КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

ДРОЗД ІВАН ПЕТРОВИЧ

УДК 616-001.28; 623.454.86

РАДІОЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА НАСЕЛЕННЯ, ЩО ЗАЗНАЄ ТРИВАЛОЇ ДІЇ РАДІАЦІЙНОГО ФАКТОРА

03.00.16 - екологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора біологічних наук

Київ – 2004

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Українському інституті досліджень навколишнього середовища і ресурсів при Раді національної безпеки і оборони України

Науковий консультант: доктор біологічних наук

Завідувач відділу науково-технологічної безпеки Українського інституту досліджень навколишнього середовища і ресурсів при Раді національної безпеки і оборони України, Заслужений діяч науки і техніки України

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор, член-кореспондент НАНУ Ємельянов Ігор Георгійович, завідувач відділу популяційної екології та біогеографії Інституту зоології ім.. І.І.Шмальгаузена НАН України

доктор біологічних наук, професор

Руденко Світлана Степанівна,

професор кафедри загальної та експериментальної екології Чернівецького національного університету ім. Ю. Федьковича Міністерства освіти і науки України

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник

Чумак Вадим Віталійович,

керівник лабораторії дозиметрії зовнішнього опромінення Наукового центру радіаційної медицини АМН України

Провідна установа: Дніпропетровський національний університет Міністерства освіти і науки України, м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться “27” вересня 2004 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.24 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 03127, м. Київ, проспект Академіка Глушкова 2, корпус 12, біологічний факультет, ауд. 433

Поштова адреса: 01033, Київ-33, вул. Володимирська, 64, біологічний факультет; спеціалізована вчена рада Д 26.001.24

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, Київ-33, вул.. Володимирська, 58

Автореферат розісланий “ 20 ” 2004 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

к.б.н. Андрійчук Т.Р.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Антропоекологія або екологія людини (ecology of man), це комплексний міждисциплінарний науковий напрямок, що досліджує закономірності взаємодії популяції людини з навколишнім середовищем, проблеми розвитку народонаселення у процесі цієї взаємодії, проблеми цілеспрямованого управління збереженням та розвитком здоров'я населення, вдосконалення виду Homo sapiens [Казначеев, 1997]. Ця взаємодія завжди і безперервно пов'язана з певним ризиком. Екологічний ризик, це імовірність наслідків будь-яких (специфічних чи випадкових, поступових чи катастрофічних) природно-антропогенних змін природних об'єктів і факторів [Реймерс, 1990]. З екологічним ризиком пов’язані екологічна безпека та небезпека. Ці дві альтернативних категорії мають відношення до населення, як реципієнта впливу навколишнього середовища при його відповідно сприятливому чи несприятливому статусі. На сьогодні немає єдиного визначення поняття “екологічна безпека”. На наш погляд екологічну безпеку можна визначити, як стан захищеності життєво важливих інтересів особистості, суспільства, людства, навколишнього середовища від загроз, що виникають внаслідок природних і антропогенних впливів на навколишнє середовище. Її рівень характеризується комплексом станів, явищ і дій, що забезпечують екологічний баланс на Землі та у її окремих регіонах на рівні, до якого фізично, економічно, технологічно і політично готове без серйозних ускладнень пристосуватися людство.

Для населення, що мешкає на забруднених радіонуклідами внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС (ЧАЕС) територіях, екологічну небезпеку (реальну та потенційну) являє, у першу чергу, радіаційний фактор. З огляду на масове радіаційне ураження населення декількох областей України і радіоактивне забруднення великих густонаселених територій стан і рівень радіоекологічної безпеки для потерпілого населення до цього часу залишається надзвичайно актуальною проблемою.

Рівень радіоекологічної небезпеки для зазначеного контингенту характеризується таким інтегральним показником, як стан здоров’я, найбільш показовим критерієм якого є захворюваність. Дослідження цього показника є дуже важливим як для виявлення факторів, відповідальних за зростання рівня радіоекологічної небезпеки, так і для реалізації практичних контрзаходів, спрямованих на його зниження, тобто на профілактику несприятливих наслідків і створення умов для реабілітації потерпілих, а також на наукове обґрунтування нормативно-правових актів щодо протирадіаційного захисту населення, що зазнало надфонового радіаційного впливу.

Із аналізу наукових публікацій cтосовно наслідків антропоекологічного впливу чорнобильської катастрофи випливає, що для мешканців радіаційно забруднених територій (РЗТ) вони є дуже суттєвими. Спостерігається стрімке зростання захворюваності ендокринної, імунної, кровотворної, серцево-судинної і нервової систем проміж різних груп потерпілих [Національна доповідь України, 1996, 1998, 2001, Бурлакова, 1996, Киндзельский и др., 1998, Пономаренко та ін., 1998, Бузунов, 1999, Бирюков и др., 2000, Ivanov at al., 2000]. При цьому у виникненні захворювань спостерігається етапність. У перші післяаварійні роки достовірного зростання захворюваності серед потерпілих виявлено не було [МАГАТЕ, 1992], хоча окремі автори повідомляли про загальне погіршення стану здоров’я потерпілих дітей [Кошель и др., 1991, Романенко, 1992, Verenich, 1992]. У наступні роки з'явилися публікації, у яких повідомлялося про зростання захворювань щитоподібної залози (ЩЗ) у дітей, в тому числі і раку [Авраменко та ін., 1993, Baverstock, 1993], Перші повідомлення про достовірне зростання загальносоматичної захворюваності серед усіх категорій потерпілих з’явилися після 1993 року [Коваленко и др., 1993, Чебан, 1994, Подпалов, 1994]. Такі наслідки викликають у фахівців низку запитань, оскільки часто суперечать класичним уявленням радіобіології. Основним протиріччям є невідповідність ефектів, що спостерігаються, отриманим дозам опромінення. Тому, природно, у першу чергу виникає питання: чи пов'язане зростання загальносоматичної захворюваності, що спостерігається на РЗТ, з дією радіаційного фактора? Очевидно, відповідь на це запитання має ключове значення для розуміння процесів, що спостерігаються в потерпілих від аварії районах України, Бєларусі і Росії. При цьому слід пам'ятати, що населення зазначених регіонів зазнає, крім радіаційного, впливу низки інших несприятливих факторів, які найчастіше мають соціально-економічне підґрунтя і кожний з яких може істотно впливати на якість життя і стан здоров'я.

