双碳重要性

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双碳重要性范文第1篇

关键词：新疆双语；木垒县；音乐课；重要性

自从我国加入世界贸易组织后，旅游文化和经济产业都得到了跨越式发展。在我国良好的政治大背景下，汉语现快与国际接轨，新疆作为我国少数民族聚居区，推进双语教学就显得尤为重要，近年来新疆各个教育部门做了不断的改革，以各种模式推进双语教学，不断提高全民族的汉语水平。为了顺应现今新课改的要求，在新疆小学双语教学中，音乐课对于帮助孩子掌握汉语，具有它独特的魅力。下面就笔者所在新疆木垒县博斯坦学校支教的双语音乐课堂教学，谈谈笔者自身对新疆小学双语音乐课的感受。

一、新疆木垒县及博斯坦学校双语教学现状

木垒县博斯坦乡中心学校是一所九年一贯制学校，成立于2005年，是在木垒县典型的一所“民汉合校”。学校现有教学班级18个，其中维语小学班6个，哈语小学班6个，汉语小学班6个。近年来，该县坚持“科学规划、分类指导、分步实施、整体推进”的原则；按照“抓学前、抓师资、抓管理”的“双语”教育工作思路，抢抓机遇，大胆实践，注重实效，各所学校“双语”教育稳步推进。从2010年起对各校幼儿园也实施了双语教学的模式，从抓好学前教学做起，取得了很好的效果，音乐课作为其中必不可少的授课模式。[3]

二、“双语音乐”教学结构探索

双语音乐课一般分为三种课型：欣赏课、歌曲教学和表演课。笔者结合这三种授课形式，谈谈自己在实习时双语音乐课中的一些体会和感受：

1.欣赏课

在新疆音乐教学实践中，欣赏课的基本价值在于通过以聆听音乐、表现音乐和音乐创造活动为中心的审美活动，使少数民族学生充分体验蕴含于汉族音乐形式的美和丰富的情感，为音乐所表达的真、善、美理想境界所吸引，所陶醉、与之产生强烈的情感共鸣！笔者在双语音乐教学实践中，总结了这样一种将“看、听、讲、议、练”相结合的课堂教学结构，既能让不同层次的学生通过动手动脑动口相结合等形式，积极主动参与到整个音乐欣赏活动中来，又有利于充分发挥师生的“双主体”作用，培养孩子们丰富的想象力和可贵的创新意识！[1]通过对经典的汉语歌曲的欣赏，理解感受音乐的情感之外，能明显感受到汉语语音的特点，同时也对不同民族文化有了更深一步的了解。

2.歌曲教学

歌曲教学是我们双语音乐课中最为重要的的课型。对于新疆双语音乐课，解决汉语词语及语句，是课堂正常进行的必要环节。在笔者的教学实践中，通过“说―唱―说”的环节来授课。由于教学客观条件的限制，好多学生都是通过笔者口传心授来完成歌曲的学习。在此过程中，能明显的感觉到孩子们的语言天赋。打个比方，在小学一年级的歌曲《你的名字叫什么》的学习中，笔者会让孩子们先读句子；当时，就明显感觉到他们的语音和语调受本民族语言特点的影响，所有的字都是在顺着一条线上走，没有汉语的婉转和律动。接着就给孩子们教唱这首歌，等到他们唱的很熟练时，再让他们读句子，很明显的就听出他们的进步。通过上述方式进行实践探索，笔者发现在新疆少数民族地区，他们“能唱好就能说好”。

3.表演课

表演课其实也是一种拓展课，主要涉及音乐剧和戏剧等内容。在笔者的实践教学中，双语音乐课演变为汉语音乐剧，音乐教室转变为生活舞台，使学生参与到自我实现的创造性活动中来，让他们有自由支配、自主发挥的时间与机会，让学生们有可能展示独特的才华，探索适合自己发展的方向和方式，才能鼓舞每个人开发潜能的信心与勇气，同时培养学生汉语的综合语言运用能力。[1]笔者在课堂教学中发现，充分运用学生的能动性是至关重要的；如：在一年级上册《火车来了》一课中，在学生学会歌曲的前提之下，让他们接成火车边唱歌边表演，他们在快乐中很轻松的学习歌唱，充分的调动并提高了孩子的表演能力。

三、双语音乐课是促进少数民族学生学习汉语的主要因素

1.双语音乐课可以激发孩子们学习汉语的学习动机

学习动机是激励人们去行动的内部动因和力量，包括个人的意图、愿望或企图达到的目的等。学习的动机可以使学习者从对学习厌烦感转为感兴趣，那么，如何激发学生的学习动机呢？笔者认为激励学生的最佳方法是用音乐教学的手段，首先要保护和利用好学生本身固有的动机；其次是教师所教的东西对学生学习汉语要有帮助，如果教师所教歌曲内容对学生不适宜，就会降低、挫伤学生动机。[2]

2.双语音乐课可以提高学生的学习态度

汉语学习态度就是学生对汉语学习的认识、情绪、情感、行为在汉语学习上的倾向。音乐课可以让学生根据学习表现，通过良好的课堂氛围和教师认真的引导，培养学生学习音乐的兴趣。如：笔者在教学中利用教学用具，按歌曲的节奏或旋律的起伏来做引导，从而很好的调动学生的好奇心，使学生能积极地去感受音乐的律动。大量的课堂实践证明，少数民族学生学习汉语一定要有一个强烈的动机和正确的学习态度。

3.双语音乐课对儿童智力的影响

多年来，许多研究者发现智力水平能够很好地预言一个语言学习者能取得何种程度的成功。研究成果表明，智力与正式的语言学习中使用的第二语言技能，即阅读、语言解析、词汇学习等，有较大的关系，但对口语交流技能发展的影响小得多。由此看来，在正式的语言课堂教学中，智力是一个有很大影响的因素，而智力是有潜力的，是可以挖掘开发的。所以，在音乐课中教师可根据音乐本身具有的性能，对学生因材施教，通过不同形式的演唱和乐曲的欣赏，来提高学生的智力，进而让他们更好的理解汉语。[2]作为一名音乐教师，多与学生们交流并教导学习方法，就要设法创造一切条件去发展学生的智力，提高他们的各种能力，帮助学生学好汉语。

4.双语音乐课对学生性格的影响

实践证明，多数汉语学习者的成绩与他们的性格有关。一般来说，性格开朗、自信心强、认真负责的汉语学习者的成绩好于那些性格内向、缺乏自信心者的成绩。而音乐就具有陶冶情操，震撼人类心灵的作用，从而影响孩子对待问题的态度和方式，也就会影响孩子的性格。在小学音乐课教学中教师一定要培养出学生敢于张扬的个性，这有利于他们在日常生活中更好的交流，在交流中促进汉语的提高。因此，音乐教师应适应学生的性格差异，针对学生的不同情况，因材施教，注意培养学生良好的性格，给少数民族学生学习汉语创造良好的条件，使每个少数民族学生都得到有效的指导和帮助。

四、结语

总之，新疆双语教学还刚刚起步，尚处于摸索阶段，出现一些问题和引起一些争议是不足为怪的。实践是检验真理的唯一标准，相信经过各方多年的努力，由实践到理论，进一步提升双语教学的层次和品位。它将成为教学园地中最丰富的一片花丛。当然在音乐课中贯穿双语教学，是很有必要的，它能使我们的音乐教学收到更为理想的效果，同时也能推动学生的汉语学习。笔者认为在不断的探索和实践中，新疆双语教学的路会越走越广阔，越走越顺利！[1]

参考文献：

[1]蒋南梅.小学双语教学实践与探索[M].重庆市北碚区中山路小学，400700.

[2]中国论文，职称论文.论述影响少数民族学习汉语的主要因素[M].

双碳重要性范文第2篇

【关键词】中央型腰间盘突出；椎板开窗；全椎板切除 文章编号：1004-7484（2013）-12-6883-02

腰间盘突出症是临床上常见的腰部疾患，是骨伤科中的多发病及常见病。本研究分别使用单侧或双侧椎板开窗与全椎板切除对80例中央型腰间盘突出症患者进行治疗，现把相关情况作以下分析及总结。

1资料和方法

资料选自2008年10月――2013年7月我院收治的80例中央型腰间盘突出症患者，全部患者中男42例，女38例，年龄24-80岁，平均年龄（43±4.7）岁，把患者分成对照组30例和实验组50例，分别使用全椎板切除间盘摘除术和单侧椎板开窗或半椎板切除间盘摘除术对患者进行治疗。以“1993年中华骨科学会脊柱外科学组的相关评定标准”作为疗效判断指标：①差：症状加重或治疗无效，相关体征无改善症状；②良：术前部分症状得到一定缓解。直腿抬高试验，腰椎活动、神经功能等情况等有所改善，但原有的生活与工作无法继续[1]；③优：术前症状有所缓解，直腿抬高试验，腰椎活动、神经功能等情况改善明显，原有的生活与工作得以恢复。

2结果

对患者进行10个月-4年的随访，平均（2.1±0.8）年。对照组中，优10例，良11例，差9例，优良率为70%；实验组中，优32例，良14例，差4例，优良率为92%，由此可知，实验组比对照组取得更加疗效。

3讨论

腰间盘主要由软骨板、纤维环、髓核组成，是腰椎关节中的重要组成部分，主要位于各个椎体之间，对腰椎椎体具有非常重要的连接、支撑及缓冲作用[2]。当腰间盘出现退变及外伤等情况后，纤维环就会出现断裂或后凸，从而就会导致髓核脱出，于是把之称为腰间盘突出。脊髓从间盘的后方经过，当腰腿因马尾神经而出现疼痛或脊神经受到突出的间盘压迫或大小便失禁、甚至瘫痪时，就称为腰间盘突出症。中央型椎间盘突出症通常髓核脱出较明显，症状体征因脱出压迫神经部位的不同而有所不同，从而给临床诊断及治疗带来了一定难度。

本组患者中，主要分为中央型和外侧偏中央型两种症状体征。中央型主要表现为腰腿痛及功能障碍现象较严重，两侧直腿抬高试验为阳性，双下肢及会感觉肌力受到一定影响，大小便功能出现障碍；CT扫描可见突出间盘位于中线处，或由中线向两侧向两侧神经根压迫[3]。外侧偏中央型则通常表现为间盘突出明显，临床症状较严重，健侧直腿抬高试验常因受牵涉而导致患肢出现疼痛，而患侧直腿抬高试验则显示为阳性，CT扫描可见突出间盘位于外侧偏中央。使用全椎板切除术对患者进行治疗，虽然能使病变情况得到有效去除，但是脊柱后柱在切除椎板结构的影响下会受到更大的损伤，从而会对脊柱的稳定性产生不利影响。

