Научно-методические основы оценки индивидуальных поглощенных доз в щитовидной железе у населения после крупной радиационной аварии Шинкарев Сергей Михайлович

Введение к работе

В конце 50-х годов прошлого века были начаты интенсивные научные исследования характера и последствий воздействия радиоактивных изотопов йода на человека. Важность проблем, связанных с обеспечением радиационной безопасности населения (прежде всего, детей) от воздействия радиоактивного йода, была подтверждена в результате тщательного изучения характера и последствий воздействия на население радиоактивных выпадений, обусловленных: (1) испытаниями ядерного оружия на военных полигонах (Семипалатинский, Невадский и др.); (2) переработкой облученного ядерного топлива на радиохимических производствах в США и СССР в конце 1940-х – начале 1950-х годов; (3) аварийными выбросами ядерных реакторов. Однако, несмотря на то, что опасность возникновения неблагоприятных последствий облучения инкорпорированными радиоизотопами йода щитовидной железы у детей была установлена сравнительно давно, в научном мире отсутствовали достоверные количественные данные о радиационном риске индукции рака щитовидной железы при таком облучении. Имевшиеся оценки риска рака щитовидной железы у детей при воздействии инкорпорированного радиоактивного йода были основаны на переносе данных, полученных при облучении: (1) животных, (2) взрослых людей, принимавших радиоактивный йод по медицинским показаниям, (3) детей при внешнем рентгеновском и гамма излучении в медицинских целях. Неопределенность оценок радиационного риска была высокой, их диапазон превышал порядок величины.

В результате происшедшей 26 апреля 1986 года аварии на ЧАЭС облучение щитовидной железы радиоактивными изотопами йода (в основном ¹³¹I) явилось основным источником радиационной опасности для населения, прежде всего детей, в первые несколько недель. При этом наиболее высокие уровни облучения щитовидной железы были зарегистрированы среди населения Белоруссии, Украины и России.

На территории ряда регионов, где произошли радиоактивные выпадения, были созданы мобильные группы для оперативной оценки уровня облучения щитовидной железы у населения. При этом для определения содержания основного дозообразующего радионуклида ¹³¹I в щитовидной железе у жителей Белоруссии использовались приборы ДП-5, СРП-68-01 и ДРГ3-02, имевшиеся в распоряжении служб гражданской обороны и санэпидемстанций и не предназначенные для этой цели. Эти приборы применялись для измерения мощности экспозиционной дозы (ДП-5, ДРГ3-02) и плотности потока фотонов (СРП-68-01) при помещении датчика прибора вплотную к шее в области расположения щитовидной железы. Из-за экстремальности создавшейся ситуации состав мобильных групп был частично укомплектован персоналом без необходимой предварительной подготовки. Во время измерений не проводился опрос обследуемых лиц о длительности проживания на загрязненной территории, режиме потребления молока и т.д., что необходимо для определения кинетики поступления радионуклидов в организм при переходе от содержания ¹³¹I в щитовидной железе к дозе облучения.

Последующий анализ результатов более 250 тысяч измерений показал, что процедура радиометрического обследования щитовидной железы и регистрации результатов измерений не были стандартизованы. Регистрируемая приборами мощность экспозиционной дозы включала в себя как гамма-излучение радиоактивного йода, сконцентрированного в щитовидной железе, так и гамма-излучение от других источников (радиационный фон в месте измерения, излучение радионуклидов, находившихся на поверхности тела и одежды обследуемого, излучение инкорпорированных в теле человека радионуклидов). Кроме того, были выявлены допущенные при измерениях систематические ошибки.

С одной стороны, беспрецедентная авария на ЧАЭС привела к облучению радиоактивными изотопами йода больших контингентов населения, в том числе детей, что предоставило уникальную возможность в ходе проведения эпидемиологических исследований получить отсутствующую научную информацию о радиационном риске последствий облучения щитовидной железы у детей. С другой стороны, сотни тысяч радиометрических обследований щитовидной железы, выполненных в ранние сроки после аварии, которые потенциально могли бы предоставить ценную информацию для оценки индивидуальных доз, нельзя использовать без предварительного тщательного анализа и верификации. Для оценки индивидуальных доз по исходному массиву данных радиометрических обследований щитовидной железы у населения необходимо было разработать новую методологию, учитывающую специфику условий измерений, влияние всех факторов на результат измерения, а также разработать методы верификации полученных оценок доз.

