前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇藥劑學發(fā)展史范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發(fā)現更多的寫作思路和靈感。
市領導劉同志、陳同志、洪同志、邵同志、黃同志、徐同志、鐘同志、詹同志、杜同志、蘇同志、黃同志、臧同志、陳同志,市紀委,市直有關部門、各區(qū)負責人,在各高校,我市中小學、幼兒園負責人及教師代表參加會議。市政協(xié)主席、市委教育工委書記陳同志主持。
于同志在講話中充分肯定了近年來我市教育工作取得的成績。他指出,加快教育改革發(fā)展,是推動我市科學發(fā)展新跨越的迫切需要,是滿足人民群眾新期盼的必由之路,是提升教育水平質量的內在要求。我們要認真學習、深刻領會全國和全省教育工作會議精神,提高思想認識,切實增強加快教育改革發(fā)展的責任感和緊迫感。
于同志強調,要把握工作重點,加快推動門教育科學發(fā)展:
一要以健全機制為抓手,推動教育優(yōu)先發(fā)展。要做到“四個優(yōu)先”,即工作上優(yōu)先部署、資金上優(yōu)先投入、資源上優(yōu)先配置、績效上優(yōu)先考核,做到“四個確保”,即確保教育財政撥款增長明顯高于財政經常性收入增長,確保生均公用經費位于全國上游水平,確保全市財政教育支出占一般性預算支出的比例高于中央核定我市的比例,確保教育投入增長高于地區(qū)生產總值增長。
二要以促進公平為目標,推動義務教育均衡發(fā)展。重點要推進“五個均衡”:
一是布局均衡,盡快形成與島內外一體化相適應的教育資源布局;
二是投入均衡,加大農村教育投入,改(擴)建一批中小學;
三是師資均衡,實行全市公辦中小學教師“同城同薪”、“同城同編”,完善教師合理流動機制;
四是質量均衡,加快提高農村薄弱校教學水平和辦學質量;
五是機會均衡,今明兩年要做到“三個完全、一個提高”,即全市城鄉(xiāng)公辦和民辦義務教育完全免費,全市義務教育公用經費標準完全統(tǒng)一,全市義務教育學校標準化完全實現,重點保障貧困家庭子女就近上公辦校,實現進城務工人員子女接受公辦義務教育比例大幅度提高。
三要以提高質量為核心,實現教育優(yōu)質發(fā)展。要努力提高各級各類教育質量。學前教育要加快普及,重點加強城市新建小區(qū)配套幼兒園和農村幼兒園建設;義務教育要深化基礎教育課程改革。要努力提高教育服務發(fā)展能力。
四要以素質教育為主題,促進人的全面發(fā)展。要堅持德育為先、能力為重、全面發(fā)展,把社會主義核心價值體系融入教育的各個方面,促進學生德智體美勞全面發(fā)展。
于同志要求,要加強組織領導,確保教育改革發(fā)展各項任務全面落實。要強化教育工作責任,及時研究解決教育改革發(fā)展中的重大問題;重視教師隊伍建設,進一步提高教師的地位,改善教師的待遇;各級各有關部門要加強協(xié)調配合,為教育改革發(fā)展提供優(yōu)質服務和有力保障。
市委副書記、市長劉同志就《綱要》的重點作了說明,并提出工作要求。他說,《綱要》提出了我市“年前,率先實現教育現代化,率先形成學習型社會,進入全國教育強市和人力資源強市前列”的總體目標,提出了我市今后10年教育發(fā)展的七大任務,包括高水平全面普及學前教育、推進義務教育高質量均衡發(fā)展、推動高中教育多樣化發(fā)展等。
1、現代生物技術革命和藥學發(fā)展
以分子生物學為基礎的現代生物技術的發(fā)展,為藥物的研究和開發(fā)開辟了一條前景廣闊的道路,近幾十年的發(fā)展史雖很短暫,但進展神速,內容豐富。回顧現代生物技術發(fā)展歷程,可以看到,現代生物技術的發(fā)展,是由于受到藥學進步發(fā)展的影響;這中間體現了社會因素、現代生物技術及藥物發(fā)展的相互促進;因此,探討分析現代生物技術的發(fā)展,就要從藥學應用的歷史背景入手,通過系統(tǒng)的分析,對現代生物技術在藥學中應用,利用高科技手段,才能做出客觀的評價,使現代生物技術為小康社會服務,并總結歷史發(fā)展過程中的經驗教訓。充實現代生物技術發(fā)展的史學內容,有助于應對現代生物技術革命和藥學發(fā)展中的挑戰(zhàn),期望還可以為生物科技領域的自主創(chuàng)新提供理論和經驗支持。
2、我國生物技術產業(yè)的發(fā)展趨勢
改革開放30多年來,隨著我國現代科學技術的發(fā)展、經濟發(fā)展的體制環(huán)境發(fā)生了重大變化,現代生物技術水平邁上了一個大臺階;由于廣大人民生活水平的提高,出于健康保健的需求,促進了現代生物技術的發(fā)展,使現代生物技術,在社會主義市場經濟中得到高速發(fā)展。近年美國已經形成五大生物技術產業(yè)區(qū),他們的產品會在一段時間里,會繼續(xù)在全球的科技革命中保持領先地位,引領世界沖向科技界的高峰。同時,在現代生物技術里,產品中下游的分離技術、純化技術多與化工技術密切相關,因此可以預見,生物技術產業(yè)將會成為化工產業(yè)的重中之重。相信在不久,就會有許多新型的、利用現代生物技術的高檔新型活性微生物及制品,成為世界人民的主要食品的添加劑。
2.1現代生物技術產業(yè)化的影響
在近十幾年間,現代生物技術的發(fā)展,已經被世界科技界認定為重點發(fā)展領域,美國生物技術已經成為投資熱點。在2000年美國的生物技術工業(yè),就獲得330億美元投資,2001年提高到410億美元,從投資額的增長中,可以看到美國投資者對生物技術企業(yè)前景的看好,也認定現代生物技術比其他高技術企業(yè),在今后的幾十年,一定具有更長期的利潤空間。從金融市場的投資傾向分析,人類基因的發(fā)展由于得到各國的重視,成為股市中的概念股,得到股民的追捧。中國,應用基因工程對優(yōu)良農林牧漁新品種的創(chuàng)新,也得到高速的發(fā)展,對中國經濟結構調整必將取得重要作用,培育新產業(yè)生物技術的發(fā)展,如新型獸用疫苗、活性蛋白與多膚、醫(yī)藥用酶、微生物次生代謝產物(抗生素等),已經成為我國開拓新領域的必由之路,這是中國經濟結構調整的必然對策。
在我國市場經濟的發(fā)展中,現代生物產業(yè)發(fā)展,必將通過不同方式促進中國國民經濟發(fā)展:現代生物產業(yè)的發(fā)展,豐富了國民經濟的產業(yè)構成,并在整體上增強了國民經濟體系的穩(wěn)定性。將在我國小康社會的建設中,改善其在世界經濟交往中的形象,提升我國在世界經濟市場的競爭力。
2.2生物技術產業(yè)市場競爭的影響
