Реконструкция доз внешнего облучения населения, обусловленных сбросами радиоактивных отходов ПО "Маяк" в реку Теча

Воробьева, Марина Ивановна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Реконструкция доз внешнего облучения населения, обусловленных сбросами радиоактивных отходов ПО "Маяк" в реку Теча
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Реконструкция доз внешнего облучения населения, обусловленных сбросами радиоактивных отходов ПО "Маяк" в реку Теча"

На правах рукописи УДК: 574:539.1.04

РГ5 ОД 1 8 ДЕК 2000

Воробьева Марина Ивановна

РЕКОНСТРУКЦИЯ ДОЗ ВНЕШНЕГО ОБЛУЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ СБРОСАМИ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ ПО "МАЯК" В РЕКУ ТЕЧА

Специальность 03.00.16 - "Экология"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Челябинск - 2000

Работа выполнена в Уральском научно-практическом центре радиационной медицины, Минздрава России, г. Челябинск.

Научный руководитель — кандидат технических наук Дегтева М.О. Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Никифоров А.Ф. кандидат физико-математических наук Жуковский М.В.

Ведущая организация — Санкт-Петербургский НИИ радиационной гигиены Минздрава России

Защита состоится "^5"" года в часов на заседании

диссертационного совета К 200.77.01 в Институте промышленной экологии УрО РАН по адресу: 620219, Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 20А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института промышленной экологии УрО РАН.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

2- 2000 г.

?, о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из наиболее актуальных проблем современной экологии является изучение последствий радиоактивного загрязнения для окружающей среды и человека. Это связано с увеличением использования радиоактивных веществ и источников ионизирующих излучений в производственной деятельности человека, развитием атомной энергетики, продолжающейся работой предприятий ядерного топливного цикла на всех его стадиях вплоть до снятия с эксплуатации. Особое место здесь занимают вопросы прогнозирования последствий радиоактивного загрязнения окружающей среды для здоровья населения как в результате нормальной работы атомных энергетических, транспортных и промышленных установок, так и при возможных радиационных авариях. В этом случае бесценен накопленный человечеством опыт изучения радиационных ситуаций с острым или хроническим облучением больших групп людей.

Одной из уникальных и имеющих общемировое значение является радиационная ситуация с загрязнением реки Теча. В результате сбросов жидких радиоактивных отходов производственного объединения (ПО) "Маяк" в реку Теча в 1949-56 гг. хроническому облучению в повышенных дозах подверглись около 30 тысяч человек из прибрежных населенных пунктов. Длительное исследование состояния здоровья этих людей показало наличие избыточных случаев смертности от лейкозов и солидных опухолей. Для оценки риска отдаленных последствий хронического облучения этой когорты необходима достоверная реконструкция накопленной дозы. Полученная информация представляет особый интерес для прогнозирования отдаленных последствий хронического облучения населения при возможных радиационных авариях.

Опыт изучения последствий радиоактивного загрязнения территорий показывает, что любые дозиметрические исследования в отношении населения япляются ретроспективными; особенно это касается восстановления уровней внешнего облучения. Несмотря на существование и широкое развитие инструментальных методов ретроспективной дозиметрии (люминесцентная

дозиметрия, ЭПР-дозиметрия - дозиметрия с использованием метода электронного парамагнитного резонанса), расчетный метод реконструкции внешних доз остается ведущим во всех исследованиях и является особенно актуальным для когорты реки Теча спустя 50 лет после начала загрязнения.

Цель работы - реконструкция доз внешнего облучения населения прибрежных населенных пунктов по реке Теча, загрязненной жидкими радиоактивными отходами ПО "Маяк".

Задачи исследования.

1. Анализ имеющихся данных о сбросах жидких радиоактивных отходов ПО "Маяк", о характере и уровнях загрязнения реки Теча, уровнях мощностей доз в воздухе на берегах реки Теча, на территории населенных пунктов и внутри жилых помещений в период с начала загрязнения; определение набора данных, необходимых для целей реконструкции доз.

2. Математическое моделирование процессов переноса радионуклидов в реке и накопления их донными отложениями.

3. Реконструкция мощностей доз в воздухе у уреза воды и на прибрежной полосе в период максимальных сбросов.

4. Оценка и анализ распределения доз внешнего облучения населения прибрежных населенных пунктов, верификация полученных данных по результатам других методов ретроспективной дозиметрии (тсрмолюминесцентная дозиметрия образцов строительной керамики, ЭПР-дозиметрия образцов зубной эмали).

5. Оценка неопределенностей и анализ чувствительности расчетных значений доз внешнего облучения жителей прибрежных населенных пунктов по реке Теча.

Научная новизна работы 1. Впервые на основании данных о сбросах, гидрологических характеристик реки и результатов мониторинга разработана математическая модель переноса радионуклидов в речной системе, используемая для реконструкции удельной активности и радионуклидного состава воды и донных отложений

рекиТеча.

2. Впервые на основании моделирования переноса радионуклидов в речной системе оценены уровни мощностей доз гамма-излучения вдоль всей реки Теча для периода, когда соответствующие измерения отсутствовали.

3. Впервые представлены оценки доз внешнего облучения населения прибрежных населенных пунктов по реке Теча, верифицированные экспериментальными методами ретроспективной дозиметрии;

4. Впервые представлены оценки неопределенностей расчетных значений доз внешнего облучения жителей населенных пунктов по реке Теча.

Практическая значимость работы

1. Разработана система реконструкции доз внешнего облучения населения для ситуации с загрязнением проточного водоема жидкими радиоактивными отходами (Методические указания МУ 2.6.1.024-95 утверждены Госкомсанэпиднадзором России 28 марта 1995 г.)

2. Результаты моделирования переноса радионуклидов в речной системе могут быть использованы для усовершенствования системы реконструкции доз внутреннего облучения населения за счет короткоживущих радионуклидов.

3. Полученные результаты расчетов доз внешнего облучения могут быть использованы при оценке риска отдаленных последствий у населения, проживавшего по берегам реки Теча.

Положения, выносимые на защиту.

1. Модель переноса радионуклидов в речной воде и накопления их донными отложениями для случая удаления в проточный водоем смеси радионуклидов.

2. Обоснование применимости математического моделирования переноса радионуклидов в речной воде и накопления их донными отложениями для реконструкции радионуклидного состава воды и донных отложений и восстановления доз внешнего облучения населения в условиях отсутствия соответствующих результатов измерений.

3. Расчетные оценки уровней внешнего облучения населения прибрежных

населенных пунктов по реке Теча в зависимости от расстояния по течению от места сброса, верифицированные экспериментальными методами ретроспективной дозиметрии. 4. Основные факторы, влияющие на неопределенности расчетных значений доз внешнего облучения - расстояние жилых домов от реки и мощность дозы у уреза воды в период максимальных сбросов. Личный вклад соискателя

В диссертационной работе представлены следующие результаты научных исследований, выполненных автором самостоятельно:

- Анализ архивных данных по сбросам ПО "Маяк" в реку Теча, характеру и уровням загрязнения реки.

- Разработка математической модели переноса радионуклидов в водотоке для случая удаления в него смеси радионуклидов.

- Расчет по модели удельной активности воды и донных отложений для периода 1949-51 гг.

- Реконструкция мощностей доз в воздухе у уреза воды для периода 1949-51 гг.

- Реконструкция поглощенных доз в органах и тканях жителей прибрежных населенных пунктов по реке Теча за счет внешнего облучения.

- Оценка неопределенностей и анализ чувствительности расчетных значений доз.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы были представлены на I Международном симпозиуме "Хроническое радиационное воздействие: риск отдаленных эффектов" (Челябинск, 1995), IV Международном экологическом симпозиуме "Урал атомный, Урал промышленный" (1996), Ежегодном международном симпозиуме Американской ассоциации содействия науке (Балтимор, 1996), на 9-м конгрессе Международной ассоциации по радиационной защите (Вена, 1996), II Международном симпозиуме "Хроническое радиационное воздействие: возможности биологической индикации" (Челябинск, 2000), VIII Международном экологическом симпозиуме

"Урал атомный, Урал промышленный - 2000" (Пермь-Москва, 2000), 10-м конгрессе Международной ассоциации ,по радиационной защите (Хиросима, 2000).

Публикации

По теме диссертационной работы имеется 17 публикаций в отечественных и зарубежных научных изданиях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения 5 глав и заключения, изложенных на 112 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 26 таблиц, список цитированной литературы (124 источника, из них 64 на русском и 80 на иностранных языках).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава /. Характеристика радиационной ситуации в пойме реки Теча (аналитический обзор архивных данных)

В первой главе представлены литературные данные по сбросам в водную среду жидких радиоактивных сточных вод предприятий по производству и переработке ядерного топлива и данные архивных документов по сбросам производственного объединения (ПО) "Маяк" в реку Теча. Радиоактивные сточные воды ПО "Маяк" сбрасывались в реку Теча в период 1949-1956 гг. Суммарный сброс составил ~76 млн. м3 при общей активности по Р-излучателям - 1017 Бк (2.76 МКи). Сбросы представляли собой смесь нетехнологических сточных вод с низкими и средними уровнями удельной активности и технологических растворов с высокой удельной активностью и сильно различались во времени по суммарной активности и радионуклидному составу. "Пик" сбросов (около 98% всей сброшенной активности) пришелся на период с марта 1950 по октябрь 1951 гг., когда в реку удалялось в среднем около 160 ТБк в сутки (4300 Ки/сут) по Р-излучателям (рис. 1). Основными источниками загрязнения реки Теча в этот период являлись сточные воды радиохимического комплекса (ннзкоактивные отходы без очистки и высокоактивные отходы после переработки и очистки и т.н. "дикие" сбросы охлаждающих вод комплексов хранилищ высокоактивных отходов (эпизодически).