本研究中，2例患者切除双侧关节突，但没有植骨融合，术后患者出现马鞍区麻木、括约肌功能障碍恢复较差及慢性腰痛等现象；而5例双侧开窗方法切除中央型间盘突出者则均取得较好疗效[4]。当间盘变性髓核成块状后，使用髓核钳把之轻轻拉出间盘，即可把之进行有效切除，进而可使手术取得较好效果。对于中央型突出不明显及外侧偏中央型的腰椎间盘突出者，通常使用单侧开窗或一侧半椎板切除间盘摘除术进行治疗，通过这样的手术方法，患者脊柱的压力可得到一定缓解，而且还不能对脊柱及其稳定产生影响。实验组中使用此手术方法进行治疗，除1例因马尾神经因硬膜囊在术中破裂而受到损伤，术后二便功能较差，其他患者均取得较好的治疗效果。

对腰椎椎间盘突出症进行治疗时，应以脊柱手术“稳定”与“减压”为原则，现阶段，医学上对腰椎椎间盘突出症的手术治疗还没有形成统一形式，但可确定的是单侧或双侧椎板开窗与全椎板切除是临床上常用的手术治疗方法，通过这样的手术，患者的神经根的压力可得到一定缓解[5]。本研究分别使用单侧或双侧椎板开窗与全椎板切除对实验组与对照组进行治疗，术后，实验组的优良率为92%，对照组的优良率为70%，由此可知，和全椎板切除术相比，把单侧椎板开窗或半椎板切除间盘摘除术应用在中央型腰间盘突出症的治疗中，更助于患者的康复。

参考文献

[1]何忠培，李泽勋.腰间盘突出症术后复发及再手术问题探讨[J].中国误诊学杂志，2011，（04）：121-124.

[2]李雪峰，李军.腰间盘突出手术70例治疗分析[J].医学信息（中旬刊），2011，（05）：124-126.

[3]朱风俊.三维正脊牵引综合治疗腰间盘突出症疗效观察[J].中国社区医师（医学专业），2011，（17）：147-148.

双碳重要性范文第3篇

关键词 碳点； 合成方法； 发光机理； 生物传感； 生物成像； 综述

1 引 言

碳点（Carbon dots， Cdots）是指粒径小于10 nm的新型荧光碳纳米材料， 因其主要元素为碳、氢、氧和氮， 不会发生重金属泄漏， 有望成为重金属半导体量子点的理想替代材料[1]。由于Cdots具有荧光活性高、种类多样、生物相容性好、毒性低等优点， 在生物检测[2]、基因转运[3]、药物传输[4～8]和生物成像[9，10]等领域得到了广泛应用。碳点优良的荧光性能已在分析化学领域中展现出重要的应用潜力[2，10～16]。

2004年， Xu等[17]在分离纯化碳纳米管时， 发现具有荧光性质的组分并证实其主要成分为碳。通过原子力显微镜证明了其纳米尺寸， 掀起了人们研究碳点的热潮。图1展示了碳点发展过程中一些重要事件： Sun等[18]使用硝酸回流氧化蜡烛灰得到了碳点， 通过PEG钝化提高了碳点的荧光产率， 推动了碳点由新奇到实用的发展。Liu等[19]通过凝胶分离得到不同发光颜色碳点， 开启了碳点发光机理的研究。Zheng等[20]通过电化学剥离方法制备碳点并研究了碳点的电化学发光。上述研究通过物理或化学方法剥离或切割得到碳点， 即Top.down策略。微波、水热等合成方法快速发展丰富了碳点的制备方式。Liu等[21]通过水热方法碳化硅球表面有机分子获得碳点， 碳点的制备进入了Bottom.up的阶段， 即由有机小分子、生物分子， 甚至Biomass制备碳点。微波合成技术的引入， 将碳点制备由几小时缩短到几分钟[22]。Zhu等[23]通过水热方法制备碳点， 讨论了碳点的形成机理及传感， 多色成像应用等。

本评述根据碳点制备方法及碳源的不同， 将碳点分为石墨烯纳米点及碳纳米点， 介绍了两类碳点的制备方法， 讨论了碳点发光性质， 剖析了碳点发光机理， 总结了碳点在生物传感、药物传输和生物成像中的应用。

2 碳点的合成

碳点制备方法主要有两类： 以石墨类材料为基础的Top.down方法和以有机分子为原料的Bottom.up方法（图2）。碳点也因此被称为石墨烯纳米点（Graphene nanodots）和碳纳米点（Carbon nanodots）等。

2.1 石墨烯纳米点

石墨烯纳米点是指将石墨、碳纳米管、碳纤维、氧化石墨烯和有机质高温碳化产物等进行化学或物理剪切， 得到小于10 nm的纳米粒子[24，25]。石墨烯纳米点由碳六元环蜂窝状片层相互重叠形成的类石墨烯多层结构， 原子层数一般小于5， 且原子层边缘含有羧基、羰基和羟基等官能团， 便于后续功能化。

Sun等[18]利用氧化钝化法对蜡烛灰氧化剪切得到石墨烯纳米点， 与PEG.1500N通过酰胺键钝化， 证明了表面结构对于碳点荧光效率的重要性。碳点钝化改善荧光性质， 得到了广泛关注， 并影响了后续合成方法的设计[26～28]。Peng等[29]使用H2SO4.HNO3回流， 使碳纤维沿Zigzag轴裂解得到石墨烯纳米点。Kwon等[30]采用HNO3.十八烯胺/肼两步剪切法， 成功制备了单分散石墨烯纳米点， 并用于白光LED元件的制备。Dong等[31]使用强酸氧化法制备了分子量不同， 荧光由绿到红的石墨烯纳米点， 并发现氧化型石墨烯纳米点的强电化学发光能力。Dong等[32]使用HNO3氧化CX.72炭黑分别得到单层和多层石墨烯纳米点。Li等[33]采用微波加热合成了绿色荧光石墨烯纳米点。Luo等[34]使用两步微波反应制备白光碳点。

电化学方法可以通过改变电位调控碳点的性质。Bao等[35]采用电化学剥离方法制备碳点， +0.5～+2.5 V不同电位得到了不同粒径及发光性质的碳点。Lu等[36]使用离子液体为溶剂， 通过电化学石墨剥离得到了蓝色荧光的石墨烯纳米点。Zhou等[37]通过电化学方法从多壁碳纳米管中得到了粒径约2.8 nm的蓝色荧光碳纳米晶体。Tan等[38]在K2S2O8溶液中对石墨进行电解（+5 V）制备了红光碳点。

Pan等[39]对石墨烯进行酸化―水热处理得到石墨烯纳米点。Tetsuka等[40]改进了水热方法， 使用氧化石墨烯/氨水混合溶液获得荧光可控的氨基化石墨烯纳米点。依据这个思路， 通过简单水热方法可以合成多种石墨烯纳米点。 此外， Ponomarenko等[41]通过实验证明， 利用电子束刻蚀大片石墨烯得到了细小的石墨烯纳米点。因此， 石墨烯纳米点可以简便的方法制得，提高了合成效率[42～44]。

2.2 碳纳米点

碳纳米点是以糖、柠檬酸和氨基酸等有机小分子为碳源， 通过官能团偶联实现分子间聚合， 即Bottom.up方法形成的碳纳米材料。人们发现鸡蛋清[45]、草[46]、柚子皮[47]、蚕丝[48，49]等也可作为合成碳纳米点的原料。碳纳米点的合成方法主要有水热法， 超声法， 微波加热以及中和热法等[23，45，49～56]。

水热法是广泛使用的纳米材料合成手段， Shin等[57]合成70～150 nm的碳球， 通过检测水热过程碳球的核磁信号， 解释了水热反应原理。Yang等[58]以葡萄糖胺为碳源， 一步水热合成了荧光碳纳米颗粒。在此基础上， 他们加入磷酸盐作为催化剂， 分别得到蓝、绿两种荧光碳纳米点[59]。由于水热反应是在高温高压状态下进行， 鸡蛋清[45]、草[46]、柚子皮[47]、蚕丝[48，49] 等生物质也成为合成碳纳米点的碳源。

本研究组设计了简便、绿色的碳化―溶剂萃取法直接制备高荧光效率碳点， 以左旋多巴、精氨酸等含氮化合物为碳源， 实现无需二次分离制备低氧化程度、高荧光效率的氮掺杂碳点[53]。Li等[60]超声葡萄糖合成了荧光碳纳米点。Ma等[61]将这种方法进行拓展， 使葡萄糖在氨水环境下超声制备氮掺杂碳点。Zhu等[22]利用微波加热合成了荧光碳纳米点。Chandra等[62]在微波加热的基础上引入磷酸， 提高糖类化合物的碳化效率。此外， 采用多种碳源如牛奶也可以通过微波的方法制备碳点[63]。

以上碳点的制备方法需要较高温度和能量， 需要外部供能装置。本研究组利用中和反应放热的原理设计了无需外部热源， 一步超快速（合成时间2 min）合成强荧光碳点的新方法[50]。该方法适用于葡萄糖， 柠檬酸以及多巴胺等多种碳源[50，52]。因对碳源碳化不完全， 碳点仍保留有碳源的官能团， 从而使碳点拥有与碳源类似的特性， 有望实现生物分子模拟碳点制备， 拓展碳点的应用范围。

3 碳点的发光机理

碳点显示激发依赖的荧光特性， 这种不同于其它发光材料的荧光特性引起了广泛关注。制备单色荧光碳点， 研究碳点荧光机理是提高碳点应用性的重要研究方向； 研究碳点的电化学发光， 对于拓展碳点的分析应用具有很好的研究和实用价值。碳点发光机理较主流的观点有量子尺寸效应、表面态、以及电子空穴和辐射重排等。

3.1 量子尺寸效应

量子尺寸效应是指当粒子的粒径下降至纳米级时， 费米能级附近的准连续电子能级变为离散能级的现象。因此， 纳米材料， 特别是粒径小于10 nm的材料， 显示与块状材料明显不同的光学性质。Li等[64]使用电化学方法制备碳点， 结合柱色谱分离得到不同碳点的组分， 发现不同组分碳点粒径不同， 1.2 nm的碳点发紫外光， 1.5～3.0 nm发可见光， 3.8 nm发近红外光[64]。表明粒径增大， 碳点带隙间距减小（图3A）。Kim等[65]也发现碳点的吸收光谱和荧光光谱受粒径调节（图3B）。Bao等[66]证明了碳点的最大荧光发射波长随分子量增大而红移。然而并不是所有碳点都能观察到类似现象， Ding等[67]通过对苯二胺与尿素水热制得的碳点进行硅胶柱分离， 发现4种组分平均粒径均为2.6 nm， 而荧光颜色却分别为蓝、绿、黄、红。

