ГОСТ Р 54597—2011
5
- альвеолярную область, охватывающую дыхательные бронхиолы, альвеолярные ходы и аль-
веолы.
Эта классификация была одобрена ICRP [1] и Национальным советом Соединенного Королев-
ства по радиологической защите и измерениям (NCRP) [44] при рассмотрении моделей человеческих
дыхательных путей, используемых для вычисления доз ионизирующего излучения, поглощенных в ды-
хательных путях работников при воздействии радионуклидов.
Модель осаждения, разработанная ICRP, описывает распределение вдыхаемых твердых частиц
в различных анатомических областях тела, характерных для возраста и пола субъекта и различных
физиологических параметров. Модель осаждения является одним из шести элементов общей модели
дыхательных путей человека для радиологической защиты вместе с морфометрией, физиологией ды-
хания, радиационной биологией, обезвреживанием и дозиметрией.
Место и интенсивность осаждения частиц в дыхательных путях человека определяются механиз-
мами физических процессов, а также морфологическими и физиологическими параметрами дыхатель-
ных путей субъекта, вдыхающего частицы.
Существует пять главных механизмов осаждения вдыхаемых частиц:
a) седиментация, обусловленная действием на частицы гравитационных сил;
b) инерционное столкновение, характеризующее поведение массивных частиц в воздухе;
c) задержание, которое имеет место, когда края частицы соприкасаются с поверхностью дыха-
тельных путей, что приводит к ее осаждению;
d) диффузия, обусловленная хаотичным (Броуновским) движением малых частиц и
e) электростатическое притяжение (если частицы несут заряд).
В большинстве случаев последним механизмом пренебрегают, хотя он может влиять, если субъ-
ект находится в среде частиц с высоким зарядом. Гигроскопичность частиц также может влиять на их
осаждение, усиливая его за счет столкновений и седиментации.
Морфология дыхательных путей и другие физиологические параметры могут сильно изменяться
для разных работников, а также в зависимости от типа осуществляемой ими деятельности. Некоторые
факторы, в том числе возраст, наличие заболеваний дыхательных путей и пол, могут искажать нор-
мальное строение и функционирование дыхательных путей. Прогнозирование вероятности осаждения
частиц в легких обычно основано на усредненных параметрах, и таким образом, оно не может охватить
диапазон доз аэрозолей, имеющих место для другой группы людей. Однако в отдельных дозиметриче-
ских моделях для легких учтены некоторые факторы, вносящие вклад в групповые различия при осаж-
дении частиц и очищения от них (например, анатомические и физиологические параметры осаждения
частиц, характерные для различных возрастных и половых групп, и модифицирующие факторы, учиты-
вающие заболевание, имеющееся до осаждения, или пристрастие к курению, влияющие на очищение
дыхательных путей от частиц [1]).
На рисунке 1 показана зависимость общего числа осажденных частиц и доля частиц, осажденных
в различных областях дыхательных путей человека, от размера частиц в диапазоне от 1 нм до 100 мкм,
полученная с использованием модели ICRP. Кривые приведены для «образцового индивидуума», ды-
шащего через нос или рот, который 1/3 времени провел в сидячем положении, а 2/3 времени — выпол-
няя легкую физическую нагрузку (стандартная рабочая нагрузка [1]).
Как видно из рисунка 1, общее число частиц, осажденных в легких, достигает минимума при аэро-
динамическом диаметре частиц приблизительно 300 нм. Частицы с таким размером будут слишком
большими для эффективной диффузии и слишком малыми для эффективного участия в столкновениях
или задержании. Для частиц, размер которых меньше соответствующего минимума на кривой, про-
гнозируемое число осажденных частиц увеличивается, поскольку при уменьшении диаметра частиц
усиливается диффузия. Наночастицы размером более 10 нм осаждаются в первую очередь в альвео-
лярной области, в то время как частицы с размером менее 10 нм осаждаются в большом количестве в
верхних путях и в меньшем количестве в трахеобронхиальной области из-за их очень высокой диффу-
зионной подвижности.
На рисунке 2 показаны прогнозируемые общее число осажденных частиц и доля частиц, осаж-
денных в различных областях дыхательных путей человека, для четырех полидисперсных аэрозолей с
логарифмически нормальным распределением частиц по размерам (в каждом случае с GSD, равным
двум) для «стандартного» индивидуума и носового дыхания при «стандартной рабочей нагрузке».
Из рисунков 1 и 2 видно, что значительная доля вдыхаемых наночастиц будет осаждаться в дыха-
тельных путях. Частицы размером более 5 нм осаждаются преимущественно в альвеолярной области