近年來,為提高我國醫(yī)藥企業(yè)自身競爭能力,為了保證人民的身體健康,我國在醫(yī)療保障方面投入了大量資金,在制藥企業(yè)的發(fā)展中實施了聯(lián)合或重組,可以使我國的生物技術產業(yè)化,轉變?yōu)橐允袌鰹閯恿Α⒁再Y本資源優(yōu)勢配置為中心的市場模式。可以預見,我國在醫(yī)藥領域的生物技術的發(fā)展,通過企業(yè)的聯(lián)合或重組,必將很快形成現代生物技術與藥學發(fā)展合作的優(yōu)勢,在世界領域的生物藥品市場與國外大公司同臺競爭。
2.3中國有不斷增大的醫(yī)藥消費市場。
我國居民目前的藥物消費水平還很低,據統(tǒng)計人均不到10美元,這與發(fā)達國家相比差距很大,當前中等發(fā)達國家人均藥物消費達到40~50美元,美國的人均藥物消費更高,可以達到300美元。隨著我國小康社會的實現,為健康買單的理念,將會激發(fā)現代生物技術與藥學的發(fā)展,未來的醫(yī)藥領域的生物技術的市場必將十分廣闊。1998年全國藥品消費總額約為1000億元,人均用藥80元人民幣左右。從我國消費對象的結構來看,我國社會正逐漸步入老齡化,從1979年我國的獨生子政策實施30多年,到2013年,我國60歲以上老年人口突破2億,到2050年左右,老年人口將達到全國人口的三分之一,“銀發(fā)潮”將對我國的經濟、社會、政治、文化發(fā)展產生深遠的影響。我國新農合制度已覆蓋約8.12億人,覆蓋率達98%以上。今年,新農合全國人均籌資達到340元,其中各級政府補助增加到人均280元,新農合總籌資額可達到2700億元。隨著我國小康社會的建設,農村合作醫(yī)療的進展已經得到高速發(fā)展,農民為健康藥品的消費,必將推動現代生物技術與藥學產業(yè)市場的發(fā)展。
學習實踐科學發(fā)展觀不能作為一次運動,而應作為長期要堅持的行動,作為明確方向、提高覺悟的必要而堅持不懈。
一是要突出解決發(fā)展理念的問題。樹立好字優(yōu)先、又好又快的發(fā)展理念,轉變片面追求發(fā)展速度、單純追求gdp的發(fā)展理念 。創(chuàng)新發(fā)展理念,轉變發(fā)展方式,就是要改變那種片面追求發(fā)展速度、不顧發(fā)展質量和效益、不惜浪費資源和破壞環(huán)境單純追求gdp的思維定勢,牢固樹立以人為本意識、全面協(xié)調可持續(xù)的發(fā)展意識。在發(fā)展方式的選擇上,應正確處理好與快的關系,樹立好字優(yōu)先、又好又快的發(fā)展理念,更加自覺地走科學發(fā)展道路。
二是要突出解決工作作風問題。科學發(fā)展觀貫穿著求真務實的精神和作風,是注重發(fā)展實效、講求發(fā)展效益的發(fā)展觀。深入貫徹落實科學發(fā)展觀,要求我們牢固樹立求真務實的政績觀,切實轉變形式主義的政績觀。應當看到,目前形式主義的政績觀在有的地方和部門還有相當的影響,有的領導干部干工作的出發(fā)點不是更多地為群眾辦實事、謀實利,而是更多地考慮個人的得失進退,熱衷于上項目、鋪攤子,搞華而不實、勞民傷財的“形象工程”。要強調科學精神和求實態(tài)度,教育和引導各級領導干部牢固樹立求真務實的政績觀,自覺按照科學發(fā)展觀的要求謀劃發(fā)展、推動發(fā)展、評價發(fā)展,堅持講實話、出實招、辦實事、求實效,凡是符合科學發(fā)展觀的就全力以赴地去做,不符合的就毫不含糊地去改,努力創(chuàng)造經得起實踐、人民、歷史檢驗的政績。
三是要突出解決敢闖敢試的問題。科學發(fā)展觀是適應新的發(fā)展實踐需要提出來的,是我們黨堅持解放思想、實事求是、與時俱進的產物和體現。深入貫徹落實科學發(fā)展觀,要求我們樹立銳意進取的思想作風,大力弘揚改革創(chuàng)新精神,以改革創(chuàng)新精神推動科學發(fā)展實踐。奮勇創(chuàng)新,自覺反對不求進取、得過且過,激勵廣大黨員干部不斷保持和增強蓬勃向上的朝氣、開拓進取的銳氣、不畏艱險的勇氣,在科學發(fā)展的道路上奮勇爭先、開拓進取、建功立業(yè)。
[關鍵詞]中藥復方;藥效物質基礎;關鍵科學問題
Substance basis research on Chinese materia medica is one of key scientific
problems of inheriting, development and innovation of Chinese materia medica
YANG Xiu-wei
(School of Pharmaceutical Sciences, Peking University, Beijing 100191, China)
[Abstract]The compound Chinese materia medica is the medication pattern of the traditional Chinese medicine for the disease prevention and treatment. The single Chinese materia medica (mostly in decoction pieces) is the prescription composition of the compound Chinese materia medica. The study of the effective substance basis of Chinese materia medica should be based on the chemical compositions of the compound Chinese materia medica as an entry point considering the different status of ″Monarch, Minister, Assistant, and Guide″ for a certain single Chinese materia medica in the different compound Chinese materia medica while substance basis research of a certain single Chinese materia medica should be a full component analysis as well as both stable and controllable quality. Substance basis research on Chinese materia medica is one of key scientific problems of inheriting, development and innovation of Chinese materia medica.