Щоб знайти відповідь на поставлене запитання, необхідно з’ясувати наступне:

яка частка додаткових захворювань, що виявлені серед потерпілого населення, спричинена дією радіаційного фактора;

чи коректно реконструйовано дози опромінення населення;

чи впливає локалізація опромінення на величину ризику виникнення негативних ефектів;

які чисельні значення мають ризики виникнення того чи іншого радіаційно індукованого захворювання, нормовані на одиницю поглиненої дози.

З цією метою доцільно провести антропоекологічні дослідження у контексті визначення ступеня негативного впливу радіаційно забрудненого навколишнього середовища на населення. Надзвичайно важливою й актуальною задачею при цьому слід вважати розробку і застосування методу, який би дозволив виокремити із несприятливих для людини змін, що спостерігаються на РЗТ, радіаційно зумовлену складову, без чого досягти кінцевої мети досліджень неможливо. Іншою, не менш актуальною проблемою є ефективне управління радіоекологічними ризиками, сутність якого полягає в обґрунтуванні і впровадженні в практику оптимальних і ефективних захисних контрзаходів, спрямованих на зниження рівня радіоекологічної небезпеки серед потерпілого населення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до планів наукових досліджень, що проводилися в МНТЦ "Укриття" НАН України і складали фрагмент теми "Розробка технологій і технічних заходів для безпечного поводження з радіоактивними матеріалами при перетворенні об'єкту "Укриття" на екологічно безпечну систему" (1993-1995 рр., № державної реєстрації 0195U003874) та в Інституті експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України за темою "Визначити ризики віддалених наслідків впливу сукупності радіонуклідів чорнобильського походження на ссавців", яка була складовою частиною Національної програми України з мінімізації наслідків чорнобильської катастрофи (1998-2000 рр., № державної реєстрації O198U007925).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи було дослідити дозозалежні антропоекологічні ефекти серед населення, що мешкає на радіаційно забруднених територіях, визначити їх генез та оптимальні методи управління радіоекологічними ризиками.

У задачі дослідження входило:

Обґрунтувати вибір сукупності об'єктів дослідження.

Виконати реконструкцію референтних доз у мешканців населених пунктів досліджуваних регіонів за щільністю забруднення ґрунтів ізотопами 137Cs і 90Sr+90Y.

Розробити і застосувати в досліджуваних регіонах метод ретроспективного відновлення вік-залежних середніх індивідуальних і колективних доз опромінення щитоподібної залози серед основних груп населення.

Прийнявши рівень захворюваності за основний показник радіоекологічної небезпеки в досліджуваних регіонах та використовуючи дані щорічної статистичної звітності медичних установ, проаналізувати його динаміку за усіма класами хвороб і нозологічними формами серед дорослого та дитячого населення за період 1977 - 1996 рр. і створити відповідний банк даних.

Розробити методику, яка би дозволила виокремлювати радіаційну складову із суми негативних ефектів, викликаних дією різних шкідливих факторів, що спостерігаються серед потерпілого від аварії на ЧАЕС населення, та визначити особливості й умови її застосування.

За допомогою розробленої методики виконати якісний і кількісний аналіз показників радіоекологічної небезпеки серед різних вікових груп населення, що мешкає на радіаційно забруднених територіях.

Визначити основний фактор (фактори), відповідальний за зростання рівня радіоекологічної небезпеки серед населення, що зазнало радіаційного впливу внаслідок аварії на ЧАЕС.

Оцінити радіоекологічні ризики, нормовані на одиницю дози опромінення, для населення, що зазнало радіаційного впливу внаслідок аварії на ЧАЕС.

Визначити оптимальні методи управління радіоекологічними ризиками та пріоритети їх застосування серед потерпілого населення.

Об’єкт дослідження – стан радіоекологічної безпеки населення, що мешкає на забруднених радіонуклідами територіях.

Предмет дослідження – антропоекологічні ефекти, викликані дією іонізуючої радіації та супутніх негативних факторів; радіоекологічні ризики; методи управління ризиками.

Методи дослідження – статистичний аналіз показників антропогенного впливу несприятливих факторів довкілля на популяційному рівні; розрахунки та аналіз поглинених доз радіації від зовнішніх та внутрішніх випромінювачів; розрахунки та аналіз радіоекологічних ризиків для мешканців радіаційно забруднених територій; оптимізаційний аналіз захисних контрзаходів; статистична обробка результатів досліджень.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше кількісно визначені рівні радіоекологічної небезпеки для різних груп населення, що мешкає на РЗТ. Вперше визначено критичний орган, опромінення якого призвело до виникнення негативних ефектів. Вперше розроблено методику, що дозволяє виокремлювати радіаційну складову із негативних ефектів, які спостерігаються серед населення радіаційно забруднених регіонів та викликані сумісною дією різних шкідливих факторів. Вперше кількісно визначено радіоекологічні ризики для населення, що зазнало радіаційного впливу внаслідок аварії на ЧАЕС. Вперше виконано аналіз діючих на радіаційно забруднених територіях і можливих захисних контрзаходів. Визначено найбільш ефективні з них і оптимальні з точки зору протирадіаційного захисту населення та найбільш прийнятні для держави за величиною витрат.