о1- Иртяш

Рис. 1. Среднегодовые уровни сбросов в реку Теча и радионуклидный состав в период максимальных сбросов 1950-1951 гг.

Контролирование сбросов и мониторинг загрязнения окружающей среды были начаты с июля 1951 г., т.е. непосредственно перед резким сокращением сбросов в реку Теча. Анализ результатов этих исследований показывает, что практически отсутствует информация по наиболее интересующему в дозиметрическом плане периоду - 1950-1951 гг. В этом случае единственной возможностью для реконструкции мощностей доз является разработка модели, описывающей транспорт радионуклидов в речной системе вдоль по течению реки и накопление радионуклидов в донных отложениях.

Таким образом, может быть определен следующий набор данных для реконструкции доз внешнего облучения населения прибрежных населенных пунктов по реке Теча: 1) радионуклидный состав сбросов в период 1950-1951 гг., среднегодовые уровни удельной активности воды и донных отложений как функция расстояния по течению для всей реки с 1951 г. - как исходные данные для модельных расчетов и реконструкции мощностей доз у-излучения и поглощенных доз внешнего облучения в период 1950-51 гг.; 2) мощности доз у-излучения у уреза воды как функция расстояния по течению для всей реки и как

функция расстояния от уреза воды для ряда населенных пунктов в верхнем и среднем течении реки с 1952 г. - как исходные данные для реконструкции доз внешнего облучения в период с 1952 г.

Глава 2. Моделирование переноса радионуклидов в системе реки Теча

Математическая модель переноса радионуклидов в воде реки была разработана для незарегулированного плотинами участка реки - от плотины №4 (плотина Метлинского пруда в верховьях реки, 7 км от места сброса) и до устья (239 км от места сброса). Мы рассматриваем случай длительного удаления радиоактивных веществ в водоток и имеем дело с усредненными за достаточно большой промежуток времени значениями удельной активности воды. Перенос радионуклидов в воде в этом случае определяется процессами адвекции, сорбции и радиоактивного распада и может быть описан уравнением:

V } = - ягА ( И ) - ЛА ( Я ) , (1)

где А (Я) - активность, переносимая в единицу времени через поперечное сечение водотока на расстоянии Я от плотины № 4; Я, - постоянная, характеризующая уменьшение активности воды за счет сорбции; Я - постоянная радиоактивного распада; К-скорость течения.

Аналитическое решение данного уравнения имеет вид:

А{Я) = А0 -ехр( -** , (2)

где Ая - поток активности при Я=0; к=Я/У - постоянная экспоненциального уменьшения активности воды с расстоянием за счет процессов сорбции.

Для удельной активности радионуклидов в воде уравнение (2) запишется в виде:

С(Д) = С0--^-ехр( -кЯ -уЯ), (3)

С (Я) и Со - удельная активность воды на расстоянии Я и при Я =0, соответственно; д(Я) и до - расход воды в реке на расстоянии Я и при Я =0.

Изменение активности донных отложений определяется уравнением:

= кЛ (Я)- (4)

<71

где $(4,1) - активность донных отложений на единицу длины русла на расстоянии Л от места сброса к моменту времени I. Решение его запишется в виде:

(5)

Как видно, модель дает простое экспоненциальное уменьшение содержания радионуклидов в воде и донных отложениях с расстоянием по течению. Такая зависимость имеет только один неизвестный параметр (к), который, тем не менее, специфичен для каждого радионуклида.

Суммарная удельная активность воды для смеси радионуклидов тогда запишется в виде суммы экспонент:

СЕ(Д)= 1С,(Я) = -^-ЕСв,-ехр(-*,Л-4!-Л) (6)

<7(Л) . V

Введем две относительные величины: аг=к/к$г - отношение показателей

экспонент для / -го радионуклида и для ^г; и Аа=Со/Со -. доля / -го

радионуклида в суммарной удельной активности на входе в систему. Тогда

выражение, описывающее снижение удельной активности воды с расстоянием

по течению, имеет вид:

C1(R)=^^-?:&BI■exV^-kSralR-Ъ-R) (7)

Для оценки параметров модели были использованы два набора данных. Величины а, были оценены на основании результатов специальных экспериментов, проведенных на Урале в 1953-54 гг. под руководством Н.В.Тимофеева-Ресовского: для Яи, Се и Се - прямым методом по результатам экспериментов с моделированием поведения радионуклидов в слабопроточных водоемах, для У, Хт, № - косвенным методом по результатам опытов с непроточными водоемами.

На основании данных натурных наблюдений за изменением удельной активности речной воды с расстоянием от места сброса в 1951 гг., были оценены

значения параметров к, модели для реки Теча. Рис. 2 свидетельствует о том, что модель хорошо описывает снижение содержания радионуклидов в воде для расстояний до 100 км от плотины № 4 и дает заниженные значения для участков нижнего течения реки. Это может быть обусловлено различиями в характере донных грунтов (торфяно-илистых и глинистых в верхнем течении реки и песчаных и гравелистых - в низовьях).

Для валидации модели были использованы результаты измерений удельной активности донных отложений реки Теча в 1951 г. (рис. 3). При расчете учитывались реальные значения плотности донных отложений и ширины речного русла на различных расстояниях по течению реки. Видно, что в данном случае модельные расчеты достаточно хорошо согласуются с реальными измерениями.

m-S 10'

i! 1« .

* £ é" io"

10»

1951

• - Измерения

I О . Расчет

1 i I i I

I О

1 .... 1 О 1 1 1 1 . 1 . 1 . 1 .

О 50 100 150 200 Расстояние от плотины №4, км

Рис. 2. Модельные и измеренные значения удельной активности воды реки Теча в 1951 г.

10'

£ 'а

I". 10«

х ?

i 1

- о 10" * £ " К

X о с -

Л101

' о

10'

•

о 1951

• • Измерения

о • Расчет

}

1 о

- ___о

—1_1- -1_L- I

О 50 100 150 200 Расстояние от плотины №4, км

Рис. 3. Модельные и измеренные значения содержания радионуклидов в донных отложениях реки Теча в 1951 г.

Дополнительным источником для валидации модели послужили измерения удельной активности для долгоживущих радионуклидов, проведенные в 60-Х-70-Х гг. (табл. 1-2).

В целом представленные данные свидетельствуют о том, что разработанная модель и оцененные параметры применимы для описания радиационной ситуации на реке Теча в ранний период загрязнения.

Параметры модели для '"йг и параметры экспоненциальной зависимости изменения содержания радионуклида в пойменных почвах и организме человека с расстоянием по течению от места сброса.

Величина Год Значение параметра, км"' Коэфф. корреляции Границы расстояния от места сброса, км

Расчеты по модели

Удельная активность воды по^г 1951 0.007+0.008 К=7+237

Расчеты для наблюдаемых величии

Содержание ^Бг в пойменных почках 1979 0.007 0.52 11=78+237

Максимальное содержание *'5г в организме людей 1974-79 0.008 0.79 11=7+237

Таблица 2 Параметры модели для '"Сб и параметры экспоненциальной зависимости результатов измерений с расстоянием по течению от места сброса.

Величина Год Значение параметра, км"1 Коэфф. корреляции Границы расстояния от места сброса, км

Расчеты по модели

Удельная активность воды по "'Сз 1951 0.029+0.033 Я"=7+237

Расчеты для наблюдаемых величин

Содержание'"Ся в донных отложениях 1963-64 0.033 0.98 Я=33+237

Содержание "'С% в пойменных почвах 1979 0.030 0.81 Я=78+237

Важным результатом моделирования загрязнения реки Теча явилась реконструкция удельной активности (1949-1950 гг.) и содержания отдельных радионуклидов в речной воде (1950-51 гг.) в ранний период загрязнения, для которого практически полностью отсутствуют данные экологического мониторинга (рис. 4-5).

Видно, что с расстоянием по течению происходит значительное изменение радионуклидного состава речной воды: ^Бг и 106Яи становятся преобладающими, начиная с участков среднего течения реки и до низовьев. Кроме того, полученные результаты позволяют определить содержание в воде различных радионуклидов в местах расположения населенных пунктов и восстановить

поступление l17Cs, "*Ru, M<Ce и ,5Zr в организм человека.

10'

0 50 100 150 200 Расстояние от ллогмны Ns4, км

О 50 100 150 200 Расетояии* от плотины 4, км

Рис. 4. Модельные значения удельной активности воды рекиТеча в 1949-51 гг.