[Key words]compound Chinese materia medica; effective substance basis; key scientific problem
doi:10.4268/cjcmm20151719
中藥是以人種藥理學(ethnopharmacology)為基礎而發(fā)展起來的,在現代意義上的篩選開始之前就已經進行了為各種應用目的的臨床試驗/總結。由于這種臨床試驗/總結是以人種為對象,總結出的結果是科學的。中藥經歷了漫長的發(fā)展史,漢《神農本草經》最初記載中藥365種,唐朝《新修本草》增加了中藥114種,明朝《本草綱目》記載中藥1 892種。初刊于同治三年(1864年)的《本草綱目拾遺》,對《本草綱目》的藥物加以補充和訂正,增錄了藥物716種,吸收了不少民間藥物和外來藥物,加附篇收載中藥,總計921種。這些是傳統(tǒng)中藥,經歷了人種藥理學的考驗。其后不泛發(fā)展了一些中藥,但大多只能歸屬為“藥用植物”或“草藥”,很少經歷人種藥理學的嚴格考驗。本文以傳統(tǒng)中藥為對象,闡述其物質基礎研究是其繼承、發(fā)展、創(chuàng)新的關鍵科學問題。策略之一是中藥材、飲片突出全成分分析和穩(wěn)定性物質基礎研究,中藥復方突出藥效物質基礎研究。
1生藥和飲片物質基礎研究
1.1生藥的物質基礎研究
生藥是指純天然未經過加工或者簡單加工后的植物、動物和礦物等類中藥材,少數為人工制成品。因此,生藥是中藥的原料藥。依據藥品國際通行的“安全、有效、質量可控”三要素原則,生藥首先要具備此三要素,它們都與生藥的物質基礎相關。如安全性上,附子中的烏頭類生物堿,馬錢子中的士的寧類生物堿,鴉片中的嗎啡堿。有效性上,麻黃中鎮(zhèn)咳、平喘的有效成分為麻黃堿類生物堿。質量可控上,前述這些化學成分含量的多寡。由此推論生藥的物質基礎是中藥“安全、有效、質量可控”的先決條件。由于中藥應用很少像“獨參湯”那樣一味藥應用,基本為復方,每個生藥所含某一個和/或某一類化學成分在復方中的權重由該味藥在復方中的君、臣、佐、使的地位所決定,“藥有限,方無窮”,“藥有個性之特長,方有合群之妙用”。在某個中藥復方中起主導作用的某些分子或“分子群”,在另一個中藥復方中可能是次要的分子或“分子群”了。因此,生藥物質基礎研究科學、現實的做法必定是全成分分析。這種全成分分析是中藥領域的公益性事業(yè),決定了要采取“舉國體制”式的由國家相關部門統(tǒng)籌計劃安排,穩(wěn)步推進其進展。
1.1.1生藥的物質基礎研究與物種中藥基原植物具有多樣性,有其歷史原因。①不同科來源的中藥材。1963年版《中國藥典》同時收錄了木通科木通、毛茛科川木通(小木通Clematis armandii Franch.或繡球藤C. montana Buch.-Ham.的干燥藤莖)和馬兜鈴科關木通(東北馬兜鈴Aristolochia manshuriensis Kom.的干燥藤莖),作為木通應用,由于產量的原因應用最廣泛的是川木通和關木通。直至“馬兜鈴酸性腎病”提出后,引發(fā)了對木通、川木通和關木通物質基礎的深入研究,揭示出關木通含馬兜鈴酸和馬兜鈴內酰胺等,毒性大;木通不含馬兜鈴酸和馬兜鈴內酰胺,安全無毒<sup>[1]</sup>。2000年版和2015年版《中國藥典》木通項下收載木通科植物木通Akebia quinata (Thunb.) Decne.、三葉木通A. trifoliata (Thunb.) Koidz.或白木通A. trifoliata (Thunb.) Koidz. var. australis (Diels) Rehd.的干燥藤莖為木通的法定藥材。②同科不同屬來源的中藥材。如《中國藥典》土鱉蟲項下收載為地鱉Eupolyphaga sinensis Walker或冀地鱉Steleophaga plancyi Boleny的雌性干燥體,物質基礎不詳。③同屬不同物種來源的中藥材。如人參(Panax gingseng C. A. Mey.的根和根莖)和三七[P. notoginseng (Burk.) F. H. Chen的根和根莖]同為人參屬(Panax L.)植物,前者人參三醇型皂苷與人參二醇型皂苷的含量比為1∶2.75,含微量齊墩果酸型皂苷;后者人參三醇型皂苷與人參二醇型皂苷的含量比為3∶1,以20S-原人參三醇型皂苷為主,不含齊墩果酸型皂苷<sup>[2-3]</sup>,它們?yōu)椴煌闹兴幉摹"芡晃锓N不同的藥用部位。麻黃來源于麻黃科植物草麻黃、中麻黃或木賊麻黃的草質莖,功效為發(fā)汗解表等;麻黃根來源于草麻黃或中麻黃的根及根莖,功效為止汗固表。同物種不同部位,臨床運用各異。麻黃草質莖中主要生物堿以麻黃堿和偽麻黃堿為代表,而麻黃根中主要生物堿以大環(huán)精胺類生物堿為代表,物質基礎不同,作用截然相反。枸杞是茄科植物枸杞的成熟果實,傳統(tǒng)滋補藥,具有滋腎、潤肺、補肝、明目等作用;地骨皮是枸杞的地下根皮,清熱涼血藥,臨床上主要用于虛勞潮熱盜汗、肺熱喘咳、吐血衄血等出血性疾病,以及高血壓、糖尿病等。生藥物質基礎的研究有助于判斷物種的差異和同一物種不同部位藥用價值的取向。
1.1.2生藥的物質基礎研究與藥材的道地性與非道地性由于中藥材的優(yōu)質性沒有客觀和法定的依據,人們習慣將道地藥材稱為優(yōu)質藥材。道地藥材的化學組成除受該物種的遺傳因素控制外,還受該物種所處環(huán)境的脅迫。因此,根據標準道地藥材物質基礎化學組成的可視化圖譜,不是某個或某幾個,而是化學物質的指紋性,能夠甄別道地性與非道地性藥材。同時,研究道地藥材物質基礎與譜效學是否相關聯(lián),有助于判斷道地藥材的優(yōu)質性。物質基礎是“因”,優(yōu)質性是“果”。