Практичне значення отриманих результатів. Виявлено фактор, відповідальний за високий рівень радіоекологічної небезпеки серед населення, яке мешкає на РЗТ (опромінення щитоподібної залози ізотопами йоду в аварійний період), що може слугувати основою для корекції системи захисних контрзаходів, які застосовуються в радіаційно забруднених регіонах. Розроблені пропозиції щодо оптимального застосування контрзаходів можуть бути використані для їх впровадження в практику захисту потерпілого населення, а також враховуватися у випадках інших масштабних ядерних та радіаційних інцидентів з надходженням радіоактивних речовин у навколишнє середовище. Розроблена методика виокремлення радіаційної складової із негативних ефектів, що виявлені серед потерпілого населення, може бути застосована для визначення рівня радіоекологічної небезпеки серед населення, яке мешкає у будь-яких регіонах, забруднених радіонуклідами, а також у випадках потенційно можливих інцидентів, що можуть призвести до радіоактивного забруднення навколишніх населених місць.

Особистий внесок здобувача. Дисертантом самостійно здійснено інформаційний пошук, аналіз і узагальнення літературних даних; виконано добір первинних матеріалів для радіоекологічних досліджень; створено банк даних за 20-річний період щодо щорічної захворюваності населення в досліджуваних регіонах; здійснено інтерпретацію результатів досліджень; сформульовано їх наукову і практичну новизну та висновки дисертації.

Усі наукові положення, які винесено на захист, отримані автором у процесі багаторічної роботи відповідальним виконавцем та науковим керівником науково-дослідних робіт. Наукові результати, отримані дисертантом, знайшли відображення у 32 роботах, опублікованих у монографіях, наукових журналах і збірниках наукових праць. У зазначених роботах, переважна більшість яких опублікована у співавторстві, автору належать: розробка моделей і методик розрахунків та ретроспективного відновлення індивідуальних і колективних доз опромінення для різних категорій потерпілих від аварії на Чорнобильській АЕС; експериментальні дослідження з питань дозиметрії та вивчення кінетики радіонуклідів в організмі; науково-дозиметричний супровід радіобіологічних та радіоекологічних досліджень, що виконувалися іншими авторами; концепція методу та розробка методики яка дозволяє виокремлювати радіаційну складову із захворюваності за кожною нозологічною формою; спосіб визначення фактора, відповідального за зростання рівня захворюваності серед потерпілого населення; розрахунки конкретних значень ризиків для різних вікових груп потерпілих за кожною радіогенною нозологічною формою та їх аналіз; концептуальні засади управління ризиками на радіаційно забруднених територіях; визначення переліку та пріоритетів застосування захисних контрзаходів на потерпілих територіях.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації викладено та обговорено на наступних міжнародних і вітчизняних форумах: Міжнародних конференціях “Итоги 10 лет работ по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС: Чернобыль-96” (Зелений Мис, 26-29 квітня 1996 р.), “One decade after Chernobyl” (Відень, Австрія, 8-12 квітня 1996 р.), “Radiation and Health” (Бір Шева, Ізраїль, 3-7 листопада 1996 р.), "Віддалені медичні наслідки чорнобильської катастрофи" (Київ, 1-6 червня 1998 р.), “Актуальные и прогнозируемые нарушения психического здоровья после ядерной катастрофы в Чернобыле” (Київ, 24-28 травня 1998 р.), "Rіsk Analysіs: Facіng the New Mіllenіum" (Роттердам, Нідерланди, 10-13 жовтня 1999 р.), "ESREL 2000" (Едінбург, Великобританія, 15-17 травня 2000 р.), "П'ятнадцять років Чорнобильської катастрофи. Досвід подолання" (Київ, 18-20 квітня 2001 р.), "Health effects of the Chernobyl accіdent: results of 15-year follow-up studіes" (Київ, 4-8 червня 2001 р.), "Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды” (Сиктивкар, 20-24 березня 2001 р.), "Антропогенно змінене середовище України: ризики для здоров'я населення й екологічних систем" (Київ, 25-29 березня 2003 р.); ІІІ з’їзді з радіаційних досліджень (Москва, 14-17 жовтня 1997 р.); ІV з'їзді з радіаційних досліджень (радіобіологія, радіоекологія, радіаційна безпека) (Москва, 20-24 листопада 2001 р.), ІІІ Українському з'їзді з радіаційних досліджень (радіобіологія і радіоекологія) (Київ, 21-25 травня 2003).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 62 наукових праці, із них: 2 у колективних монографіях, 13 у наукових журналах, 17 у збірниках наукових праць; опубліковані 2 методичні рекомендації, 2 нормативних документи державного рівня та 26 тез доповідей.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота викладена на 297 сторінках друкованого тексту, складається зі вступу, трьох розділів аналітичного огляду літератури, опису матеріалів та методів досліджень, трьох розділів власних досліджень з обговоренням, узагальнення та висновків. Робота містить 1 додаток. Текст ілюстровано 29 таблицями та 37 рисунками. Список використаної літератури містить 407 джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Статистичні дослідження показників, що характеризують рівень екологічної небезпеки, виконано на базі трьох територіальних структур: двох лікарських дільниць, які відрізняються між собою рівнями радіаційного забруднення грунтів, спричиненого аварією на ЧАЕС, та цілого району, вільного від радіаційного забруднення (контроль). Аргументами для такого вибору слугувало наступне:

Лікарська дільниця № 1 обслуговує 16 населених пунктів. Чисельність дорослого населення на 1 січня 1986 року становила 13960 осіб, дитячого – 2811 осіб. Практично усі населені пункти, що віднесені до цієї лікарської дільниці, забруднені рівномірно і за даними дозиметричної паспортизації [Лихтарев и др., 1995] мають щільність забруднення грунтів 137Cs 255 кБк/м2.

