Закономерности облучения населения Иссык-Кульской области природными источниками ионизирующего излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат физико-математических наук Термечикова, Рахат Букараевна

• Термечикова, Рахат Букараевна
• кандидат физико-математических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Термечикова, Рахат Букараевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМА ОЦЕНКИ ОБЛУЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ ОТ ПРИРОДНЫХ РАДИОНУКЛИДОВ.

1.1. Особенности геологии Иссык-Кульской области.

1.2. Характеристики радона и его дочерних продуктов распада.

1.3. Основные источники поступления радона в здания.

1.4. Модели радиационного риска при ингаляционном облучении ДПР радона.

1.5. Постановка задачи исследования.

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТ ПРИРОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ.

3.1. Общая характеристика проведенных исследований.

3.2. Облучение населения Иссык-Кульской области за счет природных источников излучения (за исключением радона).

3.3. Результаты определения объемной активности радона в помещениях.

3.4. Сезонные вариации объемной активности радона в помещениях.

3.5. Связь уровней радона в помещениях с конструктивными особенностями зданий.

3.6. Определение коэффициента равновесия между объемной активностью радона и его дочерними продуктами распада.

3.7. Оценка среднегодовых значений ЭРОА радона для Иссык-Кульской области.

3.8. Оценка содержания ЭРОА торона в помещениях.

3.9. Оценка дозовых нагрузок на население Иссык-Кульской области от дочерних продуктов распада радона и торона.

3.10. Общая оценка радиационной нагрузки на население Иссык-Кульской области от природных источников ионизирующего излучения.

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ ЗА СЧЕТ ДИФФУЗИОННОГО ПОСТУПЛЕНИЯ РАДОНА В ПОМЕЩЕНИЯ.

5. РАСЧЕТ РАДИАЦИОННОГО РИСКА, ОБУСЛОВЛЕННОГО ИНГАЛЯЦИОННЫМ ОБЛУЧЕНИЕМ ДПР ИЗОТОПОВ РАДОНА.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Закономерности облучения населения Иссык-Кульской области природными источниками ионизирующего излучения»

Актуальность темы. Актуальность исследований радиационного воздействия естественных источников излучения на население, в частности от радона и его дочерних продуктов распада (ДПР), уже не вызывает никаких сомнений. Доказано, что природные источники ионизирующего излучения вносят основной вклад в дозу облучения населения. Средняя эффективная доза, обусловленная природными источниками, составляет около половины дозы от всех источников ионизирующего излучения, воздействующих в настоящее время на человека.

Исторически вредное влияние радона на человеческий организм впервые было замечено на рудниках Европы в Южной Германии и Чехии, когда анализ причин смерти работников шахт показал, что от 30 до 50 % горняков, работающих в шахтах, умирает от рака легких. Интерес к радиологическому воздействию радона на население в США, Англии, Франции и Скандинавских странах возник в начале 80-х годов. До этого времени серьезные исследования в данном направлении не проводились. Первые же работы показали, то объемная активность радона в воздухе жилых домов, особенно одноэтажных, иногда может превышать даже предельно допустимый уровень, установленный для работников урановых рудников.

В России широкомасштабные исследования радоновой проблемы начались в начале 90-х годов. В Российской Федерации была принята и реализована Федеральная целевая программа "Радон". В настоящее время в рамках программы: "Ядерная и радиационная безопасность России" проводятся работы по обеспечению безопасности населения от природных источников излучения и, в частности, радона. В Киргизстане такого рода исследования не проводились, несмотря на то, что большая часть территории страны и проживающего на ней населения оказались под воздействием негативных факторов естественного происхождения - повышенного радиационного фона. Первые радиометрические исследования проводились еще в 50-х с целью поисков месторождений радиоактивных руд. Позднее многие государственные и независимые экологические организации пытались дать радиационно-экологическую оценку исследуемых территорий. Однако основное внимание уделялось урановым отвалам и хвостохранилищам, а также районам с повышенным естественным радиационным фоном. Как правило, такие аномальные районы располагаются высоко в горах или же занимали территории не являющиеся местами проживания людей. На настоящий момент отсутствует объективная информация позволяющая оценить радиационную нагрузку от природных источников ионизирующего излучения как на население Республики Киргизстан в целом, так и для отдельных ее регионов.

