Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор и постановка задач исследований 12
1.1.Специфика природных и техногенных условий горнопромышленных регионов 12
1.2. Медико-экологический анализ промышленно-развитого региона как основа разработки регионального геоэкологического мониторинга 18
1.3.Обоснование и выбор комплексного показателя здоровья человека 25
2. Геоэкологическая характеристика горнопромышленного региона (на примере Тульской области) 37
2.1. Обоснование и выбор объекта исследований 37
2.2. Оценка последствий техногенного влияния промышленно-развитого региона на окружающую среду 44
2.3. Состояние здоровья населения Тульской области 63
2.4. Комплексная оценка геоэкологического состояния горнопромышленных районов методом анализа иерархий экологических и эпидемиологических взаимосвязей 70
3 Влияние экологического состояния территории на организм человека 86
3.1. Методика исследования состояния здоровья человека 86
3.2. Экспериментальное исследование характеристик резистентности организма человека.." 89
3.3. Построение модели отклика элементов кровеносной системы на влияние компонентов окружающей среды. 113
3.4. Математическая модель функционирования организма человека в условиях воздействия загрязненной окружающей среды 118
4 Методические положения мониторинга состояния окружающей среды с использованием комплексного показателя здоровья человека 127
4.1. Алгоритм мониторинга состояния окружающей среды с использованием комплексного показателя здоровья человека 127
4.2. Математическая модель определения концентрации токсичных компонентов в окружающей среде 134
4.3. Качественный и количественный анализ токсикантов в окру жающей среде как исходный материал для мониторинга состояния окружающей среды 137
Выводы 145
- Медико-экологический анализ промышленно-развитого региона как основа разработки регионального геоэкологического мониторинга
- Оценка последствий техногенного влияния промышленно-развитого региона на окружающую среду
- Комплексная оценка геоэкологического состояния горнопромышленных районов методом анализа иерархий экологических и эпидемиологических взаимосвязей
- Построение модели отклика элементов кровеносной системы на влияние компонентов окружающей среды.
Медико-экологический анализ промышленно-развитого региона как основа разработки регионального геоэкологического мониторинга
Опасность загрязнения биосферы усугубляется тем, что источники загрязнения сосредоточены на площадях, где ведется активное воздействие на литосферу - в горнопромышленных регионах. Системный геоэкологический подход, обобщающий накопленные знания в области экологии, охраны окружающей среды, геохимии, географии, экономики, медицины и управления позволяет создать эффективную систему мониторинга экологического состояния административно-территориального подразделения горнопромышленного региона. Система «здоровье человека - окружающая среда» является крайне сложной и население является очень чувствительным к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды, особенно молодая и детская его часть. Здоровье представляет собой интетральный параметр, результирующий влияние генетических задатков, социальных, культурных, экологических и медицинских факторов [1]. Для населения характерна высокая чувствительность к антропогенным воздействиям на протяжении всего периода жизни человека, что обусловлено его анатомо-физиологическими особенностями. Постоянному населению региона свойственна низкая миграция, а значит, оно проживает в условиях относительно стабильной антропогенной нагрузки и могут быть использованы как биоиндикаторы состояния этой территории или региона. Исследования по оценке гигиены окружающей среды и здоровья населения промышленноразвитых регионов были проведены в 1990 году Московской медицинской академией имени И. М. Сеченова. Было изучено загрязнение атмосферного воздуха, выделены зоны с различной степенью загрязненности. Проведена работа по изучению заболеваемости населения. На промышленных предприятиях произведена физиолого-гигиеническая оценка характера и условий труда работников. Проводились исследования работающих и жителей различных районов области. Изучалась зависимость иммунологических показателей от естественно-физиологических факторов и действие вредных факторов производства и окружающей среды [3]. Результаты исследований подтвердили предположение о том, что негативные факторы окружающей среды отрицательно сказываются на состоянии здоровья проживающего населения.
