Радиационный риск для населения Уральского региона при радиоактивном загрязнении территории

В настоящее время в мировом научном сообществе ведется оживленная дискуссия о стохастических эффектах малых доз ионизирующего облучения. Согласно современным представлениям, к этим эффектам относятся канцерогенные и генетические эффекты облучения, однако последние среди популяций человека, подвергшихся облучению, в настоящее время не обнаружены, хотя проявление таких эффектов известно у других биологических видов [21].

Стохастические эффекты у человека, связанные с воздействием ионизирующего излучения, изучаются в группах населения, подвергавшихся облучению в таких дозах, при которых возможно идентифицировать избыточные случаи рака над нормальным фоном онкозаболеваемости, а также возможно получение оценок индивидуальных доз на те органы или ткани, которые соответствуют рассматриваемым локализациям рака. Такие популяции включают:

— людей, переживших атомные бомбардировки;

— пациентов, подвергнутых облучению в медицинских целях;

— работников, получавших профессиональное облучение;

— лиц, подвергавшихся воздействию радионуклидов, попавших в окружающую среду;

— людей, находящихся в условиях повышенных уровней естественного радиационного фона.

Исследование среди японцев, переживших атомные бомбардировки (Life Span Study — LSS, более 2 ООО ООО чел.-лет наблюдений), представляют особое значение, так как в эту когорту включена большая облученная популяция (более 100 тыс. человек) обоих полов, всех возрастов и с широким распределением полученных доз. Полученные научные результаты являются первичной основой для количественных оценок риска радиационно-индуцированных онкозаболеваний. За период с 1950 по 1990 год среди 80 572 человек в когорте LSS от солидных опухолей умерло 7578 человек, при этом 334 случая относят к воздействию облучения. За этот же период зарегистрировано 249 случаев лейкозов, из которых 87 случаев связывают с облучением [21,22]. Тем не менее, число случаев солидных опухолей, связанных с воздействием облучения, в настоящее время, недостаточно, чтобы подробно проанализировать дозовые зависимости в отношении многих локализаций или типов рака. Для всех солидных опухолей зависимость «доза-эффект» имеет тенденцию линейного роста до ~ 3 Зв, но для лейкозов лучше описывается линейно-квадратичной функцией [21].

Исследования популяций, подвергавшихся облучению при медицинских процедурах и в силу своей профессиональной занятости, приводят к оценкам радиационных рисков, которые, в общем, согласуются с результатами изучения когорты LSS. Однако статистическая точность таких исследований все еще низка по сравнению с результатами, полученными при высоких мощностях доз среди жертв атомных бомбардировок.

В данном контексте, ситуация, сложившаяся в Уральском регионе, представляет особенный интерес в связи с рядом радиационных инцидентов, возникших в результате раннего периода деятельности ПО «Маяк»: сброс в 1949 — 1956 гг. жидких радиоактивных отходов в реку Теча (облучение 23,5 тыс.чел. в 39 прибрежных населенных пунктах) и авария 1957 года, являющаяся причиной возникновения Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРСа). Только в Свердловской области облучению в зоне ВУРСа подверглось население общей численностью около 300 тыс. человек, что составляло примерно 10% от общей численности населения Свердловской области.

Ситуация на реке Теча с самого начала привлекала пристальное внимание специалистов. Исследования содержания радионуклидов в организме жителей реки Теча, начатые в 1951 году, послужили основой создания дозиметрической системы реки Теча (Techa river dosimetric system — TRDS). Регистр облученного населения начал создаваться в Уральском научно-практическом центре радиационной медицины (УНПЦРМ) в 1967 году (Techa river cohortTRC). В TRC были включены все люди, которые проживали с 1950 по 1952 год в одном из 39 прибрежных населенных пунктов на реке Теча до впадения ее в реку Исеть [32]. По состоянию на 01.01.1996 г. расширенная когорта реки Теча (Extended Techa river cohort, ETRC, преобразованная из TRC путем включения людей, приехавших в прибрежные НП после 1952 года) содержала 30 136 лиц, из которых 39% были живы [67]. За период с 1956 по 1994 год было зарегистрировано 50 случаев лейкемии, избыточное число составляет 21 случай — 40%, число избыточных случаев солидных опухолей составило 30 случаев (3,1%) из 969 [20].

В докладе НКДАР ООН 2000 года [22] отмечаются следующие ограничения исследования на реке Теча:

— затрудненность дозиметрии в связи с воздействием различных источников как внешнего, так и внутреннего облучения;

— неопределенность периода наблюдения за изучаемой когортой и сложностями с учетом онкозаболеваемости.