Лікарська дільниця № 2 обслуговує 37 населених пунктів з загальною чисельністю дорослого населення на 1 січня 1986 року 17949 осіб, дитячого – 4802 особи. Щільність забруднення грунтів радіоактивним цезієм становить 146 кБк/м2 .

У чистому в радіаційному відношенні контрольному районі з чисельністю дорослого населення 45355 осіб та дитячого – 8788 осіб, щільність забруднення грунтів цезієм не перевищує 3,7 кБк/м2, що приблизно відповідає рівням доаварійних значень, зумовлених глобальними атмосферними випадіннями внаслідок ядерних випробувань у 50 – 60-ті роки минулого століття [Коваль и др., 1994].

Показники, що відображають рівень негативного радіоекологічного впливу, вивчали проміж двох контингентів населення: “діти” (до 14 років включно) та “підлітки і дорослі” (15 років та старші). Населення вибраних територіальних утворень є ідентичним за ментальністю та етнічним складом. Для переважної більшості мешканців досліджуваних населених пунктів міського типу традиційним є вживання продуктів харчування із власних присадибних ділянок та ведення способу життя, характерного для сільського населення. Умови життя на усіх трьох обстежуваних територіальних утвореннях близькі за усіма показниками, у тому числі і за дією хронічного стресу, викликаного як чорнобильською аварією, так і соціально-економічними причинами. Забезпеченість лікарських дільниць медичним персоналом є приблизно однаковою і за досліджуваний період не зазнала суттєвих кількісних та якісних змін.

Вивчали рівні щорічної загальносоматичної захворюваності впродовж 20 років: 10 років до- та 10 після аварії на ЧАЕС. Епідеміологічний моніторинг та розрахунки радіоекологічних ризиків здійснювали за уніфікованою методикою [Бузунов и др., 1993].

Дози опромінення мешканців РЗТ розраховували за уніфікованою методикою [Ліхтарев та ін., 1998] і порівнювали їх з розрахованими за уточненим внаслідок анкетування фактичним раціоном харчування. При цьому розрахунки виконували за камерними моделями, основу яких викладено у роботі [Дрозд та ін., 2003]. Суть першої методики полягає у тому, що доза визначається як добуток щільності випадінь того чи іншого радіонукліду на референтну нормовану дозу від цього радіонукліду, значення якої наводиться у спеціальних таблицях. Суть другої методики полягає у наступному:

Процес формування поглиненої дози Dі() в і-му органі при його опроміненні ізотопом, що надходить до організму, визначається на базі сучасних уявлень про модель кінетики радіонукліду, яка описується системою диференційних рівнянь першого порядку, складених на основі балансу активностей даного радіонукліду в системі взаємопов‘язаних камер, що розглядаються у цьому процесі як представники реальних органів .

Розрахунок активностей радіонукліду qi(t) за рахунок його надходження до організму із швидкістю (t), починаючи з моменту tп (за умови, що при t tп (t)=0), пов‘язаний з розв‘язанням системи рівнянь

,

де п - вектор, компоненти якого дорівнюють початковому вмісту радіонукліду в органах.

Cуму поглинених доз в органах від певного виду іонізуючого випромінювання для n-камерної моделі описує n-вимірний вектор

= kN F,

де ()і Dі - поглинена доза в і-му органі за час (t-t0) від початку спостереження t0 за накопиченням дози, Гр; (())i qi()/mi -активність радіонукліду в і-му органі в момент часу (t0, ..., t), віднесена до маси і-го органу, Бк/кг; F - матриця розміром nn з елементами Fij = F(ji), (і,j=1,...,n), де F(ji) - середня фракція поглиненої енергії в камері-мішені і від випромінювання, що створюється в камері-джерелі j; - середня енергія випромінювання даного виду, МеВ/розпад; N - вихід даного виду випромінювання на 1 розпад; k =1,610-13 Дж/МеВ.

Знаходження (t) і пов'язане з визначенням власних значень матриці системи . Ця задача вирішується методами лінійної алгебри.

Виокремлення радіоекологічної складової із суми несприятливих ефектів, що спостерігаються серед населення постраждалих регіонів, викликаних дією різних шкідливих факторів, та ретроспективне відновлення вік-залежних середніх індивідуальних і колективних доз опромінення щитоподібної залози здійснювали за власними методиками, суть яких викладено нижче.