Основной целью работы является оценка радиационной нагрузки на население Иссык-Кульской области от природных источников ионизирующего излучения, а также обусловленных данным облучением радиационных рисков. Задачи исследования:

1. Выявить закономерности, определяющие накопление радона в жилых помещениях.

2. Оценить дозы облучения населения Иссык-Кульской области от основных источников природного излучения - ингаляционного поступления ДПР радона и торона и гамма-излучения в жилых помещениях.

3. Определить радиационный риск возникновения рака легких, формируемый ингаляционным поступлением дочерних продуктов распада радона и торона.

Положения, выносимые на защиту:

1. Анализ закономерностей накопления радона и дочерних продуктов распада в жилых помещениях Иссык-Кульской области, касающихся распределения жилищ по уровням объемной активности радона, особенностей сезонных вариаций, характеристик накопления ДПР радона и торона в различных типовых конструкциях зданий, характеристик сдвига равновесия между радоном и ДПР, повышенного накопления ДПР торона.

2. Диффузионный путь поступления радона в жилые помещения из почвы и строительных материалов является доминирующим для данного региона.

3. Эффективная годовая доза облучения населения от природных источников ионизирующего излучения (за исключением радона) составляет 1,7 мЗв/год, от ДПР радона - 3,4 мЗв/год, от ДПР торона -1,2 мЗв/год. Общая доза облучения населения природными источниками ионизирующего излучения на 70 % обусловлена воздействием радона.

4. Ожидаемый уровень полного атрибутивного риска возникновения рака легких, обусловленного ингаляционным облучением ДПР радона и торона для населения региона составляет 33 - 46 %.

Научная новизна:

1. Впервые установлены закономерности процессов поступления и накопления радона и его ДПР в жилищах в горном регионе с теплым континентальным климатом.

2. Разработана модель поступления радона в жилые помещения с учетом доминирования диффузионного поступления радона, конструктивных особенностей и режима содержания зданий, типичных для среднеазиатского региона.

3. Впервые рассчитаны средние годовые эффективные дозы облучения населения Иссык-Кульской области от природных источников ионизирующего излучения.

4. Для населения региона впервые получена комплексная оценка радиационного риска, обусловленного основным радиационным фактором - ингаляционным облучением ДПР радона.

Практическая значимость диссертационной работы.

1. Результаты проведенного обследования уровней накопления радона могут послужить основой для разработки и планирования мероприятий по ограничению облучения населения региона продуктами распада радона.

2. Полученные данные по уровням облучения от природных радионуклидов могут быть использованы для организации эпидемиологических исследований вклада радона в онкологическую заболеваемость.

3. Результаты измерений OA радона могут быть учтены при планировании мест застройки жилых комплексов и разработке системы радиационного контроля в строительстве.

4. Полученный для Иссык-Кульской области коэффициент равновесия может быть использован для других регионов со сходным климатом.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и симпозиумах: Всероссийский симпозиум "Безопасность биосферы" (Екатеринбург, 1999), Научно-практическая конференция "Актуальные проблемы ограничения облучения населения от природных источников ионизирующего излучения "Радон - 2000" (Пущино, 2000), 5th International Conference on High Levels of Natural Radiation and Radon Areas: Radiation Dose and Health Effects (Мюнхен, 2000), VII International Symposium Natural Radiation Environment (Греция, 2002), X Международный экологический симпозиум "Урал атомный, Урал промышленный - 2002" (Сунгуль, 2002).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 научных работ, в том числе 3 статьи в научных журналах и сборниках и 6 тезисов докладов на российских и международных конференциях. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, заключения и списка использованных источников, изложенных на 117 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков, 23 таблицы и список цитированной литературы из 54 источников, из них 32 на русском и 22 на английском языках.

Заключение диссертации по теме «Экология», Термечикова, Рахат Букараевна

ВЫВОДЫ

По результатам данной диссертационной работы можно сделать следующие выводы:

1. Для населения Иссык-Кульской области определена годовая эффективная доза облучения от природных источников излучения (за исключением радона) - 1,7 мЗв/год. Доминирующий вклад в эту величину вносят внешнее ионизирующее излучение в жилищах - 0,8 мЗв/год и гамма-излучение горных пород на открытой местности - 0,3 мЗв/год. Обнаружено статистически значимое превышение уровней внешнего гамма-излучения в жилищах городского типа по сравнению с сельскими домами. Строительными материалами, которым соответствуют максимальные уровни мощности дозы гамма-излучения, являются кирпич (как для городских, так и для сельских зданий) и саман (для сельских зданий).

