Приложение 3. Определение динамики поступлений радионуклидов в организм человека с загрязненными продуктами питания местного происхождения

Приложение 3
к МУ 2.6.1.2574-2010,
утверждены постановлением
Главного государственного
санитарного врача РФ
от 21 января 2010 г. N 5

Определение
динамики поступлений радионуклидов в организм человека с загрязненными продуктами питания местного происхождения

1. В основе способа определения интенсивностей перорального поступления радионуклидов в организм человека при его проживании на следе облака атмосферного ядерного взрыва лежит математическое моделирование процессов миграции радионуклидов в системах "почва" - "растение" - "животное" - "человек" и "почва" - "растение" - "человек".

Для количественного описания этих процессов используются следующие математические модели:

- модели расчета величины первоначального задержания радиоактивных частиц растениями;

- модель метаболизма радионуклидов в организме мясомолочного скота;

- камерная модель миграции радионуклидов в системе "почва" - "растение";

- модель рационов кормления мясомолочного скота;

- модель потребления продуктов питания человеком.

Блок-схемы камерной модели миграции радионуклидов в пищевых цепях и модели метаболизма радионуклидов в организме мясомолочного скота представлены на рисунках 1 и 2 Приложения 3 к МУ (далее - рисунок П.3.1 и П.3.2). Рассматриваются воздушный и корневой пути формирования радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных растений. При воздушном пути загрязнения учитываются процессы непосредственного загрязнения надземных частей растений радиоактивными выпадениями и их последующего загрязнения частицами почвы, поднятыми с подстилающей поверхности в приповерхностный слой воздуха с брызгами дождя или за счет вторичного пылеобразования; процессы очищения поверхностей растений за счет выветривания и смывания осадками. При расчете корневого (почвенного) пути загрязнения учитывается поступление радионуклидов в растения из загрязненного корнеобитаемого слоя почвы посредством корневого усвоения.

Рисунок П.3.1 - Блок-схема камерной модели миграции радионуклидов по пищевым цепям.

Рисунок П.3.2 - Блок-схема модели метаболизма радионуклидов в организме мясомолочного скота.

В результате расчетов по указанным выше моделям определяются как функции времени, отсчитанного от момента окончания радиоактивных выпадений , интенсивности перорального поступления отдельных радионуклидов в организм человека, нормированные на единичные плотности радиоактивного загрязнения поверхности земли каждым радионуклидом, содержащимся в биологически доступных (растворимых) формах на монодисперсных частицах 1-го и 2-го типов диаметром d (функции и , соответственно).

2. Для проведения расчетов задаются следующие исходные данные:

- дифференцированное по сезонам либо среднегодовое суточное потребление продуктов питания местного происхождения: мяса, молока, хлеба (ржаного и пшеничного раздельно), листовых овощей разными возрастными группами населения (до 1 года, от 1 до 2 лет, от 2 до 7 лет, от 7 до 12 лет, от 12 до 17 лет, старше 17 лет);

- времена наступления основных фаз развития растений, сроки возделывания пищевых и кормовых культур и пастбищного содержания мясомолочного скота, рационы их кормления.

Расчеты проводятся для четырех продуктов питания человека: молоко, мясо, листовые овощи и хлеб. На рисунке П.3.3 показана временная диаграмма, характеризующая сроки проведения сельскохозяйственных работ, времена наступления основных фаз развития растений и характерные времена потребления продукции растениеводства.

Рисунок П.3.3 - Временная диаграмма основных событий, определяющих радиоактивное загрязнение продукции растениеводства; а) сельскохозяйственные культуры, потребляемые в свежем виде (листовые овощи, пастбищная трава); б) заготавливаемые яровые сельскохозяйственные культуры (пшеница, травы сенокосов); в) заготавливаемые озимые сельскохозяйственные культуры (рожь);

Обозначения, принятые на рисунке П.3.3:

- время проведения вспашки почвы;

- время начала всходов;

- время набора максимальной величины биомассы на поле;

- время начала сбора урожая;

- продолжительность сбора урожая;

- время выдержки до начала потребления соответствующего продукта питания;

- время выдержки до начала потребления соответствующего корма мясомолочного скота;

- продолжительность потребления продукта питания.