Математичну обробку первинних даних та статистичну обробку результатів виконували стандартними методами [Яноши, 1968, Кремер, 2001] за допомогою персонального комп’ютера з використанням пакетів прикладних програм Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft Maple 7.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Розробка методики ретроспективного відновлення вік-залежних середніх індивідуальних і колективних доз опромінення ЩЗ для різних вікових груп населення, що мешкає на РЗТ. Відправною точкою для ретроспективного відновлення доз слугували результати прямих вимірювань вмісту радіоактивних ізотопів у ЩЗ, які проводилися проміж дитячого контингенту підрозділами радіологічних служб Міністерства охорони здоров’я України у травні 1986 року. За цими даними, які є доступними для використання, було виконано оцінку індивідуальних поглинених доз у ЩЗ. Однак їх пряме застосування для дозиметричного супроводу антропоекологічних досліджень у потерпілих регіонах є практично неможливим за декількох причин: а) вимірювання проводилися лише серед дитячого контингенту; б) для частини населених пунктів у звітних документах наведено лише дози опромінення ЩЗ, що дорівнюють або перевищують 300 мГр; в) дози розраховували за вік-залежною дозиметричною моделлю, де використовуються дискретні значення розрахункових параметрів (маса ЩЗ, параметри метаболізму тощо) для кожної із 4-х референтних вікових груп дітей [ICRP Publ. 67, 1993]. Це призвело до значних похибок у розрахунках індивідуальних доз, оскільки в межах кожної з зазначених вікових груп суттєво змінювалися як параметри кінетики радіонукліду, так і маса ЩЗ.

Для розробки методики відновлення доз було вибрано 2 населених пункти, розташованих на РЗТ, що відрізняються рівнями радіаційного впливу, у яких тиреорадіометричними обстеженнями у травні 1986 р. було охоплено більшу частину дитячого населення (населені пункти №1 та №2).

Основна ідея методики зводиться до наступного:

На підставі наявних матеріалів прямих тиреорадіометричних вимірів будували гістограми, які відображають середні дози опромінення ЩЗ для кожної з 4-х вікових груп дитячого населення (рис. 1).

Вважали, що середня доза опромінення ЩЗ у дорослих складає 0,1 від дози у дітей 1-річного віку, оскільки маса ЩЗ у дітей зазначеної вікової групи приблизно у 10 разів менша, ніж у дорослих, період напіввиведення 131І із органу переважно визначається періодом його напіврозпаду і приблизно дорівнює 8 добам, а надходження ізотопу до організму (переважно з молоком) є приблизно однаковим (близько 1 л) [Публ. 23 МКРЗ, 1977].

Використовуючи середні значення доз опромінення для кожної з вікових груп серед дитячого контингенту та враховуючи допущення, зроблене в п. 2, будували криві вікових залежностей середніх доз опромінення ЩЗ (рис. 2) та здійснювали їх математичну інтерпретацію.

Для осіб різного віку з кроком у 1 рік, розраховували середні індивідуальні дози опромінення ЩЗ.

Визначали середню чисельність дітей одного віку. При цьому вважали, що середня чисельність підлітків та молоді (до 19 років включно) одного віку дорівнює середній чисельності дітей-однолітків.

nch = Nch/15,

де Nch – загальна чисельність дітей, віком від 0 до 14 років включно.

6. Визначали колективну дозу опромінення ЩЗ:

а) для дітей, підлітків та молоді до 19 років включно сумарна колективна доза опромінення ЩЗ складає:

,

де = nch – колективна доза опромінення ЩЗ дітей, підлітків та молоді одного віку; – середня індивідуальна доза опромінення ЩЗ осіб одного віку;

б) для дорослих

= [Nad – (nch 5)] dad

де - сумарна колективна доза опромінення ЩЗ дорослих (20 років і старші); Nad – чисельність дорослих та підлітків; nch – середня чисельність підлітків та молоді до 19 років включно одного віку; dad – середня доза опромінення ЩЗ дорослих.

Розроблена методика дозволила на підставі наявних результатів тиреорадіометричних вимірів, що проводилися проміж дитячого контингенту, відновити індивідуальні та колективні дози опромінення щитоподібної залози для усіх вікових груп населення (табл. 1).

Таблиця 1

Середні індивідуальні та колективні дози опромінення щитоподібної залози мешканців населених пунктів № 1 та № 2 ізотопами йоду у залежності від віку

Вік, роки; Населений пункт № 1; Населений пункт № 2

; Доза опромінення щитоподібної залози

; Індивідуальна, сГр; Колективна для однолітків,

л Гр; Колективна для вікових підгруп, лГр; Індивіду-альна, сГр; Колективна для однолітків,

л Гр; Колективна для вікових підгруп, лГр

0; 203,0; 380,4;

2323,0

; 65,6; 210,4;

1282,5

1; 172,0; 322,3; ; 55,4; 177,7;

2; 145,0; 271,7; ; 46,7; 149,8;

3; 122,2; 229,0; ; 39,4; 126,3;

4; 103,2; 193,4; ; 33,3; 106,8;

5; 87,1; 163,2; ; 28,1; 90,1;

6; 73,5; 137,7; ; 23,7; 76,0;

7; 62,0; 116,2; ; 20,0; 64,1;

8; 52,3; 98,0; ; 16,9; 54,2;

9; 44,2; 82,8; ; 14,3; 45,9;

10; 41,3; 77,4; ; 13,3; 42,7;

11; 37,9; 71,0; ; 12,2; 39,1;

12; 34,8; 65,2; ; 11,2; 35,9;

13; 31,9; 59,8; ; 10,3; 33,0;

14; 29,3; 54,9; ; 9,5; 30,5;

15; 26,9; 50,4;

213,9; 8,7; 27,9;

118,4

16; 24,7; 46,3; ; 8,0; 25,7;

17; 22,6; 42,4; ; 7,3; 23,4;

18; 20,8; 39,0; ; 6,7; 21,5;

19; 19,1; 35,8; ; 6,2; 19,9;

20 та старші; 18,0; -; 2344,1; 5,8; -; 948,0

Порівняння доз опромінення населення, розрахованих за різними методиками. Референтні дози внутрішнього опромінення населення без урахування йодового компоненту, розраховані за уніфікованою методикою та за камерними моделями з урахуванням фактичного раціону харчування населення досліджуваних територіальних утворень, яке зазнає тривалої радіаційної дії, наведено у табл. 2. Результати порівняння даних показали, що значення доз внутрішнього опромінення, накопичених за 10 років, які минули після аварії, розрахованих за уточненим раціоном (із застосуванням камерних моделей) та за уніфікованою методикою, задовільно узгоджуються між собою, тобто особливості місцевого раціону досить добре враховані при розробці уніфікованої методики.