Таким образом, изложенное выше определяет актуальность решения крупной научной и практической проблемы, заключающейся в теоретическом обосновании научно-методических основ определения содержания ¹³¹I в щитовидной железе и оценки индивидуальных доз облучения щитовидной железы в условиях реализации большого числа систематических и случайных ошибок при оперативном радиометрическом обследовании населения после широкомасштабной радиационной аварии.

Обобщение результатов исследований, проводимых нами в период 1987-2009гг. по разработке методологии оценки индивидуальных поглощенных доз излучения радиоактивных изотопов йода в щитовидной железе на примере данных радиометрического обследования населения Белоруссии, а также по оценке реальной картины облучения щитовидной железы у населения после аварии на ЧАЭС, представлено в данной диссертации.

Целью диссертационной работы являлась:

Разработка научно-методических основ оценки индивидуальных поглощенных доз излучения радиоактивных изотопов йода в щитовидной железе по результатам оперативного радиометрического обследования населения при крупной радиационной аварии на примере жителей Белоруссии после аварии на ЧАЭС.

Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих задач:

1. Обоснование научно-методических подходов к определению содержания ¹³¹I в щитовидной железе по результатам оперативного радиометрического обследования населения с использованием неспециализированных приборов.

2. Обоснование и разработка метода определения основного пути поступления радиоактивного йода жителям населенного пункта по результатам их радиометрического обследования.

3. Разработка методов оценки индивидуальной поглощенной дозы в щитовидной железе от суммы радиоактивных изотопов йода по результатам оперативного радиометрического обследования населения Белоруссии с учетом выявленных путей поступления радиоактивного йода жителям.

4. Обоснование и разработка методов верификации оценок индивидуальных доз облучения щитовидной железы.

5. Разработка метода верификации оценок средних доз облучения щитовидной железы у жителей сельских населенных пунктов Белоруссии.

6. Разработка научно-обоснованных рекомендаций по организации и проведению радиометрического обследования щитовидной железы у населения на ранней фазе аварийного реагирования в случае крупной радиационной аварии с выбросом радиоактивного йода.

Объект исследования: результаты радиометрического обследования щитовидной железы и дозы облучения населения Белоруссии после аварии на ЧАЭС.

Предмет исследования: закономерности формирования индивидуальных поглощенных доз излучения радиоактивных изотопов йода в щитовидной железе.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней решена крупная научная и практическая проблема, заключающаяся в теоретическом обосновании научно-методических основ определения содержания радиоактивного йода в щитовидной железе и оценки индивидуальных доз облучения щитовидной железы в условиях реализации большого числа систематических и случайных ошибок при оперативном радиометрическом обследовании населения после широкомасштабной радиационной аварии, в том числе:

впервые разработан физически обоснованный метод определения основного пути поступления радиоактивного йода жителям населенного пункта по результатам их радиометрического обследования, основанный на анализе динамики отношения содержания ¹³¹I в щитовидной железе у взрослых и у детей, с учетом того фактора, что динамика демонстрирует существенные различия для ингаляционного и перорального путей поступления радиоактивного йода;

впервые предложен метод верификации группы больших значений индивидуальных поглощенных доз в щитовидной железе, основанный на сопоставлении числа таких доз, имеющихся в базе данных, с соответствующим числом доз, которое ожидается на основании статистического анализа распределения индивидуальных доз всех жителей в рассматриваемом регионе;

впервые предложен метод верификации оценок средних поглощенных доз в щитовидной железе у жителей населенного пункта, рассчитанных по данным радиометрического обследования людей, основанный на их сопоставлении с соответствующими оценками, рассчитанными по результатам определения содержания ¹³¹I в молоке;

получены новые данные о поглощенных дозах в щитовидной железе для отдельных жителей и для групп населения в обследованных регионах, которые используются как для практических нужд органов здравоохранения, так и для получения отсутствующей научной информации о радиационном риске последствий облучения щитовидной железы радиоактивным йодом.

