双碳的基本内涵范例6篇

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双碳的基本内涵

双碳的基本内涵范文1

关键词:碳税 产业转型 双重红利

随着我国经济的快速发展,碳排放量每年以更快的速度增加,至今,中国的温室气体排放量约60亿吨,占世界平均水平的87%。据国际能源机构的预测,中国化石能源燃烧排放的二氧化碳将会超过美国,成为世界第一排放大国。从经济发展来看,我国经济的高速发展依然建立在高耗能、高污染的基础上,整体生产方式比较落后,迫切需要一种经济手段引导企业革新技术、更替设备,提高核心竞争力。2009年6月22日美国众议院通过了“清洁能源安全法案”,美国政府将从2020年开始对不限制碳排放量的国家的高碳产品征收“碳关税”,欧盟也准备采取相似的贸易保护措施,这必然会对中国的对外贸易造成巨大影响。

一、碳税的理论与实践

碳税(carbontaxes)通常被认为是成本有效的减排工具,通过引入碳税,以减少温室气体排放量,兼顾环境与经济的双重效益,提升环境质量与产业竞争力。庇古在《福利经济学》中提出,在国家的碳治理中可以通过碳税的课征减少温室气体的排放量,同时温室气体排放量与燃料含碳量直接相关,所以可以按照含碳量征税,故称为“碳税”。因为温室气体排放具有较强的外部性,因此政府有必要干预,针对排污者收税,以弥补私人成本和社会成本间的差距,将污染成本加到产品价格中。

碳税的理论基础正是使外部性内在化,从而避免大气层这一公共资源出现“公地的悲剧”(Tragedy of the commons)。碳税偏重效率原则,它使相关产品的价格更加充分地反映地球温度上升、生态环境破坏和能源利用效率低的成本。通过价格传导,使消费者主动选择更加环保节能的产品,抑制对高污染、高能耗的高碳产品的需求,应用市场机制增强可持续消费的内在动力,优化资源配置,以实现帕累托最优( Paretocriterion)。

碳税实施包括两个主要方面,一方面课征碳税,另一方面同时降低一些其他租税,包括中低收入户的所得税及间接税,在总税收不增之税收中立性原则下,使租税负担再分配,即所谓的环境税移转(environmental tax shift)或绿色租税移转(green taxshift)。碳税改革不但可改善环境质量,增加财政收入,若将其收入用来取代其他具扭曲性的租税时(例如所得税、增值税及社会保险费等),不仅增进租税效率,还可促进经济增长、提高社会福利、改善所得分配,具有双重红利。

碳税的改革首先发生在一些高福利的欧洲国家,包括北欧国家(丹麦、挪威、瑞典与芬兰)以及英国与荷兰。这些国家的高福利导致了其财政负担过重,对经济实体的课税过高的问题,自上世纪90年代起,这些国家纷纷开始推行绿色税制改革,通过课征环境税(如碳税、空污费、硫税)取得财政收入,再将其用以减轻高社会福利带来的财政负担或是以此降低其他具有扭曲性质的租税,试图达成双重红利的愿景。例如,1991年瑞典实行一项重大的税制改革,导致相当于其6%GDP的税收重新分配,其基本目标为减少许多扭曲性的税收(如降低所得税)。1997年美国的佛蒙特州与明尼苏达州亦开始进行相关改革,而德国与意大利则于90年代末期陆续实施,而碳税在我国目前还处于论证阶段。

二、碳税影响产业发展的实现机理

(一)高碳产业碳排放外部性的消除

环境资源一直被认为是取之不尽、用之不竭的,任何人皆可不花费任何成本而享用。对于环境资源的耗损或对于环境造成的污染,亦无须负任何责任,导致环境污染的实施者,不用支出任何成本即得以享受经济利益,相反的,环境损害的结果,却由全社会承担,不但环境损害支出成本分配不当,且亦造成污染者肆意排放造成环境负担。

碳排放的成本难以在市场上自行消除,因为这项成本与形成污染的产品的生产者或消费者之间,并没有发生直接的关系。成本的外部化,使得污染并不会影响产品的生产者与消费者之间的交易。在这个问题上,大部分学者主张通过政府的干预并建立一套分配机制,将一直以来为人们所忽视的环境污染造成的社会成本内部化,合理地将成本反应到制造污染或因污染而获利者,使其因为考虑成本增加的负担而自愿减少及控制污染的制造,以解决环境污染的问题,并进而使市场交易分配公平化,这一分配机制与费用负担也是碳税课征的基础。

碳税的征收原则是污染者付费原则(PolluterPays Principle,PPP)又称为“不补贴原则”(No-subsidy Principle)[2]。污染者付费原则之意义亦被扩展到相当于“外部成本内部化原则”(internalizing the externality),通过成本分析将环境损害所造成的社会支出及填补所需要的成本划归由污染者即使用者负责,将得以公平分配社会国家支出的成本,并得以有效抑制二氧化碳排放。

碳税虽然是一种成本,但是对于制造和销售环保技术和产品的行业却是发展的机会。对环保产品的需求,会刺激企业研究开发节约生产生活能源的专门技术,加大对设备的投资,引导新技术产生,推动新兴产业的发展,最终实现提升投资和消费结构的目标,提高我国中长期的国际竞争力,实现经济和社会的可持续发展。

(二)双重红利的实现

碳税的改革除了主张应课征碳税以落实污染者付费原则外,其核心内容还强调这些税收的使用方式,通过这些税收的有效使用,解决相关的环境和经济问题。英国经济学家亚瑟·庇古(Arthur C. Pigou)提出了应当根据污染所造成的危害对污染者课税,并将税收用于弥补私人成本和社会成本的间的差距,但是并未考虑到税收的用途对经济活动可能产生的影响。“双重红利”的概念首先由Pearce (1991)首度提出,他认为政府对碳税的课征,应该保持税收中立的立场,将碳税的收入用于降低其他对经济引导产生干预的税收,可以产生抑制环境污染及产生税收扭曲成本的双重红利,其定义的第一重红利是环境税率的提升和降低其他扭曲性税收对环境造成的均衡效应;第二重红利是税赋改革后遏止交互效应所剩余的效应。双红利理论的实质是:利用碳税的课征与循环,同时达到改善环境质量以及增进社会福利两项目的两个效应:

1.庇古效应(Pigouvian effect)(第一重红利):通过经济杠杆,使污染者降低污染物的制造,直至边际防治成本等于污染税率为止。这是课征环境税的主要目的,体现的是碳税的价格效应。

2.税收循环效应(revenue effect)(第二重红利):利用环境税收到的税收降低具扭曲性的租税,以增进经济效益,促进经济增长,提高社会福利,改善所得分配,体现的是碳税的再分配效应。

三、碳税对产业转型的引导效果

碳税与产业转型具有密切关系。以图2说明,碳税基本运作方式就是在碳税的价格效应与碳税的再分配效应上展开其影响。

图1:碳税的价格效应和再分配效应

在碳税的价格效应方面,通过对能源产品的课征,提高能源产品的价格,进而通过供应链的渠道,层层影响,而达到改变整个经济体的效果。如图上半部所示,对能源产品课征碳税,将提高能源产品的价格,若税率高到足以影响厂商与个人的行为,这一“价格效应”即发挥作用,此时价格效应将促使厂商减少化石能源使用,同时也会寻找其他替代能源,减少化石能源使用无可避免的会对既有的石化厂商以及供应链上的厂商产生不利影响。然而,厂商或个体寻找替代能源的动机,将会诱发出新的产业开发与使用替代能源,因此也会产生新的产业链,价格效应提业转型的动力。再者,在寻找替代能源与应用技术时,个体厂商为了避免高价格的影响,也会寻求提高能源使用效率的方法与产品,此也创造节能产品与服务的商机与市场;此外,在短期仍以燃煤为主要发电方式的情况下,碳捕捉成为目前减少二氧化碳的主要方法,这一技术为技术领先国家带来巨大的利益。因此,碳税在价格效应方面,促使依赖化石能源的产业逐渐淘汰,让新兴产业及低耗能的产业逐渐兴起,产业转型于是产生。最后,低能源产业的兴起、环境质量的改善,将使环境获得保护(第一重红利),在这方面欧洲部分国家为我们提供了良好的示范。此外,为寻求节能低碳的产品与服务,公共交通将有可能取代个人交通的使用,都市形态也将转变,以日本为例,日本相关能源税费高,也造就了日本公共交通普及、汽车保有量相对少的都市形态,这也可以算是碳税的额外红利。