Следовательно, по состоянию здоровья населения можно судить о состоянии окружающей среды про-мышленноразвитого региона. Полученная информация используется для разработки и осуществлению ряда мероприятий, направленных на оздоровление населения региона, по прекращению загрязнения природных объектов, уменьшению или ликвидации отрицательного влияния этого загрязнения на здоровье населения и оздоровлению природной среды региона. В промышленноразвитых регионах ведется разработка природноохран- ной нормативно-правовой базы. Реализация природоохранного законодательства тесным образом связана с необходимостью совершенствования контроля за состоянием окружающей среды и созданием системы комплексного экологического и социально-гигиенического мониторинга. Цель создания подобных систем - координация деятельности всех заинтересованных городских служб по слежению за состоянием здоровья населения и уровнем загрязнения окружающей среды, установление причинно-следственных связей и принятие необходимых решений. Работа данной системы позволит решить многие экологические проблемы регионов. Изучение медико-экологической обстановки должно проводиться в мониторинговом режиме. Всю информацию, поступающую в городскую систему мониторинга для обработки, делят на две группы. Первая - это информация о воздействии на природную среду региона, состоянии различных природных ресурсов и объектов, вовлеченных в хозяйственную деятельность и влияющих на состояние здоровья населения. Вторая значительная группа - это информация о демографических и медицинских показателях состояния здоровья населения региона. В рамках экологического мониторинга проводятся углубленные исследования загрязнения природной среды города и района, в том числе атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почв. Для исследований привлекаются ведещие научно-исследовательские институты, оснащенные современными приборами и оборудованием. Более достоверные и детальные данные о составе и уровнях загрязнения природных объектов позволяют принять верные решения и правильно определить приоритетность применяемых мер. Популяционная система может быть качественно и количественно описана некоторым множеством показателей ее состояния, называемых показателями экологического состояния. Данные показатели должны отражать состояние основных частей системы. В основу предлагаемого метода испотльзуется попарное сравнение значимости параметров, характеризующих экологическое состояние территории, используемое для получения сравнительных оценок исследуемых объектов в методе анализа иерархий. К числу показателей, непосредственно характеризующих популяцию, отнесены медико-биологические, генетические (наследуемые), демографические и т.п. показатели. Для описания экологического состояния территории необходимо использовать прежде всего показатели загрязнения, климатические, ландшафтно - географические, социально-экономические, административно - территориальные и т.д. В качестве количественной характеристики степени влияния загрязнения окружающей среды на уровень заболеваемости населения используется выборочное корреляционное отношение, рассчитываемое на основе попарных уравнений регрессии показателя заболеваемости на показатель загрязнения окружающей среды. В число независимых показателей включают перечень физических объектов, для которых будет проводиться оценка экологического состояния, в рамках рассматриваемой системы таковыми будут выступать населенные пункты, расположенные на загрязненной горнопромышленной территории (также могут быть взяты и другие элементы административно- территориального деления); качественные показатели (виды) загрязнения различных элементов окружающей среды.
Рассчитанные относительные оценки экологического состояния элементов системы могут используются при определении очередности и состава профилактических мероприятий по улучшению экологической си- туации, выборе местоположения и конкретного вида предприятий при решении задачи их размещения на территории экологической системы. Простое накопление и традиционный статистический анализ информации без учета ее пространственного распределения не позволяют выявить достаточно точно и объективно складывающуюся экологическую ситуацию. Существуют различные методы анализа полученных результатов при выполнении экологического мониторинга. Одним из них является картографический (площадной) биоиндикационный анализ территории по эпидемиологическим показателям здоровья населения. Помещая данные на географические карты, можно улавить характер распределения объектов или явлений, проследить их изменение в пространстве и во времени, сопоставляя различные данные, обнаружить вызывающие и сопутствующие процессы, сделать определенные выводы. При этом графическое представление данных, помещенных на карту, воспринимается намного легче, чем большое количество различных графиков и диаграмм. Одним из основных и обязательных документов, отражающих качество окружающей среды и влияние его на человека, являются медико-экологические карты. Таких карт, отвечающих предъявляемым к ним требованиям, нет [1]. Все, что из подобных материалов имеется, это лишь приближенные к действительности схемы. В связи с отсутствием таких карт, которые должны создаваться с использованием компьютерной техники и специально разработанных геоинформационных систем, невозможно провести зонирование территории по степени экологического неблагополучия, выделить зоны возможного возникновения чрезвычайных ситуаций, опасных для человека. Медико-экологические карты необходимы также для анализа состояния различных экологических систем, для выделения территорий с наиболее неблагополучным состоянием окружающей среды. Кроме того, такие карты отражают медико-экологическую ситуацию и изменение ее во времени и пространстве в зависимости от состояния окружающей среды, они обеспечат обоснованное распределение средств, выделяемых на оздоровление окружающей среды и охрану здоровья населения, в первую очередь, на экологически опасных территориях.
