生物炭環境修復應用研究的文獻計量學分析

龐新宇，劉文士?，李猛，龔天成，趙穎，孫孟陽，黃剛，焦宇欣，楊天學?

1.西南石油大學化學化工學院

2.中國林業科學研究院

3.中國環境科學研究院固廢分質利用與污染控制研究室

生物炭是在缺氧的環境下將有機材料熱解而產生的富碳產物[1],因其具有豐富的孔隙結構、多樣化的表面官能團及碳元素含量高且穩定等良好特性,在土壤改良、環境治理及固碳減排等領域具有廣闊的應用前景[2]。近年來越來越多的專家與學者將生物炭應用于環境修復領域,如Dai等[3]研究了四環素(tetracycline,TC)在不同熱解溫度下獲得的黑木耳渣生物炭(biochar,BC)上的吸附行為,發現在300、500和700℃下制備的生物炭樣品的最大吸附容量分別為7.22、9.90和11.90 mg∕g,表明生物炭可有效去除TC；Alburquerque等[4]研究發現,生物炭與礦物肥料之間存在顯著的相互作用,因而施用生物炭對提高小麥產量有利,且生物炭對土壤特性有重要影響,試驗所用的2種生物炭均導致土壤pH、電導率和樹脂可提取的磷酸鹽濃度顯著增加。目前,生物炭修復性能研究方面的發文量逐漸增多,但從文獻計量學系統分析其研究進展的文章相對較少,因而很難準確地為研究人員指明未來的重點研究方向。文獻計量學以文獻為基礎,用定量化方法對文獻特征進行分析和處理以獲得必要的數據,通過數據分析從中找出變化規律,進而預測未來的發展趨勢。文獻計量學以其顯著的客觀性、定量化和模型化的宏觀研究優勢已被廣泛應用于環境工程與科學、土壤學、生態學、食品安全及新能源利用等領域[5-6]。

筆者以Web of Science(WoS)中Science Citation Index Expanded(SCI-E)數據庫為基礎,檢索生物炭在環境修復領域的相關文獻,對文獻中相關文章作者、國家、年發文總量、關鍵詞、研究機構、期刊等重點指標進行較為系統的文獻計量學分析,以對近10年生物炭用于環境修復領域的發展進程及研究近況進行定性定量的評價,同時分析較為活躍的作者、國家、研究機構以及其相互之間的合作現狀,以期闡明生物炭在環境領域污染物修復方面的研究發展趨勢,為科研工作者了解該領域在全球范圍內的整體研究情況提供支撐,為更好地把握未來研究方向提供思路。

1 研究方法

1.1 數據來源

WoS核心合集是獲取全球學術信息的重要數據庫,收錄了諸多內容涵蓋自然科學、工程技術和生物醫學等學科領域的全球權威和高影響力學術期刊。SCI-E數據庫是全球最大、覆蓋學科最多的綜合性學術信息資源庫,兼具知識的檢索、提取、分析、評價及管理等多項功能[7],是國際公認的反映科學研究水準的核心數據庫[8]。以WoS中SCI-E數據庫為文獻源,采用主題式檢索,檢索主題詞為biochar、 charcoal、 biocarbon 與 remediate?、restoration?、repair?的排列組合,即檢索式為:“主題”＝(biochar remediate?)AND“主題”＝(biochar restoration?)AND“主題” ＝(biochar repair?)AND“主題”＝(charcoal remediate?)AND“主題”＝(charcoal restoration?)AND“主題” ＝(charcoal repair?)AND“主題” ＝(biocarbon remediate?)AND“主題”＝(biocarbon restoration?)AND“主題”＝(biocarbon repair?)。檢索時間跨度為2009年1月1日—2019年9月1日,共檢索到1 272篇文獻。

1.2 數據分析

對檢索到的文獻文檔類型、語言、所屬國家及機構、作者、關鍵詞、引文量、引用次數、學科分類、出版物名稱等進行統計分析(Excel 2010軟件)。應用VOSviewer 1.6.12軟件對作者間的合作關系和關鍵詞的共現性進行分析,以揭示文獻間知識流動和轉移,并反映文獻間的相似性、親密性和引證關系[9]。應用CiteSpace進行文獻被引和聚類分析,以揭示全球將生物炭應用于環境修復領域研究的動態和發展趨勢。使用普賴斯定律確定將生物炭用于環境修復領域的核心作者。