碳税的再分配实际上是碳税用途所产生的再分配效应,根据欧洲国家的施行经验,在税收中立性的原则下,碳税产生的税收将用于降低或者取代如所得税等直接税,间接创造就业机会和社会福利,同时,通过对扭曲性租税的调整可达成收入再分配的功能。结合我国的实际,碳税的用途可以用于降低营业税和所得税,提高收入和就业率,补贴环保产业的发展(如图下半部分)。对产业而言,降低营业税和所得税实际上是降低了营运成本,低税赋的环境有助于产业的发展,也有助于吸引国外投资,其对产业的影响不限于特定产业,在当前经济环境下是具有现实意义的。对财政而言,碳税的税收收入可以弥补税率降低的损失,而不必扩大财政赤字。再者,降低所得税,将增加个人的可支配收入,有助于个人财富的累积与消费、投资能力的提升,将有助于产业维持或扩展其市场规模,并让新兴产业有发展的空间。同时,补贴公共交通有益于低碳节能的公共交通业兴起,使相关产品与技术获得支撑。因此,通过碳税收入的运用,低税赋的环境,有益于产业的发展,就业机会的增加。同时,个人因降税获得更多所得的支配权,可用于扩展投资、消费,使整个社会更加公平与经济效率提高(第二重红利),也让产业获得良好的增长环境,促进经济增长。

总而言之,碳税通过碳税的价格效应与碳税的再分配效应重新塑造了经济的增长方式,在适当强度的碳税政策下,征收碳税对大部分地区经济增长和大多数行业发展起促进作用。在此过程中,产业的转型幅度也将是巨大的,依赖化石能源的产业将降低其在经济发展的重要性,低碳及节能产业将积极进入,弥补空缺。然而,在旧产业推出,新产业进入的时候,不可能没有阵痛,政府应有所坚持也应有所作为,在碳税的课征范围与税率的高低上可以有所权衡,碳税的税收用途可以依情况调整,但碳税的目标:促进环境保护与社会公平是不可改变的。

参考文献:

[1]Goldenberg J,Specks. A Future For Carbon Taxes [J]. Ecological Economics, 2000, 32(3)

[2]张晓盈 钟锦文.碳税的内涵、效应与中国碳税总体框架研究[J].复旦学报.2011(4)

[3]范允奇,王文举.欧洲碳税政策实践对比研究与启示[J].经济学家.2010(6)

[4]赵玉焕,范静文.碳税对能源密集型产业国际竞争力影响研究[J].中国人口·资源与环境.2012(6)

[5]张景华.碳税的产业竞争力效应分析[J].财经科学.2011(6)

双碳的基本内涵范文2

关键词低碳农业;温室气体;生物技术;固碳;固氮

中图分类号F062.2文献标识码A文章编号 1007-5739(2011)02-0315-02

ApplicationsofBiotechnologyintheContextofLow-carbonAgriculture

QIAN Li-na 1ZHOU Zhen 2

(1 School of Life Science,Xuzhou Normal University,Xuzhou Jiangsu 221116; 2 School of Mines,China University of Mining and Technology)

AbstractAgriculture is the important source of greenhouse gas. The urgent affairs are to develop low-carbon agriculture,reduce agricultural greenhouse gas emissions and improve agricultural ecological environment.Biotechnology could be used to cultivate new varieties of crops. The crop resistance to pests and herbicides should be enhanced. And the carbon sequestration and nitrogen fixation ability should be improved.And thus it will improve the human living environment,reduce the greenhouse effect and promote the continuous extension of the agricultural industrial chain.This paper put forward low carbon agriculture on the base of the relationship between agricultural production and climate change and describe the applications of biotechnology in the low-carbon agricultural production.

Key wordslow-carbon agriculture;greenhouse gas;biotechnology;garbon sequestration;nitrogen fixation

目前,随着经济的快速发展,气候变化形势越来越严峻。同时,气候变化将使农业生产的不稳定性增加,产量波动增大,这就对农业结构调整提出新要求。发展适应气候变化、减少温室气体排放的低碳农业经济已迫在眉睫。据联合国粮农组织估计,低碳农业系统可以抵消80%因农业导致的全球温室气体排放量[1]。然而我国的农业是一种高耗能、高污染、高排放的“三高”农业生产方式。实现农业的可持续发展,必须促使高碳经济向低碳经济的转变,通过农业科学技术来发展低碳农业,以应对未来我国农业的发展。

1农业生产与气候变化

WMO2008年温室气体公报公布了各种温室气体增温效应比例,CH4和N2O的影响比例达21%,这两者主要来源于农业和农业相关的生产活动[2-3];同时,农业是大气碳含量增加的第二大来源。最新数据表明,农业直接和间接排放的温室气体对全球变暖的影响超过50%。全球气候变暖连带着一系列的气候变化最终又影响农业生产的稳定性,从而影响产量,这将对国民经济造成一定的打击。由此可以看出,农业生产与气候变化极为密切。若要从根本上解决全球气候变暖的问题,就必须减少温室气体的排放,发展低碳农业。

2低碳农业

2.1低碳农业内涵

低碳农业应该是低耗能、低排放、低污染的“三低”农业生产经营方式;是在农业生产、经营中排放最少的温室气体,同时获得整个社会最大收益的一种经营模式;其本质是节约型、效益型、安全型农业。低碳农业以减少碳排放、增加碳汇和适应变化技术为手段,通过开发生物质能源和可再生能源,进而维护全球生态安全,改善全球气候条件[4]。

2.2低碳农业发展策略

目前,我国低碳农业发展策略主要包括4个方面:一是加大宣传力度,培育低碳理念,以科学发展观指导低碳农业的发展;二是强化科学研究,加快技术创新,全面开发与推广低碳农业技术;三是结合各地实际情况,探索合适模式,大力发展低碳农业产业化;四是破除制度障碍,完善保障体系,促进低碳农业可持续发展[5]。其中,技术创新和制度创新是关键因素。随着高新技术的快速发展,采用生物技术促进低碳农业的发展是一有效途径。

3生物技术在低碳农业生产中的应用

农业是国民经济的基础,也是生物技术应用最广阔、最活跃、最富有挑战性的领域。常规农业生产严重影响环境,而生物技术能用来降低农业对环境的影响,实现低碳农业生产。运用生物技术培育作物新品种,提高作物的抗病虫害、除草能力,固碳和固氮能力,进而改善人类生活环境,降低温室效应,促进农业产业链不断延伸。

3.1生物技术提高作物的抗病虫害、除草能力

降低杀虫剂和除草剂的喷药量,可以长期消减二氧化碳的排放量。因此,利用生物技术培育农作物新品种、增强防病虫害能力势在必行。由于与病虫害防治有关的各类基因的发现以及植物转基因和微生物重组技术的一系列突破,用于植物保护的基因工程产品首先得到开发,并且有11种作物,100多种转基因抗虫、抗病、抗除草剂植物品种已在进行商品化生产。我国转基因棉花的应用显著减少了农药的使用量,降低了劳动强度;国外抗除草剂转基因大豆的应用,实现了密植和免耕。2006年因杀虫剂和除草剂用量的减少而削减的二氧化碳排放量估计为120万t,相当于50万辆汽车的排放量,通过免耕方法提高了土壤固碳量,二氧化碳固存量达1 360万t,相当于减少了600万辆汽车的排放量[6]。据ISAAA报告,1996―2006年累计减少使用杀虫剂有效成分约30万t,使全球农药对环境的破坏性影响降低15.5%。