Оценка последствий техногенного влияния промышленно-развитого региона на окружающую среду
Природные богатства Тульской области, являясь потенциальным экономическим благом, повышают содержание токсичных для человека веществ в природной среде. Угледобывающие предприятия Подмосковного буроугольного бассейна в настоящее время расположены только в Туль- ской области. В Тульской области имеются запасы каменной соли, фосфоритов, железных руд, целестинов. Эколого-радиологическая обстановка в области характеризуется сложным комплексом экологических и радиационных проблем, связанных с влиянием на окружающую среду промышленных предприятий и последствий чернобыльской катастрофы, а также с интенсивным использованием природных ресурсов и высокой плотности населения. Юго-западный промышленный район г. Тулы входит в состав Подмосковного угольного бассейна, разработка которого была начата примерно в, 1953 году. В Тульской области разведано более 160 месторождений и здесь разрабатывалось более 80 % бурых углей от общего объема добычи. Сейчас продолжают работать четыре крупных угольных разреза. Суммарная площадь нарушенных земель от добычи угля составляет более 12 % от общей территории. Из сельского хозяйства горнодобывающими предприятиями выведено более 32 тыс. га земель. Добыча угля привела к резкому нарушению природных ландшафтов и формированию верхнедонского антропогенного района. Оподзоленные и выщелоченные черноземы представляют в нем почвенные покровы - 46 % с низкой степенью плодородия, слабокислые серые лесные почвы - 35 %. Баланс гумуса в большинстве районов отрицательный и составляет в среднем не более 5 %. Интенсивная деятельность комплекса промышленных узлов усиливает интенсивность техногенного загрязнения углепромышленного региона. В Тульской области размещено более 10 % основных фондов Центрального экономического региона. Все это способствует повышению концентраций загрязнителей и формированию локальных ареалов загрязнения (кобальт, молибден, хром, сурьма, висмут), которые связаны с деятельностью конкретных машиностроительных заводов, радиотехнических, металлургических предприятий, котельных. Так же, как и повышенный радиационный фон, это состояние природной среды, которое можно классифицировать "загрязнением" с точки зрения нормальных условий для функционирования систем человека, исторически возникло значительно раньше заселения людьми этих территорий.
Произошла определенная адаптация к специфическим условиям среды, которая была нарушены в процессе промышленного роста, неизбежно сопровождающегося вредными для человека и в целом для биосферы выбросами. Косогорский металлургический завод, Щекинский химический комбинат «Азот», Первомайская ТЭЦ, котельные и свалки оказывают сильное воздействие на территорию Тульского региона. Почвенный покров территории представлен в основном рыхлой суглинисто-песчаной породой бурого цвета, которая характеризуется слоистостью, каменистостью, щелочностью, наличием тяжелых металлов и карбонатов. По сравнению с исходными почвами увеличено содержание фосфора в результате приноса бытового мусора в сотни раз. Одним из важнейших факторов, оказывающих пагубное влияние на окружающую человека среду, является загрязнение атмосферы. Результат воздействия загрязняющих веществ на человека зависит от вида загрязняющих веществ, поступающих в организм, их количества (концентрации) и длительности воздействия. При превышении определенной предельно допустимой концентрации загрязняющего вещества организм теряет способность к адаптации и устранению воздействия токсического