Научно-методические основы оценки индивидуальных поглощенных доз в щитовидной железе у населения после крупной радиационной аварии (30.11.2009)

Автор: Шинкарев Сергей Михайлович

Рассмотрим более подробно поступление 131I со свежим молоком. Формула оценки содержания 131I в ЩЖ у жителя возраста (i) на момент времени t, G(i,t), вследствие потребления такого молока имеет следующий вид:

где Cmilk(?) – концентрация 131I в молоке на момент времени ?, Бк л-1; Vi – среднесуточное потребление молока жителем возраста (i), л сут-1.

Если индивид из возрастной группы (i) прекратил потребление молока в момент времени t1, то содержание 131I в ЩЖ, G(i,t), на время t?t1 для рассматриваемого индивида может быть оценено по формуле (13) с учетом замены верхнего предела интегрирования (t заменяется на t1).

Естественно предположить, что в одном НП вариабельность концентрации 131I в молоке Cmilk(?) была одинаковой для жителей разного возраста. Тогда, при пероральном поступлении 131I среднее значение отношения содержания 131I в ЩЖ у взрослых (ad) к таковому у детей возраста (i) на момент времени t, Ring(ad,i,t), определяется по формуле:

где t1 – время прекращения потребления молока взрослым t1?t, сут; t2 – время прекращения потребления молока ребенком возраста (i) t2?t, сут.

Аналитическое решение соотношения (14) может быть найдено для каждой конкретной временной зависимости Cmilk(?). Например, если Cmilk(?) описывает временную зависимость концентрации 131I в молоке коров, выпасающихся на пастбище, то формула (14) принимает вид:

Ring(ad,i,t)=Vad/Vi(exp(((th,i-(th,ad)(t)({[1-exp(-((g-(th,ad)(t1)]/((g- (th,ad)-[1-exp(-((c-(th,ad)(t1)]

/((c-(th,ad)} /{[1-exp(-((g-(th,i)(t2)]/((g-(th,i) - [1-exp(-((c-(th,i)(t2)]/((c-(th,i)} (15)

где (g – постоянная эффективной скорости очищения пастбищной травы от 131I, сут-1; (c – постоянная эффективной скорости очищения коровьего молока от 131I, сут-1.

Если доминирующим был путь поступления 131I с молоком, то усредненное отношение содержания 131I в ЩЖ у взрослых (ad) к таковому у детей возраста (i) на момент времени t, определяемое по данным обследования ЩЖ, должно быть близким к зависимости Ring(ad,i,t), рассчитываемой по общей формуле (14), или формуле (15) для рассмотренной конкретной зависимости Cmilk(?). Формула (15) применима к сельским жителям, проживавшим постоянно или часть времени (до эвакуации или отселения) на загрязненной территории и употреблявшим загрязненное молоко постоянно или до определенного момента времени. Для городских жителей отношение Ring(ad,i,t) имеет большую степень неопределенности, чем для сельских. Однако с учетом того, что ограничения на производство и потребление загрязненного молока ввели 6 мая, можно предположить, что при доминирующем пути поступления 131I с молоком усредненное отношение содержания 131I в ЩЖ у взрослых (ad) к таковому у детей возраста (i) на момент времени t, определяемое по данным обследования ЩЖ, должно находиться в диапазоне между двумя зависимостями Ring(ad,i,t), рассчитываемыми по формуле (15) при t1=t2, отсчитываемым от даты загрязнения до 6 мая, и при t=t1=t2 в предположении непрерывного потребления загрязненного молока.

Значения зависимых от возраста параметров, используемых в формулах (12), (14) и (15), для детей в 18 возрастных группах и взрослых приведены в Таблице 5.

Анализ кинетики поступления 131I в организм жителей на территориях, где проводились радиометрические обследования ЩЖ, а также числа имеющихся измерений позволил выделить следующие НП и группы НП, в пределах которых условия формирования дозы в ЩЖ у жителей были однородные: (1) г.Минск, (2) г.Гомель, (3) сельские НП Брагинского, Хойникского и Наровлянского районов Гомельской области, расположенные в 30-км зоне и эвакуированные до 5 мая 1986г, (4) сельские НП Брагинского, Хойникского и Наровлянского районов, расположенные за пределами 30-км зоны и неэвакуированные до 5 мая 1986г, (5) сельские НП Могилевской и остальной части Гомельской области.

Таблица 5

Зависимые от возраста параметры, используемые в формулах (12), (14) и (15).