3.2生物技术提高植物固碳能力

生物固碳就是利用微生物和植物的光合作用,提高生态系统的碳吸收和储存能力,将二氧化碳资源转化为碳水化合物和氧气,变废为宝,从而减少二氧化碳在大气中的浓度,减缓全球变暖的趋势。生物固碳因其成本低廉、无副作用且可实现人类可持续发展等优点越来越受到国际社会的重视[7-8]。

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我国具有先进的选种育种技术,可借助先进的转基因生物育种技术,提高作物的生产力和固碳能力,为生物固碳提供保障。多年生草本植物中,C4植物的固碳速率比一般C3植物要高,C4植物和豆科植物的功能群组可以提高生态系统的固碳效率5~6倍[9]。近年来,基因工程在固碳领域取得了一系列成果,如C4植物玉米和高粱等的C4基因先后被克隆导入C3双子叶植物矮牵牛、烟草、马铃薯。2007年,我国科学家成功完成转C4光合固碳相关基因水稻的育种研究,转基因疏导使水稻的PEPC活性提高了20倍,光合速率和和羧化效率也分别比原种提高55% 和50%,光饱和点比原种提高200 μmol/(m2・s),其产量提高14%~22%[10]。

3.3生物技术提高作物固氮能力

农业生产中氮肥的大量使用,使土壤中有效氮元素大量增加,氮素作为硝化和反硝化作用的底物,其含量增加必然导致N2O排量增加[11]。研究表明,农田土壤N2O排放量在一定施氮量范围内随施氮量的增加而上升[12],生物固氮的发展可替代化肥为农作物提供氮素。

生物固氮是指某些种类的原核生物利用体内的固氮酶,将空气中的氮气还原为氨,为植物生长提供氮素。现已从含C 的作物如玉米、高粱、甘蔗、黍的根际,分离出不同的联合固氮菌。对它们性质的研究已经广泛开展,主要侧重从分子遗传角度改造基因,提高固氮效率[13]。有研究表明,铵对西固氮螺菌Yu62菌固氮酶活性的抑制已基本研究清楚,构建成脱铵阻遏的工程菌株UB37,在玉米田间小区试验中达到减少氮肥用量20%的效果[14-15]。根瘤菌对宿主有专一性,在对宿主专一性基因了解的基础上,用基因重组等方法扩大宿主范围,特别是扩大到非豆科植物上结瘤和固氮是始终的愿望[16]。目前,已有研究表明,中国科学院遗传研究所把带有固氮基因的质粒PRD1从大肠杆菌K12jc5564导入到无固氮能力的水稻根系菌4502Y中,表现出较强的固氮能力[17]。

同时,利用生物技术了解、掌握土壤和作物根际微生物群落的多样性变化和活动机制,是农业生产适应气候变化的一个重要措施。2007年,福建省农业科学院生物技术研究所利用PCR-RFLP检测水稻根际土壤及根组织内外固氮微生物的nifH基因,证明了水稻根际土壤和水稻根组织的固氮微生物具有显著的多样性,也初步显示了土壤中某些固氮微生物能定植于水稻根内或根表[11]。还有研究发现,C4作物比C3作物具有较高的氮肥利用率,同种作物内不同基因型间的氮肥利用率也有差异,品种的改善可使氮肥利用率提高20%~30%[18]。因此,用生物技术改良作物以及菌种的营养遗传性状,筛选出符合人们要求的产物,实现肥料的高效利用,在我国将有良好的发展前景。

4小结

低碳农业是现代农业为了应对能源危机和气候变暖而产生的一种新的经济形态,低碳农业不只是一个时尚的概念,而且还是人类建设低碳优质生活的必然选择。生物技术在低碳农业生产中的应用,不仅能改善人类生活环境,降低温室效应,而且还能促进农业产业链的不断延伸,同时还能带动农业产业科学技术的不断升级。可以预见,生物技术在今后低碳农业生产发展中将起到一个主导的作用。

5参考文献

[1] 赵其国,钱海燕.低碳经济与农业发展思考[J].生态环境学报,2009,18(5):1609-1614.

[2] Intergovernmental Panel on Climate Change.Climate Change 2007:Miti-gation of climate change.Contribution of working group III to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change Cambridge[R].London:Cambridge University Press,2007:63-67.

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[4] 李晓燕,王彬彬.低碳农业:应对气候变化下的农业发展之路[J].农村经济,2010(3):10-12.

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[7] LAL R.Carbon sequestration[J].Philosophical transactions of the Royal Society B,2008,363:815-830.

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[9] FORNARA D A,TILMAN D.Plant functional composition influences rates of soil carbon and nitrogen accumulation[J].Journal of Ecology,2008,96(2):314-322.

[10] 张边江,陈全战,焦德茂.转C4光合固碳相关基因水稻的研究进展[J].植物学通报,2008,25(2):161-166.

[11] 陈彬,郑斯平,周莉娟,等.水稻根际土壤及根组织内外固氮微生物的遗传多样性分析[J].农业生物技术学报,2007,15(5):841-846.

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[14] 慈恩,高明.生物固氮的研究进展[J].中国农学通报,2004,20(1):25-28.

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[16] 荆玉祥.生物固氮研究现状和趋势[J].生物工程进展,1989,9(3):29-32.

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双碳的基本内涵范文3

[关键词] 专业硕士学位;全日制;导师组制

[中图分类号] G643 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549(2016)11-0023-03

一 引言

经济全球化趋势迫使国内企业必须瞄准国际市场,对核心产品和关键技术实行转型升级,这就对我国的高等教育提出了新的更高要求。在原有学术型硕士研究生培养模式下,学生缺乏工程实践训练和创新能力等已成为不争的事实,这使得研究生教育改革势在必行。在十二五末期,我国将实现学术型与专业型硕士的培养规模相当。近年来,在国家研究生教育政策引导下,全日制专业硕士学位研究生的培养在要求具备扎实理论基础的同时,更对工程应用和创新能力提出了高要求。

目前,尽管学术界对于研究生培养模式的概念存在争议,没有统一的定义,但可以明确的是它主要涉及“要培养什么样的人”及“怎样培养”两方面的内容。其中,指导教师在培养工作中显得至关重要。单一导师制起源于德国,其特点是每一研究生由一位导师独立指导,类似于学徒式研究生培养模式[1]。这种单一导师制弊端明显,已基本被淘汰。为解决单一导师制带来的困境,近年来我国在探索研究培养模式中经历了单一导师制向双导师制或导师组制的转变[2-4]。根据《关于开展2014年学位授权点专项评估工作的通知》(学位〔2014〕17号)要求,将在5年时间内完成全国范围的研究生学位授权的合格评定[5]。这无疑为研究生培养模式中的导师制改革注入了一剂强心剂,每个专业学位授权点单位都必须认真对待。因此,本文言说的双导师组制正符合研究生培养模式改革的发展趋势。正如湖南大学姚利民教授所指出,必须强化导师的指导责任,增加导师的指导投入,使研究生在全程学习、研究中得到所需的指导[6]。

二 现行导师制存在的问题分析

从全国范围来看,目前大多数高校已采用了双导师制或导师组制培养硕士研究生。这种导师制一般是由来自高校和企业的指导教师对需要实施指导的研究生进行联合指导培养[7]。校内导师是具有硕导资格的专业教师,校外导师则是具有丰富实践经验的企业技术专家。校内导师侧重理论教学和学术指导,校外导师侧重实践教学和工程实践能力培养。但现行导师制在运行实践过程中,表现出以下不足。