1.1.3生藥的物質基礎研究與中藥材規(guī)范化種植/養(yǎng)殖由于中藥材主要來源于植物、動物和礦物,決定了其種植/養(yǎng)殖是實現可持續(xù)性利用、發(fā)展的必然選擇。近年來大中藥產業(yè)鏈的形成和不斷延伸,加劇了天然資源的不斷減少和枯竭,資源問題面臨挑戰(zhàn)。“九五”末期開始,國家采取建設中藥現代化科技產業(yè)基地和規(guī)范化種植/養(yǎng)殖(GAP)基地來緩解資源問題的壓力和提高中藥現代研究水平,對常用或急需、瀕危的120余種中藥材開展了引導性GAP工作,面積不斷擴大,也極大地調動了中藥制藥企業(yè)和跨國集團參與中藥材GAP基地建設工作,經過科技創(chuàng)新的持續(xù)推進,常用中藥材生產體系基本建立。盡管出現了發(fā)展中的連作障礙、病蟲害等方面的問題,總體趨勢形勢喜人。但是,面臨用什么指標評價其質量優(yōu)劣、如何指導其標準化操作規(guī)程(SOP)制定的科學問題挑戰(zhàn)。由于生藥的物質基礎系統(tǒng)性研究薄弱,科研積累不夠,不能從體現藥物屬性的物質基礎方面進行科學評價,嚴重制約了中藥材GAP工作的有序推進。生藥物質基礎存在是客觀事實,因而現實的技術策略之一是明晰生藥的物質基礎,進行全成分分析及其含量科學標準制定,指導中藥材GAP基地建設。
1.1.4生藥的物質基礎研究與藥材的定向優(yōu)選、培育中藥材是一種特殊商品,產量高不是衡量其質量優(yōu)劣的指標,物質基礎存在、內含成分比例和含量適當才是“金”指標。因此,只有在質量標準科學確定的前提下,以其為指導,才能多、快、好、省地定向優(yōu)選、培育良種或新品系。
1.1.5生藥的物質基礎研究與中藥材瀕危物種可持續(xù)性發(fā)展美國《瀕危物種法》指出,導致物種瀕危或受到威脅的原因有:①野生動植物的生境或活動范圍已被毀滅、更改、縮小或有被毀滅、更改、縮小的危險;②因商業(yè)、娛樂、科研或教育活動而過度利用;③疾病或捕食行為;④現有的管理機制不充分;⑤自然或人為因素影響了它們的持續(xù)生存。這些因素在中藥材瀕危物種中都存在。我國政府除立法保護外,還鼓勵科研工作者尋找代用品。那么能否代用?物質基礎是決定因素。應該在這些中藥材瀕危物種還存在的情況下,盡早明晰其物質基礎,建立數據庫,以便對照比較,尋找到或研制出切實可行的代用品。
1.1.6生藥的物質基礎研究與其體內過程研究中藥的體內過程研究,已成為中藥現代研究的重要發(fā)展方向之一<sup>[4-7]</sup>,涉及到藥代標示物、靶標示物和非靶標示物分析,中藥藥物相互作用以及藥物代謝酶的誘導和抑制等方面的研究,能夠為現代科學闡明藥物作用的物質基礎提供方法。鑒于中藥復方化學成分復雜,可變性因素較多,中藥的體內過程研究應以單味中藥為切入點。因為中藥所產生的整體療效是建立在單味中藥基礎之上的,“藥有限,方無窮”,將單味藥的基礎研究做好,具有重大戰(zhàn)略意義,可輻射促進復方的研究。尤其是復方配伍中的相互作用研究等,是以單味藥的研究成果為基礎的。這些的前提條件都要求生藥的物質基礎應盡量清楚。
1.2飲片的物質基礎研究
中藥飲片是中藥材經過按中醫(yī)藥理論、中藥炮制(舊稱修治)方法,經過加工炮制后的、可直接用于中醫(yī)臨床的中藥。表明中藥材、中藥飲片并沒有絕對的界限,中藥飲片包括了部分經產地加工的中藥切片(包括切段、塊等),原形藥材飲片(適應于易用性的炮制)以及經過切制(在產地加工的基礎上)、炮制的飲片(適應于臨床特殊應用的炮制)。中藥切片和原形藥材飲片管理上應視為中藥材。而管理意義上的飲片概念應理解為:“根據調配或制劑的需要,對經產地加工的凈藥材進一步切制、炮制而成的成品稱為中藥飲片”。嚴格意義上的中藥飲片是處方藥。炮制是中藥的特色之一,包含了許多“絕技”,在某些人為因素的干預下,生藥的物質基礎無論在組成上、比例上都可能發(fā)生變化,尤其是物質基礎化學結構上的變化,將直接影響其毒性和療效。如附子的炮制減毒;熟大黃、酒大黃、醋大黃、大黃炭藥性的改變;水參加工成紅參化學結構上的改變<sup>[2]</sup>等等。總之,按標準操作規(guī)程炮制而成的飲片,有其自身的物質基礎。明晰炮制品的物質基礎,對于揭示炮制機理、制定標準炮制規(guī)范和質量標準、保證中成藥質量等都有重要科學意義。飲片物質基礎的重要性,亦隨它在復方中的君、臣、佐、使地位所決定,因此,飲片物質基礎的研究亦應是全成分分析。
1.3生藥與飲片物質基礎穩(wěn)定性研究
無論是生藥還是飲片,每個生藥、每個飲片,在不同的處方組成中,都對應不同的作用。追求它們物質基礎的平衡、穩(wěn)定,控制其制備程序和質量,是保證中成藥“安全、有效、質量可控”最現實的方法,具有普遍和重要科學意義。
2中藥復方藥效物質基礎研究
中藥復方是中醫(yī)藥基本理論的物質載體,其對疾病具有治療作用是客觀事實,那么就有物質基礎存在。這種物質基礎不同于生藥或飲片,因為中醫(yī)師設計的某一處方針對的是“證候”或疾病,遵循“相須、相使、相惡”的作用規(guī)律,同一味中藥在不同配伍環(huán)境下在體內表達不同的效應物質,從而實現藥效的配伍取向。所以,這種物質基礎不是一般意義上的物質基礎,而是藥效物質基礎。中藥復方才是研究中藥藥效物質基礎的良好切入點。一般來說,中藥藥效物質基礎是指中藥中含有的能夠表達藥物臨床療效的化學成分的總稱,顯效的化學物質來源和狀態(tài)復雜。一方面,那些盡管在中藥材中含量較高,但由于生物利用度低,或代謝消除迅速等原因難以在體內達到有效濃度的成分,很難成為重要的藥效物質基礎;反之,中藥中有些微量成分可能在生物體內通過代謝轉化生成強活性代謝產物,或眾多微量成分產生明顯的累積作用而發(fā)揮藥效。另一方面,藥物藥效的發(fā)揮主要取決于那些能夠吸收進入體循環(huán)的成分,并具有一定的適宜藥代動力學和組織分布特征,能夠到達靶組織進而與靶點相結合或相互作用,發(fā)揮藥效。可吸收成分可能是中藥原型化學成分,亦可能是原型化學成分在體內的生物轉化和/或代謝產物<sup>[4-5]</sup>。