2. Характерное значение коэффициента равновесия для летнего периода равно F = 0,3. Определены средние значения ЭРОА радона (городские здания

Л Л 82 Бк/м , сельские здания — 74 Бк/м ) и торона (городские здания - 3,1

Л Л

Бк/м , сельские здания - 7,3 Бк/м ) и рассчитаны параметры логнормального распределения этих величин.

3. Впервые рассчитаны средние годовые эффективные дозы облучения населения Иссык-Кульской области продуктами распада радона и торона (городское население - Е^ = 3,5, Етп = 0,7 мЗв/год; сельское население - ERn = 3,2, Em =1,6 мЗв/год).

4. Выявлены основные закономерности накопления радона и торона в помещениях. Статистически значимые различия в уровнях накопления радона в помещениях между городскими зданиями и сельскими домами, а также зависимость между зимними и летними значениями OA радона отсутствуют. Для получения корректного значения среднегодовой OA радона в данном регионе необходимо проведение полносезонных измерений OA радона интегрирующими методами. Доминирующим фактором, влияющим на щими методами. Доминирующим фактором, влияющим на накопление радона для сельских зданий, является материал стен (минимум - саман, максимум - бетон). Для городских и сельских зданий наблюдается уменьшение зимних значений OA с увеличением возраста здания. Источником поступления торона в здание служит не столько строительный материал несущих стен, сколько покрывающая стены штукатурка.

5. Показано, что диффузионный путь поступления радона в помещения из почвы и строительных материалов является доминирующим для данного региона. Математическим моделированием доказано, что средние уровни облучения населения могут быть обусловлены диффузионным поступлением радона и торона в помещения при характерных для Иссык-Кульской области

УХО уровнях содержания Ra и Th в горных породах и строительных материалах.

6. С учетом региональных медико-демографических данных для населения Иссык-Кульской области рассчитаны ожидаемые уровни радиационного риска возникновения рака легких, атрибутивного риска и ожидаемого сокращения продолжительности жизни, обусловленные ингаляционным облучением ДПР радона и торона. При использовании линейной беспороговой модели полный атрибутивный риск радиационно-индуцированного рака легких составляет 43-46%. Атрибутивный радиационный риск, обусловленный облучением ДПР изотопов радона с ЭРОА>30 Бк/м3, составляет 33-39%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате организованных в Иссык-Кульской области исследований впервые для Республики Киргизстан получены исходные данные для оценки облучения населения региона от природных источников ионизирующего излучения. Эти данные позволили впервые получить достаточно полную картину радиационной нагрузки на население от природных источников. Исследования показали, что для изученной территории характерны высокие уровни облучения населения от природных источников и, в первую очередь, от ДПР радона и торона. Уровни облучения от них в несколько раз превышают среднемировые значения.

В связи этим, необходимо дальнейшее радиационно-геологическое обследование и районирование территории области с целью выявления локальных радоноопасных площадей и участков. Требуется дальнейшее проведение радиационно-гигиенического обследования жилых помещений, детских дошкольных, школьных и лечебных учреждений, а также производственно-административных объектов, с целью выделения критических групп (группы риска), доза облучения которых от природных источников превышает гигиенические нормативы или имеет наибольшую величину по сравнению и контрольной группой. Необходимо создание системы мониторинга за всеми до-зообразующими природными источниками облучения.

Для Республики Киргизстан необходимо разработать и принять нормативно-методические требования для инженерных радиационно-экологических изысканий на территории будущих мест застройки. Необходимо уточнить связь уровней OA радона и торона в атмосфере жилых помещений с конструктивными особенностями здания, с содержанием радионуклидов в строительном материале, с режимом содержания и вентиляции помещений. Основываясь на результатах настоящей диссертационной работы, можно особо подчеркнуть необходимость регулярного контроля и сертификации используемых при строительстве зданий строительных материалов. Особый практический интерес представляет разработка радонобезопасных конструкций жилых и общественных зданий, выполненная с учетом климатических и геологических особенностей данного региона.