Таблиця 2

Результати розрахунків доз внутрішнього опромінення населення без урахування йодового компоненту, виконаних за двома різними методиками

Лікарська дільниця Термін, роки Ефективна доза, мЗв

За камерними моделями За уніфікованою методикою

№ 1 1995 0,10 0,06

1986-1995 2,73 2,39

№ 2 1995 0,03 0,02

1986-1995 0,91 0,78

Розробка методики, яка дозволяє виокремлювати радіаційну складову із суми негативних ефектів, що спостерігаються серед населення потерпілих регіонів. При розробці методики використовували результати епідеміологічного моніторингу, що проводився в потерпілих регіонах впродовж тривалого часу до і після аварії. Оптимальними при цьому вважали відрізки часу, що відповідають основному циклу сонячної активності, який становить 11±1 років. Такий підхід мінімізує похибку для захворювань, пов'язаних із судинною і деякими іншими видами патологій. Вважали, що для успішного вирішення задачі необхідно дотримуватися певної послідовності та виконання наступних умов:

Вибрати однорідну групу населення, яка компактно проживає на території, де щільність забруднення грунту довгоіснуючими радіонуклідами аварійного викиду суттєво (у декілька разів) перевищує природній доаварійний фон. При цьому радіоактивне забруднення у межах обстежуваного регіону має бути рівномірним. Інша група (контроль) повинна мешкати на території, вільній від додаткового радіонуклідного забруднення аварійного походження, або таке забруднення має бути незначним, тобто перевищувати доаварійні значення, зумовлені глобальними атмосферними випадіннями, не більше, ніж на 50%.

2. При обстеженні декількох регіонів з різними рівнями радіаційного забруднення грунту ізотопний склад та співвідношення між радіонуклідами, що випали внаслідок аварії, на усіх обстежуваних територіях мають бути однаковими.

3. Групи населення мають бути ідентичними за побутом, ментальністю, умовами зовнішніх негативних впливів: стресогенних факторів, чинників хімічної природи тощо, а також за кількісним та якісним рівнем медичного обслуговування.

4. Групи населення доцільно розбити на підгрупи за віковою ознакою, загальноприйнятою у формах статистичної звітності медичних установ, що використовувалися до 1996 року, а саме: діти (до 14 років) та дорослі і підлітки (старші 14 років).

5. Усі групи та підгрупи повинні бути достатньо представницькими, тобто їх мінімальна чисельність має складати декілька тисяч осіб.

6. З метою зменшення похибки, значення щільності забруднення ґрунтів радіонуклідами в населених пунктах, де мешкають обстежувані групи населення, а також їх дози опромінення, слід брати з офіційних джерел (при їх наявності).

Дослідження за даною методикою не рекомендується проводити на рівні областей або районів, оскільки при цьому майже неможливо виконати наведені вище умови. Найпоширенішим порушенням цих умов є значна неоднорідність радіонуклідного забруднення за його щільністю та ізотопним складом. Оптимальними об’єктами для аналізу є окремі лікарські дільниці, до складу яких входять декілька (нерідко десятки) населених пунктів.

Основна ідея методики полягає у наступному:

Будуються криві, що відображають динаміку захворюваності за окремими нозологічними формами для усіх порівнюваних груп населення. Оскільки, як правило, спостерігається значна варіабельність між щорічними показниками захворюваності, отримані криві рекомендується згладити за методом ковзного середнього з метою їх подальшого аналізу за допомогою математичних засобів.

Проводяться лінійні тренди доаварійної (спонтанної) захворюваності, які продовжуються на післяаварійний період.

Будуються криві “надлишкової” захворюваності. Для цього від значень щорічної захворюваності (після зглажування) віднімаються відповідні значення спонтанної захворюваності, що описуються її післяаварійним трендом.

Виокремлюється радіаційний компонент захворюваності. Для цього від щорічних значень “надлишкової” захворюваності у забрудненому районі віднімаються відповідні значення контрольного району.

Отримана крива описуватиме зміну показників радіаційно зумовленого компонента щорічної захворюваності і може бути використана для подальшого аналізу закономірностей її формування та для виконання прогнозних розрахунків, у тому числі ризиків виникнення захворювань.

Ілюстрацією виявлення надлишкової захворюваності може слугувати рис. 3.

Для урахування періодичних коливань спонтанної захворюваності, викликаних зміною сонячної активності, зважаючи на те, що її інтенсивність у максимумах, які спостерігалися у 1981 р. та 1991 р. була однаковою, достатньо побудувати лінійний тренд за показниками захворюваності 1976-1986 рр. і перенести його у наступний десятирічний період, помістивши початок у точку, що відповідає значенню захворюваності у 1986 році (рис.4 а, б).

Насамкінець, отриману криву радіаційно індукованої захворюваності слід проаналізувати, застосовуючи пакети математичних прикладних програм, на тип статистичного розподілу (нормальний, логнормальний) за мінімумом суми квадратів нев’язок. Після вибору типу розподілу, який краще описує отриману криву, визначається прогнозована кількість радіаційно індукованих захворювань та термін їх повної реалізації (рис. 5). При цьому за граничний термін реалізації достатньо вважати значення захворюваності 1 особа за рік на 10000 осіб населення.