вещества. . Воздействие на человека токсичных веществ, находящихся в атмосфере, - является одной из причин нарушения иммунной системы и появления многочисленных болезней. Особенно это касается детских организмов. Через атмосферу также происходит воздействие на почву, воду и городские постройки. Источниками загрязнения атмосферы является ряд отраслей промышленности, автотранспорт и теплоэнергетика. Их относительное участие в загрязнении атмосферы распределяется следующим образом, % [62]: - теплоэнергетика - 27,0; - черная металлургия - 24.3; - цветная металлургия -10.5; - нефтедобыча и нефтехимия -15.5; автотранспорт - 13.3; предприятия стройматериалов -8.1; химическая промышленность -1.3. Как видно из приведенных данных, вообще теплоэлектростанции и предприятия черной металлургии дают более половины всех выбросов в атмосферу. Выбросы предприятий химической промышленности сильно концентрированы и весьма токсичны [63]. К числу наиболее крупных предприятий промышленности относятся АК «Туламашзавод», АО «Тульский оружейный завод», завод «Штамп», АО «Патронный завод», АО «Тульский комбайновый завод», Узловское АО «Кран», АО «Ясногорский машзавод», АК «Тулачермет», АО «Косо-горский металлургический завод», АО «Пластик», Новомосковская АК «Азот», АО «Новомосковскбытхим», АО «Ефремовский завод «СК»», Ще-кинское АО «Химволокно», АО «Щекиноазот». Административно-территориальное деление Тульской области показано на рис. Таким образом, в окружающую среду Тульской области в большом количестве поступали и поступают в настоящее время различные загрязняющие вещества. Но наряду с ними известны и другие особенности, локализации которых практически не изучены. Это, в частности, диоксины, самые токсичные из всех синтезированных человеком веществ, характеризующихся большой устойчивостью.
Период полураспада их 25 лет. Посту- пая даже в небольших количествах в окружающую среду, диоксины накапливаются в ней, создавая долговременное загрязнение. Источники выбросов диоксинов многочисленны и разнообразны: химическое и металлургическое производство, автотранспорт, сжигаемый промышленный и бытовой мусор и др. Основными источниками загрязнения являются предприятия черной металлургии, металлообработки, стройматериалов, сельскохозяйственного машиностроения, нефтехимии и газовой промышленности, котельные. Ежегодно в атмосферу города поступает около 126 тыс. т окиси углерода, 6,6 тыс. т двуокиси азота, 7,9 тыс. т двуокиси серы, 8,5 тыс. т углеводородов. В атмосфере города превышены концентрации двуокиси азота и окиси углерода. По данным статистической государственной отчетности, суммарная масса выбросов в атмосферу по области составила 309,0 тыс. тонн, в т.ч. от стационарных источников - 208,1 тыс. тонн, из них твердых веществ -46,3 тыс. тонн, диоксида серы - 33,5 тыс. тонн, оксида углерода - 94,0 тыс. тонн, оксида азота — 26,4 тыс. тонн, углеводородов - 1,6 тыс. тонн. На предприятиях области улавливается 707,0 тыс. тонн загрязняющих веществ, из них утилизируется 305,9 тыс. тонн. Наибольшая степень улавливания на предприятиях строительных материалов - 99,3%, химической и нефтехимической промышленности - 75,2%, электроэнергетики - 82,2%о (табл. 2.2, 2.3). Особую озабоченность вызывает загрязнение атмосферного воздуха Тулы соединениями тяжелых металлов, так как концентрации многих из них превышают предельно допустимые значения. Среди них наиболее распространенные свинец, марганец и его соединения, окись алюминия, никель, хром, в отдельных местах медь, окись магния, оксид цинка, оксид железа, оксид кальция [67].