普賴斯定律是研究科技情報學的主要方法之一,用來衡量各學科領域文獻作者分布規律和文獻被引頻次高低,是確認核心作者的重要方法之一[10-11],其公式如下:

式中:Mp為核心作者最低發文量；Npmax為生物炭應用于環境修復領域相關文獻作者的最高發文量。

式中:Mc為高被引文獻被引頻次下限；Ncmax為生物炭應用于環境修復領域相關文獻的最高被引頻次。

2 結果與分析

2.1 發文總量及年發文量

發文量是科學界對某一領域關注程度的總體表征,可在一定程度上反映該領域的發展速度和歷程[12]。2009—2019年,主題中包含生物炭和修復的SCI源文獻共檢索到1 272篇。其中,研究型論文(article)1 120篇,占88.1%；評論(review)102篇,占8.0%；會議論文(proceedings paper)32篇,占2.5%；其他論文18篇,占1.4%。發文量總體逐年上升,由2009年的12篇增至2018年的275篇,增加了21.92倍,年均增長率達273.67%(圖1)。這表明生物炭逐漸引起全球環境修復領域學者對其修復性能的關注。

圖1 2009—2019年發文量變化Fig.1 Annual number of published papers in 2009-2019

2.2 主要作者

通過對主要作者的分析,有助于了解該領域的主要科研人員及其關注的方向,有利于讀者結合自身科研需求進行學術交流與合作。統計得到Npmax為75,由式(1)計算Mp,取整數為7,即發文量≥7篇的可被認為是該領域的核心作者。經統計,1 272篇生物炭修復領域的文獻由4 923位學者產出,其中發文量≥7篇的作者共有80人(占1.63%),共發表文章910篇(占71.54%),反映這些作者在生物炭應用于環境修復領域有著十分重要的貢獻。

對發文量前15名作者的發文量占比(占排名前15作者發文總量的比例)及所屬國家進行分析,結果如圖2所示。由圖2可知,生物炭用于環境修復領域發文量最多的作者是來自韓國國立大學的Ok Y S,其發文量達75篇(占22%),占生物碳修復領域發文總量的5.9%；其次是來自中國香港的Tsang D CW,發文量為40篇(占12%)。15名作者中共有6名(42%)作者來自中國,表明中國對該領域的研究十分關注。這是由于近年來的土壤或水污染形勢使越來越多的科研人員關注環境修復問題。根據2014年《全國土壤污染情況調查公報》[13],我國土壤總的點位超標率達25.5%。生物炭作為一種廉價且環境友好的修復材料,吸引越來越多的研究人員將其應用于環境修復領域的研究。

圖2 發文量排名前15的作者發文量占比Fig.2 Proportion of articles published by the top 15 authors

相較作者發文量,第一作者發文量以及通信作者發文量更能體現作者自身的研究水平。對發文量前15名的第一作者以及通信作者進行統計,結果如表1所示。由表1可知,Tsang D CW以通信作者發文16篇,共發文40篇,發文總量排名第二,表明該作者在生物炭用于環境修復領域有著大量深入的研究。Cao X D以通信作者發文13篇,共發文21篇,排名第五。Rinklebe J和Wang H L以通信作者發文7篇,共發文24篇,排名并列第三,表明2位作者在生物炭用于環境修復領域也有著較為深入的研究。

表1 發文量排名前15的第一作者及通信作者統計Table 1 Top 15 statistics of the number of first authors and corresponding authors 篇

2.3 發文作者所屬國家∕地區

通過對發文作者所屬的國家∕地區進行統計,可較直觀地展示國家∕地區在某一研究領域整體的科研投入力度及影響力。對發文量排名前15的國家∕地區進行統計,結果如表2所示。由表2可知,中國的發文量最多,為617篇,占28.72%；其次為美國,發文量為301篇,占14.01%；隨后是韓國,發文量為99篇,占4.61%。中國發文量分別為美國的2.05倍,韓國的6.23倍,體現出中國對生物炭用于環境修復領域的研究極為重視并在該領域投入了較多的科研力量,目前取得了較為豐碩的研究成果,在全球有著一定的影響力。中國獨立發文量為306篇,占中國發文總量的49.59%,表明中國在該領域有著較強的獨立科研能力。

表2 2009—2019年生物炭用于環境修復領域研究發文量前15的國家∕地區Table 2 Top 15 countries and regions with most papers on biochar remediation research in various fields from 2009 to 2019

