基于文獻(xiàn)計(jì)量的重金屬鎘污染土壤修復(fù)技術(shù)研究分析

杜安倩 范玉超 劉明雨 劉顯芬 趙廣泓

摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)土壤利用強(qiáng)度的需求越來(lái)越大，導(dǎo)致土壤問題越來(lái)越嚴(yán)重。目前，有關(guān)土壤重金屬污染治理技術(shù)的研究報(bào)道較多，而對(duì)該領(lǐng)域的熱門方向、未來(lái)趨勢(shì)等的關(guān)注則較少。該研究利用CNKI中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)檢索方法對(duì)土壤重金屬鎘污染修復(fù)進(jìn)行了計(jì)量學(xué)分析，明確了該領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向和趨勢(shì)，以期為后續(xù)學(xué)者進(jìn)行深入研究提供參考。

關(guān)鍵詞：土壤重金屬鎘污染修復(fù);計(jì)量學(xué)分析;CNKI中國(guó)知網(wǎng)庫(kù)

中圖分類號(hào) X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）15-0150-05

A Review of Remediation Techniques for Cadmium Contaminated Soils Based on Bibliometrics

DU Anqian et al.

（School of Earth and Environment， Anhui University of Science and Technology Co.，Ltd.， Huainan 232000， China）

Abstract： In recent years， with the rapid development of China′s social economy， people′s demand for soil use intensity is increasing， resulting in more and more serious soil problems. At present， there are many reports on soil heavy metal pollution control technology， but less attention is paid to the hot direction and future trend in this field. Therefore， in this paper， CNKI data retrieval method was used to conduct metrological analysis on remediation of heavy metal cadmium pollution in soil， and the hot direction and trend in this field were obtained， which will be beneficial for further research by subsequent scholars.

Key words： Remediation of heavy metal cadmium pollution in soil; Econometric analysis; CNKI database

1 土壤重金屬鎘污染

土壤是指地球陸地表面具有肥力、能夠生長(zhǎng)綠色植物的疏松表層，其厚度一般在2m左右。土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必要條件，是人類的衣食之源，是人類生存之本。土壤環(huán)境質(zhì)量是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，與微生物、植物、動(dòng)物及人類健康息息相關(guān)。近些年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)土壤利用強(qiáng)度的需求越來(lái)越大，但由于人們對(duì)土壤資源保護(hù)的認(rèn)識(shí)不足，缺乏投入和研究，由此引起土壤問題越來(lái)越嚴(yán)重，造成嚴(yán)重的土壤污染。目前，我國(guó)耕地土壤污染點(diǎn)位超標(biāo)率平均為21.49%，其中輕度、中度、重度污染點(diǎn)位比例分別為13.97%、2.50%和5.02%。重金屬污染物以Cd、Ni、Cu、Zn和Hg為主，污染比重分別為17.39%、8.41%、4.04%、2.84%和2.56%[1]。由此可見，Cd已經(jīng)成為土壤農(nóng)田重金屬污染的重要組成部分之一。

土壤鎘污染主要通過大氣、水體、食物鏈等方式影響人體健康。土壤中重金屬含量過多，可使土壤結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，進(jìn)而影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)，同時(shí)在農(nóng)作物中富集，通過食物鏈進(jìn)入人體內(nèi)。鎘進(jìn)入人體以后，會(huì)隨著血液的循環(huán)進(jìn)入人體各個(gè)部位，因而其損害是全身性的。研究顯示，生活在鎘污染區(qū)域的人群，其亞健康和慢性病發(fā)病率明顯高于非感染區(qū)域的人群，其差異非常顯著。這一結(jié)果說明鎘污染會(huì)嚴(yán)重影響到居民身體健康，歷史上著名的鎘污染引發(fā)的人體病變有日本的“痛痛病”等[2]。因此，土壤重金屬鎘污染修復(fù)迫在眉睫。

目前，有關(guān)土壤重金屬污染治理技術(shù)的研究報(bào)道較多，而對(duì)已有研究涉及的土壤重金屬污染修復(fù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)趨勢(shì)、研究方向的變化等計(jì)量分析則較少，缺少?gòu)难芯款I(lǐng)域、研究方向、熱點(diǎn)趨勢(shì)等角度分析預(yù)測(cè)未來(lái)該領(lǐng)域的研究或技術(shù)創(chuàng)新的文獻(xiàn)[3]。為此，本研究利用CNKI中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)高級(jí)檢索方法對(duì)土壤重金屬鎘污染修復(fù)進(jìn)行整理分析，明確該領(lǐng)域熱點(diǎn)方向和趨勢(shì)，以期為后續(xù)學(xué)者進(jìn)行深入研究提供參考。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 本研究的中文文獻(xiàn)均來(lái)源于CNKI中國(guó)知網(wǎng)，為保證最終結(jié)果的準(zhǔn)確性，在數(shù)據(jù)總數(shù)中排除學(xué)位論文、會(huì)議報(bào)告等。采用數(shù)據(jù)高級(jí)檢索的方法，以（（全文=（土壤鎘污染）并且（全文=（修復(fù)））在2000—2020年進(jìn)行檢索，通過篩選和去除，最終留下720篇文獻(xiàn)，并以此為樣本進(jìn)行后續(xù)分析。