中藥的藥效物質基礎是關系到中藥的有效性及安全性等的關鍵因素,其研究和確認的技術與方法是制約中藥現代化及國際化進程的關鍵科學問題。中醫(yī)在已形成的中醫(yī)藥理論指導下,按照“理、法、方、藥”,“君、臣、佐、使”組方遣藥對證治療,是中藥有效成分對經絡臟腑病證多層次、多靶點綜合作用的結果,從分子層面上來說,實際上就是中藥中多種分子“組合物”的作用結果。由于絕大多數中藥來源于動植物,動植物按照其生活史和抵御外在因素侵饒,精細地合成不同結構類型的相應化學物質,決定了中藥中所含有的化學成分是一個復雜體系。對于疾病來講,并不一定前述的“組合物”中的每個分子都有直接的作用,而是各施“君、臣、佐、使(藥物相互作用)”的功能職責。因此,中藥對某種證候或疾病的有效與無效,直接取決于有效成分的存在與否和量的多寡。中藥中的有些化學物質對于機體來說直接發(fā)揮生物學作用,稱之為有效效應物質,而另一些是間接發(fā)揮生物學作用,如大多數原生苷是前藥(pro-drug),其在人體內的生物轉化產物和/或代謝產物發(fā)揮生物學作用;其他類型的化學物質亦可能存在類似的轉化形式,等等,這類天然的化學物質稱之為有效成分。既不產生直接作用,亦無間接作用的化學物質,稱之為無效成分。一般來說,按照中醫(yī)傳統(tǒng)水煎的處理方法,對有效成分、有效效應物質和無效成分是沒有選擇性的,是一個遵循熱動力學的混合體。中藥對于人體來說是外來異物(xenotics),其對人體的作用稱之為藥效(有些是毒效);人體對外來異物本能的處置過程,稱之為代謝。代謝包含了有毒物質的無毒化、無毒物質的有毒化、無效物質的有效化、弱效物質的強效化以及有效物質的“滅活”等等。藥效(毒效)反映了藥物的屬性,代謝體現了機體的本能,兩者既對立又統(tǒng)一。另一方面,并不是使用的中藥劑量越大越好,而是有一個劑量范圍,方劑中藥物配伍合乎法度,不但體現在藥物之間性味、歸經、功用等的協(xié)調呼應,而且體現在用量上各組成藥味也應當符合一定比例,各味藥的劑量調整往往會使方劑的功能發(fā)生較大變化。絕對量和比例的確定,要求物質基礎的明晰化。
中藥化學成分的研究以分離出嗎啡為標志,已有200余年的研究歷史。國內外研究者借助于植物化學的思維模式和方法、手段,在闡明中藥化學成分結構的多樣性上做出了貢獻,如人參<sup>[2]</sup>、三七<sup>[3]</sup>中的皂苷類化學成分。對于中藥有效成分的研究,發(fā)展了諸如生物活性導向分離<sup>[8-9]</sup>、成分敲出方法<sup>[10]</sup>、中藥血清藥物化學方法<sup>[11-12]</sup>、中藥整體藥代動力學分析方法<sup>[13]</sup>和分子生物色譜技術<sup>[14]</sup>等等,在解決中藥活性成分(尚不能稱為藥效物質基礎)方面起到了一定的積極作用。然而由于思路、方法及應用技術的局限,都在某些方面存在不同的弊端。從藥物的角度來講,始終沒有克服尋找有效成分的盲目性,不僅發(fā)現率低,而且無謂付出巨大,浪費人力、物力和財力。同時,由于存在將化學成分視同于有效成分和/或效應成分的錯位認識,出現越純化分離活性越弱甚至無效的現象,漠視化合物之間藥效的疊加作用或相互作用。由于過去在植物化學思維模式下的中藥物質基礎研究和在西醫(yī)解剖學概念指導下的藥效學實驗在一般的實驗室即可完成,出現對中藥化學成分研究相對比較深入而對其有效成分和/或效應成分研究遠遠滯后的現象,多學科交叉研究不夠。近年來出現了高通量篩選理論和技術、體外細胞水平的生物活性篩選等,在藥物與靶標的相互作用的表征分析方面取得了許多新進展,如表面等離子共振技術(surface plasmon resonance)<sup>[15]</sup>、親和磁珠(affinity magnetic beads)<sup>[16]</sup>、生物素親和標簽(biotin-affinity tag)<sup>[17-18]</sup>、化學蛋白質組學(chemical proteomics)<sup>[19]</sup>、靶分子親和-質譜分析技術(target molecule affinity-mass spectrometry)<sup>[20]</sup>等等,但多注重中藥原形單體化合物的研究,雖陽性率較高,但成藥性差,原因是忽視了中藥復方的多靶點作用,缺少能系統(tǒng)表征中藥特性的“多組分-多靶標”的分析方法,難以解決中藥復方多成分多靶標的問題;同時亦忽視了中藥化學成分在體內過程中的變化或相互作用。面對多成分,作用必定是多靶點。Hopkins于2007年提出了網絡藥理學(network pharmacology)理念<sup>[21]</sup>,隨后有學者響應<sup>[22-24]</sup>,嘗試在中藥研究中的應用。2012年,華東師范大學構建了一個中草藥整合數據庫<sup>[25]</sup>,通過文本挖掘方法得到了46 914個復方,8 159種中草藥,25 210個化合物,6 826種藥物,3 791種疾病以及17 521種相關的靶標,嵌入了網絡可視化平臺,對已知成分-靶標-疾病網絡數據進行可視化,解釋中草藥的分子作用機制。但該平臺不能對沒有靶標數據的化合物進行預測,也不能將靶標與疾病關聯(lián)起來。其他的研究組<sup>[26]</sup>亦在進行著不同的嘗試。網絡藥理學采用網絡與系統(tǒng)的方法建立復方化學物質組與機體靶標群相互作用的評價體系,確為中藥復方作用機制的探討提供了一個方法,但對于物質基礎都不清的中藥復方來說,目前只能是“陽春白雪”、“紙上談兵”。因此,只有有效物質基礎明確了,利用大數據的處理手段和技術,才能構建準確度高、特異性強的適合于中藥的預測模型。時代賦予我們中藥復方有效物質基礎要明晰化的巨大挑戰(zhàn)。否則難以進行科學傳承。
應對挑戰(zhàn),提出如下步驟的現實策略。
①選擇名方、經方進行研究。名方、經方具有人種藥理學的長期臨床實踐和沉淀,療效確切。其中,藥對,又稱對藥是良好的切入點。藥對是指臨床常用的、相對固定的2味藥物的配伍組合;是歷代醫(yī)家臨床實踐的結晶;是中藥復方配伍中最基本、最簡單和最常見的用藥組方形式;藥對研究一直是復方配伍研究中最基礎和最重要的切入點。集歷代臨床藥對實踐之大成、現代研究之成果,2002年軍事醫(yī)學科學出版社出版了專著《對藥的化學、藥理與臨床》,對800余個藥對或配伍,從中醫(yī)理論,藥學、藥理和毒理研究,臨床應用及不良反應諸方面進行了詳細論述,另從組方和作用機制及應用特色的角度亦加以辨析。2009年人民衛(wèi)生出版社出版了專著《常用中藥藥對分析與應用》,收載了臨床常用的近400對藥對,較系統(tǒng)地介紹了臨床常用中藥藥對配伍理論形成、發(fā)展過程和藥對配伍規(guī)律及其臨床合理應用。兩書充分反映了中藥藥對研究和應用的全貌,但從現代“循證”的角度研究其相互作用的成果甚少。正確的藥對應用,可使藥物作用與效應發(fā)生變化,變化的結果可使療效增強或不良反應降低或消失;不恰當的應用,亦可能使療效降低或出現嚴重的不良反應。利用藥物相互作用,除提高療效,減少毒副作用外,也可進行藥物中毒的解救,防止耐藥性的出現等等。近代,西醫(yī)亦在學習中醫(yī)的思維,并應用于臨床實踐。由于藥對配伍精當,是解析中藥多味藥復方組方和作用機制的基礎和分析策略,因而已受到國際醫(yī)藥界的關注。以對藥為示范,總結普遍規(guī)律和特性,可指導復雜中藥復方的研究。