Рис. 5. Модельные уровни удельной активности воды реки Теча для отдельных радионуклидов в 1950-51 гг.

Другим важным результатом моделирования является возможность реконструкции мощностей доз по берегам реки в первые годы после начала загрязнения, когда соответствующие измерения отсутствовали. Для этого были использованы результаты моделирования методом Монте-Карло переноса излучения для соответствующей геометрии (Ескегшап 1993).

Реконструкция мощностей доз у-излучения у уреза воды (рис. 6) для 1951 г. была проведена на основе результатов измерений удельной активности донных отложений, а для реконструкции мощностей доз в 1950 г. были использованы рассчитанные по модели величины содержания радионуклидов в донных отложениях.

Кроме того, были выполнены расчеты удельной активности донных отложений реки и мощностей доз в воздухе у уреза воды для 1952 года (рис. 7). Хотя разработанная модель переноса радионуклидов в воде ограничена периодом 1949-51 гг., можно считать, что в 1952 г. дополнительное накопление радионуклидов донными отложениями пренебрежимо мало по сравнению с уже накопленными уровнями, а процесс десорбции радионуклидов из донных отложений еще не успел существенно изменить их активность. В этом случае

достаточно учесть поправку на радиоактивный распад для различных радионуклидов в донных отложениях.

100

г места сброса, км

100

от места сброса, •

Рис. 6. Расчетные (□) н измеренные (■) значения удельной активности донных отложений реки и мощности поглощенных доз в воздухе у уреза воды в 1951 и 1950 гг. (д - расчет по результатам моделирования методом Монте-Карло).

1952 Донные отложения

Мощность дозы

10 100 Расстояние от места сброса, км

Рис. 7. Расчетные (о) и измеренные (■) значения удельной активности донных отложений реки и мощности поглощенных доз в воздухе у уреза воды в 1952 г.(ж - измерения; Д - расчет по результатам моделирования методом Монте-Карло).

Хорошее согласие расчетных и измеренных величин может служить еще одним подтверждением возможности использования описанной модели для реконструкции концентраций радионуклидов в воде и донных отложениях и мощностей доз у-излучения у уреза воды в острый период загрязнения.

Таким образом, разработанная модель переноса радионуклидов в речной воде и накопления их донными отложениями позволила: 1) оценить удельную

активность воды и донных отложений для периода 1949-50 гг. при отсутствии соответствующих измерений; 2) оценить радионуклидный состав речной воды на различном расстоянии от места сброса, по которому можно восстановить уровни поступления '"Се, 106Ки, М4Се, и "N1) в организм человека и, соответственно, уровни внутреннего облучения от '"Се и короткоживущих радионуклидов |04Г1и, тСе, кЪг и ,5ЫЬ; 3) восстановить уровни мощностей доз у уреза воды вдоль всей реки в период 1950-51 гг., когда измерения отсутствовали. Глава 3. Реконструкция доз внешнего облучения жителей прибрежных сел реки Теча

Уровни облучения населения побережья реки Теча оценивались разными авторами, начиная с конца 50-х гг. Эволюция дозовых оценок находилась в прямой зависимости от уровня представлений о поведении радионуклидов в окружающей среде и организме человека, дозиметрических моделей и т.п., а выбор исходных параметров для расчетов во многом определялся целями исследования. Задачей предыдущих исследований была оценка доз для критических групп населения и обоснование мероприятий по радиационной защите жителей НП по реке Теча. Полученные дозовые оценки нельзя напрямую относить ко всей популяции (поскольку часть людей подвергалась облучению в значительно меньших дозах) а, следовательно, использовать для оценок риска отдаленных последствий облучения.

В настоящем исследовании дозы внешнего облучения рассчитывались для жителей прибрежных населенных пунктов (НП) по реке Теча при условии постоянного проживания в НП в период сбросов. Базовое уравнение для расчета доз внешнего облучения постоянных жителей можно представить в виде:

=АЕ ■ Г, + О0шХу ■ Т2 + • Г,) (8)

где: Оор - поглощенная доза (Гр) на орган о, накопленная к календарному году р; у - год начала облучения (по умолчанию 1949); Р - год окончания внешнего облучения индивида (по умолчанию год отселения или 1960); £ - идентификатор (номер или код) населенного пункта; А0 - коэффициент перехода от поглощенной дозы в воздухе к дозе на орган (зависит от возраста на момент

облучения); Ощ,!^ - мощность дозы в воздухе у уреза воды в ИП I в году (Гр год'1); у - мощность дозы в воздухе на территории НП Ь в году (Гр год"1); О/,,, ,. - мощность дозы в воздухе внутри помещений в НП Ь в году (Гр год'1); Т\

- время, проводимое на берегу реки (функция возраста на момент облучения); Т2

- время, проводимое на территории НП (функция возраста на момент облучения); Т3 - время нахождения внутри помещений (функция возраста на момент облучения).

Введение дополнительных коэффициентов кц^гсь! - отношение мощностей доз у уреза воды к мощности дозы на территории НП и кМОи, - отношение мощностей доз внутри и вне жилых помещений позволяет записать уравнение (8) в виде:

= + --(тг+тукЫОи11)) (9)

УI Ял»/Ош£

Для реконструкции мощностей доз у-излучения у уреза воды в 1949-51 гг. использовалась модель, описывающая перенос радионуклидов в реке и накопление их донными отложениями. Для оценки доз внешнего' облучения населения за счет пребывания у реки после 1951 г. были использованы результаты измерений мощностей доз у-излучения, имеющиеся в архиве и базе данных УНПЦ РМ. Данные для периода после 1960 г. были получены из отчетов ПО "Маяк", УНПЦ РМ и Челябинской областной СЭС и использовались в дальнейшем для ранжирования территории населенных пунктов по уровням мощностей доз и определения средневзвешенных значений кКМОш. Для разных населенных пунктов эти величины варьировали в пределах от 4 до 200. Измерения мощностей доз у-излучения внутри и вне жилых помещений, выполненные в 1954 г., показали, что коэффициент экранирования зданиями составлял в среднем 2.

Типичные режимы поведения для различных возрастных групп населения на реке Теча, используемые для расчета доз, представлены в табл. 3.

В главе представлены также используемые в расчетах коэффициенты перехода от поглощенной дозы в воздухе к дозе на органы и ткани.

Таблица 3

Типичные режимы поведения для различных возрастных групп

Возрастная группа Периоды времени, проводимые на определенной территории, часов в год

Урез (летний период) Территория НП (вне помещений) Территория НП (внутри помещений) Незагрязненная территория

<7 45 2235 6480 0

7-I5 150 2130 5760 720

16-59 150 1410 3960 3240

>60 150 2490 6120 0

Расчетные значения средних доз внешнего облучения на красный костный мозг (ККМ) для всех выделенных возрастных когорт приведены на рис. 8. Как видно, уровни внешнего облучения ККМ сильно снижаются с расстоянием по течению и лежат в пределах от 0.44 до 0.002 Гр.

Немонотонность уменьшения уровней внешнего облучения с расстоянием по течению от места сброса обусловлена характером расположения и размерами населенных пунктов.

1.000

" £

3 0.100

к л х

о>

о 0.010

о с

0.001

0 50 100 150 200 Расстояние от места сброса, км

Рис. 8. Оценки уровней внешнего облучения красного костного мозга для постоянных жителей

НП вдоль реки Теча

ГIшва 4. Анализ неопределенностей оценок доз внешнего облучения

Одной из важнейших задач настоящего исследования является оценка неопределенностей расчета доз внешнего облучения населения прибрежных НП но реке Теча. В основу концепции оценки неопределенностей заложен принцип решения уравнения расчета дозы внешнего облучения методом стохастического моделирования.

Оценка неопределенностей расчета доз внешнего облучения для постоянных жителей населенных пунктов по реке Теча иллюстрируется на примере двух НП (Метлино и Муслюмово). Значения параметров, типы распределения и характеристики функции плотности вероятности параметров оценки доз внешнего облучения красного костного мозга (ККМ) для данных НП представлены в табл. 4.

Таблица 4

Типы распределения параметров модели оценки доз внешнего облучения ККМ для постоянных взрослых жителей НП Метлино и Муслюмово.

Параметр Единица измерения Тип распределения Диапазон вариации

Метлино Муслюмово

О „„1950 Гр/год Равномерное 2.35+3.06 0.026+0.033

йщу! 951 Гр/год Равномерное 8.77+15.42 0.1427+0.163

0^,1952 Гр/год Равномерное 3.31+4.97 0.028+0.069

йш,1953 Гр/год Равномерное 4.0+4.1 0.083+0.110

йщу! 954 Гр/год Равномерное 2.0+2.4 0.078+0.095

955 Гр/год Равномерное 0.63+0.77 0.033+0.040

О ^,1956 Гр/год Равномерное 0.63+0.77 0.033+0.040

й/цу1957 Гр/год Равномерное - 0.032+0.040

йХ/г1958 Гр/год Равномерное - 0.032+0.039

О к, <1959 Гр/год Равномерное - 0.031+0.038

От,/960 Гр/год Равномерное - 0.030+0.037

кщу/Ои! Отн. ед. Равномерное 10+600 5+100

Ъ-ЫОш Огн. ед. Равномерное 0.125+1.0

Т, Отн. ед. Равномерное ±30% от среднего

т, Отн. ед. Равномерное ±30% от среднего

4„ для ККМ Отн. ед. Равномерное ± 10% от среднего

Основные параметры, описывающие распределение доз внешнего облучения ККМ для постоянных жителей НП Метлино и Муслюмово, представлены в табл. 5-6.