用VOSviewer軟件對國家∕地區間合作發文情況進行了直觀展現(圖3)。圖中每個節點的大小代表一個國家∕地區的國際合作出版物總數,節點較大表明該國家∕地區在生物炭應用于環境修復領域的研究更具有國際性；連接線的寬度反映了協作頻率。從圖3可以看出,中國與美國、加拿大、德國和日本有著密切國際合作。此外,由于文化和語言上的關聯性,歐洲國家和北美國家之間有更多的合作活動,亞洲國家與其他國家的學術聯系則較少。

圖3 生物炭用于環境修復領域發文國家∕地區間合作關系Fig.3 Cooperation between countries∕regions in the field of biochar for environmental remediation

2.4 高被引文獻

通過高被引文獻可洞察某領域在一定時間內有影響力的作者和重要的研究主題[14]。統計得到文獻最高被引頻次為1 064,由式(2)可得被引頻次≥24為高被引文獻。

生物炭在環境修復領域被引頻次排名前10的文獻見表3。由表3可知,被引頻次最高的文獻為韓國國立大學的Ok Y S等的綜述文章,該篇綜述介紹了生物炭在廢水處理和土壤修復中吸附新興污染物(emerging contaminants,ECs),特別是PPCPs和EDCs的研究進展,詳細介紹了通過動力學、顆粒內擴散及埃洛維奇等模型揭示生物碳對ECs的吸附機理的理論內涵,提出生物炭吸附ECs主要為π—π鍵相互作用、氫鍵和官能團、靜電作用、疏水作用以及空隙填充等作用[15]；同時揭示了包括pH及生物炭原料在內的生物炭處理ECs時的影響因素；最后對制約生物炭技術發展潛在問題進行了概述。其次是尼赫魯大學的學者Mohan D等發表在Bioresource Technology上的綜述文章,該文獻綜述了生物質熱解(慢速和快速)產生的生物炭在水和廢水處理中的最新應用；比較并總結了慢速和快速熱解制備的生物炭對有機和無機污染物的吸附能力及機制；認為未來應在生物炭連續生產、改善能源效率和排放控制、提高生物炭產量、回收和副產品增值、改進經濟性、熱解以生產所需的物理化學生物炭的性質、吸附劑的化學活化以及生物燃料經濟性等方面進行深入研究[16]。該文獻的第三作者為被引頻次最高文獻的通信作者Ok Y S,也是本次研究中發文量最多的作者,進一步表明學者Ok Y S在生物炭用于環境修復領域有著豐碩的研究成果,對該領域的發展起到了重要的推動作用。學者Beesley L及其團隊發表的2篇主要研究生物炭對污染土壤有機、無機污染物及生物毒性影響的文章被引頻次排名靠前,表明該作者在生物炭修復污染土壤領域有較深入的研究且在該領域有一定的科研影響力。來自上海交通大學的Cao X D的文獻被引頻次為421次,該文獻主要研究了牛糞生物炭對水溶液中的Pb和阿特拉津的修復效果,結果表明,熱解溫度≥350℃產生的生物炭具有較高的pH,有益于中和土壤酸度。且該生物炭可以降低P的溶解度,可作為緩慢的P釋放肥料,改善作物產量,同時限制了直接使用生糞肥過量P的浸出。溫度≤200℃時制備的生物炭濃縮了可溶的P和有機炭,賦予了該類型生物炭從水溶液中吸附Pb和阿特拉津的強大能力[17]。10篇高被引文獻有3篇來自中國學者,說明中國在該領域有著一定的學術影響力,但由于,我國是該領域發文量最多的國家,因此文獻被引頻次相對較低。說明我國在該領域的研究相比于國外先進水平還有一定的差距,需進行深入研究。

表3 2009—2019生物炭修復領域被引頻次排名前10的文獻Table 3 Top 10 most cited documents in the field of biochar remediation from 2009 to 2019

2.5 學科類別和期刊分布

通過統計刊載過某一領域文獻的出版物情況,可以確定領域內影響力較強的主要期刊。結合期刊的學科類別,有助于研究人員根據自己的研究方向選擇重點期刊進行投稿和閱讀。檢索到的生物炭修復領域的文獻來自291種期刊,對刊載較多該領域相關文獻的期刊及其影響因子和H指數(H Index)進行統計,結果見表4。由表4可見,統計的期刊共刊載了545篇文獻(占42.7%)。發文總量最多的期刊為Science of the Total Environment,刊載96篇,占7.5%；其次是Environmental Science and Pollution Research和Chemosphere,分別刊載90篇(7.1%)和89篇(7.0%)。10本期刊的平均影響因子為5.406,最高達8.355,由此可見,這些期刊刊登了生物炭修復領域相對較多的高水平文獻,在該領域有著較強的影響力。