Все характерные времена задаются в сутках от начала года.

3. Функции, задающие интенсивности перорального поступления i-радионуклида, содержащегося на частицах k-типа (k=1, 2), с j-продуктом питания () определяются на основе решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка следующего вида

Листовые овощи, потребляемые в свежем виде

(П.3.1)

удельное загрязнение продуктов, потребляемых в свежем виде

Заготавливаемые листовые овощи, яровая пшеница, озимая рожь

(П.3.2)

удельное загрязнение заготавливаемых продуктов

Молоко (пастбищный период содержания коров)

(П.3.3)

удельное загрязнение молока

Молоко (стойловый период содержания коров)

(П.3.4)

удельное загрязнение молока

Мясо (пастбищный период содержания коров)

(П.3.5)

удельное загрязнение мяса

(П.3.6)

Мясо (стойловый период содержания коров)

(П.3.7)

(П.3.8)

(П.3.9)

удельное загрязнение мяса

Начальные условия:

первоначальное выпадение радиоактивных продуктов

(П.3.10)

вспашка почвы

(П.3.11)

где .

Расчеты по соотношениям (П.3.1)-(П.3.9) проводятся отдельно для каждого i-радионуклида, переносимого частицами k-го типа.

Величины задают загрязнение i-радионуклидом в отдельных камерах модели миграции, блок-схема которой приведена на рисунках П.3.1 и П.3.2.

По результатам расчетов с использованием соотношений (П.3.1)-(П.3.9) определяются величины удельных загрязнений j-продукта питания i-радионуклидом, выпадающим на частицах k-типа , и интенсивности поступления i-радионуклида с j-продуктом питания .

Интенсивность перорального поступления i-радионуклида, выпадающего на частицах k-го типа, с продуктами питания местного происхождения рассчитывается по формуле

(П.3.12)

где t - время, прошедшее от момента выпадения радиоактивных продуктов в данной точке местности, сут, - время взрыва, отсчитываемое в сутках от начала года, - текущее время от начала года в сутках, - момент времени окончания формирования выпадений в данном населенном пункте, отсчитываемый в сутках от момента взрыва.

4. Численные значения параметров модели, используемые при проведении расчетов, представлены ниже.

- доли активности, выпадающей на частицах k-типа размером d, перехватываемые поверхностью почвы и растений, соответственно, вычисляются по следующему соотношению

(П.3.13)

где - величина коэффициента первоначального задержания радионуклида на растительности в зависимости от размера выпадающих частиц, , d-диаметр частицы, мкм, - величина биомассы на поле на момент выпадения активности, .

Величина коэффициента первоначального задержания рассчитывается по формуле

(П.3.14)

где мкм; n = 1,5.

Зависимость величины биомассы на поле в течение периода роста растений задается кусочно-линейной функцией вида:

(П.3.15)

где - минимальная и максимальная величины биомассы сельскохозяйственной культуры на поле, .

Значения величин приведены в таблице 1 Приложения 3 к МУ (далее - таблица П.3.1).

Таблица П.3.1

Значения величин B_min, B_max, кг/м2

С/х культура	B_min	B_max
трава пастбищ и сенокосов	0	0,24
листовые овощи	0	0,24
пшеница, рожь	0	0,54

В таблицах П.3.2 - П.3.5 приведены параметры, характеризующие миграцию радионуклидов в растительных цепочках.