Параметры распределения доз внешнего облучения ККМ (Гр) для постоянных жителей НП Метлино

Процентили Возрастная когорта (год рождения)

1890 1920 1943 1950

2.5% 0.29 0.28 0.30 0.11

5.0% 0.30 0.29 0.31 0.12

50.0% 0.39 0.37 0.40 0.16

95.0% 0.67 0.54 0.67 0.45

97.5% 0.87 0.66 0.86 0.64

Среднее арифм. 0.42 0.39 0.43 0.21

Ст. отклонение 0.16 0.10 0.14 0.15

Дисперсия 0.04 0.01 0.02 0.02

Коэф. вариации 0.37 0.27 0.35 0.72

Таблица 6

Параметры распределения доз внешнего облучения ККМ (Гр) для _ постоянных жителей НП Муслюмово_

Процентили Возрастная когорта (год рождения)

1890 1920 1943 1950

2.5% 0.0081 0.0072 0.0083 0.0039

5.0% 0.0084 0.0075 0.0086 0.0041

50.0% 0.012 0.0098 0.012 0.007

95.0% 0.033 0.023 0.033 0.030

97.5% 0.042 0.02 9 0.042 0.040

Среднее арифм. 0.015 0.012 0.015 0.0 И

Ст. отклонение 0.009 0.006 0.009 0.009

Коэф.вариации 0.6 0.48 0.58 0.88

Учет возраста на момент начала облучения приводит к уменьшению границ 95% доверительного интервала. Результирующее распределение доз внешнего облучения ККМ не удалось, к сожалению, аппроксимировать к какому-либо из стандартных распределений, хотя для некоторых возрастных когорт оно наиболее близко к логнормальному.

Анализ чувствительности позволяет определить основные параметры, которые вносят наибольшую неопределенность в распределение доз внешнего облучения постоянных жителей НП Метлино и Муслюмово (на примере доз внешнего облучения ККМ). В табл. 7 представлены результаты анализа чувствительности расчетных значений доз.

Результаты анализа чувствительности на примере постоянных жителей НП Метлино и Муслюмово.

Параметр Вклад в неопределенность оценки дозы внешнего облучения ККМ, %

Метлино Муслюмово

Отношение мощностей доз урез/территорня, 44.« 79.2

Мощность дозы у уреза воды, Лд/у(1951) 18.4 0.1

Время пребывания у уреза воды, Т\ 14.9 0.7

Коэффициент перехода от поглощенной дозы в воздухе к дозе на ККМ А0 11.6 4.2

Отношение мощностей доз внутри и вне помещений, к/поы 3.9 14.0

Для обоих населенных пунктов результаты расчетов доз внешнего облучения наиболее чувствительны к вариабельности параметров, описывающих соотношения мощностей доз у уреза воды и на территории НП. Этот параметр может быть уточнен на основании персональных данных о местах и сроках проживания, что позволит существенно снизить неопределенности расчетных значений доз внешнего облучения.

Глава 5. Верификация расчетных значений доз внешнего облучения

Глава 5 посвящена верификации расчетных значений доз внешнего облучения по результатам современных инструментальных методов ретроспективной дозиметрии (термолюминесцентная дозиметрия образцов строительной керамики и ЭПР дозиметрия образцов зубной эмали).

Для верификации расчетных уровней внешнего облучения были использованы результаты ТЛ-измерений образцов красного кирпича в двух населенных пунктах по течению реки: в НП Метлино и Муслюмово.

Сопоставление расчетных и измеренных методом ТЛ величин поглощенной дозы в образцах кирпичей Метлинской мельницы приведено в табл. 8.

Расчетные и измеренные методом ТЛ величины поглощенной дозы в _образцах кирпичей Метлинской мельницы_

Дозиметрическа» величина Высота образцов над водой, м

1 2 4 6

Расчетная полная поглощенная техногенная доза в кирпиче, Гр 3.6+5.4 3.1+4.5 3.2+4.5 3.4+4.8

Измеренная методом ТЛ полная поглощенная техногенная доза в кирпиче, Гр 4.0+4.5 3.6+4.8 2.8+4.2 2.0+3.6

На рис. 9 представлены техногенные дозы, полученные в результате ТЛ исследований облученных образцов из мельницы и водокачки в НП Муслюмово, в сопоставлении с диапазоном расчетных значений поглощенных доз внешнего облучения, сформированных в период с начала загрязнения реки до момента отбора образцов. Для образцов из здания мельницы ТЛ-дозы составили 0.17 и 0.2 Гр, для водокачки - 0.16 и 0.27 Гр, соответственно, что находится в хорошем согласии с модельными расчетами.

о.з

0.2

к 0.1

о.о

Диапазон расчетных доз в образцах'*' НПМуонмгаво

Мельница

; -

Водоач**

112 110 93 107

Номер образца

Рис. 9. Сопоставление экспериментальных результатов ТЛ исследований образцов из НП Муслюмово и расчетных значений доз.

Сопоставление модельных расчетов с результатами экспериментальных исследований образцов строительной керамики методом ТЛ-дозиметрии показало хорошее согласие полученных результатов для обоих исследуемых НП (т.е. для участков верхнего и среднего течения реки). Такое согласие

экспериментальных данных и расчетных величин является подтверждением того, что модельные оценки мощности дозы у уреза воды для периода 1950-51 г. и результаты прямых измерений с 1952 г. могут быть использованы для восстановления доз внешнего облучения населения по реке Теча.

Для ряда жителей НП по реке Теча с помощью ЭПР-дозиметрии исследовались поглощенные дозы в зубной эмали. Основная проблема использования этих данных для верификации расчетных значений индивидуальных доз внешнего облучения заключается в том, что накопленная в зубной эмали ЭПР-доза включает в себя: 1) дозу от внешнего облучения, 2) дозу "внутреннего" облучения, обусловленную преимущественно ^Бг, содержащимся в прилежащих к эмали тканях зуба, 3) т.н. "фоновую" компоненту, включающую дозу от всех прочих источников облучения.

Фоновая компонента включает в себя облучение от естественных источников радиоактивности, облучение за счет глобальных выпадений радионуклидов в период испытаний ядерного оружия и медицинское облучение. Поскольку детальные исследования фоновой компоненты для Уральского региона еще только начаты, в работе использовались данные по фоновым уровням для Калужской области. В зависимости от возраста и позиции зуба "фоновые" уровни облучения эмали составляли от 140 до 310 мГр.

Дозы от '"Бг, накопленного в тканях зуба и формирующего "внутреннюю" компоненту ЭПР-дозы в зубной эмали, имеют сложную зависимость от возраста и позиции зуба вследствие возрастных изменений метаболизма ^Бг и геометрии облучения. Эта составляющая достаточно мало изучена. В такой ситуации единственной возможностью для верификации расчетных значений доз внешнего облучения является использование результатов ЭПР-измерений для тех людей, у которых нет 908г в эмали, а, следовательно, "внутренняя" компонента ЭПР-дозы пренебрежимо мала по сравнению с "фоновой" и "внешней".

Для жителей НП Метлино имеются результаты оценок доз с помощью ЭПР для 10 образцов зубов. Индивидуальные ЭПР-дозы для них лежат в

пределах от 0.1 Гр до 1.0 Гр при медианном значении 0.49 Гр. Расчетные же медианные уровни внешнего облучения эмали для постоянных жителей Метлино составили около 0.5 Гр при 95% доверительном интервале 0.4 - 1.1 Гр.

Как видно из приведенных данных, наблюдается хорошее согласие расчетных и измеренных методом ЭПР величин поглощенной дозы внешнего облучения зубной эмали жителей НП Метлино. Это свидетельствует о достаточно корректном выборе модели режимов поведения и правомерности реконструкции доз внешнего облучения населения методом, представленным в настоящей работе.

Для Муслюмово методом ЭПР исследовано 13 образцов для 12 постоянных жителей 1921-1941 гг. рождения. Средние значения ЭПР-дозы без фона и "внутренней" составляющей от '"Бг для них составили 0.04 Гр (при разбросе индивидуальных значений от -0.26 до 0.3 Гр и величине стандартного отклонения 0.160 Гр). Результаты расчетов внешних доз на эмаль для жителей Муслюмово дают значения 0.01-0.08 Гр (в зависимости от расположения дома относительно уреза воды).

ВЫВОДЫ

1. Разработана математическая модель переноса радионуклидов в реке и накопления их донными отложениями, которая на основании данных о сбросах позволила рассчитать содержание радионуклидов в воде и донных отложениях в зависимости от расстояния по течению для начального периода, когда отсутствовали соответствующие измерения.