Средние уровни облучения населения Иссык-Кульской области ДПР радона и торона соответствуют уровням, для которых, по данным эпидемиологических исследований, наблюдается статистически значимая связь заболеваемости раком легких с облучением радоном. В связи с этим исключительную важность представляет организация в регионе масштабных эпидемиологических исследований, проводимых по принципу «случай-контроль», для выявления реального вклада ингаляционного облучения населения ДПР радона в онкологическую заболеваемость респираторного тракта.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Термечикова, Рахат Букараевна, 2003 год

1. Вихров А.И., Семенов В.Г., Радиационный риск в проблеме обеспечения безопасности // Мед. радиология и радиационная безопасность. 2001. Т. 46, № 3. С. 5-16.

2. ГСИ. Объёмная активность и уровень скрытой энергии аэрозолей дочерних продуктов радона и торона в воздухе. Методика выполнения измерений радиометрами аэрозолей. Санкт-Петербург, 1992.

3. ГСИ. Объёмная активность радона в воздухе. Методика выполнения измерений интегральными трековыми радиометрами радона. Санкт-Петербург, 1992.

4. Данные для использования при защите от внешнего излучения. Публикация 51 МКРЗ. М.: Энергоатомиздат. 1993.

5. Двойрин В.В., Аксель Е.М., Трапезников Н.Н. Статистика злокачественных новообразований в России и в некоторых других странах СНГ в 1994 г. М., ОНЦ РАМН. 1995. (в двух томах).

6. Жуковский М.В. Расчет радиационных рисков при облучении дочерними продуктами распада радона // АНРИ. 2001. №1.

7. Жуковский М.В., Кружалов А.В., Гурвич В.Б., Ярмошенко И.В. Радоновая безопасность зданий. Екатеринбург: УрО РАН. 2000. 180 с.

8. Жуковский М.В., Павлюк А.В. Коэффициенты дозового перехода от экспозиции дочерними продуктами распада радона к эффективной дозе//АНРИ. 2001. №2.

9. Ю.Жуковский М.В., Ярмошенко И.В. Радон: измерение, дозы, оценка риска. Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 230 с.

10. Защита от радона-222 в жилых зданиях и на рабочих местах. Публикация 65 МКРЗ.: Энергоатомиздат.1995.

11. Источники, эффекты и опасность ионизирующей радиации. Доклад НКАДР ООН за 1988г. М.:Мир, 1992. в 2-х томах.

12. Карпачев Б.М., Менг С.В. Радиационно-экологические исследования в Кыргызстане. Бишкек.2000. С. 59-62.

13. И.Кидибаев М., Термечикова Р. // Содержание радона в жилых помещениях Иссык-Кульской области. Вестник Иссык-Кульского университета. Каракол. 2002. №7. С.9-13.

14. Коган P.M., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Основы гамма-спектрометрии природных сред. М.: Атомиздат. 1969. С. 468.

15. Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. М.: Энергоатомиздат, 1989.

16. Менг С.В. Радиационно-экологическая обстановка в Кыргызстане. // Проблемы спектроскопии и спектрометрии: Межвузовский сборник научных трудов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2002. Вып. 11. С.120-126.

17. Национальный доклад о состоянии окружающей среды Кыргызстана 2000 г. / Отв. ред. О.С. Рустембеков -Бишкек.2001.

18. Нормы радиационной безопасности. Гигиенические нормативы. -М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999. -116 с.

19. Проведение радиационно-гигиенического обследования жилых и общественных зданий: Методические указания С.Петербург:'"Любавич", 1998.

20. Радон. Измерение объемной активности интегральным трековым методом в производственных, жилых и общественных помещениях// Методика выполнения измерений. МВИ 2.6.1.003-99. М. 1999.

21. Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 1990 года. Публикация 60 МКРЗ.М.: Энергоатомиздат, 1994.4.2.

22. Риск заболевания раком легких от воздействия дочерних продуктов распада радона в помещениях. Публикация 50 МКРЗ.: Энергоатомиздат, 1992.

23. Семенов В.Г. Имитационное моделирование и оценка рисков // IX Международный экологический симпозиум «Урал атомный, Урал промышленный 2001». Тезисы докладов. Екатеринбург. 2001. С. 140-142.

24. Смертность населения по основным классам причин смерти по Республике Кыргызстан. Статистический сборник. Бишкек: Иссык-Кульский областной комитет государственной статистики, 1995.

25. Терентьев М.В. Совместное определение концентраций 222Rn и 220Rn в воздухе //Атомная энергия. 1986. Т. 61. № 3. С. 192-195.