Радіоекологічні ризики серед населення, що постійно мешкає на радіаційно забруднених територіях. Такому поняттю, як радіоекологічний ризик, приділяється особлива увага, принаймні, за трьома причинами:

Визначення конкретних значень радіаційних ризиків для різних класів хвороб і нозологічних форм дозволить кількісно вирішити задачу “доза-ефект” для радіоіндукованих патологій.

Значення ризиків (нормованих на одиницю колективної дози) виникнення певного (одного і того ж) захворювання для регіонів, які істотно відрізняються за рівнями радіаційного впливу, можуть слугувати критерієм перевірки коректності розробленої методики. Якщо ці значення співпадають і це підтверджується для декількох нозологічних форм, то з великим ступенем вірогідності можна стверджувати, що методика є коректною.

За динамікою реалізації ризику можна визначити фактор, що спричиняє виникнення захворювання.

Для оцінки ризиків серед потерпілого населення необхідно визначити перелік захворювань, спричинених радіаційною дією, та масштаби їх проявів. Для цього використовували дані проведеного епідеміологічного моніторингу, які обробляли, використовуючи розроблену методику. Як з’ясувалося, до радіогенних захворювань належать (класи хвороб та нозологічні форми за Міжнародним класифікатором хвороб 10-го перегляду):

А. Серед підлітків та дорослих

Хвороби ендокринної системи, розладу харчування, порушення обміну речовин:

із них цукровий діабет.

Хвороби системи кровообігу:

із них гіпертонічна хвороба;

ішемічна хвороба серця (ІХС);

із хворих на ІХС:

стенокардія;

гострий інфаркт міокарда.

Хвороби органів травлення:

із них жовчно-кам’яна хвороба (ЖКХ), холецистит, холангіт.

Б. Серед дітей

Усі хвороби.

Хвороби крові, кровотворних органів та окремі порушення з залученням імунного механізму:

із них анемії.

Хвороби ендокринної системи, розладу харчування, порушення обміну речовин:

із них гіперплазія щитоподібної залози усіх ступенів.

Кількість радіаційно індукованих захворювань на 10000 осіб населення та прогнозовані терміни їх реалізації наведено у табл. 3 та 4.

Ризики виникнення захворювань розраховували за трьома варіантами:

ризики на 1 людино-зіверт колективної дози тотального хронічного опромінення довгоіснуючими радіонуклідами аварійного викиду;

ризики на 1 людино-грей колективної дози опромінення ЩЗ за умови, що опромінюється усе населення;

ризики на 1 людино-грей колективної дози опромінення ЩЗ за умови, що опромінюються лише діти, підлітки і молодь до 19 років включно (з огляду на те, що вони поступово переходять у категорію "дорослі").

Виходячи з лінійної залежності величини ризику від дози опромінення, повинні виконуватися наступні умови:

Для регіонів з різними дозовими рівнями опромінення значення ризиків для кожного з радіаційно зумовлених захворювань повинні співпадати (у межах похибок).

При повній реалізації у населення захворюваності за певною радіаційно зумовленою нозологічною формою, значення ризику досягає свого максимального значення і стає постійною величиною.

Якщо ризик реалізувався не повністю, його значення з часом повинно зростати.

Для ілюстрації процедури аналізу ризиків зручно розглянути захворюваність на цукровий діабет серед дорослих і підлітків, яка повністю реалізувалася до 1996 року. Рис. 6а, 6б, 6в ілюструють результати розрахунків. Аналізуючи криві, що описують ризики виникнення захворювання, ми бачимо, що тривале опромінення радіонуклідами аварійного викиду (рис. 6а) не є причиною виникнення даної патології, оскільки: а) уже при значенні індивідуальної дози 0,235 Зв імовірність захворіти на цукровий діабет дорівнює 1, що суперечить численним даним профілактичних і клінічних спостережень за особами, які професійно працюють із джерелами іонізуючих випромінювань; б) ризики не співпадають між собою для районів з різними рівнями радіаційного впливу; в) значення ризиків з часом не стабілізується на певному рівні, а зменшується, оскільки дозові навантаження продовжують зростати, а додаткові захворювання повністю реалізувалися, тобто захворюваність повернулася до фонового рівня. Разом з тим, криві, зображені на рис. 6б і 6в, у тій чи іншій мірі відповідають зазначеним вище умовам (1) і (2) (рівність ризиків для районів з різними величинами радіаційного впливу при їх повній стабілізації на певному рівні). Однак для даного захворювання ці умови краще виконуються у випадку, коли причиною його виникнення вважається опромінення у аварійний період ЩЗ дітей і підлітків (рис. 6в).