②在生藥或飲片全成分分析的基礎上,進行復方標準湯劑共有成分和個性化成分研究,關注新產生的化合物,量變和比例變化等。如左金方的研究<sup>[27-28]</sup>。
③在復方化學成分研究的基礎上,探討其在腸內的穩(wěn)定性,包括腸內菌叢和內源性酶對其的生物轉化,規(guī)模化制備其腸內菌生物轉化產物。如通脈方的研究<sup>[29]</sup>。
④腸吸收研究。除了作用于消化系統(tǒng)外,口服藥物能否穩(wěn)定地吸收進入血液循環(huán)是衡量其是否能成為有效成分和/或效應成分的指標之一。研究藥物腸吸收的模型較多,晚近開發(fā)的人源腸Caco-2細胞單層模型<sup>[30]</sup>能預測可吸收成分和不被吸收成分,以及吸收過程中的化合物之間的相互作用、代謝穩(wěn)定性、外排和吸收動力學等,尤其是不被吸收成分的排除,使中藥化學成分復雜性簡化。最近幾年開發(fā)的用于中藥復方物質基礎研究的Caco-2細胞膠原包被6孔轉運板體系<sup>[31]</sup>更適合復方中藥成分腸吸收研究。
⑤以復方可吸收成分研究結果為基礎,體外研究這些成分在肝臟的代謝穩(wěn)定性,并規(guī)模化制備代謝產物。
⑥可吸收成分(包括復方的腸內菌轉化產物)及其肝臟代謝產物的體內過程和動力學研究,評判藥代動力學參數。
⑦可吸收成分(包括復方的腸內菌轉化產物)及其肝臟代謝產物生物活性,包括藥物轉運體、作用靶點和作用機制的研究,亦包括毒性研究、病理學研究等,以發(fā)現效應成分為主要目的。由于是體內實際作用成分,可采用各種高通量篩選技術、體外細胞模型等進行篩選。
⑧總結以上成果并結合生物信息學,表征中藥復方的活性成分(組)-靶標(群),揭示中藥復方配伍和作用機制,形成系統(tǒng)的方法學或共性關鍵科學技術。
⑨根據中藥復方作用的機制,確定相關生物標記物,進行中藥代謝組學研究,從整體出發(fā)研究疾病與中藥對人體產生的影響,揭示遣藥組方基本原則的科學內涵。
⑩分析中藥復方臨床藥效與現代生物醫(yī)學理論和實踐的對應性,并進行現代表述,為盡快使中醫(yī)藥得到國際理解和認可提供現論支持。
此外,中藥通過改善腸內微生態(tài)平衡來達到糾“證”或治療疾病,亦是不容忽視的一個方面。近年來,從“宏基因組學”角度研究人腸內微生態(tài),尋找與“證”或疾病相關聯(lián)的微生物、疾病診斷的生物靶標等亦陸續(xù)展開,如中國學者的腸道微生物與Ⅱ型糖尿病的宏基因組關聯(lián)分析<sup>[32]</sup>等,以及隨后的國外學者的研究結果等<sup>[33]</sup>。
3中藥物質基礎研究與其創(chuàng)新發(fā)展
任何學科的發(fā)展都要與同時代相關學科的發(fā)展水平處于同步化狀態(tài)才能得到健康發(fā)展。面對現代生物醫(yī)學日新月異的發(fā)展,傳統(tǒng)的中藥必須實現現代化才能適應時代的步伐,必須具有現代科學化特點。中藥是一個復雜成分組成的復雜給藥系統(tǒng),一方面,中藥復方傳統(tǒng)水煎的處理方法,對有效成分、有效效應物質和無效成分基本上是沒有選擇性的;另一方面,藥味配伍將對單味藥的吸收、分布、代謝、排泄、毒性和藥效(ADMET/Act.)的動力學過程施以相互作用。明晰這些藥味的物質基礎,才能科學地創(chuàng)制出分子組分水平的“有效組分”現代中藥。
中醫(yī)藥理論和實踐是適應疾病發(fā)生、發(fā)展的典型的個體化治療,具有生物順應性的特點。近年來,西方現代醫(yī)學亦在學習中醫(yī)的整體觀理論和思想,發(fā)展個體化治療。每個患者的疾病發(fā)生、發(fā)展和預后可能各不相同,中醫(yī)臨床上辨證施治,中藥復方對應證候或疾病,根據中藥復方給藥形式的特殊性及方證對應療效的專屬性,以中藥復方物質基礎為分子“探針”,有可能在疾病發(fā)生、發(fā)展機制闡明上有所突破。尤其是近年來代謝組學思想和技術方法在中醫(yī)藥研究領域的應用,許多生物標記物的發(fā)現及其動態(tài)變化研究結果,將對新醫(yī)藥學的誕生產生巨大貢獻。
幾十年來,西方國家親睞中藥的人種藥理學的輝煌成績,認為從這些臨床治療總結出的中藥中極有可能發(fā)現現代意義上的創(chuàng)新藥物或先導化合物,因為受試群體為人,沒有種屬差異。另外,藥物與天然產物、組合化學庫相比,天然產物明顯占據了更多的化學空間,具有更多的化學多樣性。因此,傳統(tǒng)藥物已成為新藥或先導化合物篩選的重要資源。實際上,我國在這方面也取得了卓有成效的工作,如麻黃堿、青蒿素、靛玉紅、三氧化二砷、加蘭他敏、人參皂苷-Rg3等,源于中藥,創(chuàng)新于中藥。相信隨著中藥現代研究的不斷推進,中藥將會在這條途徑上創(chuàng)造出更加輝煌的成績。
4結語
目前全球使用天然藥物(包括中藥)的人數約為40億,德國是西歐國家使用中草藥最多的國家,占了德國和歐盟70%的市場份額,德國人超過58%服用中草藥,在德國大部分藥店都可以買到中草藥。澳大利亞每年至少有280萬人次看中醫(yī),中草藥逐漸成為澳洲醫(yī)藥市場的重要組成部分。在美國,中醫(yī)藥亦逐步取得合法地位,越來越多的保險公司將其納入醫(yī)療保險的范疇,2002年美國政府批準將中醫(yī)列為醫(yī)學保健系統(tǒng)之一。美國FDA不再要求中草藥是所謂純而又純的“單體純品”,可以是“安全、有效、可控的混合物”,為中藥走進美國主流市場清除了法律障礙。補充與替代醫(yī)學的提出,世界各國正在不斷放寬對中醫(yī)藥的限制,其銷量亦呈逐年攀升態(tài)勢,中醫(yī)藥產業(yè)在全球正迎來一個新的發(fā)展契機。我們應該快速順應而上,把握中藥物質基礎研究是中藥繼承、發(fā)展、創(chuàng)新的關鍵科學問題,揭示中藥防治疾病的物質基礎,在現代科學技術層面上,宣告中藥防治疾病比合成藥物更優(yōu)越。
[參考文獻]
[1]馬紅梅,張伯禮.不同科屬木通比較[J].中國中藥雜志,2002,27(6):412.