表4 2009—2019生物炭修復領域刊載文獻量居前10的期刊Table 4 Top 10 journals in the field of biochar remediation from 2009 to 2019

據統計,檢索到的文獻共涉及75個學科類別,對排名前10的學科類別進行發文量統計,結果見表5。從表5可以看出,environmental sciences(環境科學)發文775篇,占29.0%；engineering(環境工程)發文283篇,占11.0%；environmental(環境)發文187篇,占7.1%。上述3個學科相關發文量共計1 245篇(47.1%),為生物炭應用于環境修復領域的研究中非常重要的學科。

表5 2009—2019生物炭修復領域發文量居前10的學科類別Table 5 Top 10 disciplines in the field of biochar remediation from 2009 to 2019

2.6 未來的研究熱點及發展趨勢

關鍵詞通常可反映文獻的研究主題,通過對關鍵詞的統計與分析可以準確把握某一研究領域的研究熱點及未來研究方向[18],也可為今后的科學研究提供進一步的發展方向。檢索到的文獻共涉及2 936個關鍵詞,將其進行排序,最終出現頻率最高的共有 15個關鍵詞(表6)。其中,除biocharcharcoal、remediation等為主要檢索的關鍵詞外,soil remediation、 adsorption、heavy metals、immobilization、cadmium、soil等關鍵詞也有較高的使用頻率,說明近年來生物炭應用于修復領域的研究主要集中在土壤修復、吸附、重金屬鎘、固定化等方向。同 時 發 現 2015—2019 年 adsorption 和immobilization關鍵詞相較2009—2014年排名顯著上升,表明近幾年科研人員在吸附與固定化的研究方向上投入了較多的科研精力,這2個方向很有可能成為生物炭環境修復領域內持續的研究熱點。

表6 2009—2019生物炭修復領域出現頻率最高的15個關鍵詞Table 6 15 most frequently occurring keywords in the field of biochar remediation from 2009 to 2019

用VOSviewer軟件對文獻關鍵詞進行分析,構建了生物炭修復為主題的疊加知識圖譜(圖4)。從圖4可以看出,使用生物炭進行修復的相關研究大致經歷了3個階段:1)2016—2017年,主要的關鍵詞有soil remediation、heavy metal、immobilization、sorption、stabilization等,表明該階段研究主要集中于生物炭對土壤重金屬的修復方面；2)2017—2018年,主要的關鍵詞有phytotoxicity、phytoremediation、mobility、accumulation、leaching和in situremediation,表明該階段研究主要集中在生物炭對植物中重金屬遷移轉化以及毒性浸出方面,并與有關植物進行聯合修復；3)2018—2019年,主要涉及的關鍵詞為adsorption、 nanoscale zero-valent iorn、 magnetic biochar、photodegradation和peat等,表明該階段主要研究方向為通過不同方式對生物炭進行改性以提高生物炭修復性能,從而更好地對有關污染物進行修復處理。

圖4 生物炭修復相關關鍵詞疊加知識圖譜Fig.4 Superimposed knowledge map of biochar remediation related keywords

使用CiteSpace得到生物炭在環境修復研究中的7個關鍵詞聚類圖譜(圖5),可以直觀地反映出研究熱點,同時導出了對應的聚類信息(表7)。

表7 聚類信息總結Table 7 Summary of clustering information

圖5 生物炭修復關鍵詞聚類圖譜Fig.5 Biochar remediation keyword clustering map

從圖5和表7可以看出,聚類＃0是最大的聚類,涉及的標簽詞是biochor amendment(生物炭修復),同時也為搜索關鍵詞。近年來越來越多的學者開始投入到污染治理等領域的研究,而生物炭憑借其自身獨特的理化性質及良好的吸附性能,越發受到環境修復領域學者的關注。如Li等[20]通過微波輔助水熱處理法制備了一系列稻草水熱生物炭,對剛果紅、鹽酸小檗堿、2-萘酚的最大吸附量分別為222.1、174.0、48.7 mg∕mL,對Zn2＋和Cu2＋的最大吸附量分別為112.8和144.9 mg∕g。吳蒨蒨[21]研究了生物炭增強土壤吸附阿特拉津的作用及機理,發現添加2%生物炭的水稻土和黑土對阿特拉津的吸附常數分別提高了79和34倍。

