城市重大危险源免疫调研报告

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为了更好地管理和控制城市重大危险源，在建立城市重大危险源的应急管理网络模型的基础上，利用生物免疫系统网络和城市重大危险源管理网络的相似性，采用生物免疫系统的相关理论和方法，对城市重大危险源的免疫机制进行了研究；根据城市重大危险源应急管理网络模型和城市重大危险源免疫机制，建立城市重大危险源应急网络的免疫模型，为加强对我国城市重大危险源的管理提供策略和方法。

0引言

近年来，随着我国经济的高速发展，城市人口不断增加，城市规模不断扩大。伴随着城市的发展，城市的安全形势也变得十分严峻，尤其是火灾、爆炸、毒物泄漏等由于对重大危险源管理不善而造成的重大恶性事故不断发生，造成的经济损失和社会心理创伤十分巨大。据统计，全国每年因公共安全问题造成的经济损失高达6500亿元，约占全国gdp总量的6％，其中安全事故引发的损失大约为2500亿元。在联合国的一项统计中也显示，目前世界各国平均每年工业事故经济损失约占国民生产总值的2．5％，预防事故和应急救援措施的投入约占3．5％，共计6％统计数据表明，巨大的经济损失几乎都发生在国民经济发展中占有特殊地位、人口集中、经济文化比较发达的城市，事故灾害带来的连锁效应十分明显一。

在我国gb18218-2000《重大危险源辨识》标准中，将“重大事故”定义为：“工业活动中发生的重大火灾、爆炸或毒物泄露事故，并给现场人员或公众带来严重危害，或对财产造成重大损失，对环境造成严重污染”；对“重大危险源”的定义则是：“长期地或临时地生产、加工、搬运、使用或贮存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元”，单元指一个(套)生产装置、设施或场所，或同属一个工厂的且边缘距离小于500m的几个(套)生产装置、设施或场所。

随着国家和人民对重大危险源问题的日益重视，如何处理好城市重大危险源问题，已经成为我国城市经济发展过程中必须面临的一项紧迫课题。生物免疫系统是高度进化的非常复杂的智能系统，具有的分布式、自适应和动态平衡能力等良好特性，与城市重大危险源管理网络具有一定的相似性，可以借鉴用来建立具有人工免疫功能的城市应急管理系统。

笔者是基于生物免疫系统网络和城市重大危险源管理网络的相似性，将生物免疫的概念和机制引入城市重大危险源应急管理体系，在生物免疫系统理论的基础上，将系统研究城市重大危险源应急网络模型、城市重大危险源免疫机制和城市重大危险源免疫模型。通过对城市重大危险源免疫机制的研究，有助于更好地管理和控制城市重大危险源，促进城市持续、健康、和谐的发展。

1生物免疫系统理论

生物免疫系统是一个非常复杂的自适应系统，可保护生物机体不受外部病原体侵害，并将体内所有的细胞或分子分成或者属于自己的种类(自体细胞)，或者属于外部来源的非自体分子种类。免疫系统不依赖任何中心控制，具有分布式任务处理能力，具有在局部采取行动的智能，也通过起交流作用的化学信息构成网络，进而形成全局观念。生物免疫系统多种多样，具有独特性。免疫系统与生物机体其他系统联合作用，从而保证了生命体运行规律的稳定。免疫系统的主要功能是：免疫防御、免疫稳定和免疫监督。免疫系统基本元素包括巨噬细胞、淋巴细胞及其抗体，抗体识别特定抗原并清除抗原。人体系统具有大量发达的抗体系统，能够处理不断变化的环境。