Возраст

i, лет Средняя скорость дыхания,

м3 сут-1 Эффективная скорость очищения ЩЖ от 131I,

взрослый) 22 0,094 0,50 0,20

Разработанный метод был применен к жителям пяти выделенных выше групп НП. При этом проводилось сопоставление содержания 131I у взрослых (год рождения <1968г) и детей в возрасте от 1 до 6 лет (года рождения 1979-1984). Можно считать, что в пределах каждой из пяти выделенных групп НП условия поступления 131I в организм для жителей были примерно одинаковыми. В принципе, чем меньше возраст детей, тем большие наблюдаются различия между зависимостями отношений содержания 131I в ЩЖ у взрослых и у детей из одного НП от даты измерения в случае доминирующего ингаляционного или перорального (с молоком) пути поступления. Однако младенцев в возрасте до 1 года (1986г. и 1985г. рождения) следует исключить из рассмотрения, поскольку значительная часть таких детей могла находиться на грудном вскармливании, и к ним описанный выше метод неприменим.

Для расчета отношения содержания 131I в ЩЖ у взрослых и у детей в возрасте (1-6) лет R(ad,ch,t) из одного НП по результатам измерений использовались значения среднего геометрического массива отдельных результатов G(i,t) в соответствующей возрастной группе. При этом отношение R(ad,ch,t) рассчитывалось только для тех дат, когда число взрослых и детей (раздельно) по одному и тому же НП составляло не менее 10 человек. Вынужденное исключение составило рассмотрение зависимости для сельских НП Брагинского, Хойникского и Наровлянского районов, расположенных в 30-км зоне, когда критерий по числу лиц в группе взрослые и группе дети в возрасте (1-6) лет за одну и ту же дату был снижен до 5 человек из-за ограниченного массива имеющихся данных.

Из анализа временных зависимостей отношения R(ad,ch,t), рассчитанных по результатам радиометрического обследования ЩЖ, а также по формуле (12) в предположении только ингаляционного поступления и по формулам (14) и (15) в предположении доминирующего перорального (с молоком) пути поступления для каждой из выделенных выше групп жителей следует, что фактические значения R(ad,ch,t) группируются вдоль кривой, соответствующей доминирующему молочному пути поступления 131I в организм. В качестве иллюстрации на рисунках 1-3 приведены указанные временные зависимости для жителей (1) г.Минска, (2) сельских НП эвакуированных из 30 км зоны до 5 мая 1986г и (3) сельских НП Могилевской и остальной части Гомельской области, не прекращавших потребление молока.

Рис. 1. Зависимости отношения R(ad,ch,t) от времени, полученные по данным обследования ЩЖ (точки с интервалами, соответствующими 95% доверительной вероятности), и рассчитанные по формулам в предположении только ингаляционного поступления и в предположении доминирующего перорального (с молоком) пути поступления для жителей г.Минска.

Вариабельность значений R(ad,ch,t) на рис. 1 за отдельные даты измерений можно объяснить следующими причинами: ограниченной статистикой, вариабельностью среднесуточного потребления молока жителями, а также объективным фактором, что небольшая часть жителей (около 10-20%) вообще не употребляет молоко в пищу. Следует отметить, что расчетные зависимости значений R(ad,ch,t) для двух вариантов поступления молока городским жителям: (1) прекращение потребления молока 6 мая 1986г (верхняя кривая) и (2) потребление молока без прекращения в апреле-мае (нижняя кривая) демонстрируют малое различие, которое не играет значимой роли в анализе.

Временные зависимости значений R(ad,ch,t), рассчитанные для сельских жителей (рис. 2 и 3), сопоставлены с ингаляционным путем поступления и с двумя вариантами поступления 131I в организм с молоком. Первый вариант соответствует данным работы [Миненко В.Ф. и др., 2002], согласно которым среднесуточное потребление молока взрослыми больше чем детьми (1-6) лет в 1,67 раза (верхняя сплошная кривая), а второй вариант предполагает одинаковое среднесуточное потребление молока взрослыми и детьми (нижняя прерывистая кривая), так же как и для городских жителей.

Как следует из рис. 2 для сельских жителей, эвакуированных до 5 мая, только одно (из 14) значение R(ad,ch,t), полученное по данным обследований 19 мая 7 детей и 13 взрослых д.Погонное, лежит выше кривой, соответствующей ингаляционному поступлению, в то время как 9 значений находятся ниже верхней кривой, соответствующей молочному пути поступления в предположении большего потребления молока взрослыми, чем детьми, в том числе и для жителей д.Погонное, обследованных 8, 12 и 17 мая.

Рис. 2. Зависимости отношения R(ad,ch,t) от времени, полученные по данным обследования ЩЖ (точки с интервалами, соответствующими 95% доверительной вероятности), и рассчитанные по формулам в предположении только ингаляционного поступления и в предположении доминирующего перорального (с молоком) пути поступления для жителей сельских НП, эвакуированных из 30 км зоны до 5 мая 1986г.