聚類＃1標簽詞為nanoscale zero-valent iron(納米零價鐵,nZVI)。nZVI是一種可有效去除水中重金屬的吸附劑,但是由于其顆粒很小以及很強的團聚效應限制了其在水環境中的應用[22]。由此一些學者選擇用生物炭負載nZVI來提高其修復性能。作為一種綠色合成和優良改性后的材料,2種材料結合不僅能夠最大化地運用綠色生物原料,也更大程度地解決了成本問題。如薛嵩[23]使用3BC-Fe、5BC-Fe、7BC-Fe、生物炭及純nZVI對甲基橙進行降解,結果表明:生物炭基本上沒有去除甲基橙的能力,nZVI對甲基橙的去除率為83.5%；而將nZVI負載于生物炭上明顯增加了甲基橙的去除效果,去除率均為93.26%以上。彭湘奇[24]將生物炭負載nZVI作為Fenton體系的催化劑,在pH為3,H2O2濃度為40 mmol∕L條件下,5BC∕nZVI對左氧氟沙星的降解率可達到88%；生物炭負載nZVI催化劑較為穩定,可以重復使用。Dong等[25]對生物炭及改性生物炭負載nZVI進行了研究,結果表明:nZVI負載HCl改性的生物炭表現出最好的性能,與Cr(Ⅵ)反應后形成的Cr(Ⅲ)∕Fe(Ⅲ)可以均勻地沉積在HCl-BC的表面上,而不是僅涂覆在nZVI表面上,從而揭示了載體HCl-BC可在減輕nZVI的鈍化中起作用。

聚類＃2標簽詞為surface complexation modeling(表面絡合模型)。表面絡合模型建立在熱力學和表面配位理論基礎上,采用表面官能團與溶解化合態之間發生的化學反應來描述吸附,結合水中化學形態分類模式來描述吸附平衡[26]。它的發展為解釋吸附劑表面性質以及吸附質在吸附劑表面吸附形態的差異,以及更好地解釋固液吸附的內在機制等問題提供了重要的途徑。因此,近10年來較多的學者以生物炭為原料,在研究生物炭對污染物的吸附作用時,對吸附過程采用表面絡合模型進行研究,深入探索吸附重金屬全過程的影響因素、吸附行為,以期揭示吸附機理。Daňo等[27]應用化學平衡模型(CEM)和離子交換模型(IExM)總結了生物炭與蒙脫土復合吸附劑在以NH4ReO4為載體的情況下從廢液中分離Tc(Ⅶ)的適用性,發現以99mTcO4－和ReO4－作為載體,在pH為2~3時,邊緣位官能團被完全質子化,即具有正電荷,因此可捕獲帶負電荷的Tc(Ⅶ)和Re(Ⅶ)的陰離子。

聚類＃3標簽詞為heavy metal sequestration(固定重金屬)。生物炭被越來越廣泛地用作固定化材料,以修復被重金屬污染的水土。盤麗珍等[28]研究發現,污染土壤添加生物炭時,Zn和Cd有效態含量顯著減少；施加3%大豆秸稈生物炭能夠消除鉛鋅尾礦污染對空心菜生長的抑制作用,可以阻控鉛鋅尾礦污染土壤中Cu、Zn、Pb和Cd向空心菜地上部遷移富集,大豆秸稈生物炭對空心菜吸收富集Cu、Zn、Pb、Cd的影響存在元素間的拮抗作用以及由于生物炭提高空心菜生物量所產生的稀釋作用。排名第三的高被引文獻[29]介紹了生物炭施入土壤對As及土壤改良的影響:生物炭的施加可能會增加As的遷移率；堆肥和其他改良劑與生物炭的混用可最有效地修復用植被來恢復的土壤。但污染物-生物炭隨時間的保留和釋放以及生物炭改性劑對土壤生物環境影響的具體機制仍不清楚。排名第四的高被引文獻[30]對用生物炭改良的污染土壤中痕量元素和PAHs濃度進行了監測,結果表明:添加生物炭后,土壤孔隙水中的Cu和As濃度增加了30倍以上,這與溶解有機碳濃度和pH的顯著增加有關；而Zn和Cd濃度顯著下降,且生物炭使孔隙水中的Cd濃度降低10倍,從而降低了植物毒性；生物炭還可降低土壤中50%以上PAHs濃度。生物炭在土壤修復領域的應用有較為明顯的潛力。