免疫系统的功能主要由免疫细胞完成，b细胞和t细胞是免疫细胞的两种主要类型，两者都属于淋巴细胞。

b细胞由骨髓产生，并通过分泌抗体(antibody)与抗原(antigen)相结合，实现抗原的清除。

t细胞由胸腺产生，在免疫反应过程中能刺激和抑制b细胞的增殖和分化，对免疫调节起着重要的作用。

图1是satoshiendoh(1998)给出的一个生物免

疫系统示意图。

免疫系统可分为先天性免疫系统和适应性免疫系统。

先天性免疫系统是生物在种系发育和进化过程中逐渐建立起来的一系列天然防御功能，其特点是与生俱有的，能传给下一代，无特异性，对各种病原体都有一定的防御功能。

适应性免疫系统在“初次响应”之后，可记住病原体，当再次遇到时会产生“再次响应”，迅速而有效地消除病原体。

生物免疫系统是高度进化的智能系统，它具有

如下特点：

1)分布式系统。生物免疫系统没有中央控制器，它由广泛分布于全身的免疫细胞组成，该类免疫细胞通过时间和空间上的分布式网络结构实现各种免疫功能。

2)自适应系统。自然界中存在的抗原种类远远多于生物体内的抗体种类，因此，侵入生物体内的抗原具有不可预知性。但免疫系统会通过免疫细胞的增殖和分化作用，不断地产生新的抗体，最终生成适合的抗体来消灭抗原，从而动态地适应外界环境的变化。

3)动态平衡系统。在免疫应答过程中，免疫系统内部各免疫细胞之间、抗原与抗体之间、抗体与抗体之间形成一个相互作用的动态平衡网络体系，使免疫应答维持合适的强度。

4)具有学习和记忆功能。生物免疫系统具有两种类型的免疫应答：初次免疫应答和二次免疫应答。当抗原第一次侵入生物体内就会引发初次免疫应答，使免疫系统产生抗体消灭抗原。在该过程中，免疫系统通过学习抗原产生记忆细胞。如果相同类型的抗原再次入侵时，二次免疫应答被触发，免疫系统通过唤醒记忆细胞，在比初次免疫应答短的时间周期内产生大量的抗体消灭抗原。

5)具有识别功能。生物免疫系统具有辨认“自己”和“非己”的特殊识别能力。对于“非己”的抗原，免疫系统能启动免疫应答来排除异己；而对于“自己”的组织细胞，免疫系统能保持免疫无应答，形成免疫耐受，维护生物体内环境的稳定。

生物免疫系统具有的分布式、自适应和动态平衡能力，可用来借鉴建立人工免疫网络模型，为城市重大危险源应急管理体系建设提供一种新颖而有效的思路和方法。

2城市重大危险源的免疫机制和免疫模型

2．1城市重大危险源应急网络模型

在图3中，建立了城市重大危险源应急网络模型。在模型中，不仅更加注重危险源监控的严密性，而且城市应急管理主体之间的沟通更加频繁、职责更加明确。

2．1．1城市安全生产监督部门

在城市重大危险源应急网络中，城市安全生产监督管理部门主要负责城市重大危险源的综合监测与风险评估，它的职责是保障城市不受企业安全问题的威胁，向城市应急管理中心传递危情，并为城市应急管理中心的预警决策提供决策支持依据。

2．1．2消防等城市应急服务部门

面对危机，消防、公安、医疗、交通、通讯等部门的职责是负责城市应急指挥中心统一指挥下的应急作战。在城市应急网络中，上述部门承担着两项任务：接收预警和报警，应急备战；提供资源，实施预警。

首先，各部门的主要职责是回应来自各方的预警信号和报警，迅速加入到应急备战与战斗中，收集危机信息、提供可调度资源。在决定向公众预警信号后，除了媒体与通讯部门之外，各部门除了自身的常规职能外，还必须承担提供预警资源、执行预警任务的工作。

2．1．3危险源企业

危险源企业是危险源的生产者或消耗者，是风险、危机、事故甚至是灾难的发源地，同时也是它们的直接受害者。在城市重大危险源应急网络中，企业作为危险源的拥有者，其主要任务是危险源的监测、控制、上报以及报警等。

2．1．4其他企业、单位和组织

其他企业、单位和组织也是城市的一个重要组成部分，也应该在城市重大危险源应急网络中起到重要的作用。面对危机事件，其他企业、单位和组织可以帮助收集情报，发现危机存在的前兆，传递潜在危机的信息，引起有关部门注意，防范危机的爆发。同时还可以提供相应的应急资源，以更好地实现应急救援。

2．1．5城市应急指挥中心

城市应急指挥中心是城市应急管理的临时组织，它由政府直接领导，在应急作战中取代城市应急管理中心的地位，负责协调应急管理主体问的关系，发挥统一指挥、协调行动的作用。在城市重大危险源应急网络中，城市应急指挥中心负责最终的预警决策与启动。