2.2 研究方法 利用Excel軟件對(duì)中文文獻(xiàn)檢索結(jié)果進(jìn)行處理，并結(jié)合中國(guó)知網(wǎng)引文數(shù)據(jù)庫(kù)分析相關(guān)文獻(xiàn)的不同參數(shù)，作為后續(xù)研究對(duì)象。其中，文獻(xiàn)總被引入次數(shù)可以表明公眾對(duì)該文獻(xiàn)的關(guān)注度，其引用次數(shù)越多，關(guān)注度越高，說明文獻(xiàn)越重要[3]。本研究主要從發(fā)表年度趨勢(shì)、主要主題分布、研究期刊、學(xué)科分布分析、研究機(jī)構(gòu)等方面進(jìn)行分析，對(duì)2000—2020年期間我國(guó)土壤重金屬鎘污染修復(fù)技術(shù)發(fā)表文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而把握我國(guó)土壤重金屬鎘污染的發(fā)展趨勢(shì)和現(xiàn)狀。

3 結(jié)果與分析

3.1 文獻(xiàn)發(fā)表年度量及趨勢(shì) 文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法是對(duì)文獻(xiàn)和文獻(xiàn)工作進(jìn)行定量的方法，其基礎(chǔ)在“量”，所以必須進(jìn)行一系列的統(tǒng)計(jì)工作以獲得必要的數(shù)據(jù)，可以通過數(shù)據(jù)分析從中找出變化規(guī)律，進(jìn)而預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)[4-6]。文獻(xiàn)發(fā)表總體趨勢(shì)如圖1所示。從圖1可以看出，國(guó)內(nèi)關(guān)于土壤重金屬鎘污染研究從2000年開始，發(fā)表了第一篇相關(guān)文獻(xiàn)。從整體來(lái)看，國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)發(fā)文量總體呈上升趨勢(shì)。2000—2004年，相關(guān)論文發(fā)布量較少，為低發(fā)期，發(fā)文量緩慢上升，該階段我國(guó)關(guān)于土壤重金屬鎘污染的研究仍處在起步階段;2005—2013年，相關(guān)論文發(fā)布量相較于前幾年有所上升，表明人們已經(jīng)逐漸開始重視土壤重金屬鎘污染問題，但研究仍停留在表面;2015—2020年間為論文高發(fā)期，發(fā)布量快速增加，對(duì)該方面的研究越來(lái)越深入。從2016年起，國(guó)家發(fā)布《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（簡(jiǎn)稱“土十條”）后，公眾對(duì)土壤鎘污染的關(guān)注越來(lái)越大，論文年發(fā)表量于2020年達(dá)到106篇。由此可以看出，目標(biāo)論文的數(shù)量正在大幅度逐年增加，說明國(guó)內(nèi)對(duì)土壤鎘污染逐漸重視且取得較好的研究成果。同時(shí)也可以看出，關(guān)于土壤重金屬鎘污染修復(fù)研究方向逐漸成為熱門領(lǐng)域。

3.2 主題分布 從圖2可以看出，對(duì)“土壤重金屬鎘污染”進(jìn)行主要主題檢索后，其文章發(fā)布量主要主題以“鎘”“鎘污染土壤”為主，所含關(guān)鍵詞相關(guān)論文的發(fā)布量達(dá)149篇;同時(shí)，“鎘污染”“修復(fù)技術(shù)”也位于前列。通過對(duì)“土壤重金屬鎘污染”進(jìn)行次要主題檢索后，經(jīng)Excel整理分析，如圖3所示，主題位于第一的為“植物修復(fù)”，相關(guān)論文數(shù)為111篇，為土壤重金屬鎘修復(fù)領(lǐng)域中最熱門的修復(fù)方法。從圖3還可以看出，主題位于前列的大部分為生物修復(fù)方面，如相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)為27的“生物修復(fù)”、21的“植物修復(fù)技術(shù)”、19的“生物炭”等，表明當(dāng)前我國(guó)土壤重金屬修復(fù)的熱門方向向“生物修復(fù)”靠攏，逐漸符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想。

3.3 國(guó)內(nèi)研究期刊 對(duì)文獻(xiàn)期刊來(lái)源進(jìn)行分析，可以為快速查找該領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)提供依據(jù)[7]。由表1可知，發(fā)表數(shù)排前4位的為《環(huán)境科學(xué)》《土壤學(xué)報(bào)》《生態(tài)學(xué)報(bào)》《植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)》，分別占26.67%、8.89%、6.67%、6.67%，其中《環(huán)境科學(xué)》《土壤學(xué)報(bào)》占比相差較大，合計(jì)占比35.56%，其他期刊發(fā)表相關(guān)文章數(shù)較平均。《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》中土壤重金屬研究進(jìn)展等均篇被引次數(shù)較多，高達(dá)11704次，可以看出，《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》在該領(lǐng)域中有一定的影響力和較高的影響水平。