26. Термечикова Р.Б., Жуковский М.В. Результаты радоновых исследований в Иссык-Кульской области Киргизии // X Международный экологический симпозиум «Урал атомный, Урал промышленный 2002». Тезисы докладов. Екатеринбург. 2002. С. 186-188.

27. Уткин В.И. Радоновая проблема в экологии // Радиоэкология. Курс лекций. Екатеринбург: УГГГА. С. 275-290.

28. ЗО.Хирургические заболевания щитовидной железы: // Под ред Д.С. Рафибекова, И.К. Акылбекова. -Бишкек., 2001.

29. Экология Кыргызстана: проблемы, прогнозы, рекомендации / Под. ред. К.А. Каримова.-Бишкек: Илим, 2000. С.138-140.

30. Ярмошенко И.В., Кирдин И.А., Жуковский М.В., Астраханцева С.Ю. Мета-анализ эпидемиологических исследований риска рака легкого при облучении радоном в жилищах // Сахаровские чтения 2002 года: экологические проблемы XXI века. Минск. 2002. С. 131-132.

31. Arvela Н. Seasonal Variation in Radon Concentration of 3000 Dwellings with Model Comparisons // Radiation Protection Dosimetry. 1995. V. 59, N 1. P. 33-42.

32. Feststellung des Strahlengrundniveaus im Issyk-Kul-Gebiet. Technisce zusammenarbeit. Projekt NR: 96.0791.2. Bundesrepublik Deutschland. Hannover. 1998.

33. Health Effects of Exposure to Radon. Committee on Health Risks of Exposure to Radon (BEIR VI). National Academy Press. Washington. 1999.

34. Intervention criteria in a nuclear or radiation emergency.- Vienna: International Atomic Energy Agency. 1994.P. 101-105.

35. Kies, F. Tondeur. In situ study of loess deposits in relation with indoor radon pollution // Protection Against Radon. Liege. 2001. P.119-122.

36. Leung J.K.C., Tso M.Y.W., Ho C.W. Behavior of 222Rn and its progeny in high-rise buildings // Health Phys. 1998. V. 75, No 3. P. 303-312.

37. Levesque В., Gauvin D., McGregor R.G. et. al. Radon in residences: influences of geological and housing characteristics // Health Phys. 1997. V. 72, No 6. P. 907-914.

38. Lubin J.H., Boice Jr.J.D., Hornung R.W. et.al. Radon and Lung Cancer Rick: A Joint Analysis of 11 Underground Miners Studies. National Institutes of Health. National Cancer Institute. NIH Publication No 943644. Washington. D.C.

39. Measurement and Calculation of Radon Releases from Uranium Mill Tailings. IAEA. Techn. Rep. Series No. 333. Vienna. 1992. 57 p.

40. Miles J. Mapping radon-prone areas by lognormal modeling of house radon data// Health Phys. 1998. V. 74, № 3. P. 370-378.

41. Miles J. National Radon Programmers: aims, methods and analysis // European Conference on Protection against Radon at Home and at Work. Part I Invited Papers. Praha. 1997. P. 44-51.

42. Nikolaev V.A., Bazynniy M.G., Vorobiev I.B. et al. Application of the track method for radon measurement in Ukraine // Nucl. Tracks Radiat. Meas. 1993. V.21, N 3. P. 433-436.

43. Nikolaev V.A., Vorobjev I. В., Gewirz V.B., Gromov A.V., and Kozlov A.E. An apparatus complex for radon measurements and calibrations. // Radiation Measurements, Vol. 25, Nos 1-4, 1995. P. 641-642.

44. Robinson A.L. Radon Entry into Buildings: Effects of Atmosphere Pressure Fluctuations and Building Structural Factors. Ph. D. Thesis. Lawrence Berkeley National Laboratory. 1996. LBNL-34843.

45. Sherman M.H. Simplified Modeling for Infiltration and Radon Entry. Lawrence Berkeley National Laboratory. 1998. LBL-31305.

46. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation 2000. Report to the General Assembly with Scientific Annexes. UN. New York, 2000.

47. Yarmoshenko I.V., Zhukovsky M.V., Kirdin I.A., Astrakhantseva S.Yu. Meta-analysis of Eighteen Radon and Lung Cancer Case Control Studies // Natural Radiation Environment (NRE-VII). Book of Abstr. Rhodes, Greece. 2002. P.344.