3.2 表面态和官能团机理

碳点的表面官能团是影响表面能级和能级间距的重要因素。Sun等[18]使用PEG.1500N钝化碳点而提高荧光产率。后续工作也证明碳点表面钝化对于改善碳点荧光性质的重要性[68，69]， 如十八烷胺作为钝化剂增强了碳点的荧光[68]。含氮有机物有效钝化碳点表面而提高碳点的荧光效率（图3C）[70]。理论计算证明了碳点表面修饰NH2基团可以引起荧光发射的红移； 修饰NH2数目在1～6个时， 碳点的带隙间距会随修饰基团数目的增多而减小（图3D）[71]。

图3 碳点的光学性质及发光机理。（A）荧光发射波长随粒径变化示意图[64]。（B）碳点的紫外吸收与粒径的变化关系图[65]。（C）碳点表面官能团影响能级变化示意图[70]。（D）带隙间距与氨基数目的关系[71]。（E）不同氧化程度的碳点对带隙间距 [72]。（F）蓝色荧光和绿色荧光碳点通过氧化还原反应进行转化[73]。（G）氧化程度对碳点荧光的影响[35]。（H）碳点荧光随结构的变化[74]。（I）低氧化态碳点与（J）高氧化态碳点的TEM表征图（标尺为5 nm） [53]。（K）N， S掺杂对碳点荧光机理示意图[77]Zhu等[72]发现碳点氧化程度不同会导致荧光颜色的变化（图3E）。硼氢化钠还原调控碳点表面状态可增强碳点荧光产率至24%（图3F）[73]。Bao等[35]发现电化学氧化制备的碳点表面氧化程度不同， 氧化程度低的碳点发蓝色荧光， 而氧化程度高的碳点发绿色荧光（图3G）。Lingam等[74]通过对比石墨烯纳米点、碳纳米材料和碳纳米洋葱的结构和荧光性质， 证明了石墨烯纳米点的边界态荧光（图3H）。Feng等[75]使用肼还原增强了碳点的荧光。Hola等[76]使用没食子酸作为碳源合成碳点， 探讨氧化程度对碳点荧光发射波长的影响。本研究组通过TEM表征发现低氧化态碳点主要由致密的碳晶核构成（图3I）， 而高氧化态碳点由碳晶核和外部的疏松氧化层组成（图3J）， 且结构和表面态的差异导致不同的荧光性质[53]。

3.3 电子空穴和辐射重排理论

电子空穴和辐射重排理论主要用于氮、硫等杂原子掺杂碳点的荧光机理解释。本研究组认为氮原子在碳点中提供能级， 才可以引起辐射重排， 提高荧光效率[53]。Dong等[77]对氮、硫共掺杂碳点的发光机理研究发现， 氮掺杂产生了新的表面态能级， 电子的能级束缚产生辐射重排， 增强碳点的荧光效率； 硫原子的引入同样会促进辐射重排（图3K）。

与上述将3种机理分开考虑不同， 本研究组认为在光子激发下， 碳点碳核中的电子受激发从价带（VB）迁移至导带（CB）， 这是纳米尺寸效应的结果。由导带回到价带的辐射经表面缺陷的非辐射重排产生荧光， 对应着表面结构对荧光性质的影响[78]。因此， 表面结构作为非辐射重排中心降低荧光效率的和发射波长的红移[29～32，41]， 因而解释了碳点大的斯托克位移， 氧化程度对碳点荧光发射光谱的影响及其电化学发光现象。当施加电势超过阈值时， 在碳点表面层形成自由基[22，33]， 在共反应剂作用下， 自由基湮灭放出光子， 即电化学发光。荧光与电化学发光的过程不一样， 所以碳点的荧光和电化学发光的发射波长也可能不同[79]。

上述单光子荧光检测速度快， 仪器要求低， 但组织穿透能力差， 且激发光能量大对组织光损伤能力强。双光子荧光即发光材料吸收两个长波长光子激发电子跃迁至激发态， 在返回基态时释放出波长小于激发波长的光子， 因此也称为上转换荧光， 并且克服单光子荧光的某些缺点[80]。PEG包覆碳点在880 nm激发下获得了绿色荧光成像图， 表明了碳点双光子成像的应用潜力[69]。但Gan等[81]使用640 nm氙灯对石墨烯纳米点照射， 没有得到上转换荧光。探讨碳点双光子荧光理论， 研究双光子荧光碳点的结构， 进而提高碳点双光子荧光效率是未来发展的一个方向。

4 碳点的应用

4.1 碳点在生物传感方面的应用

研究者利用碳点的荧光性质及其表面功能基团构建了多种生物/化学传感器。以检测检测Hg2+及生物硫醇为例（图4A）[47]， Hg2+通过表面配位重组碳点中的电子和空穴， 导致碳点的荧光猝灭； 但巯基与Hg2+的强结合能力可以恢复Hg2+猝灭碳点的荧光， 实现“Turn.off”方式检测Hg2+， “Turn.on”模式检测生物硫醇。Dong等[82，83]制备了支链聚乙烯亚胺（BPEI）修饰碳点（图4B）， 利用Cu2+与氨基的螯合作用实现能量共振转移猝灭碳点荧光， 河水中Cu2+的检测限为6 nmol/L。

鉴于Cu2+对碳点荧光的猝灭效果， 研究者将其用于细胞中Cu2+的检测。Zhu等[84]制备了AE.TPEA.碳点.CdSe/ZnS纳米点复合材料， 实现对Cu2+的荧光比率型检测， 并用于探测细胞中Cu2+的位置（图4C）。Vedamalai等[85]同样制备了对Cu2+敏感的碳点实现细胞中Cu2+的检测。

碳点.还原氧化石墨（Cdots@RGO）复合材料可用于乙酰胆碱检测（图4D）[86]： 乙酰胆碱酯酶可以将乙酰胆碱转化为胆碱， 而胆碱可以在胆碱氧化酶存在条件下生成H2O2。利用H2O2猝灭碳点复合物的荧光实现乙酰胆碱的定量检测， 检测限为30 pmol/L。此外， 碳点.Ag， Au形成Cdots.Ag/Cdots.Au纳米复合材料可用于生物活性物质的检测[87～89]， 对H2O2及葡萄糖的比色检测的检出限分别为0.18和1.6 μmol/L [87]； 利用金纳米粒子与谷胱甘肽结合实现谷胱甘肽的荧光.比色双模态检测， 检测限达到50 nmol/L[88]。Zhang等[90]将硼酸修饰到碳点上， 利用硼酸与葡萄糖的强亲和能力， 实现了碳点对葡萄糖的检测， 检测限为0.03 nmol/L（图4E）。本研究组以葡萄糖为碳源通过中和热法合成碳点 [50]， 由于葡萄糖未被完全碳化， 其表面邻羟基与硼酸进行结合， 从而实现对糖蛋白的检测。

碳点还用于构建化学发光和电化学发光的生物传感器。Lin等[91]利用碳点在过氧亚硝酸存在条件下产生的化学发光， 实现了碳点化学发光检测亚硝酸盐（图4F）。Shao等[92]使用Cdots.TPEA电化学响应实现对小鼠大脑中的Cu2+的追踪扫描。Li等[33]通过微波法合成了石墨烯纳米点， 利用羧基官能团与Cd2+螯合的特点， 建立了检测Cd2+的电化学发光检测器， 检测限达到13 nmol/L（图4G）。

4.2 碳点在药物传输和基因转运中的应用

酰胺缩合反应制备的叶酸修饰碳点可以实现对癌细胞的靶向识别[93]， 为发展基于碳点的细胞筛选和诊断提供了思路。PEI修饰碳点表面带正电， 因而可以吸附带负电的DNA， 用于基因转运[3]。Liu等[3]评估了碳点的转运能力， 发现碳点具有与带正电的PEI.25K相似的DNA转运能力， 但碳点的荧光可以示踪质粒DNA在转运过程中的分布， 为研究质粒DNA的生理作用提供依据。碳点.DNA复合物转染3 h后可以进入细胞。通过405， 488和543 nm激光的照射分别产生蓝、绿和红光， 说明碳点在转运过程仍然保持其多色荧光性质。

Lai等[4]制备了聚乙二醇（PEG）修饰碳点并实现了阿霉素（DOX）的装载和递送。荧光成像表明阿霉素在细胞内的释放过程： 细胞液中主要显示碳点的绿色荧光， 细胞核内可以观察到阿霉素的红色荧光， 说明阿霉素由碳点转运至细胞， 然后释放并进入到细胞核， 达到治疗的效果。Chowdhuri等[6]将碳点与金属有机骨架结构（MOFs）结合， 实现药物传输。Wang等[8]将壳聚糖.聚乙二醇包覆碳点形成复合水凝胶， 实现pH/近红外光控制药物释放。上述研究初步验证了碳点的相关应用， 有助于研究碳点在体内的变化及其核膜通透性等问题， 推动碳点的临床应用。

4.3 碳点在生物成像中的应用

4.3.1 体外成像 体外成像是以细胞作为研究对象， 评价探针成像能力和毒性， 了解探针进入细胞的方式， 研究探针分布和细胞毒性的手段。碳点已成功用于多种细胞的转染成像， 如HeLa[5，10，11，53，62，94，95]、人神经干细胞[96]、4T1[97]、NIH.3T3[98]、A549[49，85]和HepG.2[53]等。碳点主要通过内吞进入到细胞且主要集中于细胞液中， 鲜有碳点进入细胞核的报道[53]。Zhu等[99]使用溶剂热法制备了绿色荧光碳点， 成功应用于细胞成像， 证明了其低的细胞毒性（图5A）。本研究组发现碳化.萃取法制备的氮掺杂碳点具有激发依赖特性， 在细胞水平上实现了多色荧光成像[53]。碳点的表面修饰有助于开发靶向性多功能生物探针。Tang等[7]在碳点表面修饰叶酸和阿霉素， 实现了对癌细胞的特异性识别、药物运输和荧光成像（图5B）。Bhunia等[95]合成了一系列从蓝光到红光荧光发射碳点， 并通过碳点表面修饰叶酸达到靶向识别效果。Choi等[5]通过修饰叶酸和锌酞菁， 使碳点不仅具有靶向能力， 而且还可以进行光热治疗（图5C）。本研究组以多巴胺为前驱体， 利用快速中和热方法制备了生物分子模拟碳点， 该碳点保留有多巴胺的功能基团， 因而可以巧妙“骗过”核膜进入细胞核， 实现细胞核染色（图5D）[52]。