На рис. 3 все значения, полученные по результатам обследований, находятся ниже кривой, соответствующей ингаляционному поступлению, и согласуются с кривыми, соответствующими молочному пути поступления. При этом расположение основного массива точек на рис. 3 соответствует ходу кривой в предположении доминирующего молочного пути поступления при одинаковом среднесуточном потреблении молока взрослыми и детьми. Данное обстоятельство свидетельствует в пользу того, что, скорее всего, среднесуточное потребление молока детьми (1-6) лет и взрослыми в обследованных деревнях Белоруссии было приблизительно одинаковым, что отличается от возрастной зависимости, предложенной в работе [Миненко В.Ф. и др., 2002]. Ступенчатый характер кривых для молочного пути поступления на рис. 2 отражает различия в датах прекращения потребления молока детьми и взрослыми. В целом, рис. 2 и 3 свидетельствуют о доминирующем молочном пути поступления 131I сельским жителям рассмотренных регионов Белоруссии. Большую вариабельность точек на рис. 2 по сравнению с рис. 3 можно объяснить существенно меньшим числом детей и взрослых, чьи результаты измерений были использованы для нанесения точек.

Важно подчеркнуть, что молочный путь поступления радиоактивных изотопов йода остается доминирующим и в условиях относительно непродолжительного периода потребления молока сельскими жителями эвакуированных деревень (в среднем – 7 дней детьми и 8 дней взрослыми), когда в организм с молоком поступает около 50% 131I от его максимально возможного поступления в случае постоянного проживания на данной территории и потреблении загрязненного молока.

Рис. 3. Зависимости отношения R(ad,ch,t) от времени, полученные по данным обследования ЩЖ (точки с интервалами, соответствующими 95% доверительной вероятности), и рассчитанные по формулам в предположении только ингаляционного поступления и в предположении доминирующего перорального (с молоком) пути поступления для жителей НП Могилевской и остальной части Гомельской области.

В четвертой главе дано обоснование и выведены расчетные формулы оценки индивидуальной поглощенной дозы в ЩЖ от 131I и от суммы радиоактивных изотопов йода по результатам определения содержания 131I в железе у жителей различных регионов Республики Беларусь. С использованием полученных формул проведены оценки индивидуальных доз для ~130 тысяч жителей Белоруссии, которые позволили установить объективную картину облучения щитовидной железы у населения Республики после Чернобыльской аварии.

Формула расчета поглощенной дозы излучения 131I в ЩЖ по результату определения содержания этого изотопа йода в железе G(tm) на момент времени обследования tm может быть записана в общем виде как:

D0 = Fg/fth(G(tm)(exp((th(tm)(F(tm) (16)

где Fg – дозовый коэффициент облучения ЩЖ при пероральном поступлении 131I, Гр Бк-1; fth – доля 131I, поступающего из крови в ЩЖ, отн. ед; (th – постоянная эффективной скорости очищения ЩЖ от 131I для жителя (зависит от возраста), сут-1; F(tm) – функция, описывающая кинетику процессов накопления и выведения 131I из ЩЖ.

Формула (16) выведена для случая однократных выпадений в предположении постоянного потребления загрязненных продуктов питания (свежей зелени и молока). Вариант пролонгированных выпадений можно рассматривать как сумму однократных выпадений, разнесенных во времени, с различными относительными весами.

На основании результатов персонального опроса, организованного нами в 1988г. и охватившего около 150 тысяч жителей Белоруссии, выделены три основных типовых варианта поступления 131I с молоком сельским жителям:

прекращение потребления молока 3 мая детьми и 4 мая взрослыми в связи с эвакуацией жителей из деревень Брагинского, Хойникского и Наровлянского районов, расположенных в 30-км зоне;

прекращение потребления молока 7 мая детьми (в связи с выездом) и 12 мая взрослыми (обобщенная дата, учитывающая ограничение потребления молока) из остальных деревень Брагинского, Хойникского и Наровлянского районов;

потребление молока не прекращалось в апреле-мае сельскими жителями прочих районов и областей Белоруссии.

Для каждого из трех вариантов поступления 131I с молоком дата начала поступления приходится либо на дату основных выпадений в местности проживания, либо на дату начала выпаса коров (если выпас начался после основных выпадений). При этом принималось однократное загрязнение местности.

Для городских жителей крупных городов Минска, Гомеля, Могилева и Мозыря принимался молочный путь поступления до 6 мая, когда вышел приказ Минздрава СССР о запрете поставок в торговую сеть свежего молока с уровнем 131I, превышающим 3,7 кБк л-1.


загрузка...