Однако собранные УНПЦРМ эпидемиологические данные по ТЯС и ЕТЯС являются уникальным материалом, который можно использовать в процедуре переноса оценок, полученных для когорты выживших после атомных бомбардировок, с целью сопоставления расчетных оценок радиационного риска для облученного населения Уральского региона в результате деятельности ПО «Маяк». Подобная процедура была проведена в Северной Америке для переноса оценок риска возникновения различных радиационно-индуцированных раков. По результатам переноса оценок риска возникновения радиогенного рака молочной железы сделан вывод об «абсолютной» возможности переноса показателей между двумя различающимися популяциями для данной локализации рака [22].

К сожалению, изучение последствий облучения населения в зоне ВУРСа Свердловской области началось лишь спустя 35 лет после аварии, поэтому многие исходные данные оказались безвозвратно утерянными, а сохранившиеся являются в существенной мере противоречивыми. Развернутая детальная информация о масштабах и последствия радиоактивного загрязнения для окружающей среды и населения Свердловской области была получена в ходе реализации «Государственной программы Российской Федерации по радиационной реабилитации Уральского региона и мерам по оказанию помощи пострадавшему населению на период до 1995 года» [6]. В ходе данной программы были проведены немногочисленные эпидемиологические исследования, результаты основных из которых отражены в работах [38,39]. В данных работах сообщается о значимой связи увеличения онкологической заболеваемости с проживанием в зоне ВУРСа в 1957 — 1962 гг. в г. Каменске-Уральском (в городе проживает компактно наибольшая часть населения зоны ВУРСа) на развитие трех видов солидных раков: легких (вклад фактора проживания в зоне ВУРСа — 9%), желудка (7,5%) и молочной железы (20%). Так же отмечается, что за 36-летний период (с 1957 по 1993 год) онкологическая заболеваемость в этом городе выросла почти вдвое по сравнению со среднеобластными показателями. Данные исследования позволяют сделать качественный вывод о наличии стохастических эффектов облучения у облученного населения, проживающего в зоне ВУРСа.

В противоположность сделанному выводу, по мнению авторитетных специалистов, согласно обобщенным результатам более 30-летнего наблюдения, на территории ВУРСа не выявлено избыточной онкологической смертности, в том числе и от лейкемии, которую можно непосредственно ассоциировать с радиационным фактором аварии [1,2,20,29,45].

Наличие разногласий в оценке наличия стохастических эффектов аварийного облучения населения в зоне ВУРСа определяется, главным образом, отсутствием масштабных эпидемиологических исследований в данном регионе.

Наиболее адекватным путем решения данной задачи представляется корректная оценка накопленных доз и последующий расчет радиационных рисков для облученного населения зоны ВУРСа Свердловской области с использованием оценок по стандартным моделям экстраполяции риска, перенесенных на популяцию Уральского региона и верифицированных с помощью эпидемиологических данных по когорте облученных на реке Теча.

Актуальность работы. Авария 1957 года на ПО «Маяк» стала причиной радиоактивного загрязнения обширных территорий Челябинской и Свердловской областей, в результате чего облучению подверглись значительные контингента людей, составляющие по оценкам более 300 тысяч человек. Однако, несмотря на то, что с момента аварии прошло более сорока лет, до сих пор до конца не оценен весь спектр последствий облучения для здоровья населения, попавшего в зону Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРСа). Ввиду ряда причин своевременно не было выполнено полноценных эпидемиологических исследований по оценке влияния радиационного фактора на развитие стохастических эффектов у облученного населения. Таким образом, оценка отдаленных последствий для здоровья населения, попавшего в зону влияния ВУРСа, в настоящее время возможна только с использованием результатов исследований других облученных популяций.

Основной целью данной работы является оценка отдаленных последствий для здоровья населения длительного проживания на территории зоны ВУРСа Свердловской области. Задачи исследования:

1. Разработка методологических подходов к оценке последствий для здоровья населения Свердловской области аварии на ПО «Маяк» 1957 г.

2. Реконструкция и оценка неопределенностей расчетных значений накопленных доз для населения зоны ВУРСа Свердловской области.

3. Оценка индивидуальных и популяционных показателей радиационного риска с учетом неопределенностей исходных данных для населения зоны ВУРСа Свердловской области.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модификация определения эффективной дозы использованием коэффициентов, учитывающих зависимость вероятности возникновения радиационно-индуцированных онкологических заболеваний и ожидаемого сокращения продолжительности жизни от возраста на момент облучения.

2. Риск возникновения радиационно-индуцированной лейкемии при пролонгированном облучении населения может быть описан моделями, базирующихся на эпидемиологических данных по изучению когорт выживших после атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки.