2. Модельные концентрации радионуклидов в воде позволяют восстановить уровни поступления короткоживущих радионуклидов в организм жителей с речной водой, используемой для питья.

3. По рассчитанным значениям удельной активности донных отложений восстановлены распределения мощностей доз в воздухе на прибрежной полосе вдоль всей реки Теча в начальный период загрязнения, для которого нет результатов измерений.

4. Рассчитанные значения поглощенных доз в органах и тканях за счет внешнего облучения для жителей прибрежных населенных пунктов верифицированы инструментальными методами ретроспективной дозиметрии.

5. Оценка чувствительности расчетных значений доз показала, что результаты расчетов доз внешнего облучения наиболее чувствительны к вариабельности параметров, описывающих соотношения мощностей доз у уреза воды и на территории НП. Неопределенности расчетов могут быть в значительной мере снижены при учете персональных данных о местах и сроках проживания людей внутри населенного пункта.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дегтева М.О., Кожеуров В.П., Воробьева М.И. Реконструкция дозы населения, облучившегося вследствие сбросов радиоактивных отходов в р. Течу// Атомная энергия 1992, т. 72, № 4, с. 386-390.

2. Kozheurov V.P., Degteva М.О., Vorobiova M.I. Some Results of Long-term Investigation Population Exposed as a Result of Release of Radioactive Wastes into the Techa River in Southern Urals// Proceedings of US-Russian Workshop on Stochastic Health Effects of Radiation, University of California-Davis, June 15-19, 1992.

3. Degteva, M.O., Kozheurov, V.P., Vorobiova, M.I. General Approach to Dose Reconstruction in the Population Exposed as a Result of the Release of Radioactive Wastes into the Techa River// Sei. Total Environ. 1994, Vol.142, p.49-62.

4. Degteva M.O., Kozheurov V.P., Vorobiova M.I., Burmistrov D.S., Khokhryakov V.V., Anspaugh L, Napier В A, Bouville A. Population Exposure Dose Reconstruction for the Urals Region. Assessing Health and Environmental Risks from Long-term Radiation Contamination in Chelyabinsk, Russia: Proceedings from the 1996 AAAS Annual Meeting Symposium 12 February 1996, Baltimore, MD, p. 21-33.

5. Romanyuklia, A.A., M.O. Degteva, V.P. Kozheurov, A. Wieser, P. Jacob, E.A. Ignatiev, Vorobiova M.I. Pilot study of the Urals population by tooth electron paramagnetic resonance dosimetry// Radiat. Environ. Biophys. 1996, Vol. 35, p.305-310.

6. Ромашоха A.A., Кошта A.A., Игнатьев E.A., Дегтева М.О., Шишкина Е.А., Кожеуров В.П., Воробьева М.И., Якоб П., Визер А. Ретроспективная оценка внешней компоненты индивидуальной дозы облучения для жителей реки Теча// IV Международный симпозиум "Урал атомный, Урал промышленный", 30 сентября-3 октября 1996, с. 147-150.

7. Ромашоха А.А., Дегтева М.О., Кожеуров В.П., Визер А., Игнатьев Е.А., Якоб П., Воробьева М.И. Предварительные результаты исследования Уральского региона методом дозиметрии ЭПР на зубной эмали// Хроническое радиационное воздействие: риск отдаленных эффектов: Материалы 1 Международного симпозиума 9-13 января 1995. М., Издат, 1996, т. 2, с. 60-75.

8. Romanyukha АА, Ignatiev Е.А., Degteva М.О., Kozheurov V.P., Wieser A., Jacob P., Vorobiova M.I., Shishkina E.A., Koshta A.A. Retrospective evaluation of the external component of individual doses for Techa riverside residents// IRPA9: 1996 International Congress on Radiation Protection. Vienna, Austria, April 14-19, 1996. Vol. 3, p. 111-113.

9. Burmistrov, D.S., Vorobiova, M.I., Degteva, M.O., Linkov, I. and Wilson, R. Radioactive Contamination of the Techa River: Environmental Records and Multimedia Modelling// Conference Proceedings Vol. 59 "Nuclear Data for Science and Technology" (part II) Bologna: Societa Italiana di Fisica, 1997, p. 1376-1380.

10. Degteva, M.O., Kozheurov, V.P., Burmistrov, D.S., Vorobiova, M.I., Valchuk, V.V., Bougrov, N.G. and Shishkina, E.A. An Approach to Dose Reconstruction for the Urals Population// Health Physics 1996, V.71(1), p.71-76.

11. Vorobiova, M.I., Degteva, M.O., Burmistrov, D.S., Safronova, N.G., Kozheurov, V.P., Anspaugh, L.R., and Napier, B.A. Review of Historical Monitoring Data on the Techa River Contamination// Health Physics 1999, Vol. 76(6), p. 605-618.

12. Vorobiova, M.l. and Degieva, M.O. Simple Model for the Reconstruction of Radionuclide Concentrations and Radiation Exposures along the Techa River// Health Physics 1999, Vol. 77(2), p. 142-149.

13. Degteva, M. O.; Vorobiova, M. I.; Kozheurov, V. P.; Tolstykh, E. I.; Anspaugh, L. R.; Napier, B. A. Dose reconstruction system for the exposed population living along the Techa River// Health Phys. 2000, Vol. 78, No. 5, p.542-554.

14. Degteva M.O., Kozheurov V.P., Tolstykh E.I., Vorobiova M.l. The Techa River Dosimetry System: Methods for the Reconstruction of Internai Dose// Health Physics 2000, Vol. 78(5), p. 542-554.

15. Дегтева M.O., Якоб П., Воробьева М.И., Бугров Н.Г., Аклеев А.В., Романюха А.А., Визер А., Мекбах Р., Гексу Х.Й., Тараненко В.А. Сравнительный анализ методов реконструкции доз внешнего облучения населения реки Теча// Материалы II Международного симпозиума "Хроническое радиационное воздействие: возможности биологической индикации", Челябинск 14-16 марта 2000, с. 176-177.

16. Воробьева М.И., Дегтева М.О., Анспо J1.P., Напье Б.А. Новые оценки доз внешнего облучения для жителей прибрежных населенных пунктов реки Теча// Материалы II Международного симпозиума "Хроническое радиационное воздействие: возможности биологической индикации", Челябинск 14-16 марта 2000, с. 181-182.

17. Воробьева М.И., Дегтева M .О. Моделирование переноса радионуклидов в реке для задач ретроспективной дозиметрии// Материалы VIII Международного экологического симпозиума "Урал атомный, Урал промышленный - 2000", Пермь-Москва, 15-21 мая 2000. Екатеринбург, 2000, с. 42-45.

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Воробьева, Марина Ивановна

Введение.

Глава 1. Характеристика радиационной ситуации в пойме реки Теча аналитический обзор архивных данных).

1.1. Сбросы радиоактивных сточных вод в водоемы.

1.2. Краткое описание ПО "Маяк" как источника загрязнения реки Теча.

1.3. Гидрологические характеристики реки Теча.

1.4. Характеристика сточных вод ПО "Маяк", удаляемых в реку Теча в 1949-56 гг.

1.5. Данные экологического мониторинга.

1.6. Оценка имеющихся данных для целей реконструкции доз.

Глава 2. Моделирование переноса радионуклидов в системе реки Теча.

2.1. Общие подходы к моделированию.

2.1.1. Подходы к моделированию переноса радионуклидов в системе реки Теча.

2.2. Стационарная аналитическая модель.

2.2.1. Формальное представление модели.

2.2.2. Оценка параметров модели.

2.2.3. Проверка модели.

2.3. Результаты моделирования.

Глава 3. Реконструкция доз внешнего облучения жителей прибрежных сел реки Теча.

3.1. Базовое уравнение для расчета доз внешнего облучения.

3.2. Исходные данные для оценки доз внешнего облучения.

3.2.1. Оценка мощностей доз внешнего облучения у уреза воды.

3.2.2. Мощности доз на территории населенных пунктов и в жилых помещениях

3.2.3. Оценка времени, проводимого населением на участках территории с различными уровнями мощностей доз.

3.2.4. Коэффициент перехода от поглощенной дозы в воздухе к дозам на органы.

3.3. Анализ оценок доз внешнего облучения.

Глава 4. Анализ неопределенностей оценок доз внешнего облучения.

4.1. Принципы оценки неопределенностей.

4.2. Оценка неопределенностей расчета доз внешнего облучения.

Глава 5. Верификация расчетных значений доз внешнего облучения.

5.1. Верификация расчетных значений доз внешнего облучения для фиксированных объектов методом ТЛ-дозиметрии образцов строительной керамики.