Комплексная оценка геоэкологического состояния горнопромышленных районов методом анализа иерархий экологических и эпидемиологических взаимосвязей
Многие территории области по одному или нескольким экологическим показателям могут быть отнесены к зонам, опасным для жизни человека. В пределах таких зон население постоянно находится под воздействием высокой экологической нагрузки. Именно в таких зонах наблюдается не только наиболее низкие показатели здоровья как взрослых, так и детей, но и рост заболеваемости (новообразования, болезни эндокринной системы, крови и кроветворных органов, нервной системы и органов чувств, системы кровообращения, мочеполовой системы, костно-мышечной системы и др.). Достаточно детальное изучение медико-экологической обстановки в Тульской области началось в 1986 году, после аварии на Чернобыльской АЭС [1]. Но при этом основное внимание уделялось радиоактивному загрязнению на пострадавших территориях. С целью выявления основных медико-экологических проблем была разработана «Программа оздоровления экологической обстановки и охраны здоровья населения на 1993-1998 годы». Не смотря на то, что решение предусмотренных программой вопросов были затрачены большие средства и время, экологическая обстановка в области, даже в пределах зон с высокой степенью неблагополучия, остается слабо изученной. До настоящего времени нет полной и достоверной картины, отражающей качество окружающей среды в масштабах всей области, районов, крупных населенных пунктов. Не изучены с необходимой детальностью природное и антропогенное загрязнение, особенно его локализации, изменение содержания различных токсикантов во времени и пространстве, особенности их миграции и вторичного перераспределения, комплексное воздействие на человека. Согласно методике, разработанной на кафедре Аэрологии, охраны труда и окружающей среды, в рамках настоящей работы под экологической системой понимается человеческая популяция (население) во взаимосвязи с окружающей средой территории, подвергающейся техногенному загрязнению. Подобная система может быть качественно и количественно описана некоторым множеством показателей ее состояния, называемых далее показателями экологического состояния. Очевидно, что данные показатели должны отражать состояние обеих основных частей системы. В основу предлагаемого метода положено попарное сравнение значимости параметров, характеризующих экологическое состояние территории, используемое для получения сравнительных оценок исследуемых объектов в методе анализа иерархий. К числу показателей, непосредственно характеризующих популяцию, должны быть отнесены медико-биологические, генетические (наследуемые), демографические и т.п.,показатели.
При этом, руководствуясь рекомендациями, разработанными ВОЗ, учитывается, что социально-экономические факторы, наряду с факторами окружающей среды, а также генетическими, являются основными составляющими причин нарушения здоровья населения, приводящих к смерти (табл. 2.11). Для описания экологического состояния территории необходимо использовать прежде всего показатели загрязнения, климатические, ландшафтно - географические, социально-экономические, административно -территориальные и т.д. Согласно методике, разработанной на кафедре Аэрологии, охраны труда и окружающей среды, на первом этапе целесообразно ограничиться небольшим количеством показателей, наиболее доступных для натурных наблюдений и не приводящих к чрезмерному усложнению состава и структуры программного и математического обеспечения, но в то же время характеризующих основные части экологической системы и взаимодействие между ними. Кроме того, для построения иерархических связей системы необходимо выделить зависимые переменные, характеризующие физиологические изменения в организме, и относительно независимые переменные описания, в первую очередь, окружающей среды, включая саму территорию. К последним также следует отнести и генетические наследуемые показатели популяции. Таким образом, в число независимых переменных включены те показатели, которые могут быть использованы как исходная информация (причина изменения) для других показателей, а в качестве зависимых показатели, являющиеся конечным результатом (следствием) действия прямо или опосредованно независимых переменных. Для оценки степени влияния загрязнения окружающей среды на уровень заболеваемости населения (тесноты взаимосвязи этих показателей) предложено использовать регрессионные зависимости, связывающие.по-парно отдельный показатель заболеваемости с отдельным показателем загрязнения. В качестве исходной информации для проведения регрессионного анализа используется совокупная выборка данных натурных наблю- дений загрязнения окружающей среды и статистической информации об уровнях заболеваемости по всем элементам системы. В качестве количественной характеристики степени влияния загрязнения окружающей среды на уровень заболеваемости населения предложено использовать выборочное корреляционное отношение, рассчитываемое на основе попарных уравнений регрессии показателя заболеваемости на показатель загрязнения окружающей среды. Следовательно, в наиболее простом варианте в число независимых показателей необходимо включить перечень физических объектов, для которых будет проводиться оценка экологического состояния, в рамках рассматриваемой системы таковыми будут выступать населенные пункты, расположенные на загрязненной территории (также могут быть взяты и другие элементы административно - территориального деления); качественные показатели (виды) загрязнения различных элементов окружающей среды. С другой стороны, в качестве зависимых показателей целесообразно выбрать показатели заболеваемости населения, так как болезнь является одной из наиболее ярких форм физиологических изменений организма.