面对刚刚开始或即将到来的危机，城市应急指挥中心的决策者们必须迅速对事态的严重性和发展进行分析，作出是否向公众发出警报、向哪些公众发出警报、借助什么预警方式、什么样的预警信息、哪些资源可以利用的决策。

2．1．6城市应急管理中心

城市应急管理中心是城市管理的常设机构，是城市危机管理的权威部门，作为城市危机管理和应急管理的统筹规划者，在应急管理中负责城市危机预警、制定工作计划、举行应急训练等。在城市重大危险源应急网络中，城市应急管理中心的职责主要包括：制定预警方案、编制应急预案和预警。

2．1．7城市应急管理研究中心

城市应急管理研究中心作为城市危机管理的研究机构，旨在为城市各部门提供指导和帮助。在城市重大危险源应急预警网络中，城市应急管理研究中心的任务是针对城市重大危险源和危机向求助方提供专家级的帮助和支持。一方面指导危险源的监控、评估，为应急预警提供决策支持；

另一方面利用信息技术，研究、设计与开发现代化的监控、评估和预警系统，从而提升城市的应急预警能力。

2．2城市重大危险源免疫机制

城市重大危险源应急网络与人体免疫网络都具有分布式、协同性、动态性等特征，可以从生物免疫机制中得到借鉴，形成如图4所示的城市重大危险源应急管理的免疫机制。

2．2．1重大危险源辨识机制

政府主管部门和权威机构在物质毒性、燃烧、爆炸特性和事故易发性等危险性基础上，规定出要重点监控的危险物质或高能量设施及其临界量标准。即首先应明确事故预防要防什么、安全管理管什么、应急救援的对象是什么。只有在相关标准的指导下，才能更好地进行危险源的辨识。危险源辨识的方法很多，各种方法从切入点和分析过程上，都有其各自的适用范围或局限性，在辨识危险源的过程中，使用一种方法不足以全面地识别其所存在的危险源，必须综合地运用两种或两种以上的方法。目前常用的危险源辨识方法包括：询问交谈、问卷调查、现场观察、查阅有关记录、获取外部信息、工作任务分析、材料性质和生产条件分析、系统安全分析和风险评价法等。从某种程度上说，scl(检查表)、hazop(危险可操作性研究)、eta(事件树)、m(事故树)是比较规范的危险源辨识的方法。

2．2．2重大危险源监测和预警机制

监测和预警机制是城市重大危险源免疫机制的重要组成部分。对于城市系统内部的重大危险源，必须进行实时地监测。当危险发生时，必须及时地预警。首先，建立一套完整的安全评价指标体系，从城市重大危险源应急管理网络的各个环节完善对危险源的监测和预警体系。其次，建立和完善城市重大危险源应急管理的知识库，将应急预案、应急后的经验和教训存到知识库，方便以后更好地进行危险源识别、监测和预警。

2．2．3免疫耐受机制

免疫耐受是指机体免疫系统接受某种抗原作用后产生的特异性免疫无应答状态，是免疫应答的一种特殊类型。对某种抗原产生耐受的个体再次接受同一抗原刺激后，不能产生用常规方法可检测到的特异性体液免疫或细胞免疫应答，但对其他抗原仍具有正常的免疫应答能力。正常免疫耐受机制的建立对维持机体自身稳定和进行免疫调节具有重要意义。城市重大危险源应急管理网络在对可能的危险源进行免疫识别后，当结果被认为是“自己”的时候，就会实行免疫耐受，对所识别的对象不采取任何措施。这种免疫耐受行为，使得城市应急免疫系统在对系统发生的可疑对象进行识别后，作出比较合适的行为，不会对城市系统存在的非危险对象作出过多的反应，这样可以节省城市系统中的很多资源，可以提高城市系统运行的效率。

2．2．4免疫记忆机制

当城市系统初次遇到一种危险对象时，系统需要一定的时间进行学习和调整以更好地识别危险对象，并在识别结束后以最优解决方案的形式保留对该危险对象的记忆信息。而当城市系统再次遇到相同或者结构相似的对象时，在联想记忆的作用下，其应答速度大大提高。免疫记忆对应于再次免疫应答和交叉免疫应答，而城市重大危险源应急网络的交叉免疫应答是城市系统对结构相似的危险对象所产生的免疫应答。免疫记忆属于联想式记忆，可以加快城市系统的学习进程并提高学习质量。免疫记忆是提高城市重大危险源网络运行效率的一种非常有效的手段。

2．3城市重大危险源免疫模型

运用城市重大危险源应急管理的免疫机制，并将多智能主体理论引用到城市重大危险源应急网络中，可以建立城市重大危险源免疫模型。在模型中，不同形式的主体都是面向危机，围绕可用的信息和资源进行协同性活动，不同主体的功能和处理能力是不同的，主要分为以下主体结构(见图5)：

1)监测主体。该主体是时刻保持警惕的，并与环境交互作用，具有特殊的目的。当监测环境状况变化时，如出现危险、错误、异常等状况，监测主体会及时作出反应。对应人体免疫系统中具有监测作用的抗原提呈细胞(ayc)，而在城市系统中，监测主体对应的是危险源企业等城市应急管理主体，也包括各种先进的监测系统，如gis，gps等。

2)行动主体。根据自己的任务，包括在制定决策或者执行特殊任务中，对应b和t淋巴细胞这些人体免疫系统中最重要的效应细胞。城市系统中的行动主体就是当危险和灾难发生时，采取指挥决策行动的各方面组织，其中最主要的就是政府机构和公共应急组织，包括城市应急管理中心、城市应急指挥中心等城市应急管理主体。

3)通信主体。作为信息载体或者交涉者，用于保持其他主体之间的联络。它们对应自然免疫系统中t细胞分泌的淋巴因子，也就是起第二信号作用的因子。城市系统中的通信主体的功能，主要由城市重大危险源应急网络模型中的通讯部门完成，通讯部门中尤其关键的就是信息资源共享平台和信息处理平台。

4)辅助主体。可以被监测主体或者行动主体通过通信主体激活，一旦被激活，它们会报告情况。对应免疫系统中的t辅助细胞，它辅助b细胞完成清除抗原的任务。城市中的每个组织、机构都可能成为辅助主体，当灾难发生需要他们帮助的时候，他们就应该能够协助政府和相关组织应对和处理问题。像社会志愿者组织，非危险源企业的其他企业组织和单位都可能起到辅助主体的作用。

5)杀伤主体。该主体能够迅速采取行动、处理危机。它们可以通过通信主体被多个主体激活，从而防止实际危机。对应免疫系统中的t杀伤细胞，被激活后，可迅速采取行动、处理危机，并进行救援。城市系统中的杀伤主体就是直接面对危险和灾难并进行处理的人和物及其组合，尤其是指消防、医院等城市应急管理主体。

6)抑制主体。可以被行动主体通过通信主体激活，但是通常将抑制其他任何主体可能进一步采取的行动。对应人体免疫系统中的t抑制细胞，抑制功能性细胞的活动。在城市系统中，其抑制主体发挥的作用主要在于协调和抑制危险的进一步恶化及扩散，维持城市系统的稳定。像公安部门在出现危险时维护社会治安和稳定，交通部门协调道路交通，都避免了城市危机的进一步扩散，起到了抑制主体的作用。

在城市应急管理体系中，各个城市应急管理主体能够充分整合城市系统中的各种信息，最大程度地共享应急管理资源，在整体上实现信息协同、资源协同和流程协同，提高整座城市应对危机的免疫功能

3结论

由于任何一座城市都是一个复杂的动态系统，因此，它对系统的城市应急管理工作提出了更高的要求，而且伴随着城市的快速发展，城市重大危险源应急管理工作已经变得越来越重要。笔者利用生物免疫系统网络及生物免疫概念与机制，引入城市重大危险源管理进行研讨，可以得到以下几点结论：

1)基于生物免疫系统的各种优良特性，在生物免疫系统理论的基础上，对城市重大危险源免疫机制开展研究，旨在研究构建一个智能化城市应急管理免疫模型。

2)重点研究城市重大危险源应急网络模型，系统分析城市重大危险源应急免疫机制，研究并构建了城市重大危险源免疫模型。

3)研究表明：基于城市重大危险源免疫模型的城市应急管理机制，可以更好地管理城市重大危险源，最大限度地降低城市的危险度，更好地保障城市的安全与稳定，促进城市健康、可持续发展。