使用近红外光激发（800～900 nm）实现碳点的双光子细胞成像有助于消除细胞自体荧光的干扰[100]。Yang等[69]在880 nm激光的激发下获得了绿色荧光成像图。Zhang等[80]使用C3N4纳米点实现了细胞核的双光子成像。Kong等[100]制备了pH敏感碳点纳米传感器， 利用碳点的双光子荧光实现了活细胞和组织成像。

4.3.2 体内成像 斑马鱼具有明确的生长周期， 因而广泛应用于疾病发展、生长机理和药物筛选等基础医学研究[101]。斑马鱼光通透性能强， 便于碳点荧光成像。本研究组研究了多种碳点的斑马鱼荧光成像， 发现碳点主要沉积在斑马鱼的眼部及卵黄囊[50，102，103]（图6）。碳点荧光可以在斑马鱼体内保持60 h， 便于对斑马鱼胚胎发育过程的观测[102]。

PEG碳点和ZnS掺杂C ZnS.dots.PEG碳点成功用于小鼠成像， 获得了绿色和红色荧光成像结果（图6）， 且对组织和脏器没有毒副作用[9]。通过皮下前足注射PEG碳点可以转移至淋巴节， 实现小鼠淋巴节荧光成像， 可能是PEG修饰所致， 发现碳点的转移速度慢于纳米点[9]。静脉注射1 h后碳点转移至膀胱部位。经过4 h， 器官中的荧光信号变弱， 但解剖发现肾脏中碳点含量较高， 说明碳点是通过尿液排出[9]。Tao等[104]使用不同波长激光照射（455～704 nm）， 实现小鼠的体内成像。Li等[105]使用蓝光碳点对昆明鼠进行成像， 发现碳点可以通过血脑屏障进入到脑部。

5 结论与挑战

改善碳点的光学性质， 提高荧光效率， 发展红色荧光碳点是其基础研究的重点； 实现碳点多功能化， 发展碳点生物分子标记， 对于推动碳点由验证到实用、由新奇到应用具有重要意义。碳点荧光主要集中在蓝绿光， 仅有少量红光及近红外荧光碳点的报道且发光效率较低[106]。制备低背景荧光碳点可以从以下几个方面考虑： （1）选择合适碳源以改善碳点发光性质， 如Jiang等[107]通过调控苯二胺类化合物氨基位置得到红光碳点。Ge等[108]通过使用聚噻吩为碳源， 将碳点荧光红移至650～700 nm； （2）选择合适的钝化剂有助于增强碳点荧光； （3）杂原子的引入可以改变碳点带隙间距， 调控碳点的产率和荧光发射范围。

碳点表面含羧基和氨基[1]， 可以通过酰胺缩合与功能分子偶联。但碳点与修饰物之间的能量共振转移可能导致碳点荧光蓝移和猝灭。因此从修饰方面需要考虑： （1）修饰方法的选择。如， 选择合适桥联物（如硅球， 无机粘土等）增加碳点与修饰物间的距离， 降低能量共振转移的影响； （2）多模态功能化。考虑引入多模态成像因子， 构建多模态成像碳点。如Bourlinos等[109]使用钆喷酸为钆源， 与三羟甲基氨基甲烷和甜菜碱一锅法制备了粒径为3～4 nm的Gd掺杂碳点。 本研究组利用金属与有机化合物的螯合特性， 制备了碳点.Gd复合材料， 以小鼠模为模型， 验证了其荧光/磁共振双模态应用[110]。

References

1 Baker S N， Baker G A. Angew. Chem. Int. Ed.， 2010， 49（38）： 6726-6744

2 Lin L， Rong M， Luo F， Chen D， Wang Y， Chen X. TrAC， Trends Anal. Chem.， 2014， 54： 83-102

3 Liu C， Zhang P， Zhai X， Tian F， Li W， Yang J， Liu Y， Wang H， Wang W， Liu W. Biomaterials， 2012， 33（13）： 3604-3613

4 Lai C W， Hsiao Y H， Peng Y K， Chou P T. J. Mater. Chem.， 2012， 22（29）： 14403-14409

5 Choi Y， Kim S， Choi M H， Ryoo S R， Park J， Min D H， Kim B S. Adv. Funct. Mater.， 2014， 24（37）： 5781-5789

6 Chowdhuri A R， Singh T， Ghosh S K， Sahu S K. ACS Appl. Mater. Interfaces， 2016， 8（26）： 16573-16583

7 Tang J， Kong B， Wu H， Xu M， Wang Y， Wang Y， Zhao D， Zheng G. Adv. Mater.， 2013， 25（45）： 6569-6574

8 Wang H， Di J， Sun Y， Fu J， Wei Z， Matsui H， del C. Alonso A， Zhou S. Adv. Funct. Mater.， 2015， 25（34）： 5537-5547

9 Yang S T， Cao L， Luo P G， Lu F， Wang X， Wang H， Meziani M J， Liu Y， Qi G， Sun Y P. J. Am. Chem. Soc.， 2009， 131（32）： 11308-11309

10 Luo P G， Sahu S， Yang S T， Sonkar S K， Wang J， Wang H， LeCroy G E， Cao L， Sun Y P. J. Mater. Chem. B， 2013， 1（16）： 2116-2127

11 Ding C， Zhu A， Tian Y. Acc. Chem. Res.， 2014， 47（1）： 20-30

12 Sun H， Wu L， Wei W， Qu X. Mater. Today， 2013， 16（11）： 433-442

13 Hola K， Zhang Y， Wang Y， Giannelis E P， Zboril R， Rogach A L. Nano Today， 2014， 9（5）： 590-603

14 Wang W， Cheng L， Liu W. Sci. China： Chem.， 2014， 57（4）： 522-539

15 Du Y， Guo S. Nanoscale， 2016， 8（5）： 2532-2543

16 Zheng X T， Ananthanarayanan A， Luo K Q， Chen P. Small， 2015， 11（14）： 1620-1636

17 Xu X， Ray R， Gu Y， Ploehn H J， Gearheart L， Raker K， Scrivens W A. J. Am. Chem. Soc.， 2004， 126（40）： 12736-12737

18 Sun Y P， Zhou B， Lin Y， Wang W， Fernando K A S， Pathak P， Meziani M J， Harruff B A， Wang X， Wang H， Luo P G， Yang H， Kose M E， Chen B， Veca L M， Xie S Y. J. Am. Chem. Soc.， 2006， 128（24）： 7756-7757

19 Liu H， Ye T， Mao C. Angew. Chem. Int. Ed.， 2007， 46（34）： 6473-6475

20 Zheng L， Chi Y， Dong Y， Lin J， Wang B. J. Am. Chem. Soc.， 2009， 131（13）： 4564-4565

21 Liu R， Wu D， Liu S， Koynov K， Knoll W， Li Q. Angew. Chem. Int. Ed.， 2009， 48（25）： 4598-4601

22 Zhu H， Wang X， Li Y， Wang Z， Yang F， Yang X. Chem. Commun. （Camb.）， 2009， （34）： 5118-5120

23 Zhu S， Meng Q， Wang L， Zhang J， Song Y， Jin H， Zhang K， Sun H， Wang H， Yang B. Angew. Chem. Int. Ed.， 2013， 52（14）： 3953-3957

24 Shen J， Zhu Y， Yang X， Li C. Chem. Commun. （Camb.）， 2012， 48（31）： 3686-3699

25 Zhang Z， Zhang J， Chen N， Qu L. Energy Environ. Sci.， 2012， 5（10）： 8869-8890

26 Huang P， Lin J， Wang X， Wang Z， Zhang C， He M， Wang K， Chen F， Li Z， Shen G， Cui D， Chen X. Adv. Mater.， 2012， 24（37）： 5104-5110

27 Li H， Kang Z， Liu Y， Lee S T. J. Mater. Chem.， 2012， 22（46）： 24230-24253

28 Shen J， Zhu Y， Yang X， Zong J， Zhang J， Li C. New J. Chem.， 2012， 36（1）： 97-101

29 Peng J， Gao W， Gupta B K， Liu Z， Romero.Aburto R， Ge L， Song L， Alemany L B， Zhan X， Gao G， Vithayathil S A， Kaipparettu B A， Marti A A， Hayashi T， Zhu J J， Ajayan P M. Nano Lett.， 2012， 12（2）： 844-849

30 Kwon W， Kim Y H， Lee C L， Lee M， Choi H C， Lee T W， Rhee S W. Nano Lett.， 2014， 14（3）： 1306-1311

31 Dong Y， Zhou N， Lin X， Lin J， Chi Y， Chen G. Chem. Mater.， 2010， 22（21）： 5895-5899.

32 Dong Y， Chen C， Zheng X， Gao L， Cui Z， Yang H， Guo C， Chi Y， Li C M. J. Mater. Chem.， 2012， 22（18）： 8764-8766

33 Li L L， Ji J， Fei R， Wang C Z， Lu Q， Zhang J R， Jiang L P， Zhu J J. Adv. Funct. Mater.， 2012， 22（14）： 2971-2979

34 Luo Z， Qi G， Chen K， Zou M， Yuwen L， Zhang X， Huang W， Wang L. Adv. Funct. Mater.， 2016， 26（16）： 2739-2744

35 Bao L， Zhang Z L， Tian Z Q， Zhang L， Liu C， Lin Y， Qi B， Pang D W. Adv. Mater.， 2011， 23（48）： 5801-5806

36 Lu J， Yang J X， Wang J， Lim A， Wang S， Loh K P. ACS Nano， 2009， 3（8）： 2367-2375

37 Zhou J， Booker C， Li R， Zhou X， Sham T-K， Sun X， Ding Z. J. Am. Chem. Soc.， 2007， 129（4）： 744-745

38 Tan X， Li Y， Li X， Zhou S， Fan L， Yang S. Chem. Commun. （Camb.）， 2015， 51（13）： 2544-2546

39 Pan D， Zhang J， Li Z， Wu M. Adv. Mater.， 2010， 22（6）： 734-738

40 Tetsuka H， Asahi R， Nagoya A， Okamoto K， Tajima I， Ohta R， Okamoto A. Adv. Mater.， 2012， 24（39）： 5333-5338

41 Ponomarenko L A， Schedin F， Katsnelson M I， Yang R， Hill E W， Novoselov K S， Geim A K. Science， 2008， 320（5874）： 356-358

