книги из ГПНТБ / Марей, А. Н. Глобальные выпадения цезия-137 и человек

ных исследований усредненных проб молока, взятых на шести колхозных фермах одного из районов Гомельской области в 1969—1970 гг. (рис. 5.2). Из рисунка видно, что в условиях Полесья повышенные концентрации Cs137 в молоке наблюдаются с мая по октябрь — ноябрь, т. е. в период пребы­

вания скота на пастбищах. Флюктуация концентраций

Cs137, наблюдаемая в течение пастбищного периода, обычно обусловлена сменой пастбищ. В частности, некоторое умень­ шение концентраций изотопа в августе связано с подкормкой молочного скота «зеленкой» и выпасом его на пахотных зем­ лях после снятия урожая части фуражных культур. Последую­ щее повышение концентраций обусловлено выпасом стада на целинных участках. Перевод молочного скота с октября на стойловое содержание приво­ дит к уменьшению уровней загрязнения молока, что хоро­ шо выражено в зимне-весенний период (с декабря по май).

Рис. 5.3. Кривые ежемесячных концентраций Cs137 и Sr90 в молоке.

Картина, характеризующая сезонные изменения в молоке концентраций Sr90, на первый взгляд несколько иная (см. рис. 5.2), если не считать небольшого их увеличения в мае.

100

Г Л А В А 6

ЦЕЗИИ- W В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

ГЛОБАЛЬНОЕ ВЫПАДЕНИЕ ЦЕЗИЯ-137 КАК ПРИЧИНА СОДЕРЖАНИЯ ЕГО В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

Продукты ядерных взрывов, инжектированные в атмосферу

в1961—1962 гг., все еще остаются основным источником за­ грязнения внешней среды радиоактивными изотопами в гло­ бальных масштабах. Естественно, что определенный вклад в загрязнение внешней среды внесли и испытания, проводимые до 1961 г., однако около 80% общей мощности взорванных в атмо­ сфере ядерных боеприпасов приходится на долю 1961—1962 гг. [229, 230]. В последующие годы подпитка стратосферного ре­ зервуара шла за счет испытаний, осуществляемых Францией и Китаем, и удельный вклад радиоактивных продуктов новых испытаний в уровни выпадений все возрастал. Однако доля их

вобщем запасе активности (кумулятивное отложение плюс

стратосферный запас) остается небольшой — менее 10%.

В соответствии с уменьшением уровней выпадений продук­ тов ядерных взрывов, и в частности Cs137, уменьшалось, начи­ ная с 1964 г., и содержание Cs137 в продуктах питания и в орга­ низме человека. Относительно небольшой период полувыведения этого изотопа из организма обусловливает довольно четкую корреляцию между уровнями выпадений и содержанием его в организме. Однако по мере увеличения кумулятивного осадка Cs137 на почве темпы снижения содержания Cs137 в организме начинают отставать от темпов уменьшения уровней выпадений, что связано с возрастающей ролью почвенного пути загрязне­ ния пищевых продуктов. На рис. 6.1 представлена динамика содержания 'Cs137 в организме людей и в выпадениях на тер­ ритории СССР [40].

наблюдается и в других странах, например в США, Англии, Дании: в США за этот же период содержание Cs137 в организ­ ме уменьшилось по сравнению с 1964 г. в 4 раза [215], в Анг­ лии— в 4,1 раза [231, 232], в Дании — в 4 раза [215].

102

Начиная с 1968 г., отмечается определенная стабилизация как уровней выпадений (в результате подпитки стратосферного резервуара), так и интегрального накопления Cs137 в почве. В связи с этим происходит и стабилизация содержания изотопа в рационе и — как следствие — в организме человека.

В табл. 6.1 приведены данные о выпадении Cs137 из атмосферы

вСеверном полушарии, кумулятивном накоплении его в почве и содержании в организме [215]. (Данные о содержании изо­ топа в рационе см. в табл. 5.9.)

••Средние результаты по Москве и Ленинграду [40, 235, 236].

103

Как видно из таблицы, средние значения содержания Cs137 в организме человека в странах Северного полушария довольно однотипны. Гораздо большее различие обнаруживается при сравнении этих значений со значениями для населения стран Южного полушария, например Аргентины. Можно говорить, естественно, о нескольких причинах такого различия, но несом­ ненно, что основную роль в этом случае играют уровни выпа­ дений Cs137 из атмосферы, причем максимальное различие приходится на годы максимальных выпадений, т. е. на 1963— 1964 гг.

Различия в уровнях выпадений Cs137 из атмосферы не явля­ ются единственной причиной варьирования его накопления в ор­ ганизме. Особенности питания, связанные с укоренившимися национальными привычками, могут также существенно влиять на поступление изотопа в организм. Ярким примером тому слу­ жат жители субарктических районов, в организме которых со­ держание Cs137 более чем в 100 раз превышает средние уровни накопления изотопа в организме жителей Северного полушария [154, 156, 157]. Такой высокий уровень накопления объясняется эффективным обогащением Cs137 широко используемого в пищу мяса оленей. Значимость оленьего мяса как поставщика Cs137 колеблется в пределах 70—90% общего поступления изотопа.

Особенностями в структуре рациона объясняется различие в содержании Cs137 в организме жителей Советского Союза и США, хотя уровни выпадений, усредненные по этим странам, практически не отличаются друг от друга.

Если рассматривать меньшие по размерам районы, то, не­ сомненно, можно обнаружить влияние местных природно-клима­ тических условий на степень загрязнения пищевых продуктов Cs137 и накопления его в организме. Наглядным примером явля­ ются горные районы Советского Союза, в которых уровни выпа­ дений в 1963—1967 гг. в несколько раз превышали среднесоюз­ ные значения в результате особенностей осаждения продуктов ядерных взрывов, связанных с рельефом и атмосферными осад­ ками. Со временем различия в уровнях выпадений в'значитель­ ной степени сгладились, и одним из основных факторов, опреде­ ляющих накопление Cs137 в организме, стала структура рациона. Однако в некоторых географических зонах нашей страны уровни содержания Cs137 в организме людей определяются главным об­ разом природными факторами, в частности особенностями, об­ условливающими повышенную миграцию Cs137 из почвы по пи­ щевым путям в организм, как например, в Полесье. К сожале­ нию, сложности как прямого прижизненного измерения содержа­ ния Cs137 в организме, так и косвенных методов не позволяют осуществить широкие исследования по определению содержания этого изотопа в организме жителей различных районов страны. Однако о различии в накоплении Cs137 в организме можно су­ дить по степени загрязненности рациона.

104

В табл. 5.11 были приведены данные о содержании Cs137 в суточном рационе сельского населения различных республик страны. Из нее следует, что максимальное содержание Cs137 в организме можно ожидать у жителей Прибалтики и БССР, минимальное — у жителей республик Средней Азии. Поскольку потребление хлеба варьирует незначительно, вызвано это боль­ шим (до двух раз) различием в потреблении молока. Что ка­ сается различия в содержании Cs137 в организме жителей СССР

иСША, то в этом случае причиной большего содержания Cs137

ворганизме жителей СССР является заметно большее потреб­ ление ими хлеба и картофеля [70].

Вработе [40] по данным определения содержания Cs137 в организме населения различных городов страны в 1968 г. выде­ лены три зоны: северная, средняя и южная. Среднее содержа­

ние изотопа в организме жителей средней зоны, соответствую­ щей средним широтам Северного полушария, в 2 раза выше, чем в организме жителей южной зоны, куда попали главным образом республики Средней Азии и Закавказья, и в 1,5 раза ниже, чем в организме жителей северной зоны. Причину этого авторы видят в совокупности социально-экономических и при­ родно-климатических условий, влияющих как на структуру ра­ циона, так и на степень загрязнения пищевых продуктов.

Существенное значение в накоплении изотопов в организме имеют его биологические особенности, варьирующие в зависи­ мости от возраста и пола. Эти различия связаны с изменением периода полувыведения Cs137 из организма, являющегося крите­ рием накопления изотопа. Кроме того, несомненно, что в сред­ нем в организм мужчины поступает больше Cs137 за счет боль­ шего количества потребляемых продуктов, в результате чего от­ мечается четкое различие в уровнях накопления этого изотопа в организме мужчин и женщин. Отношение содержания Cs137 в организме мужчин к содержанию его в организме женщин до­ вольно стабильное и составляет в среднем по Ленинграду 1,43± ±0,09 [26, 235] и по Москве 1,47±0,07 [40]. Надо отметить, что это отношение меняется с возрастом. Так, по данным работы [236], различие в уровнях накопления изотопа с возрастом уве­ личивается, и если для возрастной группы 11—20 лет отноше­ ние равно 1,4, то для группы 51—60 лет— 1,8. Такое увеличение может быть связано, во-первых, с неодинаковой зависимостью скорости обменных процессов, протекающих в организме, от воз­ раста, во-вторых, с различиями в изменении объема рациона мужчин и женщин, в-третьих, с большей долей жировой тка­

ни в организме женщин.

Таким образом, содержание Cs137 в организме человека зави­ сит от уровней загрязнения внешней среды (загрязнения пище­ вых продуктов), структуры рациона, возрастных и половых осо­ бенностей организма, определяющих период полувыведения изо­ топа. К этомуследует добавить, что внутри однородной группы

105

колебания в содержании Cs137 могут быть значительны в связи с индивидуальными особенностями организма, однако, рассмат­ ривая группу в целом или тем более популяцию, индивидуаль­ ными различиями можно пренебречь.

СОДЕРЖАНИЕ ЦЕЗИЯ-137 В ОРГАНИЗМЕ НАСЕЛЕНИЯ ПОЛЕСЬЯ И ВОЗРАСТНО-ПОЛОВОЕ ЕГО РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

Прямое измерение содержания Cs137 в организме людей про­ водилось в 15 населенных пунктах в течение 1967—1970 гг. на тер­ ритории ряда областей Белорусско-Украинского полесья, преи­ мущественно в БССР. Всего обследовано около 1000 человек на­ чиная с 5-летнего возраста, причем количество обследованных лиц в каждом населенном пункте составляло 8—36% общего числа жителей. Такой охват позволяет с достаточной представи­ тельностью судить об особенностях накопления изотопа в ор­ ганизме разных возрастных и половых групп населения, о тер­ риториальном распределении его по районам, о связи между его поступлением и накоплением, статистически исследовать харак­ тер распределения частоты встречаемости различных уровней содержания Cs137 в организме и т. п.

Общее распределение обследованных лиц по уровням содер­ жания Cs137 дано в табл. 6.2.

В диапазоне максимального содержания Cs137, т. е. более 10-7 кюри/организм, наиболее многочисленна, как и следовало ожидать, группа взрослых мужчин, в диапазоне наименьшего

(физиологического) характера, связанного с зависимостью ско­ ростей транспортных процессов, протекающих-в организме че­ ловека, от возраста.

Как известно, поведение радиоактивных изотопов в организ­ ме можно описывать различными математическими моделями ки­ нетики обмена (см .гл. 3).

Поясним различия в накоплении Cs137 у людей разного воз­ раста на примере использования однокомпонентной экспоненци­ альной модели. Если принять, что поступление изотопа в орга­ низм всех контингентов одинаково, то содержание Cs137 в орга­ низме будет определяться значениями коэффициента всасывае­

ется коэффициента всасываемости, то в литературе нет указаний на зависимость его от возраста и значение его принимается рав­ ным единице. Иначе обстоит дело с периодом эффективного полувыведения изотопа из организма Т’і/2 эф, характеризующимся полупериодами физического распада (T'і/2 ф) и биологического выведения (7’]/2б). Выведение из организма Cs137, имеющего пе­ риод полураспада 29,68 года, практически определяется биоло-

103

гической разгрузкой, скорость которой есть функция возраста. В.частности, Кроу [237] предложил такой вид функциональной зависимости Т\/2б от возраста:

7\/,б = 12,8(*;‘/г — е-*) дн.,

где t — возраст человека, годы.

Если для возрастной группы 5—10 лет задать tcр= 7,5 года, а для взрослых мужчин — 30 лет, то получим следующие значе­ ния Ті/2б: для детей — 34 дня, для мужчин — 72 дня.

Эти значения достаточно хорошо совпадают с данными дру­ гих авторов [140, 141, 143, 145, 238]. Таким образом, только в результате различия в скоростях биологического выведения Cs137 содержание его в организме лиц рассмотренных групп мо­ жет достигать двукратной величины. Особенно наглядно это

ри/организм у детей 5—10 лет. Несомненно, что общее поступ­

107

ление Cs137 с рационом в организм взрослого человека выше поступления в организм детей, однако в условиях Полесья, где молоко, которое потребляется практически одинаково всеми воз­ растными группами, дает 60—80% суммарного поступления изо­ топа, значимость других продуктов как поставщиков Cs137 неве­ лика. Поэтому весовое различие рационов взрослых и детей гораздо значительнее, чем различие их по поступлению Cs137.

То же самое можно сказать и о различии в накоплении Cs137 в организме мужчин и женщин. Средние значения содержания изотопа в организме мужчин в 1,7 раза выше, чем в организме женщин, что является следствием прежде всего большей скоро­ сти выведения Cs137 из организма женщин [87, 235]. Это разли­ чие становится все более ощутимым с возрастом. Так, у детей в возрасте 5—10 лет полового различия в скорости выведения изотопа практически нет. Отношение содержания Cs137 в орга­ низме мальчиков и девочек этой возрастной группы, оцененное в среднем по четырем населенным пунктам, составляет 1,09± ±0,37. В следующей возрастной группе (11—16 лет) отношение, полученное в тех же населенных пунктах, составляет уже 1,37± ±0,31 и, наконец, у взрослых, как уже отмечалось, —1,7. По­ следнее значение аналогично результатам, полученным по Мо­ скве и Ленинграду.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ОДНОТИПНЫХ КОНТИНГЕНТОВ ПО СОДЕРЖАНИЮ В ОРГАНИЗМЕ ЦЕЗИЯ-137

Накопление изотопа в организме человека — результат по­ следовательного и одновременного действия ряда факторов, со­ вокупность которых дает определенную статистическую картину распределения численности людей с тем или иным содержанием изотопа в организме. В частности, каждое звено миграции Cs137 из почвы в организм человека характеризуется различной сте­ пенью вариабельности количественных параметров, начиная с коэффициентов перехода Cs137 из почвы в растения и кончая биологическими особенностями поведения изотопа в организме человека. В конечном итоге все это обусловливает довольно сложный вид кривой распределения численности лиц с различ­ ным содержанием Cs137.

Построение кривой численности при анализе статистических данных дает возможность обнаружить основную структуру изу­ чаемого материала: среднее и наиболее вероятное значение, ве­ роятный диапазон колебаний и другие параметры, что позволяет более обоснованно подойти к гигиенической оценке радиацион­ ной обстановки.

Не вдаваясь в анализ и оценку вариабельности всех звеньев биологической цепи, рассмотрим статистический характер кри­ вой численности конечного звена — содержания Cs137 в организ­

108

ме населения Полесья. Обычно подобные биологические систе­ мы, сочетающие в себе результаты взаимосвязанных процессов, подчиняются логарифмически нормальному закону распределе­ ния численностей, являющемуся в принципе таким же фундамен­ тальным, как и закон нормального распределения. Некоторые исследователи [239—241], занимавшиеся изучением накопления Sr90 в организме человека, показали, что распределение чис­ ленности лиц с различным содержанием Sr90 действительно но­ сит логарифмически нормальный характер.

По-видимому, подобную же картину следовало ожидать и для случая с Cs137.

Важными особенностями логарифмически нормального рас­ пределения являются следующие моменты. Во-первых, то, что равновероятный диапазон положительных и отрицательных от­ клонений не равновелик, в связи с чем дву-, трехкратное и более превышение средних значений совокупности является событием с вполне измеримой и значимой с практической точки зрения ве­ роятностью. Во-вторых, среднее значение не есть наиболее ве­ роятное, как в случае нормального распределения.

В практическом отношении наиболее важную информацию по характеристике кривой распределения дают среднее значение со­ вокупности и модальное, т. е. наиболее вероятное. Использова­ ние среднего значения, в частности при изучении накопления Cs137 в организме людей, оправдано, и его достаточно, когда речь идет о популяции в целом (популяционные концентрации или дозы).

Модальное же значение в асимметричном распределении яв­ ляется центром тяжести всей совокупности и соответствует груп­ пе численности, в которую входит наибольшее количество вари­ ант. Знание модального значения позволяет выделить в данном случае основной контингент лиц, в организме которых содержа­ ние Cs137 наиболее характерно для обследованного района. Это особенно важно при резко выраженной асимметрии кривой рас­ пределения. В таком случае число вариант совокупности со зна­ чением, равным среднему и больше среднего, может составить небольшой процент общего числа. Поэтому в ряде случаев при возникновении необходимости в осуществлении защитных сани­ тарно-гигиенических мероприятий целесообразно с оправданной степенью риска ориентироваться на наиболее представительные значения вариант, т. е. модальные. Это относится к тем ситуа­ циям, когда мероприятия, основанные на максимальных или средних показателях, не оправданы по тем или иным причинам или не возможны.

При изучении характера распределения численностей насе­ ления Полесья по уровням содержания в организме Cs137 были использованы результаты, полученные при измерении содержа­ ния изотопа у 100 мужчин, 116 женщин и 212 детей до 16 лет, проживающих в четырех селах, расположенных близко друг от

109