Практическая значимость работы:

установлена объективная картина реальных уровней облучения щитовидной железы у населения Белоруссии после Чернобыльской аварии. Создан и верифицирован банк данных с оценками индивидуальных поглощенных доз в щитовидной железе на ~130 тысяч жителей Белоруссии. Информация, содержащаяся в этом банке данных, использована для: (1) доказательства радиационной обусловленности роста заболеваемости детей Белоруссии раком щитовидной железы после аварии на ЧАЭС; (2) оценок радиационного риска индукции рака щитовидной железы у детей при облучении инкорпорированным ¹³¹I; (3) выявления закономерностей формирования доз у жителей территорий, где не проводилось радиометрическое обследование щитовидной железы; (4) проведения паспортизации более 800 населенных пунктов Белоруссии по уровням облучения щитовидной железы их жителей; (5) оценки коллективной дозы облучения щитовидной железы ¹³¹I всего населения Белоруссии;

информация о дозах облучения щитовидной железы из созданного банка данных используется органами Министерства Здравоохранения Белоруссии при принятии решений медицинского и социального характера;

разработаны и утверждены в системе ФМБА методические указания МУ 2.6.1.27-06 «Проведение выборочного радиометрического обследования щитовидной железы у населения на ранней фазе аварийного реагирования», которые являются важным звеном в системе подготовки специальных аварийных формирований на случай возможных радиационных аварий.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования доложены и обсуждены на международных, всесоюзных и российских научных и научно-практических конференциях, симпозиумах и семинарах, в том числе: Всесоюзном совещании “Актуальные вопросы дозиметрии внутреннего облучения” (Гомель, 1989); “Symposium on the effects on the thyroid of exposed populations following the Chernobyl accident” (ВОЗ, Чернигов, 1990); 2-й и 3-й республиканских конференциях “Научно-практические аспекты сохранения здоровья людей, подвергшихся радиационному воздействию в результате аварии на ЧАЭС” (Минск 1991, Гомель 1992); 4-й международной конференции “Ядерная энергетика и безопасность человека” (Нижний Новгород, 1993); Workshops “Dose reconstruction” (Бад Хоннеф, Германия, 1995 и 1996); “First international conference of the European Commission, Belarus, Russian Federation and Ukraine on the radiological consequences of the Chernobyl accident” (Минск, 1996); International conference “One decade after Chernobyl. Summing up the consequences of the accident” (Вена, Австрия, 1996); International seminar “Radiation and thyroid cancer” (Кембридж, Англия, 1998); 10^th International Congress IRPA “Harmonization of Radiation, Human Life and the Ecosystem” (Хиросима, Япония, 2000); Workshops on the project “Thyroid exposures of Belarusian and Ukrainian children after the Chernobyl accident and resulting thyroid risk” (Мюнхен, Германия, 2000-2004); международной конференции “Радиоактивность при ядерных взрывах и авариях” (Москва, 2000, 2005); Sixth Chernobyl Sasakawa Medical Cooperation Symposium “Chernobyl: Message for the 21^st century” (Москва, 2001); международной конференции “Экологическая и информационная безопасность” (Москва, 2003); международной конференции “Чернобыль 20 лет спустя. Стратегия восстановления и устойчивого развития пострадавших регионов” (Минск-Гомель, 2006); 12^th International Congress IRPA “Strengthening Radiation Protection Worldwide” (Буэнос-Айрес, Аргентина, 2008); Hiroshima International annual symposiums (Хиросима, Япония, 1996, 1997, 2003, 2005, 2006, 2008, 2009); заседаниях Ученого Совета Института биофизики (1991, 2006); совещаниях с участием российских, белорусских, украинских и американских специалистов (Минск, Москва, Киев, Вашингтон, Ок-Ридж, Ливермор, 1992-2009).

Личный вклад автора заключается в формулировании проблемы и задач исследования, в разработке методических принципов анализа результатов массового оперативного радиометрического обследования населения, в обобщении и анализе полученных массивов данных, в формулировании выводов работы. Автор разработал физически обоснованный метод определения основного пути поступления радиоактивного йода жителям населенного пункта по результатам их радиометрического обследования; методы верификации группы больших значений индивидуальных доз облучения щитовидной железы и средних доз облучения щитовидной железы у жителей населенного пункта, рассчитанных по данным радиометрического обследования людей. Совместно с Ю.И. Гаврилиным автор обеспечивал методическое руководство сбором, анализом, первичной верификацией разнородных массивов исходных данных радиометрического обследования щитовидной железы населения Белоруссии, формированием базы данных с оценками доз облучения щитовидной железы на ~130 тысяч жителей, а также организацией и проведением опроса около 150 тысяч жителей Гомельской и Могилевской областей для установления фактического режима проживания и питания в первые недели после аварии.

Публикации. Основные материалы диссертационной работы содержатся в 62 опубликованных работах: 8 статьях в отечественных журналах списка ВАКа, 11 статьях в рецензируемых иностранных журналах, включенных в систему цитирования Web of Science: Science Citation Index Expanded, 27 работах в книгах и сборниках трудов отечественных и иностранных изданий, 2 методических указаниях, в материалах 14 конференций и симпозиумов.