42 Zhao Q L， Zhang Z L， Huang B-H， Peng J， Zhang M， Pang D W. Chem. Commun. （Camb.）， 2008， （41）： 5116-5118

43 Li Y， Hu Y， Zhao Y， Shi G， Deng L， Hou Y， Qu L. Adv. Mater.， 2011， 23（6）： 776-780

44 Song S H， Jang M H， Chung J， Jin S H， Kim B H， Hur S H， Yoo S， Cho Y H， Jeon S. Adv. Opt. Mater.， 2014， 2（11）： 1016-1023

45 Wang J， Wang C F， Chen S. Angew. Chem. Int. Ed.， 2012， 51（37）： 9297-9301

46 Liu S， Tian J， Wang L， Zhang Y， Qin X， Luo Y， Asiri A M， Al.Youbi A O， Sun X. Adv. Mater.， 2012， 24（15）： 2037-2041

47 Lu W， Qin X， Liu S， Chang G， Zhang Y， Luo Y， Asiri A M， Al.Youbi A O， Sun X. Anal. Chem.， 2012， 84（12）： 5351-5357

48 Li W， Zhang Z， Kong B， Feng S， Wang J， Wang L， Yang J， Zhang F， Wu P， Zhao D. Angew. Chem. Int. Ed.， 2013， 52（31）： 8151-8155

49 Wu Z L， Zhang P， Gao M X， Liu C F， Wang W， Leng F， Huang C Z. J. Mater. Chem. B， 2013， 1（22）： 2868-2873

50 Wei X M， Xu Y， Li Y H， Yin X B， He X W. RSC Adv.， 2014， 4（84）： 44504-44508

51 Wei W， Xu C， Wu L， Wang J， Ren J， Qu X. Sci. Rep.， 2014， 4： 3564

52 Kang Y F， Fang Y W， Li Y H， Li W， Yin X B， Chem. Commun. （Camb.）， 2015， 51（95）： 16956-16959

53 Xu Y， Wu M， Liu Y， Feng X Z， Yin X B， He X W， Zhang Y K. Chem. Eur. J.， 2013， 19（7）： 2276-2283

54 Wang F， Pang S， Wang L， Li Q， Kreiter M， Liu C Y. Chem. Mater.， 2010， 22（16）： 4528-4530

55 Wang X， Qu K， Xu B， Ren J， Qu X. J. Mater. Chem.， 2011， 21（8）： 2445-2450

56 Liu L， Li Y， Zhan L， Liu Y， Huang C. Sci. China： Chem.， 2011， 54（8）： 1342-1347

57 Shin Y， Wang L Q， Bae I T， Arey B W， Exarhos G J. J. Phys. Chem. C， 2008， 112（37）： 14236-14240

58 Yang Z C， Li X， Wang J. Carbon， 2011， 49（15）： 5207-5212

59 Yang Z C， Wang M， Yong A M， Wong S Y， Zhang X H， Tan H， Chang A Y， Li X， Wang J. Chem. Commun. （Camb.）， 2011， 47（42）： 11615-11617

60 Li H， He X， Liu Y， Huang H， Lian S， Lee S T， Kang Z. Carbon， 2011， 49（2）： 605-609

61 Ma Z， Ming H， Huang H， Liu Y， Kang Z. New J. Chem.， 2012， 36（4）： 861-864

62 Chandra S， Das P， Bag S， Laha D， Pramanik P. Nanoscale， 2011， 3（4）： 1533-1540

63 Wang J， Peng F， Lu Y， Zhong Y， Wang S， Xu M， Ji X， Su Y， Liao L， He Y. Adv. Opt. Mater.， 2015， 3（1）： 103-111

64 Li H， He X， Kang Z， Huang H， Liu Y， Liu J， Lian S， Tsang C H A， Yang X， Lee S T. Angew. Chem. Int. Ed.， 2010， 49（26）： 4430-4434

65 Kim S， Hwang S W， Kim M K， Shin D Y， Shin D H， Kim C O， Yang S B， Park J H， Hwang E， Choi S H， Ko G， Sim S， Sone C， Choi H J， Bae S， Hong B H. ACS Nano， 2012， 6（9）： 8203-8208

66 Bao L， Liu C， Zhang Z L， Pang D W. Adv. Mater.， 2015， 27（10）： 1663-1667

67 Ding H， Yu S B， Wei J S， Xiong H M， ACS Nano， 2016， 10（1）： 484-491

68 Bourlinos A B， Stassinopoulos A， Anglos D， Zboril R， Karakassides M， Giannelis E P. Small， 2008， 4（4）： 455-458

69 Yang S.T， Wang X， Wang H， Lu F， Luo P G， Cao L， Meziani M J， Liu J.H， Liu Y， Chen M， Huang Y， Sun Y P. J. Phys. Chem. C， 2009， 113（42）： 18110-18114

70 Li X， Zhang S， Kulinich S A， Liu Y， Zeng H. Sci. Rep.， 2014， 4： 4976

71 Jin S H， Kim D H， Jun G H， Hong S H， Jeon S. ACS Nano， 2013， 7（2）： 1239-1245

72 Zhu S， Zhang J， Tang S， Qiao C， Wang L， Wang H， Liu X， Li B， Li Y， Yu W， Wang X， Sun H， Yang B. Adv. Funct. Mater.， 2012， 22（22）： 4732-4740

73 Zheng H， Wang Q， Long Y， Zhang H， Huang X， Zhu R. Chem. Commun. （Camb.）， 2011， 47（38）： 10650-10652

74 Lingam K， Podila R， Qian H， Serkiz S， Rao A M. Adv. Funct. Mater.， 2013， 23（40）： 5062-5065

75 Feng Y， Zhao J， Yan X， Tang F， Xue Q. Carbon， 2014， 66： 334-339

76 Hola K， Bourlinos A B， Kozak O， Berka K， Siskova K M， Havrdova M， Tucek J， Safarova K， Otyepka M， Giannelis E P. Zboril R， Carbon， 2014， 70（0）： 279-286

77 Dong Y， Pang H， Yang H B， Guo C， Shao J， Chi Y， Li C M， Yu T. Angew. Chem. Int. Ed.， 2013， 52（30）： 7800-7804

78 Xu Y， Wu M， Feng X Z， Yin X B， He X W， Zhang Y K. Chem. Eur. J.， 2013， 19（20）： 6282-6288

79 Dong Y， Dai R， Dong T， Chi Y， Chen G. Nanoscale， 2014， 6（19）： 11240-11245

80 Zhang X， Wang H， Wang H， Zhang Q， Xie J， Tian Y， Wang J， Xie Y. Adv. Mater.， 2014， 26（26）： 4438-4443

81 Gan Z， Wu X， Zhou G， Shen J， Chu P K. Adv. Opt. Mater.， 2013， 1（8）： 554-558

82 Dong Y， Wang R， Li G， Chen C， Chi Y， Chen G. Anal. Chem.， 2012， 84（14）： 6220-6224

83 Dong Y， Wang R， Li H， Shao J， Chi Y， Lin X， Chen G. Carbon， 2012， 50（8）： 2810-2815

84 Zhu A， Qu Q， Shao X， Kong B， Tian Y. Angew. Chem. Int. Ed.， 2012， 51（29）： 7185-7189

85 Vedamalai M， Periasamy A P， Wang C W， Tseng Y T， Ho L C， Shih C C， Chang H T. Nanoscale， 2014， 6（21）： 13119-13125

86 Wang C I， Periasamy A P， Chang H T. Anal. Chem.， 2013， 85（6）： 3263-3270

87 XIA Chang， HAI Xin， CHEN Shuai， CHEN Xu.Wei， WANG Jian.Hua. Chinese J. Anal. Chem.， 2016， 44（1）： 41-48

夏 畅， 海 欣， 陈 帅， 陈旭伟， 王建华. 分析化学， 2016， 44（1）： 41-48

88 Shi Y， Pan Y， Zhang H， Zhang Z， Li M J， Yi C， Yang M. Biosens. Bioelectron.， 2014， 56（0）： 39-45

89 Wu L， Wang J， Ren J， Li W， Qu X. Chem. Commun. （Camb.）， 2013， 49： 5675-5677

90 Zhang L， Zhang Z Y， Liang R P， Li Y H， Qiu J D. Anal. Chem.， 2014， 86（9）： 4423-4430

91 Lin Z， Xue W， Chen H， Lin J M. Anal. Chem.， 2011， 83（21）： 8245-8251

92 Shao X， Gu H， Wang Z， Chai X， Tian Y， Shi G. Anal. Chem.， 2013， 85（1）： 418-425

93 Song Y， Shi W， Chen W， Li X， Ma H. J. Mater. Chem.， 2012， 22（25）： 12568-12573

94 Chong Y， Ma Y， Shen H， Tu X， Zhou X， Xu J， Dai J， Fan S， Zhang Z. Biomaterials， 2014， 35（19）： 5041-5048

95 Bhunia S K， Saha A， Maity A R， Ray S C， Jana N R. Sci. Rep.， 2013， 3： 1473

96 Shang W， Zhang X， Zhang M， Fan Z， Sun Y， Han M， Fan L. Nanoscale， 2014， 6（11）： 5799-5806

97 Wang L， Wang Y， Xu T， Liao H， Yao C， Liu Y， Li Z， Chen Z， Pan D， Sun L， Wu M. Nat. Commun.， 2014， 5： 5357

98 Zhang X， Wang S， Xu L， Feng L， Ji Y， Tao L， Li S， Wei Y. Nanoscale， 2012， 4（18）： 5581-5584

99 Zhu S， Zhang J， Qiao C， Tang S， Li Y， Yuan W， Li B， Tian L， Liu F， Hu R， Gao H， Wei H， Zhang H， Sun H， Yang B. Chem. Commun. （Camb.）， 2011， 47（24）： 6858-6860

100 Kong B， Zhu A， Ding C， Zhao X， Li B， Tian Y. Adv. Mater.， 2012， 24（43）： 5844-5848

101 Lieschke G J， Currie P D. Nat. Rev. Genet.， 2007， 8（5）： 353-367

102 Kang Y F， Li Y H， Fang Y W， Xu Y， Wei X M， Yin X B. Sci. Rep.， 2015， 5： 11835

103 Xu Y， Li Y H， Wang Y， Cui J L， Yin X B， He X W， Zhang Y K. Analyst， 2014， 139（20）： 5134-5139

104 Tao H， Yang K， Ma Z， Wan J， Zhang Y， Kang Z， Liu Z. Small， 2012， 8（2）： 281-290

105 Li N， Liang X， Wang L， Li Z， Li P， Zhu Y， Song J. J. Nanopart. Res.， 2012， 14（10）： 1177

106 Lim S Y， Shen W， Gao Z. Chem. Soc. Rev.， 2015， 44： 362-381

107 Jiang K， Sun S， Zhang L， Lu Y， Wu A G， Cai C Z， Lin H W. Angew. Chem. Int. Ed.， 2015， 54（18）： 5360-5363

108 Ge J， Lan M， Zhou B， Liu W， Guo L， Wang H， Jia Q， Niu G， Huang X， Zhou H， Meng X， Wang P， Lee C S， Zhang W， Han X. Nat. Commun.， 2014， 5： 4596