В то же время данные показатели должны быть по возможности наиболее тесно связаны с экономикой территории, другими словами предпочтительнее использовать показатели заболеваемости работающего, т.е. взрослого населения. Таким образом, иерархия, взаимосвязей в данной экологической системе -принимает вид, на котором использованы следующие символические обозначения: уровень А - экологического состояния элементов системы; уровень В - заболеваемость взрослого населения; уровень С - показатели загрязнения окружающей среды; уровень D - населенные пункты территории (элементы экологической системы). Для проведения попарных сравнений элементов на каждом уровне иерархии необходимо сопоставить каждому используемому показателю количественную оценку его влияния на выше расположенный уровень иерархии. Так как в качестве основной оценки экологического состояния в предыдущем разделе были выбраны показатели заболеваемости взрослого населения, то влияние элемента уровня В может быть количественно охарактеризовано числом случаев соответствующего вида заболеваний на 1000 человек населения, которое и является количественной характеристикой элемента Bj, а следовательно, и исходной информацией для проведения попарных сравнений на уровне В. Количественные характеристики уровня С должны отражать степень влияния каждого элемента этого уровня на каждый элемент следующего уровня В, или другими словами, эти характеристики должны быть прямо пропорциональны степени тесноты взаимосвязи между элементами уровней В и С, т.е. между величиной показателя загрязнения и уровнем конкретного вида заболеваемости. При выборе данных характеристик необходимо учитывать специфические особенности исследуемой взаимосвязи, обусловленные конкретными условиями загрязнения территории, генетическими особенностями ее населения, а также возможными синергически-ми эффектами. Все это предполагает осторожность при перенесении результатов лабораторных экспериментов на конкретную популяцию и предпочтение использования результатов статистической обработки баз данных, полученных на изучаемой территории. В последнем случае, учитывая, что метод основывается на проведении попарных сравнений, можно ограничиться в первом приближении количественной характеристикой взаимосвязи между парами ВІ И С,. Количественными характеристиками элемента уровня D по аналогии должны являться числовые значения показателей уровня В, измеренные на территории этого элемента, т.е. числовые значения уровня данного вида загрязнения территории элемента.
Построение модели отклика элементов кровеносной системы на влияние компонентов окружающей среды.
После получения экспериментального материала наблюдений за здоровьем населения горнопромышленных регионов, на основе анализа этого материала получены результаты, касающиеся механизмов взаимодействия антигенов и антител на различном уровне детализации: от макроскопического до внутриклеточного генетического. Эти результаты позволили подойти к построению математических моделей иммунных процессов отклика элементов кровеносной системы на влияние компонентов окружающей среды. В настоящем разделе будет построена и исследована математическая модель отклика элементов кровеносной системы на влияние компонентов окружающей среды. Предложенная математическая модель, разумеется, является весьма приближенной и требует детализации. Однако уже в таком виде она позволяет связать различные факторы, существенные для динамики подобного отклика. Возможно также, что отдельные результаты теории будут использованы для поиска эффективных методов профилактики. Следует отметить, что данная модель усреднена для большой группы людей. Математическая модель будет построена на основе соотношений баланса для каждого из компонентов, участвующих в иммунном ответе. Именно ввиду такой концепции частные особенности функционирования иммунной системы не оказываются существенными для анализа динамики отклика, а на первый план выступают основные закономерности протекания защитной реакции организма. Предполагается, что защитными компонентами организм располагает. Они называются антителами. В этой модели также предполагается, что организм располагает достаточными ресурсами макрофагов, утилизирующих продукты иммунной реакции, а также других неспецифических факторов, необходимых для нормального функционирования иммунной системы. В связи с этим задача ограничивается рассмотрением трех компонентов: антигена, антитела и плазматической клетки, производящей антитела. Следует также отметить, что при иммунном ответе большое значение имеет степень поражения органа, подверженного атаке антигенов, поскольку оно в конечном итоге приводит к снижению активности иммунной системы. Это должно быть отражено в математических моделях.