3. Значения стандартизованных показателей пожизненного индивидуального риска возникновения радиогенных раков для облученного в зоне ВУРСа населения, нормированные на плотность поверхностного загрязнения по 908 г 3.

2 3.

Ки/км, составляют для мужчин: лейкемия — 2,5 (0,4−8,6)* 10″, солидные.

3 3 опухоли — 2,7 (0,44−9,0)* 10″ - для женщин: лейкемия — 1,8 (0,26−6,2)* 10″, солидные опухоли — 3,2 (0,52−11)* 10″ 3.

4. Максимум заболеваемости радиационно-индуцированной лейкемией для населения зоны ВУРСа Свердловской области пришелся на 1960;1964 гг., злокачественными новообразованиями ожидается в 2005;2015 годах.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Обосновано введение в определение эффективной дозы коэффициентов, учитывающих зависимость вероятности возникновения радиационно-индуцированных онкологических заболеваний и ожидаемого сокращения продолжительности жизни от возраста на момент облучения, и рассчитаны их численные значения.

2. Обоснована применимость моделей экстраполяции радиационного риска, разработанных на основании изучения когорт выживших после атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, для оценки вероятности возникновения радиационно-индуцированной лейкемии в ситуации с пролонгированным облучением населения в результате загрязнения территории искусственными радионуклидами.

3. Для населения Свердловской области впервые получена комплексная оценка индивидуального и популяционного риска, обусловленного фактором длительного проживания в зоне радиоактивного загрязнения.

4. Впервые представлены ретроспективная оценка и прогноз риска возникновения радиационно-индуцированных онкологических заболеваний для облученного населения в зоне ВУРСа Свердловской области.

Практическая значимость диссертационной работы.

1. Возрастные весовые множители для органов и тканей, введенные в определение эффективной дозы, могут быть использованы при разработке методических и нормативных документов в области радиологической защиты человека.

2. Индивидуальные показателей риска возникновения радиационно-индуцированных онкозаболеваний и ожидаемого сокращения продолжительности жизни, нормированные на плотность загрязнения по 908 г могут быть персонифицированы для любого жителя пострадавшего региона.

3. Оценен ущерб для облученного населения зоны ВУРСа Свердловской области в виде ожидаемой динамики радиационно-индуцированной онкологической заболеваемости. Результаты представлены для практического использования органам здравоохранения Свердловской области.

4. Данные, полученные в ходе диссертационной работы, были использованы для составления отчетов по выполнению Госпрограммы по реабилитации Уральского региона, ФЦП «Ядерная и радиационная безопасность России», договоров с МЧС России и др.

5. Результаты оценок показателей радиационного риска могут быть использованы для обоснования и планирования проведения радиационно-эпидемиологического исследования в зоне ВУРСа Свердловской области.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и симпозиумах: VIII Международный экологический симпозиум «Урал атомный, Урал промышленный -2000» (Пермь-Москва. 2000), Всероссийском научном молодежном симпозиуме «Безопасность биосферы» (Екатеринбург, 2000), 3 rd Eurosymposium on Protection Against Radon (Льеж, 2001), 3rd International Conference Health Effects of the Chernobyl Accident: Results of 15-Year Follow-up Studies (Киев, 2001), IV Всероссийском съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2001), I Всероссийской конференции «Экология и рациональное природопользование» (Санкт-Петербург, 2001), Межотраслевой научно-практической конференции «Дни науки ОТИ-МИФИ» (Озерск, 2002), II Всероссийской конференции «Экология и рациональное природопользование» (Санкт-Петербург, 2002). Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 научных работ, в том числе 4 статьи и 6 тезисов докладов в материалах российских и международных конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения и списка использованных источников, изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 32 таблицы и список цитированной литературы из 82 источников, из них 50 на русском и 32 на английском языках.

вывода.

По результатам данной диссертационной работы можно сделать следующие выводы:

1. Обосновано использование при расчете эффективной дозы дополнительных весовых множителей для органов и тканей, учитывающих зависимость вероятности возникновения радиационно-индуцированных онкологических заболеваний и ОСПЖ от возраста на момент облучения, и рассчитаны его численные значения.

2. По результатам сопоставления расчетных оценок радиационных рисков по опубликованным эпидемиологическим данным по когорте реки Теча показана применимость моделей экстраполяции радиационного риска для радиогенной лейкемии при пролонгированном облучении жителей Уральского региона.

3. Накопленные эффективные дозы для взрослого населения, нормированные на плотность загрязнения по 90 8 г 1 Ки/км2, составили 0,53 мЗв в результате внешнего облучения при нахождении на загрязненной территории, 0,75 мЗв в результате ингаляционного поступления радионуклидов в момент прохождения радиоактивного облака, 12 мЗв в результате поступления радионуклидов с пищевым рационом.