1 缺乏制度规范

有的培养单位在形式上倡导双导师制或导师组制,但缺乏制度保障和运行机制。校外导师仅仅是挂名作摆设,学生从入学到毕业根本没有得到校外指导;有的为应付校外实习报告的撰写,临时安排学生到企业生产线走马观花地参观一下,最后让企业在学生实习报告上盖章存档了事;有的聘请了校外指导教师,但没有出台校外指导教师的相关薪酬待遇规定,从而挫伤了校外导师的积极性。除上述情况外,企业对人才培养的责任认识不足也妨碍了双导师制的实施,一是部分企业在开展联合培养工作时主要考虑市场最大化和利润收益,而是企业自身认为国家没有强制规定其承担研究生培养的义务,“教育”功能被弱化;二是部分企业基于知识产权保护不愿意让学生接触核心技术项目,学生很难对产业背景和新产品研发有深刻认识。这些问题的出现,主要归结于培养单位对双导师制或导师组制重视不够、校企之间在导师制建设上缺乏科学合理的制度规范和合作双赢机制,直接影响着现行导师制作用的发挥。

2 缺乏“以学生为中心”的教育理念

长期以来,受到“以教师为中心”的教学模式影响,我国硕士研究生培养“以学生为本”的教育理念没有真正落实。目前,全日制专硕研究生培养大体涵盖校内+校外导师、课堂、实验室+实习基地等三个系统。整个培养过程基本以毕业论文答辩为考核目标,教学过程往往过分强调课堂教学,以至我们的学生懒于动手,不愿参与工程实践;实习过程是学校的指导教师安排,注重形式,很难真正锻炼学生的创新实践能力和工程意识。理念只是一个精神、意识层面的哲学概念,要把“以学生为中心”落实为专业学位研究生教育的办学理念,必须一切以学生的全面发展和能力培养为中心,为学生打造一个校企合作的培养平台。首先,应在培养目标与定位、培养方案制定、课程体系设置、工程实践训练、过程监控与组织管理等方面,始终围绕学生的个性特点,培养其实践创新能力。其次,应积极探索给学生更多自主选择权,实现自主选专业、选课程、选导师、选实习单位的培养机制。第三,通过建立校企合作保障和激励机制,以各种方式鼓励企业、导师和教学管理者投入更多精力去关注学生、关爱学生、指导学生,践行教育以学生为本的真谛。

3 学术型学位培养观念尚未完全转变

近年来,高层次应用人才在就业大潮中越来越受到青睐,专硕研究生人才培养已成为研究生教育不可替代的重要类型。然而许多专硕学位点培养单位仍沿用学术型研究生的培养模式来制订专硕研究生的培养计划。学术型硕士生导师兼任专硕研究生导师的现象仍然普遍存在。在专硕研究生指导过程中,校内导师仍然沿用原有学术型研究生的指导模式或方法,过分强调理论知识传授和学术研究能力,不太注重专业实践能力的培养。校外导师只负责企业实践环节,没有参与研究生培养方案的制定,不了解甚至不参与校内培养环节。特别是,许多高校在专业型研究生培养的质量保障方面没有建立工程实践的的过程监控和考核评价等制度,致使通过工程实践教学培养学生的实践创新能力的初衷无法真正实现,其培养成效也就难以体现。

三 “双导师组制”的构建

我校化学工程与技术学科硕士研究生学位授权点已有十余年的培养经历,其中“化学工程”是专业学位授权点专业。近年来,我校对“化学工程”专硕培养模式进行了实践。笔者所在的“化工新材料”导师组在专硕研究生培养中探索出了一种新的导师组运行机制──“双导师组制”。这种“双导师组制”坚持“以校内+校外责任导师培养为主”的原则,围绕每位研究生指导,组建“校内导师组+校外导师组”的结构模式。

在校内导师组组建方面,围绕每位研究生培养,除了通过研究生与导师互选机制确定1名校内责任导师以外,还配备1-2名副导师和1-2名导师助理协助指导。副导师应具有硕导资格,且具备基础理论雄厚、知识视野开阔、学术思想活跃的特点,主要协助责任导师指导项目研究方案、学位论文撰写、工程实践等。导师助理应具有一定科研实力和指导能力,但条件上又未能达到硕士生导师遴选标准的年轻博士教师。导师助理可担任研究生重点课程和学位课程的主讲教师,参加学术交流、访学和带领研究生参加工程实践锻炼等。导师助理不纳入硕士生导师的管理序列,但需上报研究生培养所在二级学院备案。对于进入导师组的导师助理,二级学院在职称晋升、人事任用方面鼓励优秀青年教师脱颖而出。

在校外导师组建立方面,以校外工程实践基地为平台,校企合作科研项目为纽带,企业根据校内责任导师的研究背景和与企业的项目合作研况,为每位研究生确定一名具有较强实践水平和研发能力的高级职称技术人员作为校外责任导师,并配置1-2名项目共同研发工程师作为导师助理。其中,校外责任导师是学校正式聘任的校外兼职导师,享受学校发放的相应薪酬待遇。每位专硕研究生的学位论文课题与校企合作科研项目的研发内容直接相关。校外导师组除负责企业实践环节的培养任务外,还全程参与培养方案制定、课堂教学、学术讲座等校内培养环节。

四 “双导师组制”的实践探索与优势分析

近年来,“化学工程”硕士专业学位授权点所属的“化工新材料”导师组与自贡国家高新技术产业开发区内的知名企业合作,对“双导师组制”的实施进行了积极探索。

1 “双导师组制”有利于校企导师资源的共享

“化工新材料”导师组利用学校科研团队优势、图书馆文献资源和省重点实验室科研设备条件,通过科研技术合作与企业导师组密切合作,为川南地方企业的新产品研发,技术推广等服务。由于校外导师组中的责任导师是我校正式聘任的兼职教师,享有相应薪酬待遇,借助他们在企业的工作便利条件,对专硕学位研究生的工程能力训练起到了实实在在的推动作用。在校内培养环节运行期间(前2学年),以校内导师组指导为主;校外实践环节(第3学年)则以校外导师组为主;所有导师组成员在研究生培养中全程参与,各有侧重。导师组成员具有不同院校毕业背景,使得让学生有机会接触到不同的学术观点和思维方式,从而大大拓宽研究生的科研视野,促进了专业型硕士研究生人才培养。

2 以校企合作科研项目为纽带,有利于校内外导师间的真诚合作

目前,就研究生培养过程中的校企合作而言,大部分高校主动积极,而企业显得十分被动。我校“化学工程”专业硕士授权点,通过与自贡国家高新技术产业开发区内的行业龙头企业开展横向科研项目合作,让校内外导师们组成若干课题组,既为校内外导师之间搭建了合作平台,又兼顾了企业追求经济利益的宗旨,而且研究生可以在校企合作项目中得到科技创新和工程实践锻炼。例如,近年来,我们与中橡集团炭黑工业研究设计院在国家自然科学基金、省杰出青年基金、省科技支撑计划、校企横向合作等项目中联合申报、合作研究、共享成果。2011~2014年,共有8名研究生参与这些项目研究,并在该研究设计院完成工程实践训练环节,既推动了研究院的新产品研发和技术创新,又借助项目研发完成了工程实践锻炼环节。最近,我们正联合中昊晨光、自贡硬合和中橡碳研院等十余家川南知名企业,积极推进省科技厅立项支持的“川南纳米新材料基础科研服务平台”建立。可以预见,未来几年借助于该基础科研服务平台,以校企合作科研项目为纽带的“双导师组制”,将继续坚持以研究生科技创新和工程实践能力为主线,以校企双赢、平等合作为基础,协同完成专硕研究生的培养工作。