Таблиця 3

Додаткова та радіаційно індукована захворюваність підлітків і дорослих

Нозологічні форми Кількість додаткових захворювань Кількість радіаційно індукованих захворювань Термін реалізації, роки

На 10000 опромінених Абсолютна На 10000 опромінених Абсолютна

Лікарська дільниця № 1

Хвороби системи кровообігу 1849193 2428253 1462152 1920200 151

Гіпертензія 75249 98764 64842 85155 151

Ішемічна хвороба серця 717179 1190298 724181 951238 151

Інфаркт міокарда 564 735 564 735 111

Стенокардія 336149 441195 317140 416184 122

Цукровий діабет 18113 23817 18113 23817 101

ЖКХ, холецистит, холангіт 21322 28028 11311 14815 16±2

Лікарська дільниця № 2

Хвороби системи кровообігу 840122 1518220 45366 819119 131

Гіпертензія 29834 53961 19422 35140 122

Ішемічна хвороба серця 33885 611154 15639 28271 122

Інфаркт міокарда - - - - -

Стенокардія 7028 12650 5120 9237 122

Цукровий діабет 10211 13414 10211 13414 101

ЖКХ, холецистит, холангіт 14922 26939 497 8913 122

Контрольний район

Хвороби системи кровообігу 38755 1595227 - - 142

Гіпертензія 10411 42945 - - 122

Ішемічна хвороба серця 18243 750177 - - 122

Інфаркт міокарду - - - - -

Стенокардія 1911 7844 - - 122

Цукровий діабет - - - - -

ЖКХ, холецистит, холангіт 10020 41282 - - 151

Таблиця 4

Додаткова та радіаційно індукована захворюваність дітей

Нозологічні форми Кількість додаткових захворювань Кількість радіаційно індукованих захворювань Термін реалізації, роки

На 10000 опромінених Абсолютна На 10000 опромінених Абсолютна

Лікарська дільниця № 1

Загальна захворюваність 167672347 4713660 160052240 4499591 151

Гіперплазія щитоподібної залози

7076921

1989259

6636864

1865242

151

Анемії 74051754 2081493 72491740 2038489 151

Лікарська дільниця № 2

Загальна захворюваність 5234628 2513302 4472626 2147300 151

Гіперплазія щитоподібної залози

4207789

2020379

3767716

1809343

151

Анемії 708144 34069 552119 26557 151

Контрольний район

Загальна захворюваність 762122 670107 - - 162

Гіперплазія щитоподібної залози

44044

38739

-

-

162

Анемії 15630 13726 - - 162

Аналогічний аналіз проводили за кожною нозологічною формою, для якої раніше було виявлено наявність радіаційно індукованої складової. Результати аналізу для категорії “дорослі і підлітки” наведено у табл. 5 і 6 (значення ризиків, що краще співпадають між собою для лікарських дільниць з різними рівнями радіаційного впливу, виділені жирним шрифтом). Порівняння значень ризиків для кожного з радіаційно індукованих захворювань на обох обстежуваних лікарських дільницях показало, що вони у межах похибок співпадають між собою, причому виникнення захворювань системи кровообігу корелює з дозами опромінення ЩЗ усього населення, а ендокринної системи та системи травлення - із дозами опромінення ЩЗ дітей і підлітків.

Таблиця 5

Ризики виникнення радіоіндукованих захворювань проміж дорослих та підлітків за середньозваженими за віком дозами опромінення ЩЗ усього населення

Нозологічні форми Чисель-ність населення, осіб Кількість радіоіндукованих захворювань, абсолютна Доза Ризики на 1 л·Гр колективної дози опромінення ЩЗ

Середньо зважена, Гр Колективна, л·Гр

Лікарська дільниця № 1

Цукровий діабет 16590 23817 0,320 5308,8 0,0450,003

ЖКХ, холецистит, холангіт 14815 0,0280,003

Хвороби системи кровообігу 1920200 0,3620,038

Гіпертензія 85155 0,1600,010

Ішемічна хвороба серця 951238 0,1790,045

Стенокардія 416184 0,0780,035

Лікарська дільниця № 2

Цукровий діабет 22930 13414 0,104 2384,7 0,0560,006

ЖКХ, холецистит, холангіт 8913 0,0370,005

Хвороби системи кровообігу 819119 0,3430,050

Гіпертензія 35140 0,1470,017

Ішемічна хвороба серця 28271 0,1180,030

Стенокардія 9239 0,0390,016

Таблиця 6

Ризики виникнення радіоіндукованих захворювань проміж дорослих та підлітків за середньозваженими за віком дозами опромінення ЩЗ дітей, підлітків та молоді

Нозологічні форми Чисель-ність населення, осіб Кількість радіоіндукованих захворювань, абсолютна Доза Ризики на 1 л·Гр колективної дози опромінення ЩЗ

Середньо зважена, Гр Колективна, л·Гр

Лікарська дільниця № 1

Цукровий діабет 3747 23817 0,677 2536,2 0,0940,007

ЖКХ, холецистит, холангіт 14815 0,0580,006

Хвороби системи кровообігу 1920200 0,7570,079

Гіпертензія 85155 0,3350,022

Ішемічна хвороба серця 951238 0,3750,094

Стенокардія 416184 0,1640,072

Лікарська дільниця № 2

Цукровий діабет 6414 13414 0,218 1400,8 0,0960,010

ЖКХ, холецистит, холангіт 8913 0,0630,009

Хвороби системи кровообігу 819119 0,5850,085

Гіпертензія 35140 0,2510,028

Ішемічна хвороба серця 28271 0,2010,050

Стенокардія 9239 0,0660,029

На опроміненні дитячого контингенту варто зупинитися окремо. Ризики виникнення радіоіндукованих захворювань на 1 людино-грей колективної дози опромінення щитоподібної залози серед дітей наведено у табл. 7. Із аналізу їх випливає, що за загальною захворюваністю вони задовільно збігаються для обох обстежуваних лікарських дільниць. Значення ризику, що перевищує 1, свідчить про те, що при опроміненні ЩЗ дітей у дозі 1 Гр у них з'являється висока імовірність виникнення більш ніж одного захворювання (поліморбідність). Однак, судячи з табл. 7, ризик виникнення гіперплазії щитоподібної залози (ГЩЗ) на лікарській дільниці № 2 є значно