綜上,將生物質轉化為可用作吸附劑的生物炭,可以實現改善廢物管理、環境和資源可持續利用的雙贏局面。加之生物炭修復為本研究中最大聚類,因此推測生物炭修復環境中污染物仍將成為未來環境修復領域的研究熱點。ECs通常不會在環境中被監控,其濃度低、不易降解但可能對生態系統和人類健康造成不利影響[31]。最高被引頻次文獻[15]即綜述了生物炭對該類污染物的作用效果。近年來,諸如藥品和個人護理產品(PPCPs)以及內分泌干擾化合物(EDCs)等ECs因其來源化合物及其轉化產物在環境中無處不在,而引起全世界的關注[25]。由此,生物炭在修復污水或土壤中ECs方面還有著一定的研究空間,或成為潛在的研究熱點。由于生物炭修復環境中ECs后,污染物仍留存于生物炭上,存在二次污染的可能。同時為使生物炭在環境修復中廣泛應用,未來的研究應側重于全面的生物炭環境風險評估、低成本材料的研發以及生產和工藝集成的轉型,以更有效地促進生物炭作為ECs吸附劑的使用。結合聚類＃2,通過表面絡合模型揭示生物炭對污染物的吸附機理還停留在研究表面宏觀吸附,對于生物炭是否同時存在吸收、降解污染物等行為,還缺乏系統全面的研究。

由聚類＃3可知,人們對使碳固存成為可能的土壤改良生物炭有極大興趣,生物炭修復土壤重金屬污染或將持續成為未來研究熱點。生物炭通過改變金屬在土壤中的溶解度、有效性、遷移和空間分布,顯著影響金屬在土壤中的行為。將生物炭應用到金屬污染的土壤上具有通過固定金屬而進行原位修復的潛力,從而降低了植物的金屬利用率,且較高的生物炭添加量將導致更多的污染物吸收和碳固存[32]。但目前多為生物炭對土壤單一重金屬污染的研究,而生物炭在土壤原位修復的持久性、最終去向(是否會隨介質遷移)以及是否會對土壤養分產生截留影響等問題研究較少,因此后續的研究應側重生物炭對土壤的復合污染修復以及生物炭的收集、回收和再生等。

合成生物炭基納米復合材料通常在官能團、孔性能及表面活性位點具有優勢,且易于分離,特別是可同時發揮吸附和催化降解功能,在去除有機污染物效果方面表現出極大的改進。生物炭已經成為擴大生物炭和納米技術在環境中應用的重要實踐[33]。由聚類＃1可推測,以nZVI負載生物炭等復合手段對生物炭進行改性處理,或將成為未來的研究熱點。但成本是決定改性材料是否可以大面積工程推廣應用的重要因素,因此進一步的研究重點應為選擇合適的原料以及優化生產條件和合成參數,從而生產出成本低、對特定污染物具有較高去除能力的改性材料。不同生物炭作用機制不盡相同,目前以何種類型的生物炭處理何種污染物尚未有統一標準,由此,制定生物炭標準化施用準則也可能成為未來的研究重點。

3 結論

(1)近年來,生物炭在環境修復領域的研究受到了越來越廣泛的關注,其文獻數量總體逐年遞增。中國對生物炭修復領域的研究關注度較高,發表的文獻數量位居榜首,但我國相比于國外先進水平還存在差距,高被引文獻較少。

(2)根據普賴斯定律,生物炭用于環境修復領域的研究中核心作者共80人,其中韓國國立大學的Ok Y S發文總量位居榜首。結合對第一作者及通信作者的統計,Tsang D C W、Cao X D、Beesley L等排名較為靠前。

(3)在生物炭用于環境修復領域的研究中,環境科學、工程學和環境學為主流學科。

(4)應用CiteSpace、VOSviewer等軟件進行關鍵詞分析發現,土壤修復、吸附性、重金屬、固定化等為研究熱點。生物炭修復在nZVI、表面絡合、固定重金屬方面受到了較為廣泛的關注。

(5)生物炭在修復污水或土壤中新興污染物方面或將成為潛在的研究熱點。二次污染的可能以及生物炭的推廣問題,使未來的研究或將向生物炭環境風險評估、低成本材料研發以及生產和工藝集成的轉型等內容傾斜。生物炭在土壤原位修復的持久性、最終去向問題推動后續研究向生物炭對土壤的復合污染修復以及生物炭的收集、回收和再生等方向深入發展。生物炭修復環境中污染物的有關機理有待進一步研究,制定生物炭標準化施用準則可能成為未來研究重點。