадений 1 мм.

Отметим также, что для описания динамики поступления 131I и 137Cs в организм человека в [3, 4] используются однокамерные модели «йодной» и «цезиевой» молочной коровы, а в модели РЭМ – многокамерные модели с учётом ингаляционного пути, расчёты по которым приводят к более сложной динамике активностей 131I и 137Cs в молоке [5]. Однако, несмотря на видимые различия в динамике поступления 131I и 137Cs в организм человека (особенно существенные для 137Cs), отношения интегральных поступлений, рассчитанных по этим двум моделям, после их нормировки по соотношению (5) невелики и изменяются в диапазоне от 0,4 до 1,1 (табл. 1).

Таблица 1

Отношения интегральных поступлений ¹³¹ I и ¹³⁷ Cs в организм индивидуумов разного возраста для Брянской и Калужской областей, оценённых по моделям РЭМ и МУ2000

	Калужская область			Брянская область
Возраст, лет	2	10	18	2	10	18
Сельский житель, 137Cs	0,6	0,6	0,7	0,4	0,5	0,5
Городской житель, 137Cs	0,7	0,6	0,7	0,6	0,6	0,6
Сельский житель, 131I	0,9	0,8	0,8	0,9	0,8	0,9
Городской житель, 131I	1,1	0,8	0,9	1	0,8	0,9

Среднеарифметические значения и стандартные отклонения этих отношений для 137Cs равны 0,6 и 0,1, для 131I – 0,9 и 0,1 соответственно.

Полученные различия в динамике поступления радионуклидов в организм человека, рассчитанные по этим двум моделям, проявляются лишь незначительно и в динамике активностей

131I в ЩЖ человека (рис. 8) и в гораздо большей для активности 137Cs в его теле (рис. 9). Безразмерные зависимости активностей 137Cs в теле и 131I в ЩЖ человека от времени для моделей МУ2000 и МУ2000м на этих рисунках нормировались на размерные зависимости модели РЭМ на время измерения, равное 30 суткам после аварии.

Область = 'Брянская*

Возраст • 2 года Время_нормировки ■ 30суток

DthMU_Brv = 642mGy DthRE_Brv- 730mGy

----РЭМ

------МУ200О

• • • активность на время нормировки

Область - 'Брянская*

Возраст = 2 года Время_нормировки = 30 суток

DlhMU_Brc- 621 mGy DthRE_Brc- 657mGy

----РЭМ

-— - МУ20ОС

♦ • ♦ активность на время нормировки

Область - 'Калужская'

Возраст - 2года Время_нормироеки = 30 суток

DthMU_Kav - 288 mGy DihRE_Kav - 364 mGy

----РЭМ

-----МУ2ОО0 □ □ □ активность на время нормировки

Рис. 8. Динамика нормированных активностей ¹³¹I в щитовидной железе 2-летнего городского и сельского ребёнка в Брянской и Калужской областях по моделям РЭМ и МУ2000.

DthRE_Kav, DthMU_Kav – дозы внутреннего облучения 131I ЩЖ сельского ребёнка по моделям РЭМ и МУ2000; DthRE_Kaс, DthMU_Kaс – то же для городского ребёнка.

Область - ’Брянская’

Возраст - 2 года Время_нормироеки ■ 30 суток

DbdMU_Brc - 184 mGy DbdRE_Brc - 1 58 mGy

----РЭМ

------ МУ2000м

♦ • • активность на время нормировки

Область = "Калужская"

Возраст * 2года Время_нормировки - 30суток

DbdMU_Kac- 1.37mGy DbdRE_Kac - 1.11 mGy

----РЭМ

------- МУ2000м

□ □ □ активность на время нормировки

Рис. 9. Динамика нормированных активностей ¹³⁷Cs в теле 2-летнего городского и сельского ребёнка в Брянской и Калужской областях по моделям РЭМ и МУ2000м.

DbdRE_Kav, DbdMU_Kav – дозы внутреннего облучения 137Cs всего тела сельского жителя по моделям РЭМ и МУ2000м; DbdRE_Kaс, DbdhMU_Kaс – то же для городского жителя.

Первый пик активности 137Cs в теле и 131I в ЩЖ человека по модели РЭМ обусловлен тем, что ингаляция загрязнённого воздуха учитывается как при загрязнении молока, так и при поступлении радионуклидов в организм человека. В моделях МУ2000 и МУ2000м вклад ингаляционного пути поступления 137Cs и 131I в организм человека практически незначим, а ингаляционный путь загрязнения молока не учитывается вообще. Поэтому в этих моделях он проявляется лишь в незначительном искривлении расчётных зависимостей на начальном участке.

Статистические параметры отношений доз внутреннего облучения РЭМ/МУ2000 при нормировке доз по модели МУ2000 на активности по модели РЭМ в диапазоне времени нормировок ( t n ) от 10 до 100 суток после аварии, вычисленные по формуле (6), приведены в табл. 2.

Таблица 2

Статистические параметры отношений доз внутреннего облучения РЭМ/МУ2000 при нормировке доз по модели МУ2000 на активности по модели РЭМ (среднее значение/стандартное отклонение)

	Брянская область		Калужская область		Все
Возраст	2 года	18 лет	2 года	18 лет	в среднем
Щитовидная железа	1,34/0,24	1,18/0,11	1,47/0,43	1,40/0,36	1,35/0,31
Тело	1,02/0,21	0,94/0,17	0,98/0,34	0,90/0,29	0,96/0,26

D MU 2000

DREM