5.2. Верификация расчетных значений доз внешнего облучения населения по результатам ЭПР-дозиметрии образцов зубной эмали.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Реконструкция доз внешнего облучения населения, обусловленных сбросами радиоактивных отходов ПО "Маяк" в реку Теча"

Опыт изучения последствий радиоактивного загрязнения территорий показывает, что любые дозиметрические исследования в отношении населения являются ретроспективными; особенно это касается восстановления уровней внешнего облучения. Несмотря на существование и широкое развитие инструментальных методов ретроспективной дозиметрии (люминесцентная дозиметрия, ЭПР-дозиметрия - дозиметрия с использованием метода электронного парамагнитного резонанса), расчетный метод реконструкции внешних доз остается ведущим во всех исследованиях и является особенно актуальным для когорты реки Теча спустя 50 лет после начала загрязнения.

Задачи исследования.

2. Математическое моделирование процессов переноса радионуклидов в реке и накопления их донными отложениями;

3. Реконструкция мощностей доз в воздухе у уреза воды и на прибрежной полосе в период максимальных сбросов;

4. Оценка и анализ распределения доз внешнего облучения населения прибрежных населенных пунктов, верификация полученных данных по результатам других методов ретроспективной дозиметрии (термолюминесцентная дозиметрия образцов строительной керамики, ЭПР-дозиметрия образцов зубной эмали);

Научная новизна работы

1. Впервые на основании данных о сбросах, гидрологических характеристик реки и результатов мониторинга разработана математическая модель переноса радионуклидов в речной системе, используемая для реконструкции удельной активности и радионуклидного состава воды и донных отложений реки Теча.

Практическая значимость работы

Положения, выносимые на защиту.

3. Расчетные оценки уровней внешнего облучения населения прибрежных населенных пунктов по реке Теча в зависимости от расстояния по течению от места сброса, верифицированные экспериментальными методами ретроспективной дозиметрии. 4. Основные факторы, влияющие на неопределенности расчетных значений доз внешнего облучения - расстояние жилых домов от реки и мощность дозы у уреза воды в период максимальных сбросов.

Личный вклад соискателя

- Анализ архивных данных по сбросам ПО "Маяк" в реку Теча, характеру и уровням загрязнения реки.

- Расчет по модели удельной активности воды и донных отложений для периода 1949-51 гг.

- Реконструкция мощностей доз в воздухе у уреза воды для периода 1949-51 гг.

- Оценка неопределенностей и анализ чувствительности расчетных значений доз.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы были представлены на 1 Международном симпозиуме "Хроническое радиационное воздействие: риск отдаленных эффектов" (Челябинск, 1995), IV Международном экологическом симпозиуме "Урал атомный, Урал промышленный" (1996), Ежегодном международном симпозиуме Американской ассоциации содействия науке (Балтимор, 1996), на 9-м конгрессе Международной ассоциации по радиационной защите (Вена, 1996), II Международном симпозиуме "Хроническое радиационное воздействие: возможности биологической индикации" (Челябинск, 2000), VIII Международном экологическом симпозиуме "Урал атомный, Урал промышленный - 2000" (Пермь-Москва, 2000), 10-м 8 конгрессе Международной ассоциации по радиационной защите (Хиросима, 2000).

Публикации

По теме диссертационной работы имеется 17 публикаций в отечественных и зарубежных научных изданиях.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Воробьева, Марина Ивановна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании анализа имеющихся данных о сбросах жидких радиоактивных отходов ПО "Маяк", о характере и уровнях загрязнения реки Теча, уровнях мощностей доз в воздухе на берегах реки Теча, на территории населенных пунктов и внутри жилых помещений был определен следующий набор данных, необходимых для реконструкции доз внешнего облучения населения прибрежных населенных пунктов по реке Теча:

- Радионуклидный состав в период максимальных сбросов (1950-1951 гг).

- Среднегодовые уровни удельной активности воды и донных отложений как функция расстояния по течению для всей реки с 1951 г.

- Мощности доз у-излучения у уреза воды как функция расстояния по течению для всей реки (1952-1956 гг.).

- Мощности доз у-излучения у уреза воды как функция расстояния от уреза воды для ряда населенных пунктов в верхнем и среднем течении реки (1952-1956 гг.).

Разработана математическая модель процессов переноса радионуклидов в реке и накопления их донными отложениями, позволившая восстановить удельную активность воды и донных отложений реки Теча разными радионуклидами на различном расстоянии по течению от места сброса. Показано, что с расстоянием по течению происходит значительное изменение радионуклидного состава речной воды: 908г и 106Ки становятся преобладающими, начиная с участков среднего течения реки и до низовьев. Модель переноса радионуклидов в реке позволила:

- оценить удельную активность воды и донных отложений для периода 1949-50 гг. при отсутствии соответствующих измерений;

- оценить радионуклидный состав речной воды на различном расстоянии от места сброса, по которому можно восстановить уровни поступления 137Сз, 10б11и, 144Се, 9^г и 95МЬ в организм человека и, соответственно, уровни внутреннего облучения от 137Сз и короткоживущих радионуклидов 106Яи, 144Се, 95гг и 951ЧЪ;

- восстановить уровни мощностей доз у уреза воды вдоль всей реки в период 1950-51 гг., когда измерения отсутствовали.

Достоверность математической модели и получаемых результатов расчетов обоснована путем сравнения модельных расчетов с результатами инструментальных измерений удельной активности донных отложений и мощностей доз в воздухе на прибрежной территории. Таким образом, с помощью модели переноса радионуклидов в реке удалось восполнить существенные пробелы в данных, необходимых для реконструкции доз в наиболее важный "острый период"ситуации.

Представлены оценки доз внешнего облучения жителей населенных пунктов по реке Теча. Уровни внешнего облучения красного костного мозга для всей популяции лежат в пределах от 0.44 до 0.002 Гр в зависимости от расстояния по течению. Получено хорошее согласие расчетных данных с результатами инструментальных методов ретроспективной дозиметрии (термолюминесцентная дозиметрия образцов строительной керамики, ЭПР-дозиметрия зубной эмали), что свидетельствует о корректности методического подхода к оценке доз внешнего облучения и достоверности самих расчетных значений доз.

Оценка чувствительности расчетных значений доз показала, что результаты расчетов доз внешнего облучения наиболее чувствительны к вариабельности параметров, описывающих соотношения мощностей доз у уреза воды и на территории Н11. Для НП Метлино (верховья реки, 7 км от места сброса) на оценки доз внешнего облучения значительное влияние оказывает мощность дозы у уреза воды в 1951 г., время пребывания у уреза и вариабельность коэффициента перехода от поглощенной дозы в воздухе к дозе на орган. Для НП Муслюмово (среднее течение реки, 78 км от места сброса) неопределенности указанных оценок доз практически па 80% обусловлены неопределенностью соотношений урез/территория и почти не зависят ни от самих мощностей доз у уреза воды, ни от неопределенностей режимов поведения. Неопределенности расчетов могут быть в значительной мере снижены при учете персональных данных о местах и сроках проживания людей внутри населенного пункта.

В результате выполнения работы получены следующие выводы:

1. Разработана математическая модель переноса радионуклидов в реке и накопления их донными отложениями, которая на основании данных о сбросах

98 позволила рассчитать содержание радионуклидов в воде и донных отложениях в зависимости от расстояния по течению для начального периода, когда отсутствовали соответствующие измерения.

5. Оценка чувствительности расчетных значений доз показала, что результаты расчетов доз внешнего облучения наиболее чувствительны к вариабельности параметров, описывающих соотношения мощностей доз у уреза воды и на территории НП. Неопределенности расчетов могут быть в значительной мере снижены при учете персональных данных о местах и сроках проживания люден внутри населенного пункта.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата физико-математических наук, Воробьева, Марина Ивановна, Челябинск

1. Александров А.П., Мишенков Г.В., Тарасенко Н.Ю., Зайцев Б.А., Штуккенберг Ю.М., Летавет A.A., Ильин Д.И. Отчет о загрязнении территории, прилегающей к заводу им. Менделеева/ ЦЗЛ ПО "Маяк". 1951. - 81 с. (Архив ПО "Маяк").

2. Алексеева О.Г., Астаховская Г.В., Борчанинова К.И., Боровинских 11.Г., Гукалова Н.М. и др. Санитарные последствия спуска промышленных сточных вод базы 10 в реку Т.: Отчет за 1956 г./ ИБФ. М., 1957. - 323 с.

3. Аникин Г.В. Марей А.Н., Сауров М.М., Смирнов A.A., Хачатрян Л.Д., Ярцев Е.И. Влияние радиоактивных отходов комбината 817 на санитарное состояние рек Теча, Исеть, Тобол и санитарные условия жизни населения: Отчет за 1958 г./ ИБФ. -М., 1959.- 43 с.

4. Антропова З.Г., Белова Е.И., Кожеуров В.П. и др. Гигиеническая оценка радиационной обстановки в прибрежных районах рек Теча, Исеть, Тобол в отдаленный период после их загрязнения: Отчет/ ФИБ-4. 1978. - 136 с.

5. Бугров Н.Г. Использование термолюминесцентного метода для реконструкции доз гамма-излучения от радиоактивно загрязненного водоема/ Дисс. . канд. техн. наук. М. 1999. - 105 с.

6. Вознесенский Г.Ф. Методы математического моделирования загрязнения речной воды (обзор)// Труды ИПГ. 1979. - Вып. 31. - С. 51-70.