На защиту выносятся:

научно-методические основы определения содержания ¹³¹I в щитовидной железе и оценки поглощенной дозы по результатам оперативного радиометрического обследования населения с помощью неспециализированных приборов в условиях реализации большого числа систематических и случайных ошибок;

метод определения основного пути поступления радиоактивного йода жителям населенного пункта по результатам их радиометрического обследования, основанный на анализе динамики отношения содержания ¹³¹I в щитовидной железе у взрослых и у детей, с учетом того фактора, что динамика демонстрирует существенные различия для ингаляционного и перорального путей поступления радиоактивного йода;

метод верификации группы больших значений индивидуальных поглощенных доз в щитовидной железе, основанный на сопоставлении числа таких доз, имеющихся в базе данных, с соответствующим числом доз, которое ожидается на основании статистического анализа распределения индивидуальных доз всех жителей в рассматриваемом регионе;

метод верификации оценок средних доз облучения щитовидной железы у жителей населенного пункта, рассчитанных по данным радиометрического обследования людей, основанный на их сопоставлении с соответствующими оценками, рассчитанными по результатам определения содержания ¹³¹I в молоке;

рекомендации по организации и проведению на ранней стадии развития крупной радиационной аварии с выбросом радиоактивного йода выборочного радиометрического обследования щитовидной железы у населения;

результаты оценок индивидуальных и средних поглощенных доз в щитовидной железе у населения после аварии на ЧАЭС.

Достоверность результатов работы подтверждается всесторонним статистическим анализом полученных результатов, сопоставлением оценок доз облучения щитовидной железы, рассчитанных по результатам радиометрического обследования, с аналогичными оценками, полученными путем применения известных методов с использованием иных наборов исходных данных. Кроме того, признание полученных результатов подтверждается широким цитированием и использованием материалов диссертационного исследования в докладах научного комитета по действию атомной радиации при ООН (НКДАР ООН) 2000г и 2008г в Приложениях, посвященных изучению последствий аварии на ЧАЭС, а также, интенсивным использованием созданного банка данных с оценками индивидуальных поглощенных доз в щитовидной железе в исследованиях, проводимых специалистами из Белоруссии, России, США, Германии, Франции, Японии и других стран по изучению радиационной зависимости заболеваемости щитовидной железы у детей и оценке риска радиационно-индуцированного рака щитовидной железы.

Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, Приложения и списка использованной литературы. Диссертация изложена на 268 страницах машинописного текста и содержит 37 таблиц и 32 рисунка. Список литературы включает 239 библиографических ссылок, в том числе 101 - в отечественных изданиях и 138 – в зарубежных.

Похожие диссертации на Научно-методические основы оценки индивидуальных поглощенных доз в щитовидной железе у населения после крупной радиационной аварии

Методы и средства ретроспективной оценки дозы внутреннего облучения щитовидной железы человека по результатам определения активности интегральных выпадений йода-131, цезия-137 и йода-129Гаврилин Юрий Иванович

Сравнительная оценка опасности и уровня риска для населения при авариях на химических, взрывопожароопасных и энергетических объектахЛейн, Александр Феликсович

Реконструкция доз и оценка риска облучения населения России радиоактивным йодом Чернобыльской аварии Звонова Ирина Александровна

Оценка доз облучения населения в отдалённом периоде после чернобыльской аварииВласова, Наталья Генриховна

Социально-психологические проблемы жизнедеятельности и стрессовые реакции населения радиоактивно загрязненных территорий России после аварии на Чернобыльской АЭС в отдаленном периодеХавыло Алексей Викторович

Информационно-психологическая защита населения радиоактивно загрязненных территорий России и Беларуси после аварии на ЧАЭС в отдаленном периодеСимонов Александр Васильевич

Научно-методологические основы совершенствования безопасности систем формирования газовой среды обитаемых космических объектовЗорина Нина Георгиевна

Разработка и оценка эффективности местного гемостатического средства на основе синтетического цеолита для остановки массивных наружных кровотеченийКоваленко Роман Александрович

Автоматизация оценки состояния здоровья человека для обеспечения безопасности длительного пребывания в условиях изоляции на основе системы поддержки принятия решенийНовиков Дмитрий Борисович

Разработка воксельных фантомов и оценка доз внутреннего облучения эмали зубов жителей Уральского региона, подвергшихся радиационному воздействиюВолчкова Александра Юрьевна