3 设置导师助理岗位,有利于吸纳青年教师进入校内导师组锻炼

目前,在我国高校实施的双导师制中,大多数学校要求导师组成员具有导师资格,吸纳青年教师进入校内导师组的运行机制尚未建立,难以实现“业务精湛、结构合理、勇于创新”的导师组教师队伍建设目标。在“双导师组制”的实践探索中,“化工新材料”校内导师组目前吸引了5名36岁以下的博士青年教师担任导师助理,形成了包括正高、副高和中级等不同职称和学历层次教师的研究生指导小组。这种年龄结构合理的成员结构,既发挥了老导师的经验优势,又考虑年轻教师的活力。因此,围绕“双导师组”制,在校内导师组中设置导师助理岗位,吸纳青年教师进入导师组锻炼,不仅可以让青年教师接受经验丰富的导师的指导,还可以进入导师组的学术团队参与课题研究,有利于实现研究生培养工作的可持续发展。为培养导师助理的学历和研究能力,目前“化工新材料”校内导师组有1名青年教师正在川大读博进修,1人在国家炭黑材料研究中心高级访问,另1人获得“西部项目”教师出国留学计划资助。

4 “双导师组制”有利于提高研究生创新实践能力和解决就业难题

近年来,通过“双导师组制”培养模式的实践探索,我校“化学工程”硕士专业学位研究生的技术创新能力和工程实践能力明显提高,其中2013-2014年有2人获得国家奖学金,3人获得校级优秀论文,1人获省优论文,申请发明专利6项,11人次参加国内外学术会议。研究生在工程实践锻炼期间的积极表现获得了企业的好评。例如,2012级研究生付晓燕在成都拓利化工实业有限公司为期1年半的工程实践锻炼中,全程参与了校企合作项目“改性硅酸盐胶粘剂的研制”,并以此为基础完成了学位论文。通过工程实践锻炼期间的工作和生活,研究生们发现地方企业面临的技术难题为他们施展个人能力提供了实践舞台,一些研究生表达了毕业后留在实践单位工作的意向。例如,2014和2015年,各有1名研究生与中昊晨光化工院和中橡集团碳研院签约留在单位工作。正是这种校内、校外“双导师组”制让研究生有更多机会直接参与企业的工程实践和科研项目,从而有效帮助研究生在学术和实践能力上同步提高,同时还可以为实践单位提前考察人才,并优先获得毕业生的挑选权。

五 结语

在未来几年,国务院学位办将陆续对全国专硕学位培养工作进行全面检查。这必将促使各研究生培养单位深化研究生人才培养模式改革,其中导师组的构建与运行实践是其中重要环节之一。通过“双导师组制”在笔者单位的实践来看,以校企合作科研项目为纽带,将研究生培养过程与企业新产品研发和技术创新工作有机结合,是保障校企合作框架下导师组制长期高效运行的关键所在。

参考文献

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育研究,2013(11):55-59.

[7]向诚,张云怀,王东红,郭瑜.基于导师团队的专业学位

双碳的基本内涵范文4

更轻 更快 更环保

XJ第一代车型1968年诞生,第四代XJ是在2003年诞生的,使用了业内最潮的全铝车身。英国制造业的发展之快,让其德国对手感到吃惊。

捷豹的全铝车身制造厂位于英国伯明翰的Castle Bromwich。全铝车身与传统车身的最大不同是,全身没有一个焊接点,而是采用铆接和胶合的航空技术,因此,新车身比上一代要轻150公斤。

XJ对中国富人喜爱加长的癖好摸的一清二楚,XF也随之而来。2013款XJ和XF更是在发动机上细分,分别有搭载全新3.0升机械增压和2.0升涡轮增压发动机的两个版本。不得不承认,英国人对中国市场的尊重再次超越了对手。

不仅如此,2013款XJ 3.0和2.0全部使用ZF八速变速器,外加反应在0.2秒之内的启动/停止系统,捷豹的燃油经济性提高了5%。仪表盘上特有的绿色ECO按键,可以让车主改正自己的驾驶习惯。

捷豹的启动/停止系统也极具“中国特色”——捷豹考虑到中国人的驾驶习惯:第一,车主喜欢将挡位放在N档上,启动/停止系统依然可以工作;第二,制动踏板没有踩死之前,该系统不会认为是“停车”,这好像就是为“首堵”这样的大城市准备的,也可以阻止中国式的等红灯、变道时“加塞儿”的恶劣行为。哈哈,街上遇到新XJ,千万别动歪念头。

内涵来自经典 外观全靠气质

捷豹有超过75年尊重经典、不断创新的品牌文化,这在2013款全新捷豹也得到延续。

2013款XJ的前脸属于小改款,标志性霸气醒目的金属阴影豹脸、镀铬处理的网状进气格栅、自适应氙气大灯、弧线形的车顶曲线、豹爪LED尾灯以及随处可见的JAGUAR标志。

XJ基本上可以理解是一部轿跑,外形设计简练,没有美式的肌肉感,也没有德式的腰线,但它的外观就在给你传递一个信息:是一只紧抓地面,随时会扑向猎物的富贵豹。XJ每一处线条、每一种质感,无时无刻不在提醒着车主要注意自己的气质,不能同流合污。

XJ在内饰上不惜工本。车内原木饰板由伯明翰的Browns Lane工厂制造,每辆车的饰板均取自同一棵树木,以保证两侧木纹能完美对应;而从木材选择到冲压上漆到完成车内木饰板,则需要整整18个步骤。其高贵之处就是,这些天然的木纹,独特到无可复制。

为了满足更多的客户的选择,新捷豹XJ也有其他材料的内饰可以选择,不过,不变的是配上出自传统英式西服定制理念的双针线缝皮革座椅,恰到好处地显示出捷豹的典雅。

此外,2013款捷豹XJ用英国Meridian的音响系统取代了B&W,有7.1音效的20个喇叭,15声道音响系统,这简直是一个听觉的盛宴。

再也等不下去了,让我们一起去试驾吧......

2.0升发动机是豪华车的创新吗?

2013款XJ分别有搭载3.0升V6和2.0升直4发动机。两款不同发动机自然影响各自的表现力。XJ的后排空间舒服的一塌糊涂,极大地满足“中国式虚荣”。拉开车门,坐在真皮座椅里,看着皮革与木质饰板的混揉视觉效果,闻着淡淡的阿尔卑斯小牛皮皮革香—嗯,这应该就是豪华的味道。

2013款XJ3.0采用V6机械增压发动机,电脑调校的非常到位,6500rpm时可以到达250kW,但低速3550rpm时,扭矩可以达到450Nm。这个能耐来自捷豹发动机的DIOVCT(双独立可变凸轮正时)和SGDI(喷雾引导式直喷)技术,需要火花塞定向技术的更新及电极的精准性。这些功能使得新捷豹V6发动机的压缩比达到10.5:1。在三亚高速路上,我的时速超过200km/h,远没有达到手册上的250km/h极限,但数次遭到“监控系统”的电话警告。毕竟不是在专业赛道上,但我丝毫不会怀疑富贵豹绝对能做到。

8速变速器我还是首次上手。其平顺性让我绝对俯首,不过,我的问题是,据说9速变速器也已经面市,那么变速器的终极目标是多少挡?这个问题我要留给编辑部的技术专家了,我现在只是来享受8速的乐趣吧。