Таблица П.3.2

Константы скоростей перехода радионуклидов

Параметр модели	Значение, сут(-1)
K_res	9,5 x 10(-3)
K_w	5,0 x 10(-2)
K_per	1,98 x 10(-2)
K_L	1,4 x 10(-3)
K_R	5,5 x 10(-5)

Таблица П.3.3

Параметры, характеризующие миграцию в почве

Параметр модели	Значение
x_S	0,001 м
x_S1	0,01м
x_R	0,25 м
ро_S	1800 кг/м3

Таблица П.3.4

Значения константы скорости абсорбции радионуклидов во внутренние отделы растений

Нуклид	K_tr, сут(-1)
Cs, Те, Мо	5,5 x 10(-3)
Sr, Ba	1,0 x 10(-3)
I	8,5 x 10(-3)

Таблица П.3.5

Значения константы скорости перехода отдельных химических элементов из почвы в растения

Нуклид	K_tr, (Бк/кг)/(Бк/кг)
Sr	3,0
Zr	0,003
Ru	0,2
Cs	0,46
Ba	0,03
Се	0,03

Величина коэффициента задается равной 1 для всех сельскохозяйственных культур кроме пшеницы и ржи, для которых значение принято равным 0,25. Значение коэффициента для пшеницы и ржи равно 0,86, для листовых овощей - 0,25.

Параметры, характеризующие миграцию радионуклидов в мясомолочной цепочке, представлены в таблицах П.3.6, П.3.7.

Таблица П.3.6

Параметры, характеризующие миграцию радионуклидов в мясомолочной цепочке

Параметр модели	Значение
FV_cow	10 кг/сут
FV_beef	8 кг/сут
FS	0,5 кг/сут
T_live	1,5 года

Таблица П.3.7

Значения коэффициентов F_mk, F_mt, ламбда_b

Нуклид	F_mk, сут/л	F_mt, сут/кг	ламбда_b 1/сут
(131)I	8,6 x 10(-3)	3,4 x 10(-3)	3,9 x 10(-2)
(133)I	4,0 x 10(-3)	5,1 x 10(-4)	3,9 x 10(-2)
(135)I	1,7 x 10(-3)	1,7 x 10(-4)	3,9 x 10(-2)
(132)Те	2,7 x 10(-4)	1,1 x 10(-3)	5,5 x 10(-3)
(136)Cs	7,2 x 10(-3)	6,0 x 10(-3)	2,3 x 10(-2)
(137)Cs	1,0 x 10(-2)	2,0 x 10(-2)	2,3 x 10(-2)
(141)Се	1,96 x 10(-5)	8,3 x 10(-5)	1,2 x 10(-3)
(143)Се	1,3 x 10(-5)	3,7 x 10(-6)	1,2 x 10(-3)
(144)Се	2,0 x 10(-5)	5,0 x 10(-4)	1,2 x 10(-3)
(140)Ва	2,3 x 10(-4)	1,0 x 10(-4)	5,7 x 10(-2)
(103)Ru	2,7 x 10(-6)	5,4 x 10(-3)	2,1 x 10(-2)
(106)Ru	4,6 x 10(-6)	9,2 x 10(-3)	2,1 x 10(-2)
(89)Sr	1,6 x 10(-3)	8,7 x 10(-4)	9,3 x 10(-2)
(90)Sr	1,7 x 10(-3)	1,7 x 10(-3)	9,3 x 10(-2)
(91)Sr	1.6е-4	5.0е-5	9,3 x 10(-2)
(99)Mo	1,0 x 10(-3)	3,0 x 10(-3)	9,3 x 10(-2)
(95)Zr	1,5 x 10(-5)	4,1 x 10(-3)	1,5 x 10(-3)

Численные значения коэффициентов переработки приведены в таблице П.3.8. Времена выдержки перед началом потребления () составляют 90 сут для хлеба, 1 сут для листовых овощей и 0,5 сут для мяса и молока.

Таблица П.3.8

Значения коэффициентов переработки исходного сырья в соответствующий продукт питания

Продукт питания (химический элемент)		fr, отн. ед.
Листовые овощи		1,0
Мясо		1,0
Молоко		1,0
Хлеб	Sr	0,4
	Cs	0,6
	Остальные	0,5

5. Численное решение систем обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка (П.3.1)-(П.3.9) с начальными условиями (П.3.10) и (П.3.11) проводится с использованием метода Рунге-Кутта четвертого порядка точности. Для вычисления интегралов по времени используются процедуры, обеспечивающие точность вычисления не ниже точности вычислений при решении описанных систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Общая относительная погрешность вычислений не более .