109 Bourlinos A B， Bakandritsos A， Kouloumpis A， Gournis D， Krysmann M， Giannelis E P， Polakova K， Safarova K， Hola K， Zboril R. J. Mater. Chem.， 2012， 22（44）： 23327-23330

110 Xu Y， Jia X H， Yin X B， He X W， Zhang Y K. Anal. Chem.， 2014， 86（24）： 12122-12129

双碳重要性范文第4篇

关键词：评价；土壤质量；母岩

中图分类号： S152；S153 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2017.09.036

成土母岩不同，其发育的土壤也不一样，其土壤的物理性质和化学性质也受到影响，导致形成的土壤质量也有差异。贵州气候复杂、地形多样，有高山、中低山、丘陵，土壤形成过程中的关键是风化和沉积，同时，贵州岩石丰富多样，从而形成丰富多样的土类。因此对不同母岩发育形成的土壤质量进行评价有重要的意义。土壤质量的评价方法主要有数值综合评价法（曹承绵，1983）、指数和法（Edward，1999；孙波，1999）、分数定级法、Fuzzy综合评判法、聚类分析法及地统计学方法（Doran，1994；Pennock，1994；Shen，2004；Smith，1993）等，本文应用数值综合评价法对母岩―煤系砂页岩、第四纪粘土、长石石英砂岩、石英砂岩、紫色砂页岩、变余砂岩、玄武岩、灰质白云岩共8种发育的土壤进行评价，为土壤的合理利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 土壤样品的采集

本实验样品采自贵州大学林学院苗圃场样地，了解土壤可氧化态有机碳与土壤的发育母岩的关系，土样采集时直接从发育母岩的c层心土层采样，发育母岩是煤系砂页岩（来自花溪）、第四纪粘土（来自贵州大学南区）、长石石英砂r（来自花溪区黔陶乡）、石英砂岩（来自黔南龙里）、紫色砂页岩（来自花溪孟关）、变余砂岩（来自清镇云归乡）、玄武岩（来自清镇市干沟林场）、灰质白云岩（来自花溪），见图1。样品采集后拿回室内风干，用2毫米筛过筛，共采集土壤样品五十二个（煤系砂页岩、第四纪粘土、石英砂岩、变余砂岩、玄武岩分别采集八个样品；灰质白云岩、长石石英砂岩、紫色砂页岩分别采集四个样品），所有土壤样品分别为三个重复。

1.2 研究方法

碱解N：扩散法；全N：半微量开氏发；速效P：双酸浸提―分光光度计发；速效K：1N醋酸浸提――火焰光度计法：pH值：电位法；石砾含量：简易比重法；土壤容重：环刀法；有机质：重铬酸钾――硫酸氧化法；可氧化态有机碳：高锰酸钾氧化法（姜培坤，2005）。

1.3数据处理

一般的数据处理采用Excel计算，主成分分析采用SPSS应用软件进行处理。

2评价体系的选择

土壤质量的评价需要有规范科学的评价指标体系，在指标体系的建立中应包括土壤的化学性质、物理性质及生物学特性，同时要满足最小指标的需要，也要合符可度量、可测量的特点（Edward，1999）。参考过去经验可分为三类：物理性质指标（见表1）：土壤颗粒组成、土壤容重；土壤化学性质（见表2）：有机质，全氮，速效氮，速效磷，速效钾，pH值；土壤酶可氧化有机碳含量：研究表明（Biederbeck，1994；Herrick，1997； Karlen，1999），土壤有机碳在很大程度上影响土壤结构的形成和稳定性、土壤的持水性能、植物营养的生物有效性以及土壤的缓冲能力和土壤生物多样性等，缓解和调节与土壤退化以及土壤生产力有关的一系列土壤过程。因此本文采用土壤化学性质、物理性质、土壤可氧化有机碳含量对土壤肥力状况进行评价。具体的土壤质量评价指标体系，如图2。

3 土壤的质量评价

3.1 每个因子隶属度的确定

在土壤质量的综合评价中一般分为三步，一是因子的选择，二是权重的确定，三是综合指标的获得。由于土壤因子变化具有连续性质，故各评价指标采用连续质的隶属度函数，并从主成分因子负荷量值的正负性确定隶属度函数分布的升降性。升型分布函数和降型分布函数的计算公式如下（刘世梁，1999；张庆费，1999）。

Q（xi）=（xij-ximin）/（ximax-ximin） 升型函数

Q（xi）=（ximax - xij）/（ximax-ximin） 降型函数

其中，Q（xi）表示各土壤因子的隶属度值，xij表示各因子值ximax，ximin.分别表示第 i 项因子中的最大值和最小值。本文通过土壤因子中的化学性质、土壤可氧化有机碳以及物理性质的含量来评价土壤质量的高低。因此采用升型函数计算化学性质、土壤酶的隶属度，用降型函数计算土壤物理性质的隶属度，见表3～表5。

3.2 土壤中每一个因子权重的确定

土壤肥力质量的各个因子的状况与重要性常有差异，故一般用权重系数来表示各个因子的重要性程度。这次实验中采用了SPSS 软件计算各因子主成分的贡献率和累计贡率，利用主成分分析因子负荷量，计算各因子作用的大小，确定它们的权重（胡小平，2001），见表6。

3.3 土壤肥力质量综合评价指标值

土壤的最终质量质素由土壤物理性质、化学性质、土壤可氧化有机碳等质量指数采用加权求和法（郑昭佩，2003）进行计算：

SQR 是土壤质量指数，Ci是各个评价指标的隶属度值，Ki是第 i 个评价指标的权重，n 是评价指标的个数。

从图3中可以看出，在8种母岩发育土壤中，土壤质量指数大小顺序为：煤系砂页岩>第四纪粘土>长石石英砂岩>石英砂岩>紫色砂页岩>变余砂岩>玄武岩>灰质白云岩。土壤质量最好的为煤系砂页岩发育的土壤，质量指数为0.90，土壤质量最差的为灰质白云岩发育的土壤，质量指数为0.038。

4 结论与讨论

发育母岩不同，土壤质量存在明显差异，分析研究不同母岩、母质发育的土壤特性，对指导农林业生产具有重要的意义。本文研究8种母岩发育土壤的土壤质量指数变化幅度为0.038～0.90。在8种母岩发育土壤中，土壤质量指数大小顺序为：煤系砂页岩>第四纪粘土>长石石英砂岩>石英砂岩>紫色砂页岩>变余砂岩>玄武岩>灰质白云岩。土壤质量最好的为煤系砂页岩发育的土壤，质量指数为0.90，土壤质量最差的为灰质白云岩发育的土壤，质量指数为0.038。质量指数最大的是煤系砂页岩发育的土壤，煤系砂页岩发育的土壤为壤质粘土，土壤的通气、透水性能较好，土壤的呼吸作用较强，有利于微生物的活动；石砾含量最低，为3.84%，土壤的蓄水能力相对较好；第四纪黏土是黏土，石英砂岩是砂质黏土，灰质白云岩为砂质黏壤土。说明石英砂岩的通气、透水性能要好一些，但它的保水性能较差，容易发生水土流失。第四纪黏土的保水性能要好，水土不容易流失，但通透性能较差，从而影响微生物活动。第四纪粘土发育土壤的水解性氮、速效磷、速效钾含量高于其他岩石发育土壤的含量。紫色砂页岩、变余砂岩发育土壤的含量相对要低。有机质含量最高的是第四纪黏土发育的土壤，为0.732 g・kg-1。最低的长石石英岩石发育的土壤，为0.135 g・kg-1。但土壤的有机质含量只是作为评价土壤肥力的其中一个指标，不能只由土壤的有机质的含量来简单评价土壤肥力。第四纪黏土的土壤肥力比其他的要好，但土壤的通透性差，抑制了土壤中微生物的活动。土壤微生物的活动、土壤有机质的分解、土壤营养元素的释放与转化以及土壤的发生过程中营养的迁移等，都与土壤酸碱度有关。由这8种岩石发育形成的土壤的pH值在4.82～7.36，最大的灰质白云岩发育的土壤，最小的是长石石英砂岩发育的土壤，说明长石石英砂岩发育的土壤酸度最大。除灰质白云岩发育的土壤属于中性土壤，其他土壤多为酸性或弱酸性土壤。

土壤的可氧化态有机碳又叫有效碳、水溶性有机碳、易氧化碳、可矿化碳、微生物量碳（李淑芬，2002）。尽管这部分碳素的比例很小，但它对土壤碳素的转化则很重要，而且与土壤生产力密切相关（苏永中，2002；俞元春，2003）。研究表明（Lal，1994），土壤可氧化态有机碳是衡量土壤有机质的敏感性指标，可以指示土壤有机质的早期变化。三种浓度高锰酸钾处理的土壤中石英砂岩、煤系砂页岩和长石石英砂岩发育形成的土壤可氧化有机碳含量最多，从它的形成过程来看，砂岩、砂页岩属于沉积岩，它是粘土经过压实，缩水，胶结硬化而形成的，并且在石英砂岩中，石英的含量占95%，石英的抗风化能力较强，形成的土壤质地较轻，土壤中的水分含量相对较少，微生物也较少，并且微生物的活动受到抑制，土壤的呼吸作用较少，有机碳不容易散失，所以土壤可氧化有机碳的含量均较高。煤系砂页岩发育的土壤本身的有机质的含量高，而速效磷和速效钾的成分则相对较少，植物的生长受到限制，通过植物根的呼吸作用带走CO2较少，所以土壤可氧化有机碳的含量相对较高。而玄武岩发育土壤的含量最低，这是因为玄武岩发育的土壤石砾含量较大，土壤的容重则较小，通透性好，有利于微生物活动，并且这种土壤的速效磷和速效钾的含量也较高，能促进植物根的生长。因此，土壤微生物以及植物根的呼吸作用促使土壤有机碳均以CO2的形式释放到空气中，减少了土壤可氧化有机碳的含量，并且玄武岩属于岩浆岩，岩浆岩的形成是由于地下的压力和温度，使岩浆从地下喷出，并经过搬运过程的一系列的物理、化学冷凝形成的。它的主要成分是斜长石和辉石，抗风化的能力比较强，从而增强了土壤的呼吸作用，因此它的可氧化有机碳的含量低，变余砂岩发育土壤可氧化有机碳的含量则比玄武岩发育土壤的含量高。灰质白云岩发育土壤在0.167 mol・L-1高锰酸钾浓度处理时可氧化有机碳的含量比较高，说明土壤中较容易分解的可氧化有机碳的含量较高。灰质白云岩为不同于砂岩一类的沉积岩，它属于化学生物岩石，由化学分解和生物化学的共同作用形成，其质地比砂岩粘重，但比玄武岩一类的质地轻。

参考文献

[1]曹承绵，严长生.多因素土壤肥力质量综合评价比较研究[J].土壤通报， 1983，4：13-15.

[2]Edward C J， Laura L L. A soil-quality index and it relation-ship to efficiency and productivity growth measures： Two decompositions [J]. Amer. J. Agric. Ecol.， 1999.81：881-893.

[3]胡小平，王长发. SAS 基础及统计实例教程[M].地图出版社，2001.

[4]姜培坤.2005.不同林分下土壤活性有机碳库研究[J]. 林业科学，41（01）：10～13.

[5]李淑芬，俞元春，何晟，等.土壤溶解有机碳的研究进展[J].土壤与环境，2002，11（04）：422～429.

[6]刘世梁，傅伯杰，陈利顶.两种土壤质量变化的定量评价方法比较[J].长江流域资源与环境，1999，12（05）：422-426.

[7]孙波，赵其国.退化红壤土壤质量评价方法及评价指标[J].地理科学进展，1999，18（02）：118-128.

[8]苏永中，赵哈林. 土壤有机碳储量、影响因素及其对环境效应的研究进展[J].中国沙漠，2002，22（03）：220-228.

[9]俞元春，李淑芬.江苏下蜀林区土壤溶解有机碳与土壤因子的关系[J].土壤， 2003，35（05）：424-428.

[10]张庆费，宋永昌，由文辉.浙江天童植物群落次生演替c土壤肥力的关系[J].生态学报，1999，2（02）：174-179.

[11]郑昭佩，刘作新.土壤质量及其评价[J].应用生态学报，2003，14（01）：1-4.

[12]Biederbeck BO. 1994. Labile soil organic matter as influenced by cropping practices in an arid environment [J]. Soil Biol. Biochem.， 26（12）：1656～1574.

[13]Dopan J W， Parkin T B. Defining and assessing soil quality[A].In：Doran J W， eds. Defining Soil Quality for a Sustainable Environment. Madison[C]， WI： SSSA Spec. Pub. No. 1994.35：3-2.

[14] Herrick JE， Wander MM. 1997. Relationships between soil organic carbon and soil quality in cropped and rangeland soils： The importance of distribution， composition and soil biological activity [A] In： Lal R， Kimble JM， Follett RF， et al.， eds. Soil Processes and the Carbon Cycle [C]. Boca Raton： CRC Press， 405～426.

[15]Karlen DL， Rosek KK， Garden JC， et al. 1999. Conservation reserve program effects on soil quality indication [J]. J. Soil Water Conserv.， 54（1）：439～444.

[16]Lal R， Logan TJ， Fausey NR. 1990. Long-term tillage effects on Mollic Ochhraquslf in northwestern Ohio soil nutrient profile [J]. Soil Tillage Res.， 15：315～317.

[17]Pennock D J， Anderson D W，etal. Landscape-scale changes in indicators of soil quality due to cultivation in Saskatchewan [J]. Can. Geoderma， 1994.64：1-19.

[18]Shen Z Q，Shi J B，Wang K， etal. Neural net worken sembleres idual Kriging application for spatial variability of soil properties [J] .Pedosphere， 2004.14（3）：289-296.

双碳重要性范文第5篇

 

一、美国投资条约环境规则的变迁与确立：从《984年范本》到《2004年范本》

 

美国从1982年起就开始关注其投资条约范本的制定。截至2012年，美国正式形成了《1984年双边投资条约范本》(简称《1984年范本》)、《1994年双边投资条约范本》(简称《1994年范本》)、《2004年双边投资条约范本》(简称《2004年范本》)和《2012年双边投资条约范本》(简称《2012年范本》)。这些双边投资条约范本对环境问题的关注经历了“无环境规则一抽象的环境规则一具体的环境规则”的发展过程。其中，《2004年范本》以较为成熟的立法模式和较为完善的环境规则确立了美国投资条约环境规则。值得注意的是，1994年1月1日生效的《北美自由贸易协定》第1章(目标)第104条(与环境和保护协定的关系)和第11章(投资)第1106条(履行要求)第6款、第1110条(征收和补偿)第1款、第1114条(环境措施)就涉及了环境问题。可以说从历史的角度看，《北美自由贸易协定》对《2004年范本》环境规则的确立具有重要的意义。

 

从《1994年范本》到《2004年范本》，随着环境规则立法模式的不断发展和演进，环境规则的内容也得以确立，具体表现在如下几个方面：(1)明确了环境问题的重要性和紧迫性。相比《1994年范本》“序言”中“同意不放松健康、安全和环境措施或标准实施的目标”的表述，《2004年范本》“序言”中“迫切希望通过与保护国民健康、安全和自然环境以及推动国际认可的劳工权利相一致的方式”实现促进缔约双方经济合作和投资的目标的表述无疑强化了环境问题的重要性和紧迫性。(2)明确了环境措施与间接征收的关系。《1994年范本》仅以“序言”中的“目的”或“宗旨”的表述来体现美国双边投资条约对环境问题的关注，除此之外，再没有任何涉及“环境”的表述。而10年之后的《2004年范本》对环境问题给予了极大的关注，环境规则多达4条，包括“序言”、第6条“征收和补偿”第1款(a)项、第8条“履行要求”第3款(c)项和第12条“投资和环境”。特别值得注意的是，关于环境措施与间接征收的关系，虽然《北美自由贸易协定》第11章第1110条第1款和《2004年范本》第6条第1款均规定，为公共目的措施不属于缔约方不得直接或间接地通过征收或国有化措施对合格投资进行征收或国有化的范畴，但《北美自由贸易协定》并没明确一项环境措施是否构成间接征收的标准，而《2004年范本》附件B专门对“间接征收”的认定作了规定，即“……间接征收，指缔约一方具有与直接征收相同的效果，但未发生正式产权让渡或公开占领的行为。

 

(a)决定缔约一方的行为在一个具体案件中是否构成间接征收应当逐案分析、以事实为依据并考虑以下因素：(i)政府行为的经济影响，但缔约一方的行为仅仅对投资价值产生负面影响不能构成间接征收;(ii)政府行为对投资预期有明显、合理的影响的程度;(iii)政府管理行为的性质。(b)除在特殊情况下，缔约一方旨在保护合法公共利益(如公众健康、重大安全和自然环境)的非歧视性规范措施不构成间接征收”。这一规定有利于仲裁庭确定东道国的环境措施是否构成征收。(3)明确了环境与投资的关系。《2004年范本》更注重投资与环境的关系，专门制订了“投资和环境”条款，并以2款规定细化缔约双方在“投资与环境”关系问题上的协调，即《2004年范本》第12条规定：“(a)缔约双方认识到通过降低和减少国内环境保护法律的规定来鼓励投资是不可取的，因此，缔约双方承诺不通过放弃或减损这些法律的方式来作为对其境内设立、并购、扩大投资的鼓励。如果缔约一方认为另一方采取了类似的鼓励措施，可以要求与另一方进行磋商。双方应当力求避免采取类似措施。(b)缔约方可以采取、维持或执行其认为与本条约相一致的、能保证其境内的投资活动意识到保护环境重要性的措施”。可以说，《2004年范本》确立了美国投资条约环境规则的基本框架和理念，使投资者在投资时不得不考虑环境因素和东道国的环境立法，同时也使得东道国的环境立法能无歧视地适用于国内和国外投资者，促进东道国的环境保护和公共利益保护。

 

二、美国投资条约环境规则的仲裁实践经验：以涉美环境措施投资争端案为例

 

自1994年美国投资条约开始关注环境问题开始，在《北美自由贸易协定》争端解决机制和国际投资争端解决中心的争端解决机制下，外国投资者和美国政府之间、美国投资者与外国政府之间发生了5起具有一定影响力的与环境有关的投资争端。这些争端既有在《2004年范本》之前发生的，也有在《2004年范本》之后发生的。这些争端比较直观地体现了美国投资条约环境规则的实践经验和实践效果。通过对这5起投资争端的考察，不难发现美国投资条约环境规则的实践经验和实践效果主要体现在以下方面：

 

1.东道国的环境措施与征收的关系是与环境有关的投资争端的核心问题。虽然这5起争端均涉及环境措施与征收的关系问题，但对于环境措施是否构成间接征收上述5起争端的仲裁庭裁决结果并不完全相同。在《北美自由贸易协定》争端解决机制与国际投资争端解决中心争端解决机制下，仲裁庭判断一项环境措施是否构成间接征收的标准是不同的。在《北美自由贸易协定》争端解决机制下，仲裁庭的仲裁员认为环境措施是否构成间接征收的标准是非歧视、符合目的与效果原则且科学证据确凿、充分。例如，在1997年“艾斯利公司诉加拿大案”②(以下简称“艾斯利公司案”中，加拿大政府最后也承认，没有证据显示低量甲基环戊二烯三羰基锰(汽油抗爆剂)会对人类健康和环境造成损害，因而其承担了有关征收的赔偿责任。在2000年“梅耶公司诉加拿大案”®(以下简称“梅耶公司案”中，仲裁庭的仲裁员认为，其有从东道国政府实施的限制或禁止措施的目的和效果进行审查的权力，加拿大政府采取的废物出口禁令措施属于政府规制权力，因而不构成征收。在2005年“梅赛尼亚斯公司诉美国案”④(以下简称“梅赛尼亚斯公司案”中，仲裁庭的仲裁员认为，基于公共目的的一项非歧视性措施，符合正当程序、对外国投资者或投资产生影响，不认为是征收和可补偿的。而在国际投资争端解决中心争端解决机制下，仲裁庭的仲裁员则认为环境措施是否构成间接征收的判断依据是该措施对投资者或投资合理预期的经济利益是否产生不利影响。例如，在1997年“马塔卡拉德公司诉墨西哥案”⑤(以下简称“马塔卡拉德公司案”中，仲裁庭的仲裁员以东道国政府采取的限制或禁止措施的实施效果为标准，认为“如果东道国政府不针对外国投资者采取及时有序的行动，则征收就已经发生了，因为这种混乱和不确定性，会使该投资者的合理预期投资经济利益被剥夺”。在2007年“格拉米斯黄金公司诉美国案”®(以下简称“格拉米斯黄金公司案”中，仲裁庭的仲裁员也有针对性地指出，要求矿区回填措施对于申请人的投资没有产生具有足够经济影响的征收效果。由上述案件的仲裁不难发现，无论在哪种标准之下，仲裁庭对环境措施是否构成征收经历了从早期的认定构成间接征收到近期不构成间接征收这样一种发展过程：20世纪末，在《北美自由贸易协定》争端解决机制下的“艾斯利公司案”和国际投资争端解决中心争端解决机制下的“马塔卡拉德公司案”中，两个仲裁庭的仲裁员认定被申请人——加拿大政府和墨西哥政府——所采取的环境措施构成间接征收;进入21世纪后，在《北美自由贸易协定》争端解决机制下的“梅赛尼亚斯公司案”、“梅耶公司案”以及国际投资争端解决中心争端解决机制下的“格拉米斯黄金公司案”个仲裁庭的仲裁员均认为东道国采取的环境措施不构成间接征收。从这3起案件的结果可以看出，随着《北美自由贸易协定》增加了环境规则，仲裁机构已接受措施不构成间接征收的理念。

 

2.美国完善的国内环境立法为美国政府或投资者的胜诉奠定了法律基础。上述5起涉美环境措施投资争端案中以美国当事人(包括美国政府)胜诉的居多，仅“梅耶公司案”的美国申请人梅耶公司败诉。即使在“梅耶公司案”中，美国申请人梅耶公司也是“虽败犹荣”。因为该案仲裁庭的仲裁员指出：没有正当环境事由可以引入该项禁令……作为案件证据的材料显示，暂时禁令和最终禁令主要是试图保护加拿大的印制电路板废物处置产业以防止美国企业竞争;所涉禁令是暂时的，违反《北美自由贸易协定》所要求的公平公正待遇和国民待遇，不构成征收”。可以说，完善的美国国内环境立法、财产法以及征收法等为征收行为和政府规制行为提供了明确的判断标准。虽然根据《国际法院规约》的规定，国际投资争端解决应当依赖国际法，但当国际法对间接征收缺乏明确规定时，国内法中的“一般法律原则”的适用往往会使具有完善国内法律制度的国家占据上风。换言之，国内环境规则对于判定环境措施是否构成间接征收具有重要的意义。而这也体现了《2004年范本》第12条规定的理念。

 

3.投资条约与多边环境条约的衔接有利于协调投资促进与环境保护的冲突。在《北美自由贸易协定》的环境规则下，除引发涉及美国(人)投资是否构成间接征收的争端外，还引发《北美自由贸易协定》与多边环境条约的关系问题。虽然有学者认为《北美自由贸易协定》第104条的规定有效解决了该协定与多边环境条约的关系问题，⑦但事实上该条仅规定了当两义务相冲突时优先承担多边环境条约的义务，而不能解决实践中具体问题。例如，针对加拿大政府采取禁止印制电路板跨境运送的禁令，“梅耶公司案”仲裁庭的仲裁员指出：《控制危险废料越境转移及其处置巴塞尔公约》(以下简称《巴塞尔公约》)并没有允许加拿大禁止印制电路板跨境运送。其实，在《巴塞尔公约》生效时，印制电路板是否属危险废弃物尚无定论，但仲裁庭依据该公约的规定否定了加拿大的环境规制权，显然与《北美自由贸易协定》第104条没有明确解决其与多边环境条约的关系有关。可以说，在某种程度上，该案为美国修订《2004年范本》并在《2012年范本》中明确双边投资条约与多边环境条约的关系奠定了实践基础。

 

三、美国投资条约环境规则的新发展：《2012年范本》

 

2012年4月，美国了《2012年范本》。就环境规则而言，《2012年范本》在《2004年范本》的基础上作了较大的修订，进一步明确、细化和强化了环境规则。

 

(―)修订背景

 

在21世纪，应对全球气候变化是世界环境保护的重要议题。随着《京都议定书》于2005年开始生效，包括美国在内的发达国家开始承担减少碳排放量的义务。自此，美国加大了应对全球气候变化的国内立法和碳减排义务的实施步伐。其具体措施如下：(1)重视制定应对全球气候变化的国内法律。2005年8月8日，美国总统乔治沃克布什签署了新的能源法案即《2005年国家能源政策法案》。这部法案的基本宗旨是确保美国的能源供应、保护环境、维护美国的经济繁荣和国家安全。奥巴马当选为总统后延续了美国重视应对全球气候变化的国内立法政策，先后出台了《2009年清洁能源与安全法案》和《2010年美国电力法案(草案)》，这两部法案的关键目标即在于环境保护。⑧虽然这两部法案尚未生效，但显现了美国在应对气候变化方面的坚定信心。(2)切实推动全球碳减排义务的履行。美国认为，在投资条约中明确加入遵守多边环境条约的义务有助于解决投资促进与环境保护的冲突，更加有利于甄别投资条约与多边环境条约的关系，切实推动全球碳减排义务的实施，“缔约国政府当局通过在投资条约中寻求其他方式的推动气候政策目标，如通过对清洁、低碳能源方面投资的保护，可以促进环境保护的目标。如果新兴的美国气候政策能涉及参与清洁发展机制或为美国公司参与国际补偿计划创造机会，则美国政府应当保证有关此类交易的合约的实施，特别是涉及投资内容的项目能够从投资条约保护中受惠。另外，投资者与国家、国家对国家之间的争端解决机制条款同样对环境保护有着积极的意义，因为国际投资在清洁能源和碳减排领域能够对全球环境问题做出贡献，特别是诸如全球环境变化问题”。⑨在这种思路的引导下，美国已经通过国内法中的碳排放交易机制有效推动了国内企业和外国企业的碳排放交易。然而，这还不够，美国还期望通过修订《2004年范本》来激发其他国家减少碳排放的积极性。《2004年范本》中的环境规则虽然确立了美国投资条约环境规则的立法模式和较为完善的具体规则，但因其对国内环境措施以及多边环境公约义务履行的定位不明确，已经很难适应美国国内环境立法的发展以及其对国际社会履行环境保护义务认同的现实，也不利于美国环境政策的实现，有进一步修订的必要。

 

(二)修订内容

 

与《2004年范本》相比，《2012年范本》虽然延续了《2004年范本》的环境规则立法模式，但在环境规则的具体内容上再次进行了明确、细化和强化。其具体表现如下：

 

1.明确环境法律和政策为国内和国际两个层面。在国内层面，《2012年范本》将国内环境法律和政策明确为既包括专门规范环境的法律、法规，也包括其他含有环境保护方面的法律、法规。虽然《2012年范本》脚注16规定，《2012年范本》涉及的环境法律、法规是指“美国国会通过的法律或为了实施国会制定的法律而由中央政府颁布的规章”，仅限定于国家层面的法律、法规，并不包括地方立法机关或政府部门制定的环境法规，但《2012年范本》第12条(投资与环境)第4款“或者”的规定又将中央和地方与环境相关法律、法规条文纳入“环境法”的范畴中。在国际层面，《012年范本》第12条第1款为协调投资条约与多边环境条约的冲突，专门将缔约国国内环境法律和政策与缔约双方共同参加的多边环境条约置于同等重要地位，并明确规定：“缔约方认识到，其各自的环境法律和政策，以及双方参加的多边环境协定在环境保护中的所发挥的重要作用”。这一规定把多边环境条约与投资条约进行了有机结合，有利于解决投资促进与环境保护的冲突问题。不仅如此，这一规定还利于提高缔约各国国内环境法律、标准对环境保护的要求。明确环境法律和政策为国内和国际两个层面，在某种程度上还拓宽了东道国执行环境措施的范围。

 

2.强调国内外资监管机构环境保护方面的规制权。规制权是国家主权的一种。根据联合国贸易和发展会议确立的“可持续发展投资政策的核心原则”之六的规定，规制权是每个国家为维护社会公共利益和减少潜在负面影响而享有的对外国投资的设定准入与经营条件的主权权力。⑩联合国贸易和发展会议首次把其作为国家制定投资政策应当遵循的核心原则的方式来确立规制权，足见该权力的重要性。与《2004年范本》未就投资条约缔约国国内外资监管机构的环境保护规制权作出规定不同的是，《2012年范本》赋予了双边投资条约缔约国国内外资监管机构在环境保护方面的规制权。例如，《2012年范本》第12条第3款要求缔约双方作出承诺，相互认可对方外资监管机构对于外国投资在监管、合规、调查等方面享有自由裁量权，并对资源分配享有权力。更为重要的是，《2012年范本》第12条第4款还特别强调缔约国政府在处理、管理环境事务方面享有优先权，并通过列举的方式将缔约国在投资与环境问题上的规制权加以明晰，从而进一步强化环境保护方面的规制权。加上《2012年范本》第12条第2款的规定防止了缔约国为吸引外资而放宽本国环境法律、法规的实施的“逐次”现象。如此一来，可以有效化解投资促进与环境保护之间的矛盾。

 

3.拓展和强化了环境保护要求。《2012年范本》在《2004年范本》的基础上进一步拓展和强化了环境保护要求。其具体内容如下：1)环境规则更加细化。如果说《2004年范本》第12条“投资和环境”以“一条两款”模式强调了国际投资中环境保护的重要性，那么《2012年范本》第12条“投资和环境”则以“一条七款”模式细化了国际投资中环境保护所涉及的若干问题，并结合其他条款在履行要求、征收和补偿、争端解决机制等各个环节作了规定。(2)环境规则更加硬化。从表面上看，《2012年范本》第12条第2款与《2004年范本》第12条第1款规定的内容相同，均要求缔约国要保证在引进投资中不“减损”或“放弃”各自国内环境法规的实施来吸引投资，但在语言表述上存在明显的不同。《2012年范本》第12条第2款要求缔约国“要确保”不通过放弃或减损国内环境保护法律的规定来鼓励投资，而《2004年范本》第12条第1款则要求缔约国“要力求避免”通过放弃或减损国内环境保护法律的规定来鼓励投资。“要确保”强调“要承诺”，“要力求避免”则隐含“尽量保证”。语言表述的不同说明美国开始重视投资条约缔约国在防止“逐次”竞争行为方面作出“明确的承诺”，而不仅是作出“努力”。