2.0升的豪华车?谁听说过?XJ做到了。特别是,2013款捷豹2.0发动机是专为中国定制的,所以,我也不得不多费些笔墨隆重推介一下。

双碳的基本内涵范文5

一、国内外能源运行环境将保持平稳

2012年以来,世界经济复苏乏力带动全球能源需求总体趋缓,能源价格呈现震荡下行走势,美国页岩气规模化应用改变了国际能源供需格局。国内能源需求随经济下行显着放缓,全社会用电量增速降至2010年以来的低点,煤炭价格显着回落,库存持续保持高位,节能指标完成顺利。夏季来水颇丰使得水电出力较大,保障能源供应充足,全国能源供需总体平衡。但新能源产业经历近年来的快速发展后遇到“瓶颈”,低水平重复建设导致光伏、风电等行业均出现严重的产能过剩,在欧美双反的“推动”下,新能源产业到了要调整发展思路的阶段。2013年,世界经济温和回升将带动能源需求增加,但美国实施的能源独立战略将减少能源进口,对世界能源需求总量增长起到抑制作用,总体来看,2013年全球能源需求将有所回升,但回升幅度不大,能源价格小幅上涨。国内能源需求随经济弱势回稳有所回升,由于本轮“稳增长”政策并未像以前一样进行大规模投资,其对能源需求的带动作用也较之前温和,预计全年能源需求总量将达38亿吨标准煤,增速约为5%,低于往年7-8%的平均水平。能源供需基本平衡,节能指标完成压力不大,需关注经济回暖时企业订单增加带来的产业用能快速反弹,导致出现区域性和时段性能源供应紧张。

二、2013年北京市能源供需趋势基本平衡

在全市经济增长放缓、天气较为适宜、能源利用效率提高等多重因素作用下,2012年能源需求呈现低位增长态势,预计全年能耗总量7200万吨标准煤上下,同比仅增长3%左右,供需总体平衡,能源供应平稳。2013年北京市经济有望回升,但仍处于调整阶段,产业结构持续优化,经济增长动力逐步由要素投入转向创新驱动,整体能源消费仍处于低弹性增长周期中,能源需求增速将较2012年略有回升,预计能源消费总量为7500万吨标准煤,增速提高到4%左右。从能源供给端看,2013年北京市能源投资仍将延续2012年的良好增长态势,特别是在压减燃煤工作推进、能源结构调整步伐加快的带动下,气、电、热等清洁能源领域的投资仍将快速增长。同时,2013年加快建设四大热电中心、大唐煤制气、陕京三线、以及南水北调工程、交通轨道的配套电网等一批重大项目,并完成部分项目俊工,有效缓解能源供应和运输瓶颈。但由于北京市能源主要依靠外部调入,自主调控余地较小,在遇到极端天气、突发事件等不确定情况,能源运行保障仍然存在一定压力。总体来看,预计2013年北京市能源运行平稳,供需基本平衡。

三、二产用能将有所回升、三产和居民用能刚性增强

2012年以来,在基础产业能耗持续下滑的带动下,第二产业能耗呈现小幅下降趋势,预计全年能耗2450万吨标准煤,同比下降1.5%;三产和居民能耗在经济趋缓和天气较为适宜的情况下,仍然保持稳定刚性增长,预计全年能耗分别3290和1365万吨标准煤,同比增长6.2%和4.5%。2013年,随着国内和北京市经济弱势回升,2012年下滑2013显的水泥、化工等产品市场需求或有所恢复,从而带动基础行业能耗会较2012年有所回升;在“现代三工厂”、“萨博”等重点项目建成投产、满产以及奔驰汽车、诺基亚、中芯国际改造升级完成的带动下,汽车、电子、钢材等行业能耗会较快增长;中西药的旺盛需求将带动医药制造业能耗保持较快增长,总体来看,二产能耗较2012年会有所回升,预计全年增长2.5%。2013年三产总体呈现趋稳的发展态势,带动能耗保持稳定增长,其中生产业能耗增长将保持稳定、生活业维持低速状态、文化创意产业继续较快增长,预计第三产业全年增长6.3%,在节能家电产品热销带动产品升级的影响下,居民能耗也将保持稳定增长,预计增幅为4.6%,但若出现极端天气不排除出现更大幅度的增长。

四、持续提高能源利用效率

2012年北京市继续发挥产业结构升级调整对节能降耗的促进作用,强化技术、管理和行为节能的协同创新,启动“碳排放权”交易试点、深入实施节能产品惠民工程、成功举办节能环保展览会,节能降耗效果显着,年度万元 GDP能耗降幅将超过4%,进一步提高全社会能源利用效率。2013年随着北京市产业结构进一步优化升级,工业结构调整对节能降耗的推动将较“十二五”前两年显着减弱,北京市切实进入了一个更加依赖技术进步、宣传引导和有效管理的“内涵促降”新阶段,节能重点领域转入建筑和交通领域,亟需加强系统的顶层设计与城市功能的持续完善,应尝试通过中心城功能的疏解、城市公交系统建设、新城产业和服务设施配套升级、交通路网运行速度提升、弹性工作制等手段提升城市运行效率,减少不必要的能源损耗。可以预见,随着四条地铁新线路的建成通车,地铁路网显着完善,将有效提升公交出行比例,而碳排放权交易的试点开展将真正发挥市场机制的作用,促进企业自主节能,而节能产品的普及更新、先进技术的应用推广,新地方能耗标准的实施,和市民节能环保理念的持续增强,将抵消部分因经济复苏带来的新增能耗,助推全社会资源利用效率进一步提高,预计2013年万元 GDP能耗下降3.5%左右,“十二五”前三年累计下降率接近14%。

五、能源品种供需总体平衡,结构更加优化

2013年,北京市主要能源品种供需总体平衡,电力、天然气稳中有紧,成品油、煤炭相对宽松,压减燃煤工作的稳步实施有利于能源结构的持续优化,预计北京市优质能源比例将从2012年的73%(预计值)上升至76%。一是全社会用电量稳中趋紧。2013年随着全市经济小幅回升,电力需求将呈稳中有升态势,全国及华北地区电力总体平衡,不会出现大面积的拉闸限电状况,但北京市高峰时段、局部负荷集中地区运行压力持续,预计2013年社会用电量930亿千瓦时,同比增长7%;预计2012年全年电力消费870亿千瓦时,同比增长6%。二是汽柴油供需仍将偏松。2013年汽柴油消费仍将延续2012年低速平稳增长态势,汽油随机动车保有量将呈现小幅刚性增长,柴油受经济活跃程度影响,2013没有明显改善并继续低速增长,供需仍将偏松,预计2013年全年消费量约为770万吨,同比增长2.5%,预计2012年全年消费750万吨,同比增长2.3%。三是电煤供需宽松。2013年随着压减燃煤工作继续推进,国华关停和燃煤锅炉替代完成,煤炭需求继续下降,仍将延续2012年供大于求的局面,预计2013年煤炭需求2000万吨左右,同比下降13%;预计2012年全市煤炭消费2300万吨左右,同比下降2.8%。四是天然气保持持续快速增长。2013年西南热电中心投运,城六区燃煤锅炉房改燃气锅炉房完成,天然气消费仍将保持快速增长,总量预计将达92亿立方米以上,增速在15%以上;预计2012年全市天然气消费总量80亿立方米,同比增长12%,冬季日高峰用气量将突破7200万立方米。五是可再生能源和新能源开发利用保持较快增长。2013年随着北京市新能源试点示范深入推进,一批光伏电站、光伏屋顶、风电站项目稳步推进,地热采暖制冷、太阳能采暖等新能源安居工程的进一步实施,新能源车进入推广普及阶段,北京市新能源和可再生能源利用总量有望达到350万吨标准煤,在北京市能源消费总量中的比中提升至4.6%。

六、继续推进价格机制改革、呈现能源价格上涨

总体上来看,2012年能源价格呈下降态势,国际原油价格在年初中东地缘政治冲突推动下高位开局,但受需求不振、美国大力发展页岩气等因素影响,总体震荡下行;国内煤炭价格先降后稳,预计价格处于历史低位。国内资源品价格机制改革进展有限,7月推出居民阶梯电价调整,对资源品价格改革做出了有益尝试,但在2012年通胀压力缓解的良好时机,煤电、天然气等关键领域资源品定价机制改革未有2013显突破。2013年在世界经济和国内经济增长均向好的大背景下,能源价格将改变2012年的下降态势,出现小幅震荡上扬。中东地缘政治冲突导致原油供应不确定性风险加大,以及主要国家央行实行量化宽松货币政策,推动国际原油价格走高,并在局部时段出现快速暴涨的情况。