4. Получены распределения стандартизованных показателей индивидуального риска возникновения радиационно-индуцированных раков с учетом неопределенностей номинальных значений риска, накопленных доз и выбора модели экстраполяции риска. Оцененные значения составили лейкемия:

3 3 мужчины — 2,5 (0,4−8,6)* 10″, женщины — 1,8 (0,26−6,2)* 10″ - все солидные опухоли: мужчины — 2,7 (0,44−9,0)* 10″ 3, женщины — 3,2 (0,52−11)*10″ 3.

5. Ожидаемое количество дополнительных радиогенных раков для населения, облученного в зоне ВУРСа Свердловской области, составит за весь последующий после аварии период 440 (от 280 до 680) случаев. Максимум заболеваемости злокачественными новообразованиями ожидается в 2005;2015 годах (от 8 до 12 случаев в год для всей зоны ВУРСа на территории Свердловской области).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате проведенной работы, можно сформулировать основные подходы к оценке последствий для здоровья населения длительного проживания на радиоактивно-загрязненной территории:

1. Основной задачей на начальном этапе работ является корректная оценка доз облучения, полученных различными возрастными группами населения в результате радиоактивного загрязнения. При этом необходимо учесть дозовые нагрузки от всех воздействующих радионуклидов по всем путям воздействия (внешнее облучение, ингаляционное и пероральное поступление и др.). Особое внимание необходимо уделять оценке радиационных нагрузок в ранние периоды радиоактивного загрязнения. Опыт аварии 1957 г. на ПО «Маяк «и радиоактивных сбросов в р. Теча показал, что оценки радиационных нагрузок в начальный период радиационного воздействия, когда формируются максимальные дозы облучения, обладают максимальной степенью неопределенности.

2. Необходимо получить данные по функции распределения дозовых нагрузок на население, обусловленной, как неоднородностью радиоактивного загрязнения территории, так и неопределенностями поведения радионуклидов при их миграции в окружающей среде и по пищевым цепочкам, вариациями в употреблении радиоактивно загрязненной сельхозпродукции и др.

3. Для оценки радиационных рисков для населения конкретного региона необходимо, на основании анализа демографической и эпидемиологической статистики, получить данные по вероятности дожития р^) и спонтанной частоте возникновения онкологических заболеваний различной локализации характерных для оцениваемой территории.

4. Оценка радиационного риска для населения производится для всех факторов радиационного воздействия, как обусловленных радиоактивным техногенным загрязнением территорий, так и независимо присутствующих в данном регионе. Как правило, индивидуальные показатели радиационного риска и ОСПЖ оцениваются для различных возрастных групп населения, а популя-ционный риск и ущерб рассчитывается, исходя из абсолютной численности отдельных возрастных категорий населения, подвергшегося радиационному воздействию.

5. Поскольку на настоящий момент нет окончательной ясности в преимуществах тех или иных моделей экстраполяции радиационного риска, рекомендуется производить расчеты по нескольким независимым моделям. Это позволяет оценить неопределенность оценок, обусловленной выбором расчетной модели экстраполяции радиационного риска.

6. Сопоставление радиационного риска и ущерба, выполненное в рамках данных подходов, может быть использовано для ранжирования радиационных источников, характерных для обследуемой территории, по уровню значимости. Для корректного использования принципа оптимизации радиологической защиты при проведении вмешательства кроме сопоставления рисков от радиационных факторов целесообразно сопоставить эти риски с характерными для данной территории уровнями риска и ущерба, обусловленными факторами нерадиационной природы.

Данные подходы могут быть применены к другим регионам, пострадавшим в результате радиоактивного загрязнения территорий, где отсутствуют данные прямых эпидемиологических исследований.

Кроме того, результаты данной работы могут быть использованы для обоснования и планирования эпидемиологических исследований в зоне ВУРСа. Особенно, учитывая тот факт, что, пик заболеваемости радиационно-индуцированными опухолями у населения в зоне ВУРСа Свердловской области еще только ожидается.

В заключение автор выражает искреннюю признательность своим научным руководителям Чуканову В. Н. и Жуковскому М. В. за помощь в постановке задач исследований, обсуждениях полученных материалов и выводов и ценные научные консультации. Особую благодарность хочется выразить всем сотрудникам Радиационной лаборатории Института промышленной экологии УрО РАН Ярмошенко И. В., Екидину A.A., Кирдину И. А., Шустову A.M. за поддержку и помощь в проведении работ.