7. Галкин JI.M. Задачи при построении математических моделей самоочищения водоемов и водотоков// Самоочищение и диффузия во внутренних водоемах. -Новосибирск, Наука. 1980. - С. 7-48.

8. Гидрологический ежегодник за 1971 г. Свердловск, 1973.

9. Гидрологический ежегодник за 1972 г. Свердловск, 1974.

10. Гидрологический ежегодник за 1973 г. Свердловск, 1975.

11. Гидрологический ежегодник за 1974 г. Свердловск, 1976.

12. Гидрологический ежегодник за 1975 г. Свердловск, 1977.

13. Гидрологический ежегодник за 1976 г. Свердловск, 1979.

14. Гидрохимический бюллетень: Материалы наблюдений за загрязненностью поверхностных вод на территории деятельности Уральского УГКС. -Свердловск, 1980-84. № 3.

15. Гологцапов П.В., Воробьева М.И. Обобщение материалов по радиоэкологической обстановке на прибрежной территории рек Теча-Исеть: Отчет/ УНПЦ РМ. 1996. - 39 с.

16. Гусев Н.Г., Маргулис У.Я., Марей А.Н., Тарасенко Н.Ю., Штуккенберг Ю.М. (ред.) Сборник радиохимических и дозиметрических методик. М., Медгиз. -1959.- 460 с.

17. Дегтева М.О., Хохряков В.Ф. Разработка единой информационной системы "Радиационная обстановка и здоровье населения в районе размещения ПО "Маяк": Отчет/ УНПЦ РМ, ФИБ-1. Челябинск, 1993. - 85 с.

18. Емельянов Б.М., Гаврильченко B.C. Лаборатория "Б". Сунгульский феномен. Снежинск, Издательство РФЯЦ-ВНИИТФ. 2000. - 440 с.

19. Иванов В.И. Поведение кобальта-60 и рутения-106 в слабопроточных водоемах//Проблемы радиационной биогеоценологии: Труды Института биологии УФ АН СССР. Свердловск, 1965. - Вып. 45. - С. 71-75.

20. Ильин Д.И. К вопросу о естественной фильтрации грунтами инертных растворов из мест сброса объекта "Б": Отчет/ ЦЗЛ ПО "Маяк" 1952. - 8 с. (Архив ПО "Маяк").

21. Ильин Д.И. Миграция радиоактивных веществ из открытых водоемов/ Дисс. докт. техн. наук. 1956. - 270 с. (Архив ПО "Маяк").

22. Ильин Д.И., Петрова А.И., Степанова Л.Г., Шаролапов В.И. О загрязненности инертными продуктами территории ГХЗ им. Менделеева: Отчет за IV квартал 1951 г./ ЦЗЛ ПО "Маяк" 1951. (Архив ПО "Маяк").

23. Источники и действие ионизирующей радиации: Доклад НКДАР ООН Генеральной Ассамблее ООН за 1977 г. Нью-Йорк, 1978. Т. I. - Приложение Б.

24. Источники и действие ионизирующей радиации: Доклад НКДАР ООН Генеральной Ассамблее ООН за 1982 г. Нью-Йорк, 1978. Т. I. - Приложение Г.

25. Исходные материалы для подготовки постановления правительства СССР по оздоровлению экологической обстановки в зоне ПО "Маяк" Минатомэнергопрома СССР. 1989. - Т. 1-2.

26. Лебедев В.М. Методика восстановления индивидуальных доз для населения верховьев реки Теча. Отчет/ УНПЦ РМ, Челябинск, 1982.

27. Лемберг В.К., Антипина И.В. Отчет по обследованию загрязнения радиоактивными веществами района Метлино (август-декабрь 1951). 1951. (Архив ПО "Маяк").

28. Колосков И.А. Изучение самоочищения рек, загрязненных долгоживущими радиоактивными изотопами/ Дисс. . канд. техн. наук. М., 1968. - 226 с.

29. Корсаков Ю., Бронников В., Борчиков А. Радиоактивная загрязненность пойменных земель реки Теча (от с. Муслюмово до устья). Отчет ПО "Маяк"; Озерск, 1970.

30. Крышев И.И., Рязанцев Е.П. Экологическая безопасность ядерно-энергетического комплекса России. М., Издат. - 2000. - 383 с.

31. Марей А.Н. Санитарные последствия удаления в водоемы радиоактивных отходов предприятия атомной промышленности/ Дисс. . докт. мед. наук. М., 1959.- 441 с.

32. Маслюк А.И. Распределение населения по времени контакта с радиоактивно загрязненным водоемом при использовании его в хозяйственно-бытовых целях// Бюллетень радиационной медицины, 1980, № 3, с. 119-122.

33. Модели оценки дозы// Материалы 30-й сессии НКДАР ООН: Приложение А. -1981.

34. Мокров Ю.Г. Полуэмпирическая модель переноса стронция-90 с водами реки Теча/ Вопросы радиационной безопасности. 1996. - № 3. - С. 19-27.

35. Перемыслова Л.М. Справка об измерениях мощности экспозиционной дозы в н.п. Муслюмово в 1983 г., УНПЦ РМ, 1984.

36. Письмо Курганской ГМО Т-51 от 31.03.1980. (Архив УНПЦ РМ).

37. Попов Н.С., Бодров В.И., Перов В.Л. Моделирование процессов загрязнения водной среды за рубежом// Химическая промышленность за рубежом. 1984. -№3. - С. 28-45.

38. Предполагаемое радиологическое влияние ядерного топливного цикла в 19502050 годах: Материалы 34-й сессии НКДАР ООН. 1985. 174 с.

39. Проект унифицированной системы для характеристики континентальных водоемов и ее применение для анализа качества вод/ Жукинский В.Н., Оксиюк О.П., Цееб Я.Я. и др.//Гидробиол. ж. 1976. - Т. XII. - № 6. - С. 103-111.

40. Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств в 1993 г.: Ежегодник/ под ред. К.П.Махонько. Обнинск. - НПО "Тайфун". - 1994.

41. Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики. -Л. 1967.-Т. 11.-Вып. 2.

42. Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики. JL, Гидрометеоиздат. - 1975. - Т. 11.- Вып. 2.

43. Ровииский Ф.Я., Колосков И.А., Иохельсон С.Б. и др Балансовая модель загрязнения реки Москвы// Метеорология и гидрология. 1976. - № 11. - С. 5559.

44. Сауров М.М. Радиационно-гигиеническая оценка естественного движения населения, подвергшегося хроническому воздействию продуктов деления урана/ Дисс. докт. мед. наук. Москва, 1968.

45. Сафронова Н.Г. Закономерности поведения долгоживущих радиоизотопов в речной системе: Промежуточный отчет/ ФИБ-4. 1981. - 32 с.

46. Сафронова Н.Г., Белова Е.И., Скрябин A.M. и др. Оценка запасов стронция-90 и цезия-137 в пойме верхнего течения реки "Т": Спецработа/ ФИБ-4. 1986. - 68 с.

47. Середа Г.А., Долгих П., Киселев Я., Бронников В., Козлова Н. О состоянии радиоактивной загрязненности водоемов на комбинате № 817 и за его пределами Отчет/ ЦЗЛ ПО "Маяк". 1958. - 37 с. (Архив ПО "Маяк").

48. Соколовский Д.Л. Речной сток. Л. - 1968.

49. Тимофеева-Ресовская Е.А., Агафонов В.М., Тимофеев-Ресовский Н.В. О судьбе радиоизотопов в водоемах// Сборник работ лаборатории биофизики: IV. Радиоактивные загрязнения биосферы и методы борьбы с ними. Свердловск, 1962.-С. 49-67.

50. Фетисов В.И. Производственное объединение "Маяк" из истории развития// Вопросы радиационной безопасности. - 1996. - № 1.-е. 5-10.

51. Шишкина Е.А. Опыт реконструкции индивидуальных поглощенных доз млекопитающих при радиоэкологических исследованиях// Дисс. . канд. биол. наук. Екатеринбург. 1998. - 161 с.

52. Эйзенбад М. Радиоактивность внешней среды. М., Атомиздат. 1967. - 332 с.

53. Akleyev A.V., Kostyuchenko V.A., Peremyslova L.M., Baturin V.A., Popova I.Ya. Radioecological impacts of the Techa River contamination// Health Physics. 2000. -V. 79.-No. 1. - P. 36-47.

54. Balilif I.K. The use of ceramics for retrospective dosimetry in the Chernobyl exclusion zone// Radiation Measurements. 1995. - Vol. 24. - No. 4. - P. 507-511.

55. Bougrov N.G., Goksu H.Y., Haskell E., Degteva M.O., Meckbach R. and Jacob P. Issues in the Reconstruction of Environmental Doses on the Basis of Thermoluminescence Measurements in the Techa Riverside// Health Physics. 1998. -Vol. 75.-No. 6.-P. 574-583.

56. Carreiro M., Sequeira M. Artificial radioactivity in Tejo River// Environmental Impact of Nuclear Installations. Proceedings of Seminary, Fribourg, Switzerland 1518 Sept. 1992.-France 1993. P. 285-289.