双碳的基本内涵范文6

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1~100nm)或由纳米粒子作为基本单元构成的材料.纳米粒子也叫超微颗粒,处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域,这样的体系既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统,是一种典型的介观系统,与常规尺度物质相比具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等[1-2].纳米技术是通过对纳米尺度物质的操控来实现材料、器件和系统的创造和利用,例如在原子、分子和超分子水平上的操控.纳米技术应用于生物领域产生了纳米生物技术,纳米生物技术的发展已经对医学产生很大的影响,过去的几十年中,市场上已经出现基于纳米技术的一些药物,许多具有药物诊断和药物传输功能的纳米材料都可以应用到生物医学中.纳米技术打开了微米尺度以外的世界,而细胞水平上的生理和病理过程都发生在纳米尺度,因此纳米技术将对生物医学产生深远影响.纳米生物技术和生物医学以及其他技术的关系如图1所示[3].本文仅对量子点、纳米金、碳纳米管、氧化铁和富勒烯等纳米材料在生物医学中的应用研究现状及发展前景做一综述.

2纳米材料在生物医学中的应用

2.1量子点

量子点(quantumdots,QDs)是一种粒径为2~10nm的半导体纳米晶,主要包括硒化镉、碲化镉、硫化镉、硒化锌和硫化铅等.与传统的有机荧光染料相比,QDs具有激发波长可调、荧光强度更高、稳定性更强、不易发生光漂白和同时激发多种荧光等优点.通过对多种量子点同时进行激发,可以达到多元化检测的目的,有利于进行高通量筛选.QDs的发射光谱随尺寸大小和化学组成变化而有所改变,因此可以通过控制QDs的尺寸和化学组成使得其发射光谱覆盖整个可见光区[4].随着QDs尺寸的减小,其电子能量的不连续性产生独特光学性质,因此,QDs可以作为荧光探针用于生物分子成像,进行生物分子的识别.Goldman等[5]利用亲和素修饰CdSe/ZnSQDs,通过亲和素-生物素化抗体的特异性结合形成荧光纳米粒子复合抗体,探讨了在蛋白毒素检测领域的应用前景.Genin等[6]以QDs为探针对半胱氨酸蛋白进行检测,检测时间可以持续到150s,检测机理是将QDs与有机荧光染料分子CrAsH、半胱氨酸依次结合,利用形成的复合体进行检测.Liang等[7]研究链酶亲和素修饰的QDs对mi-croRNA的定量检测效果,利用QDs发出的荧光信号对microRNA的含量进行测定,最低检测限达到0.4fmol.Shepard等[8]利用量子点和Cy3,Cy5荧光染料共同作用,对炭疽杆菌进行多元检测,大大提高了检测效率,与传统的双光色检测相比体系通量提高了4倍.杜保安等[9]采用水相合成法合成了Mn2+掺杂CdTe量子点,通过在CdTe量子点中掺杂Mn2+,进一步改良CdTe的发光性能及热稳定性,扩大了量子点的应用范围.聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEG)因其容易和氨基、羧基、生物素等多种功能化基团反应而常用于QDs的表面改性,而且PEG还能够增加QDs的化学稳定性.研究发现,用低聚PEG-磷酸酯胶束包覆QDs后分散于水中,其荧光强度几周内都不会发生改变,若分散于磷酸盐溶液中,80h后荧光强度只降低10%[10].QDs特殊的光学性质使得它已逐步应用于光发射二极管、生物化学传感器、太阳能电池、生物分子成像和纳米医学等领域.

2.2金纳米粒子

金纳米粒子(AuNPs)具有独特的光学性质、良好的生物相容性、易修饰生物分子以及制备简单等特点,因此在生物传感、分子成像、肿瘤治疗和药物传输等生物医学领域得到广泛研究.Wang等[11]利用N-羟基琥珀酰亚胺修饰的AuNPs实时检测人体血液中链霉素和生物素的相互作用,发现经修饰后的AuNPs具有3μg/mL的低检出限和3~50μg/mL的宽动态检测范围,为构建全血中蛋白检测和细胞分析的新型光学生物传感器提供了思路.Huang等[12]将金纳米棒连接上表皮生长因子抗体后作用于癌细胞,发现金纳米棒附近的分子表现出更强、更敏锐和极化的拉曼光谱,这对于肿瘤的早期准确检测成像具有很大意义.Wei等[13]研究了AuNPs和紫杉醇对HepG2肝癌细胞凋亡的影响,发现AuNPs单独或与紫杉醇协同作用可以引起HepG2细胞凋亡,AuNPs可以增强紫杉醇对HepG2细胞的抑制和凋亡作用.Tong等[14]研究发现叶酸结合的金纳米棒在近红外光照射下可以破坏质膜,这是由于细胞内钙离子的快速增多进而导致肌动蛋白动态异常造成的.但是,关于AuNPs的研究还处于初级阶段,许多问题尚需进一步的深入研究.例如:如何制备各种形态和结构以及可控成分的AuNPs,如何在治疗过程中实现定向输送和释放的靶向性以及使AuNPs作为探针的信号放大以便用于生物检测等都需要进一步的探索.本课题组Liu等[15]研究了AuNPs对成骨细胞系MC3T3-E1的增殖、分化和矿化功能的影响,结果表明,20,40nm的AuNPs均促进MC3T3-E1细胞的增殖、分化和矿化功能,且呈现出剂量和时间依赖性.RT-PCR结果表明,20,40nm的AuNPs均促进runt相关转录因子2(Runx2)、骨形态发生蛋白2(BMP-2)、碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(OCN)基因的表达.结果显示,AuNPs能够促进MC3T3-E1细胞成骨分化及矿化功能,而且影响随纳米颗粒的尺寸变化有所不同.Runx2,BMP-2,ALP和OCN4种基因可能相互影响,从而刺激MC3T3-E1细胞的成骨分化.实验结果提示,与骨中羟基磷灰石晶体尺寸相似的AuNPs可能扮演了一个晶核的角色,从而刺激其周围细胞的增殖、分化和矿化,形成钙的沉积.随后Liu等[16]又研究了AuNPs对骨髓基质细胞(MSCs)增殖、成骨和成脂分化的影响,结果表明,AuNPs可以促进MSCs向成骨方向分化,抑制向成脂方向及成脂横向分化.结果揭示了AuNPs是如何进行细胞内活动进而影响骨髓基质细胞的功能,对合理设计用于组织工程和其他生物医学方面的新材料具有重要意义.