[2]楊鑫寶,楊秀偉,劉建勛.人參中皂苷類化學成分的研究[J]. 中國現代中藥,2013,15(5):349.
[3]王瑩,褚揚,李偉,等.三七中皂苷成分及其藥理作用的研究進展[J].中草藥,2015,46(9):1381.
[4]楊秀偉.基于體內過程的中藥有效成分和有效效應物質的發(fā)現策略[J].中國中藥雜志,2007,32(5):365.
[5]楊秀偉.基于體內過程的中藥毒性成分和毒性效應物質的發(fā)現策略[J].中華中醫(yī)藥雜志,2007,22(2):67.
[6]張愛華,孫暉,閆廣利,等.“血清藥物化學-藥代(效)動力學-系統(tǒng)生物學”三維整合體系研究中藥復方的構建及其在茵陳蒿湯分析中的應用[J].中國中藥雜志, 2013,38(21):3786.
[7]王喜軍.中藥藥效物質基礎研究的系統(tǒng)方法學――中醫(yī)方證代謝組學[J].中國中藥雜志, 2015,40(1):13.
[8]Nickavar B, Abolhasani L. Bioactivity-guided separation of an α-amylase inhibitor flavonoid from Salvia virgata[J]. Iran J Pharm Res, 2013, 12(1): 57.
[9]de Sousa L R, Ramalho S D, Burger M C, et al. Isolation of arginase inhibitors from the bioactivity-guided fractionation of Byrsonima coccolobifolia leaves and stems[J]. J Nat Prod, 2014, 77(2): 392.
[10]Kong W J, Wang J B, Zang Q C, et al. A novel "target constituent knock-out" strategy coupled with TLC, UPLC-ELSD and microcalorimetry for preliminary screening of antibacterial constituents in Calculus bovis[J]. J Chromatogr B, 2011, 879(30): 3565.
[11]王喜軍.中藥及中藥復方的血清藥物化學研究[J].世界科學技術――中藥現代化, 2002,4(2):1.
[12]王喜軍.中藥血清藥物化學學科的形成及發(fā)展[J].世界科學技術――中醫(yī)藥現代化,2010,12(4):33.
[13]郝海平,鄭超浦,王廣基.多組分、多靶點中藥整體藥代動力學研究的思考與探索[J].藥學學報, 2009,44(3):270.
[14]Chen X F, Cao Y, Zhang H, et al, Comparative normal/failing rat myocardium cell membrane chromatographic analysis system for screening specific components that counteract doxorubicin-induced heart failure from Acontium carmichaeli[J]. Anal Chem, 2014, 86(10): 4748.
[15]Locatelli-Hoops S, Yeliseev A A, Gawrisch K, et al. Surface plasmon resonance applied to G protein-coupled receptors[J]. Biomed Spectros Imag, 2013, 2(3): 155.
[16]Ito T, Ando H, Suzuki T, et al. Identification of a primary target of thalidomide teratogenicity[J]. Science, 2010, 327(5971): 1345.
[17]Novick D, Rubinstein M. Ligand affinity chromatography, an indispensable method for the purification of soluble cytokine receptors and binding proteins[J]. Methods Mol Biol, 2012, 820: 195.
[18]Yue Q X, Cao Z W, Guan S H, et al. Proteomics characterization of the cytotoxicity mechanism of ganoderic acid D and computer-automated estimation of the possible drug target network[J]. Mol Cell Proteomics, 2008, 7(5): 949.
[19]Raida M. Drug target deconvolution by chemical proteomics[J]. Curr Opin Chem Biol, 2011, 15(4): 570.
[20]Zhou J L, An J J, Li P, et al. Two-dimensional turbulent flow chromatography coupled on-line to liquid chromatography-mass spectrometry for solution-based ligand screening against multiple proteins[J]. J Chromatogr A, 2009, 1216(12): 2394.
[21]Hopkins A L. Network pharmacology[J]. Nat Biotechnol, 2007, 25(10): 1110.
[22]Zhao J, Jiang P, Zhang W. Molecular networks for the study of TCM pharmacology[J]. Brief Bioinform, 2010, 11(4): 417.
[23]Li S, Zhang B. Traditional Chinese medicine network pharmacology: theory, methodology and application[J]. Chin J Nat Med, 2013, 11(2): 110.
[24]Li S, Fan T P, Jia W, et al. Network pharmacology in traditional Chinese medicine[J]. Evid Based Complement Alternat Med, 2014, 2014: 138460.
[25]Xue R C, Fang Z, Zhang M X, et al. TCMID: traditional Chinese medicine integrative database for herb molecular mechanism analysis[J]. Nucl Acids Res, 2013, 41(Database issue):D1089.
[26]Gu J, Gui Y, Chen L, et al. CVDHD: a cardiovascular disease herbal database for drug discovery and network pharmacology[J]. J Cheminform, 2013, 5(1): 51.
[27]Qian P, Yang X W. New limonoids from Coptidis Rhizoma-Euodiae Fructus couple [J]. J Asian Nat Prod Res, 2014, 16(4):333.
[28]Qian P, Yang X W. Five new alkaloids from Coptidis Rhizoma-Euodiae Fructus couple and their cytotoxic activities against gastrointestinal cancer cells [J]. Fitoterapia, 2014, 93:74.
[29]吳帥,徐嵬,楊秀偉.人源腸內菌轉化通脈方的化學研究[J].中國中藥雜志,2013, 38(20):3510.
[30]楊秀偉,楊曉達,王瑩,等.中藥化學成分腸吸收研究中Caco-2細胞模型和標準操作程序的建立[J].中西醫(yī)結合學報,2007,5(6):634.
[31]楊雁芳,吳妮,楊秀偉.用于中藥復方物質基礎研究的Caco-2細胞膠原包被6孔轉運板體系的構建[J].中國中藥雜志,2014,39(3):515.
關鍵詞:遙感技術 環(huán)境科學 應用 3S一體化 發(fā)展趨勢
遙感是從遠離地面的不同工作平臺上,如高塔、氣球、飛機、火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船和航天飛機等,通過傳感器對地球表面的電磁波輻射信息進行探測,然后經信息的傳輸、處理和判讀分析,對地球的資源與環(huán)境進行探測與監(jiān)測的綜合性技術。遙感技術從遠距離采用高空鳥瞰的形式進行探測,包括多點位、多譜段、多時段和多高度的遙感影像以及多次增強的遙感信息,能提供綜合系統(tǒng)性、瞬時或同步性的連續(xù)區(qū)域性同步信息,在環(huán)境科學領域的應用具有很大優(yōu)越性。
20世紀90年代以來,環(huán)境遙感技術應用越來越廣。從陸地的土地覆被變化,城市擴展動態(tài)監(jiān)測評價,土壤侵蝕與地面水污染負荷產生量估算,生物棲息地評價和保護,工程選址以及防護林保護規(guī)劃和建設。到水域的海洋和海岸帶生態(tài)環(huán)境變遷分析,海面懸浮泥沙、葉綠素含量、黃色物質、海上溢油、赤潮以及熱污染等的發(fā)現和監(jiān)測,珊瑚和紅樹林的現狀調查與變化監(jiān)測,堤壩的規(guī)劃與水沙平衡分析,水下地形地遙調查以及水域初級生產率的估算。再到大氣環(huán)境遙感中的城市熱島效應分析,大氣污染范圍識別與定量評價,大氣氣溶膠污染特征參數化,全球水、氣和化學元素等的循環(huán)研究,全球環(huán)境變化以及重大自然災害的評估等,幾乎覆蓋了整個地球系統(tǒng)。
一、遙感技術在環(huán)境科學中的應用
1.遙感技術在水污染監(jiān)測方面的應用
(1)利用紅外掃描儀監(jiān)視石油污染
全球每年排入海洋的石油及其制品高達1000萬噸,利用多光譜航片可對海面石油污染進行半定量分析,將彩色航片同步拍照與近紅外片做的彩色密度分割圖相比較,更精密地判斷和解譯信息,參照圖片畫出不同油膜厚度的大致分級圖。通過彩色密度分割圖像,特別是數字密度分割圖,可以更準確地判斷油量的分布情況。通過彩色密度分割可把相差零點零幾厚度的海面油膜區(qū)分出層次來,這有利于用航空遙感對海面油的擴散分布和半定量研究。濃度大的地方是黃色,往外擴散的油膜變薄,呈黃紫混在一起的顏色,再往外擴散的油膜就更薄些呈紫色。通過對污染發(fā)生后各天的氣象衛(wèi)星圖像的對比分析,確定油膜的漂移方向,計算出其擴散速度和擴散面積。
(2)利用遙感技術監(jiān)測水體富營養(yǎng)化
浮游植物中的葉綠素對藍紫光和紅橙光有較強的吸收作用,當水體出現富營養(yǎng)化時,我們就可以利用遙感技術推算出水體中的葉綠素分布情況。赤潮區(qū)的海水光譜特征是藻類、泥沙和海水的復合光譜,另外有機或無機顆粒物也會吸收入射光,影響水體的透明度。
(3)通過遙感技術調查廢水污染和泥沙污染
廢水的顏色與懸浮物性狀千差萬別,特征曲線上的反射峰位置和強度也不大一樣,可以用多光譜合成圖像進行監(jiān)測。水中懸浮泥沙的濃度和粒徑增大,水體反射量也會相應增加,反射峰隨之紅移,定量判讀懸浮泥沙濃度的最佳波段是0.65~0.85微米。
(4)應用紅外掃描儀監(jiān)測水體熱污染
應用紅外掃描儀記錄水體的熱輻射能量,真實反映其溫度差異。在熱紅外圖像上,熱水溫度高,輻射能量多,呈淺色調。冷水和冰輻射能量少,呈深色調。熱排水口處通常呈白色羽流,利用光學技術和計算機對熱圖像作密度分割,根據少量的同步實測水溫,畫出水體等溫線。
(5)通過遙感技術分析水域的分布變化和水體沼澤化
水體總體反射率較低,選擇1.55~1.75微米波段的多時域影像可以分析水域的分布變化。沼澤化在時域圖像上反映為水體面積縮小,從水體向邊緣有規(guī)律變化,顯示出不同程度的植被特征。
2.遙感技術在大氣環(huán)境監(jiān)測方面的應用
(1)臭氧層
臭氧層位于地球上空25~30千米的平流層中,對0.3米以下紫外區(qū)的電磁波有較大吸收,可用紫外波段來測定臭氧層的變化。臭氧層在2.74毫米處也有一個吸收帶,可用頻率為11O83兆赫茲的地面微波輻射計來測定臭氧在大氣中的垂直分布。另外臭氧層會吸收太陽紫外線而升溫,可使用紅外波段來探測,如用7.75~13.3微米熱紅外探測器測定臭氧層的溫度變化,參照濃度與溫度的相關關系,推算出臭氧濃度的水平分布。
(2)大氣氣溶膠
利用遙感圖像可分析大氣氣溶膠的分布和含量,工業(yè)煙霧、火災濃煙和大規(guī)模沙塵暴在遙感圖像上都有清晰的圖像,可以直接圈定其大致范圍。利用周期性氣象衛(wèi)星圖可監(jiān)測沙塵運動,估計其運動速度,及時預報沙塵暴。通過衛(wèi)星資料可及早發(fā)現森林火災,把災害損失降到最低。大比例圖片可用來調查城市煙囪的數量和分布,還可以通過煙囪陰影的長度來計算其大致高度。應用計算機對影像進行微密度分割,建立煙霧濃度與影像灰度值的相關關系,可測出煙霧濃度的等值線圖。
(3)有害氣體
彩紅外相片可監(jiān)測有毒氣體對污染源周圍樹木和農作物的危害情況,通過植物對有害氣體的敏感性來推斷某地區(qū)大氣污染的程度和性質。一般污染較輕的地區(qū),植被受污染的情況不宜被人察覺,但其光譜反射率卻會明顯變化,在遙感影像上表現為灰度的差異。正常生長的植物葉片能強烈反射紅外線,在彩紅外相片上色澤鮮紅明亮。受到污染的葉子,其葉綠素遭到破壞,對紅外線的反射能力下降,其彩紅外相片顏色發(fā)暗,如白蠟樹受污染后呈紫紅色,柳樹呈品紅色略帶藍灰色。
(4)氣候變化
美國、歐盟、日本和俄羅斯的地球同步軌道氣象衛(wèi)星組成的靜止氣象衛(wèi)星監(jiān)測系統(tǒng)晝夜不停地觀測地球的氣候變化,得到全球范圍內的大氣參數、海洋參數、地表狀況、輻射收支和臭氧分布等信息,對全球變暖、臭氧層空洞以及厄爾尼諾現象的研究非常重要。 3.遙感技術在城市環(huán)境監(jiān)測與管理中的應用
彩紅外遙感影像可監(jiān)測固體廢棄物引起的生態(tài)環(huán)境變化,熱紅外遙感影像可調查工業(yè)廢水和廢氣的排放情況。城市道路寬的呈帶狀和環(huán)狀,窄的呈線狀,城市廣場一般以塊狀藍灰色與街道緊密相連于中心地帶。居民區(qū)呈灰色,高層樓房帶有寬長影,平房呈密集排列的小長方塊狀。水系呈淺藍色,綠地呈紅色。從遙感圖像上獲取這些信息,對優(yōu)化城市結構有很大幫助。另外城市里的高大建筑物對太陽輻射和其他熱輻射的吸收和釋放特性跟以土地和農作物為主要下墊面的郊區(qū)有很大不同,利用熱紅外遙感對城市下墊面進行分析就可以得出城市的熱島效應。
4.應用遙感技術監(jiān)控生態(tài)環(huán)境