57. Degteva M.O., Kozheurov V.P., Vorobiova M.I. General approach to dose reconstruction in the population exposed as a result of the release of radioactivewastes into the Teeha river// The Science of the Total Environment. 1994. - Vol. 42. - P. 49-61.

58. Degteva M.O., Vorobiova M.I. Kozheurov V.P., Tolstykh E.I., Anspaugh L.R., Napier B.A. Dose reconstruction system for the exposed population living along the Tccha river// Health Physics. 2000. - Vol. 78. - No. 5. - P. 542-554.

59. Eckerman K.F, and Ryman J.C. External Exposure to Radionuclides in Air, Water, and Soil. Washington D.C.: U.S. Environmental Protection Agency, Federal Guidance Report No. 12, EPA 402-R-93-081; 1993.

60. Farris W.T., Napier B.A., Simpson J.C., Snyder S.F., Shipler D.B. Columbia River pathway dosimetry Report, 1944-1992. Richland, WA: Battelle, Pacific Northwest Laboratories; PNWD-2227 HEDR. 1994.

61. Germain P., Guegueniat P. Impact of industrial nuclear releases into the English Channel// Environmental Impact of Nuclear Installations. Proceedings of Seminary, Fribourg, Switzerland 15-18 Sept. 1992. France 1993. - P. 271-275.

62. IIeeb C.M., Bates D.J. Radionuclide releases to the Columbia River from Hanford operations, 1944-1971. Richland. WA: Battelle, Pacific Northwest Laboratories; PNWD-2223 HEDR. 1994.

63. Helton J.C., Iman R.L. Sensitivity analysis of a model for the environmental movement of radionuclides// Health Physics. 1982. - V. 42. - No. 5. - P. 565-584.

64. Hoshi M., Sawada S., Ichikawa Y., Nagatomo T., Uehara S., Kondo S. Thermoluminescence dosimetry of y-rays from the Hiroshima atomic bomb at distances of 1.91 to 2.05 km from the hypocenter// Health Physics. 1987. - Vol. 57. No. 6.-P. 1003-1008.

65. Holer H., Bayer A. Calculation of the dispersion of radionuclides in flowing waters using a dynamic model// Environmental Impact of Nuclear Installations. Proceedings of Seminary, Fribourg, Switzerland 15-18 Sept. 1992.-France 1993.- P. 159-163.

66. Hunt G.J. Radiation doses to critical groups since the early 1950s due to disposal of liquid radioactive wastes from Sellafield// Environmental Impact of Radioactive Releases: Proc. of International Symposium. Vienna, IAEA. - 1995. - P. 191-210.

67. Ichikawa Y., Nagatomo T., Hoshi M., Kondo S. Thermoluminescence dosimetry of y rays from the Hiroshima atomic bomb at distances of 1.27 to 1.46 kilometers from the hypocenter// Health Physics. 1987. - Vol. 52. No. 7. - P. 443-451.

68. Ivannikov A.I., Skvortzov VG, Stepanenko VF, Tikunov DD, Fedosov IM, Romanyukha AA and Wieser A. Wide Scale EPR Retrospective Dosimetry. Results and Problems// Rad. Prot. Dosimetry. 1997. - Vol. 71. - P. 175-180.

69. Kozheurov V.P., Degteva M.O. Dietary intake evaluation and dosimetric modelling for the Techa river residents based on in vivo measurements of strontium -90 in teeth and skeleton// The Science of the Total Environment. 1994. - Vol. 42. - P. 63-72.

70. Levy F., Cleeh A., Giordani J.M., Mistral J.P. Control and discharge liquid effluents from the Marcoule Complex// Environmental Impact of Nuclear Installations. Proceedings of Seminary, Fribourg, Switzerland 15-18 Sept. 1992. France 1993. - P. 37-41.

71. Linsalata P., Hickman D., Cohen N. Comparative pathway analysis of radiocesium in the Hudson River estuary: environmental measurements and regulatory doses assessment models// Health Physics. 1986. - V. 51. - No. 3. - P. 295-312.

72. Maruyama T., Kumamoto Y., Noda Y. Reassessment of ydoses from the atomic bombs in Hiroshima and Nagasaki// Radiation Research. 1988. - Vol. 113. - P. 1-14.

73. McCall N.P. The NRPB data-base of radioactive discharges from UK nuclear sites// Radoil. Prot. Bull. 1989. - No. 98. - P. 4-9.

74. Monte L. A predictive model for the behaviour of radionuclides in lake systems// Health Physics. 1993. -V. 65. No. 3. - P. 288-294.

75. Nagatomo T., Ichikawa Y., Ishii H., Hoshi M. Thermoluminescence dosimetry of y rays from the atomic bomb at Hiroshima using the predose technique// Radiation Research. 1988. - Vol. 113. - P. 227-234.

76. Petoussi N.; Jacob P.; Zankl M.; Saito K. Organ doses for foetuses, babies, children and adult from environmental gamma rays// Radiation Protection Dosimetry. 1991. -Vol.37.-P. 31-41.

77. Revsin B.K., Watson J.E. Long-term environmental trends: selection of sampling locations in a reactor-aquatic cooling system// Health Physics. 1993. - V. 64. - No. 2.-P. 178-182.

78. Romanyukha A.A., Degteva M.O., Kozheurov V.P. et al. Pilot Study of the Population of the Ural Region with EPR Tooth Dosimetry// Radiation and Environmental Biophysics. 1996. - Vol. 35. - P.305-310.

79. Romanyukha A.A., Ignatiev E.A., Degteva M.O., Kozheurov V.P., Wieser A. and Jacob P. Radiation Doses from Ural Region// Nature. Vol. 381. - P. 199-200.

80. Sources, Effects and Risks of Ionizing Radiation: 1988 UNSCEAR Report to the General Assambly. UN, New York. - 1988.

81. Sources and Effects of Ionizing Radiation: UNSCEAR 1993 Report to the General Assambly. UN, New York. - 1993.

82. Takada J., Hoshi M. Nagatomo T., Yamamoto M., Endo S., Takasuji 'P., Yoshikawa I., Gusev B.I., Sakerbaev A.K., Tchaijunusova N. External doses of residents near Semipalatinsk nuclear test site// J. Radiat. Research. 1999. - Vol. 40. -P. 337-344.

83. Taranenko V., Degteva M. Retrospective modeling of gamma transport for the Techa riverside// Monte Carlo 2000 for Advanced Physics Transport Simulation. Lissabon. Oct. 17-20, 2000 (in press.)

84. Till J.E., Meyer H.R., Eds. Radiological Assessment: A Textbook on Environmental Dose Analysis. NUREG/CR-3332. Washington, Springfield, 1983.

85. Tolstykh E.I., Degteva M.O., Kozheurov V.P., Shishkina E.A., Romanyukha A.A., Wieser A. Strontium Metabolism in Teeth and Enamel Dose Assessment: Analysis of the Techa River Data// Radiat. Environ. Biophys. 2000. - Vol. 39. - P. 195-199.

86. Trapeznikov A.V., Pozolotina V.N., Chebotina M., Chukanov V.N., Trapeznikova V.N., Kulikov N.V., Nielsen S.P., Aarkrog A. Radioactive contamination of the Techa River, the Urals// Health Physics. 1993. - Vol. 65. - P. 481-488.

87. Vorobiova M.I., and Degteva M.O. Simple Model for the Reconstruction of Radionuclide Concentrations and Radiation Exposure along the Techa River// Health Physics. 1999. - Vol. 77. - P. 142-149.

88. Vorobiova M.I., Degteva M.O., Burmistrov D.S., Safronova N.G., Kozheurov V.P., Anspaugh L.R., and Napier B.A. Review of Historical Monitoring Data on the Techa River Contamination// Health Physics. 1999. - Vol. 76. - P. 605-618.

89. Vorobiova. M. I.; Degteva, M. O.; Kozyrev, A. V.; Anspaugh, L. R.; Napier. B. A. External doses evaluated on the basis of the Techa River Dosimetry System approach.112

90. Chelyabinsk and Salt Lake City: Urals Research Center for Radiation Medicine and University of Utah; Final report for Milestone 6/ May 1999.

91. Walters W.H., Richmond M.C., Gilmore B.G. Reconstruction of radioactive contamination in the Columbia River// Health Physics. 1996. - V. 71. - No. 4. - P. 556-567.

92. Wieser A., El-Faramawy N., Meckbach R. Dependencies of the radiation sensitivity of human tooth enamel in EPR dosimetry// Appl. Radiat. Isot. 2000 (in press.).

93. Yadigaroglu G., Munera H.A. Transport of pollutants: summary review of physical dispersion models//Nuclear Technology. 1987. - No. 5. - P. 125-149.

Информация о работе

Воробьева, Марина Ивановна
кандидата физико-математических наук
Челябинск, 2000
ВАК 03.00.16

Диссертация

Реконструкция доз внешнего облучения населения, обусловленных сбросами радиоактивных отходов ПО "Маяк" в реку Теча - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы