книги из ГПНТБ / Быховский, А. В. Горячие аэрозольные частицы при техническом использовании атомной энергии

нагрузка 239Pu складывалась из частиц одного и того же размера, и в табл. 1.4 приведено общее число таких ча­ стиц размером от 0,1 до 4 мкм. Результаты вычислений показали, что канцерогенная опасность при обычном размере пылевых частиц 0,2 мкм составляет лишь 0,015, т. е. в 67 раз меньше, чем в случае, если то же количе­ ство 239Ри представлено частицами большего размера (0,8 мкм и выше). Как указывают авторы, ввиду отсут­ ствия прямых экспериментальных подтверждений расче­

тов они предлагаются не как «истинная» величина ве­ роятности опухоли, но как свидетельство возможной значительной зависимости этой вероятности от размера частиц. Авторы приводят пример ошибки, возможной при усреднении дозы: средняя доза для легких человека при предельно допустимом содержании в легких 0,016 мккюри 239Ри и экспозиции 720 суток составляет лишь 3,24 рад, тогда как около 3 -105 клеток фактически поглощают более 95% общей энергии излучения и получают дозу до 1,6 Мрад.

В работе Гизамена [43] сделана попытка учесть один из возможных биологических аспектов, связанных с за­ держкой в легких а-излучающих аэрозольных частиц, — летальное действие на окружающие клетки, исключаю­ щее возможность их злокачественного перерождения. Как показано в работе [197], вызываемые у собак под влиянием частиц Ри 02 опухоли имеют эпителиальное происхождение, а на основании исследований [198, 199] и [200] можно считать, что поток а-частиц более одной частицы в год на поперечное сечение клеточного ядра

50

популяции уменьшает число потенциально раковых кле­ ток вдвое.

Согласно выполненным расчетам годичный поток из­ лучения, летальный для всех эпителиальных клеток об­ лучаемого объема, испускают частицы 239Ри размером около 1,75 мкм или частицы 238Ри размером примерно 0,25 мкм. Автор отмечает приблизительный и иллюстра­ тивный характер своих расчетов, подчеркивая лишь то, что канцерогенная опасность не соответствует общей ве­

объеме возможна лишь при полной неподвижности а-из- лучающей частицы;

б) принятая автором количественная оценка леталь­ ного эффекта облучения основана на опытах, проведен­ ных с общим облучением легочной ткани [200], тогда как, по данным В. 3. Яськовой и др. [73, 75, 77], полу­ ченным в культуре эпителиальной ткани и в условиях целостного организма, при микролокальном облучении даже очень высокие дозы не вызывают летального эф­ фекта;

в) в случае ß-активной частицы любой активности на периферии от зоны летально облученных клеток всегда должна иметься зона возможного злокачественного роста.

По мнению Гизамена [43], при современном уровне знаний попытки теоретически описывать в деталях со­ отношение между уровнем радиации и канцерогенной реакцией ткани рискованны. Более разумный и надеж­ ный подход — попытаться экспериментально определять число возникающих опухолей на одну радиоактивную частицу как функцию интенсивности ее излучения при относительно низких тканевых нагрузках. По словам Дина и Лангхэма [168], их работа имела в первую оче­ редь цель стимулировать развитие биологических иссле­ дований по оценке риска точечного облучения.

Определенные экспериментальные возможности для проведения таких биологических опытов намечены в ра­ ботах В. 3. Яськовой, С. И. Тарасова, Э. М. Китаева и др. [73-78].

Развивая исследования А. В. Быховского, В. В. Се­ дова и И. Н. Мулина [196], вводивших внутривенно круп­ ным животным радиоактивные эмболы, которые током

4* 51

крови доставляются в легкие и там задерживаются, ав­ торы разработали экспериментальную модель локально­ го облучения легких применительно к опытам на крысах.

и активностью по 60Со около ІО-9 кюри. 91% введен­ ных внутривенно частиц задерживался в тонковетвистых

сацией в кровеносных капиллярах оправданно вычисле­ ние кумулятивной дозы облучения структурных элемен­ тов легких по расстоянию до фиксированных частиц.

В проведенных до настоящего времени опытах объем исследований был недостаточен для получения сведений о канцерогенном воздействии точечного облучения, одна­ ко в перспективе на основе использования техники то­ чечного облучения легочной ткани с помощью эмболов вероятно получение сведений, которые позволят уточнить оценку канцерогенного риска на клеточном уровне и установить экспериментально абсолютное число (поро­ говое для возникновения опухолей при точечном облуче­ нии) частиц и их активность.

С гигиенической точки зрения, показанная расчетом вероятность того, что относительно более крупные горя­ чие частицы связаны с относительно большим канцеро­ генным риском, заслуживает самого серьезного вни­ мания.

* *

*

В недавней публикации А. Лонга [201] на основе уче­ та особенностей влияния горячих частиц приведен кри­ тический анализ рекомендаций МКРЗ относительно пре­ дельно допустимой активности плутония в легких 0,016 мккюри и ПДК плутония в воздухе рабочей зоны 4 -ІО-14 кюри/л. По заключению МКРЗ, риск, связанный с таким облучением, «достаточно мал по сравнению с полезными результатами практики» и «не превышает той степени опасности, которая принята допустимой во мно­ гих других промышленных или научных профессиях с

1 Остальные частицы, вероятно, прошли в венозную систему лег­ ких через сосуды большего размера.

52

10 лет, остается неясным, действительно ли этот риск оправдан пользой, которую приносит производство и применение плутония, и имеются основания для беспо­ койства относительно установленных допустимых уров­ ней концентрации плутония в воздухе.

Рассматривая три модели легких, предложенные в

ского периода полувыведения двуокиси плутония из ды­ хательной области легких (соответственно 305, 500 и 1000 дней);

б) увеличение доли вдыхаемого плутония, остающе­ гося в дыхательной части легких с достаточно продол­ жительным периодом полувыведения (согласно первой модели 12,5%; согласно второй модели 5,4% для частиц размером 10 мкм, 13,2% для частиц 1,0 мкм, 30% для частиц 0,1 мкм; согласно третьей модели 30% для ча­ стиц 3 мкм) ;

в) увеличение рекомендуемого значения доли плуто­ ния, поступившего в лимфатическую систему и задер­ жанного в ней (согласно второй модели 13,5%), согласно третьей модели 40%)-

Отмечая локальный характер радиационных повреж­ дений ткани вблизи частиц плутония, автор приводит ве­ личину локальной дозы облучения ткани в области ши­ риной 45 мкм вокруг частиц; даже для мельчайших частиц (0,1 мкм) мощность дозы составляет 14,4 бэр/не­ деля, увеличиваясь для частиц 1,0 мкм до 1,41-ІО4 и для частиц 10 мкм до 1,05-ІО7 бэр/неделя. Согласно наблю­ дениям Бэйра и др. [203—206], рак легких у собак яв­ ляется следствием попадания в легкие 0,05 мккюри плу­ тония, т. е. количества, лишь в три раза превышающего

плутония в легких, приводящих к смертельному исходу. Эксперименты по нижней оценке активности, которая оказывает отдаленные последствия, только начинаются.

Интересны приведенные на рис. 1.16 данные о зави­ симости продолжительности жизни собак от количества плутония в легких к моменту гибели животных [204, 207]. Экстраполяция наклонной прямой на этом рисунке ко времени выживания 50 лет показывает, по мнению Лон­

53

ностью эпидемиологии злокачественных новообразова­ ний. Латентный период развития опухолей легких у че­ ловека, даже при массивном воздействии ионизирующей радиации, составляет в среднем более 10 (до 30) лет.

Рис. 1.17. Уточненная схема задержки и выведения радиоактив­ ного материала, поступившего в органы дыхания с аэрозоль­ ными частицами.

Относительно низкая концентрация горячих частиц в ат­ мосферном воздухе и весьма ограниченный контингент лиц, подвергавшихся влиянию таких аэрозолей в произ­ водственных условиях, — обстоятельства, объективно ограничивающие проявление канцерогенного действия

56

радиации. Еще до появления горячих частиц во всех странах отмечался рост заболеваемости раком легких в связи с воздействием ряда канцерогенных факторов. Если бы экспериментальные данные подтвердили воз­ можность канцерогенного влияния горячих частиц в тех концентрациях, в которых они встречались в атмосфере и могут присутствовать в воздухе производственных по­ мещений, даже в этом случае выявление фактического их влияния на уровень заболеваемости будет резко ос­ ложнено '.

По имеющимся в настоящее время данным можно лишь в самой предположительной форме обосновать по­ вышенную настороженность по отношению к тем аэро­ золям, которые состоят из отдельных респирабельных частиц с высокой удельной и абсолютной активностью. Даже если средняя концентрация таких аэрозолей не превышает установленных значений предельно допусти­ мой (среднегодовой) концентрации, наличие в составе аэрозоля нерастворимых частиц активностью ІО-10 — ІО'9 кюри может с учетом недостаточности современных знаний рассматриваться как обстоятельство, обосно­ вывающее применение усиленных защитных мероприя­ тий, в том числе индивидуальных средств защиты.

Но с полной определенностью уже в настоящее время может быть сделан вывод о необходимости научного изучения и учета наличия горячих частиц в воздухе, ко­ торый поступает в органы дыхания работающих и насе­ ления. Без такого учета будут невозможны клинико- и морфолого-гигиенические параллели в будущих исследо­ ваниях. Кроме того, уже в настоящее время учет абсо­ лютной и удельной активности аэрозольных частиц спо­ собен углубить исследования, посвященные как биологи­ ческому действию аэрозолей, так и профилактике аэро­ зольной опасности на производстве.1

1 При этом необходимо дополнительно иметь в виду возмож­ ность комбинированного действия в реальных условиях ионизирую­ щей радиации и химических канцерогенных агентов [166, 167].

сти и технике [211]. Особенно большое разнообразие операций, могущих привести к образованию радиоактив­ ных частиц, присуще технологическим процессам обра­ ботки ядерного горючего [212]. В общем случае с точки зрения аэрозольного загрязнения наиболее опасны опе­ рации, связанные с диспергированием радиоактивных веществ, а также высокотемпературные процессы, со­ провождаемые конденсированием радиоактивного пара, однако некоторый (хотя и очень малый) вклад в аэро­ зольную активность может дать и нейтронная активация.

2.1. ДИСПЕРГИРОВАНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

СВЫСОКОЙ УДЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТЬЮ

Впроцессах диспергирования часть радиоактивного материала переходит в аэрозольное состояние под влия­ нием как внешних, так и внутренних воздействий, напри­ мер коррозии. Если удельная активность диспергируе­ мого материала высока (более 0,01 кюри/г), то радио­ активность возникших при диспергировании частиц достаточна для их дискретного обнаружения. Так, актив­ ность частицы размером 5 мкм из материала с удельной активностью 0,01 кюри/г составит 5• 10—12 кюри при плотности, равной 8 г/см3.

Процессы диспергирования чрезвычайно разнообраз­ ны и сложны, и в настоящее время нет теории, которая описывала бы их исчерпывающим образом.

Единственным распределением размеров частиц, ко­ торое может быть получено теоретически для систем, образующихся при длительном диспергировании, яв­

ляется логарифмически нормальное распределение, уста­ новленное академиком А. Н. Колмогоровым в 1940 г. [213]. Предпочтение, отдаваемое многими исследователя­ ми логарифмически нормальному распределению разме­ ров частиц, объясняется не только соображениями удобств решения практических задач, но и тем обстоя­ тельством, что оно связано с физической сущностью об­ разования аэрозольных систем в результате различных процессов диспергирования.

Аэрозольные частицы, образовавшиеся в результате диспергирования различных материалов при разных ус­ ловиях, могут резко различаться по своим свойствам и структуре. При обычных температурах агломерация образовавшихся частиц играет, как правило, второсте­

59