Таким образом, считается, что основными действующими факторами отклика кровеносной системы на внешнее влияние окружающей среды являются следующие факторы [99]: суммарная концентрация токсичных компонентов, поступающих в кровь из окружающей среды C(t); концентрация антител в организме K(t). Под антителами подразумеваются субстраты иммунной системы, нейтрализующие токсичные компоненты, поступающие в кровь из окружающей среды (иммуноглобулины); концентрация плазмоклеток P(t). Это популяция носителей и продуцентов антител (иммунокомпетентные клетки и иммуноглобулинопроду-центы); относительная характеристика поражения кровеносной системы x(t) -латентный период, в течение которого собственная антиоксидантная система организма способна бороться с прооксидантами внешней или внутренней среды. За малое время dt суммарная концентрация токсичных компонентов, поступающих в кровь из окружающей среды, изменится на величину dC. Такое приращение концентрация токсичных компонентов обусловлено, во-первых, поступлением этих компонентов в кровь человека из окружающей среды и, во-вторых, нейтрализацией токсичных компонентов в крови человека антителами. За время dt в кровь поступает количество токсичных компонентов, равное (3Cdt, где (3 - кинетический коэффициент, характеризующий интенсивность массообмена между кровеносной системой и окружающей средой. Количество токсичных компонентов, нейтрализованных в кровеносной системе антителами за время dt, будет равно yKCdt, где у - кинетический коэффициент, характеризующий вероятность нейтрализации токсичного компонента антителами при встрече с ним. Тогда уравнение баланса для суммарная концентрация токсичных компонентов будет иметь вид: Следовательно, скорость изменения суммарной концентрации токсичных компонентов, поступающих в кровь из окружающей среды, будет описываться следующим уравнением: В соответствии с гипотезой формирования каскадных популяций плазмоклеток иммуннокомпетентный В-лимфоцит дает начало каскадному процессу образования клеток, синтезирующих антитела, нейтрализующие токсины данного сорта. Под антителами понимаются субстраты, способные связываться с токсинами. Превышение среднего количества плазмоклеток Р , характерного для здорового организма, можно задать следующим балансовым соотношением: где її - время, в течение которого формируется каскад плазмоклеток; а -коэффициент, учитывающий вероятность одновременной реализации трех следующих событий: встреча токсина с антителом, возбуждение каскадной реакции, скорость образования новых клеток; jip - коэффициент, равный величине, обратно пропорциональной оценке математического ожидания количества плазматических клеток.
Первый член в правой части уравнения (3.3) описывает генерацию плазмоклеток. Второй член в этом соотношении описывает уменьшение числа плазматических клеток за счет старения. Из балансового соотношения (3.3) следует дифференциальное уравнение для скорости изменения суммарной концентрации токсичных компонентов, поступающих в кровь из окружающей среды, которое имеет вид: Оценим баланс антител, реагирующих с токсичным компонентом. Очевидно, что за время dt количество антител измениться на величину dK. Это изменение является следствием генерации антител плазменными клетками и уменьшения количества антител за счет связи с токсинами, а также уменьшения количества антител за счет старения. За время dt генерация антител плазменными клетками количественно будет равна у?дх., уменьшение количества антител за счет связи с токсинами будет равно rjyKCdt, а уменьшение количества антител за счет старения составит AXdt. Тогда ба- лане антител, реагирующих с токсичным компонентом можно записать в следующем виде: Скорость изменения количества антител в соответствии с (3.5) можно представить следующим образом: Уравнения (3.2), (3.4) и (3.6) не учитывают ослабления жизнедеятельности организма при наличии в нем токсинов, связанного с уменьшением активности органов, обеспечивающих поставку иммунного материала: лейкоцитов, антител и др., необходимых для нейтрализации токсичных компонентов. Введем предположение о том, что производительность этих органов связана с характеристикой поражения крови. Пусть М - характеристика здоровой кровеносной системы, a Mi - соответствующая характеристика пораженной кровеносной системы.