2.3碳纳米管

碳纳米管(carbonnanotubes,CNTs)的结构,形象地讲是由1个或多个只含sp2杂化碳原子的石墨薄片卷曲成的纳米级圆筒.根据石墨片层数不同,CNTs可分为单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs).CNTs的长度从几百纳米到几毫米不等,但它们的直径均在纳米量级,SWCNTs和MWCNTs的直径分别在0.4~3.0nm和2~500nm.MWCNTs也是由几个石墨片层的圆筒构成,层间距在0.3~0.4nm.CNTs可以在药物供给系统与细胞之间形成圆筒形的渠道,输送肽、蛋白质、质粒DNA或寡核苷酸等物质.CNTs还能促进骨组织的修复生长,促进神经再生,减少神经组织瘢痕产生.Kam等[17]将CNTs胺基修饰后,通过生物素连接具有荧光的抗生素蛋白链菌素,孵育白血病细胞HL60一定时间后,发现细胞内产生较强的荧光,且随CNTs浓度和孵育时间的延长,荧光强度不断增强,证明CNTs能将大分子蛋白载入HL60细胞内.Feazell等[18]研究胺基化的SWCNTs运输铂(Ⅳ)复合物的效果,结果发现铂(Ⅳ)复合物以胺基化SWCNTs为载体进入癌细胞,并且其细胞毒性比连接前高出100多倍,为提高肿瘤化疗药物的敏感性提供了新思路.Zhang等[19]采用原代培养小鼠成骨细胞(OBs)为模型,研究了SWCNTs(直径<2nm)、DWCNTs(直径<5nm)和MWCNTs(直径<10nm)对OBs增值、分化和矿化功能的影响,结果表明,它们均抑制OBs的增殖、横向分化和矿化功能,且呈现时间和剂量依赖性,并且明显抑制了OBs中Runx-2和Col-Ⅰ蛋白的表达水平.Liu等[20]进一步研究了SWCNTs(直径<2nm)和MWCNTs(直径<10nm)对骨髓基质细胞(MSCs)增殖、成骨分化、成脂分化和矿化的影响,结果表明,SWCNTs和MWCNTs明显抑制了MSCs的增殖,且呈现出了剂量依赖关系.SWCNTs和MWCNTs抑制MSCs增殖和成骨分化的机制可能是通过调节依赖于Smad的骨形态发生蛋白(BMP)信号通路而起作用.结果提示,CNTs对OBs和MSCs的生长起着重要的调控作用,其生物安全性评价还需进行充分研究以便将来进行合理设计用于生物医学.由于碳纳米管独特的结构,其外表面既可以非共价吸附各种分子,还可以共价键合多种化学基团,内部则可以包埋小分子,从而提高了其表面负载率及实现增溶和靶向等.在生物医学上,鉴于碳纳米管具有的生物膜穿透性和相对低的细胞毒性,在药物传递方面具有较好的应用前景.碳纳米管的应用给肿瘤的诊断与治疗带来了新的机遇,随着对其用作药物载体的深入研究,低毒高效的修饰性碳纳米管有望在将来广泛应用于临床[21].

2.4氧化铁纳米粒子

氧化铁纳米粒子由于具有超顺磁性,是一类具有可控尺寸、能够外部操控并可用于核磁共振成像(MRI)造影的材料.这使得氧化铁纳米粒子广泛应用于蛋白质提纯、医学影像、药物传输和肿瘤治疗等生物医学领域.Wang等[22]采用一种新方法将色酮偶联到Fe3O4纳米颗粒上,合成的结合物使色酮在培养基中的溶解度急剧增加,从而使HeLa细胞吸收色酮能力增强,结合物能更有效抑制HeLa细胞增殖,这种色酮耦合的Fe3O4纳米粒子可以作为多功能输送系统用于诊断和治疗.Wei等[23]研究发现Fe3O4纳米颗粒可以特异性检测H2O2和葡萄糖,并且具有很高的灵敏度.结果显示,对H2O2的检测精度可达到3×10-6mol/L,对葡萄糖的检测精度达到5×10-5~1×10-3mol/L.Xie等[24]发展了一种新方法用于制备超微磁性纳米颗粒,其中小配体4-甲基苯膦二酚用作表面活性剂来稳定颗粒的表面,其与氧化铁表面具有很强的螯合作用,进而与环状多肽链接,可用于靶向诊断肿瘤细胞.刘磊等[25]通过化学共沉淀法制备了铁磁性纳米粒子(FeNPs),并以W/O反相微乳法制备了包埋荧光染料三联吡啶钌配合物Ru(bpy)2+3的二氧化硅纳米粒子(SiNPs)和二氧化硅磁性纳米粒子(Si/FeNPs),并研究了不同浓度的FeNPs,SiNPs和Si/FeNPs对肝癌细胞HepG2的增殖、细胞周期、表面形态和超微结构的影响,结果表明FeNPs对HepG2细胞增殖和周期没有显著影响,SiNPs和Si/FeNPs能够促进细胞生长分裂,具有促增殖作用;SiNPs和Si/FeNPs通过细胞膜的包吞作用随机进入细胞内,进入细胞后,不影响细胞的形态和超微结构.实验结果对进一步研究修饰特异性抗体、蛋白或负载抗癌药物之后的二氧化硅纳米粒子在一定交变磁场作用下的抗肿瘤效果具有重要意义.氧化铁纳米粒子是目前国内外大力研究的一种新型靶向给药系统,应用前景十分广泛.但是成功应用于活体肿瘤靶向纳米探针和纳米载药体目前仍然存在很多障碍:1)表面进行化学修饰后,氧化铁纳米纳米粒子的磁化量降低;2)纳米氧化铁上嵌入配基结合位点可能会降低它的靶向特异性,并且所载药物常常在内涵体或溶酶体中释放,而不是靶细胞的胞质;3)在到达肿瘤组织之前,结合或封装的化疗药物在血液中很快释放.氧化铁纳米粒子和其他可生物降解的、生物相容性好的聚合物微团的结合可能会解决上述问题.可以预期,随着人们对磁性纳米粒子聚合物研究的不断深入,磁性纳米氧化铁粒子将在肿瘤的诊断及治疗中发挥越来越重要的作用.

2.5富勒烯

富勒烯(C60)是一个由12个五元环和20个六元环组成的球形三十二面体,外形酷似足球,直径为0.71nm.六元环的每个碳原子均以双键与其他碳原子结合,形成类似苯环的结构.富勒烯、金属内嵌富勒烯及其衍生物由于独特的结构和物理化学性质,在生物医学领域有广泛的应用.如抗氧化活性和细胞保护作用、抗菌活性、抗病毒作用、药物载体和肿瘤治疗等[26].Hu等[27]发现丙氨酸修饰的水溶性富勒烯衍生物能够抑制过氧化氢诱导的细胞凋亡,其机制是通过清除细胞内外活性氧而抑制细胞凋亡.Yin等[28]研究发现C60(C(COOH)2)2,C60(OH)22和Gd@C82(OH)223种富勒烯衍生物可以降低细胞内活性氧水平来保护过氧化氢诱导的细胞损伤,其清除的活性氧自由基包括超氧阴离子、单线态氧和羟基自由基等.Mashino等[29]研究发现甲基吡咯碘修饰的富勒烯衍生物可以通过抑制大肠杆菌的能量代谢对其活性起到抑制作用.Chen等[30]发现Gd@C82(OH)22能有效抑制肿瘤生长并对机体不产生任何毒性,其对H22肝癌动物模型抗肿瘤效率比环磷酰胺和顺铂都高,其抑瘤效果并不像传统药物对肿瘤的直接杀伤作用,而是通过其他机制来完成.实验结果表明Gd@C82(OH)22能提高免疫应答能力,促进巨噬细胞和T细胞分泌IL-2,TNF-α和IFN-γ等一系列免疫因子,同时促进血液中T细胞亚型Th1型因子IL-2,IFN-γ和TNF-α的分泌,说明它的抑制肿瘤生长效果有可能是通过激活机体免疫功能实现的[31].Zhou等[32]采用差速离心和ICP-MS测定方法研究了Gd@C82(OH)22在荷瘤小鼠组织中的亚细胞分布情况,结果表明此纳米颗粒可以进入细胞,其亚细胞分布模式与GdCl3显著不同,Gd@C82(OH)22在动物体内是以整个完整碳笼形式存在,且在代谢过程中碳笼不会打开释放出内部的Gd3+.随后研究了Gd@C82(OH)22和C60(OH)22对荷Lewis肺转移瘤小鼠氧化应激水平的影响,发现2种富勒烯衍生物可以通过清除自由基抑制脂质过氧化下调氧化应激相关指标,降低由于肿瘤转移到肺造成的肺损伤[33].这些结果都为解释Gd@C82(OH)22纳米颗粒的抗肿瘤生长机制提供了证据,对开展金属富勒烯在抗肿瘤药物领域的研究具有很大意义.