3.4 研究機(jī)構(gòu)和研究作者 對(duì)研究機(jī)構(gòu)和研究作者進(jìn)行分析，將土壤鎘重金屬污染修復(fù)作者發(fā)文量進(jìn)行排序，得到發(fā)文章數(shù)前10的作者及其所屬機(jī)構(gòu)，如表2所示。從表2可以看出，中國(guó)農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所中的徐應(yīng)明發(fā)文量最多，為16篇，位于土壤鎘污染修復(fù)領(lǐng)域頂端，其文章被引次數(shù)也為最多，達(dá)556次。

3.4.1 文獻(xiàn)互引網(wǎng)絡(luò) 本研究利用知網(wǎng)計(jì)量學(xué)分析技術(shù)對(duì)對(duì)發(fā)文量最多的20名作者進(jìn)行了文獻(xiàn)互引網(wǎng)絡(luò)分析，分析結(jié)果如圖4、5所示。從圖4、5可以看出，其文獻(xiàn)互引及引用相同文獻(xiàn)較多，其中，引用最多的文獻(xiàn)為2000年出版的《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》，被引次數(shù)高達(dá)18369次。

3.4.2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 本研究對(duì)發(fā)文量最多的20名作者進(jìn)行了關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析，如圖6所示。從圖6可以看出，關(guān)鍵詞包括“鈍化修復(fù)”“重金屬污染”等，其中“鈍化修復(fù)”的出現(xiàn)次數(shù)最多為9次。可見，對(duì)于土壤鎘污染修復(fù)領(lǐng)域，“鈍化修復(fù)”位于主要研究學(xué)者關(guān)注的熱門方向之一。

3.4.3 研究機(jī)構(gòu)合作發(fā)布 本研究對(duì)土壤重金屬鎘污染修復(fù)領(lǐng)域的文章進(jìn)行了相關(guān)分析和整理，結(jié)果如圖7所示。從圖7可以看出，我國(guó)土壤鎘污染修復(fù)領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表量位于前8位的分別為湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所、中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、桂林理工大學(xué)、中南大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)。其中，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)發(fā)表的文章最多，達(dá)23篇，為國(guó)內(nèi)土壤鎘污染修復(fù)領(lǐng)域方面發(fā)文量最多的機(jī)構(gòu)。同時(shí)，對(duì)我國(guó)土壤鎘污染修復(fù)領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表量位于前8位的機(jī)構(gòu)進(jìn)行作者合作網(wǎng)絡(luò)分析，結(jié)果如圖8所示。從合作結(jié)構(gòu)上來(lái)看，各機(jī)構(gòu)之間無(wú)合作關(guān)系節(jié)點(diǎn)，暫無(wú)相關(guān)合作，而同一機(jī)構(gòu)內(nèi)部合作較為緊密，呈“整體分散、局部集中”趨勢(shì)（見圖8）。

3.5 各項(xiàng)技術(shù)統(tǒng)計(jì)和分析 本研究對(duì)我國(guó)土壤重金屬鎘污染修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析，結(jié)果如圖9所示。從圖9可以看出，關(guān)于鎘治理的物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)等方法發(fā)文量在2000—2020年間都有穩(wěn)步提升，并于2015—2020年間，3種技術(shù)方法發(fā)文量接近持平。其中，物理修復(fù)技術(shù)在2000—2010年間基本未出現(xiàn)相關(guān)文獻(xiàn)，而在2011年之后有了顯著提升，在2015—2020年間數(shù)量達(dá)到33篇，表明物理修復(fù)方法從2011年后逐漸被人們所關(guān)注。從發(fā)文量總數(shù)分析，與其他2項(xiàng)技術(shù)相比，生物修復(fù)技術(shù)的發(fā)文量從2000年開始便位于首位，在2015—2020年間發(fā)文量達(dá)到64篇，且正在不斷升高，從而證明在土壤重金屬鎘污染修復(fù)治理領(lǐng)域生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用較多。

對(duì)物理修復(fù)技術(shù)檢索結(jié)果中進(jìn)一步進(jìn)行關(guān)鍵詞篩選，其結(jié)果如圖10、11、12所示。其中，物理修復(fù)技術(shù)方法位于前列的有“聯(lián)合修復(fù)”“復(fù)合修復(fù)”“電動(dòng)修復(fù)”“生物炭”“富集植物”“淋洗法”等;化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)進(jìn)一步檢索后排在前列的關(guān)鍵詞為“生物炭”“富集植物”“淋洗法”等。突現(xiàn)的關(guān)鍵詞反映該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和前沿[8]，證明“生物炭”“富集植物”“淋洗法”等修復(fù)技術(shù)為我國(guó)內(nèi)土壤重金屬鎘污染修復(fù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)方法。

（1）熱點(diǎn)詞——生物炭。生物炭、活性炭等是一類高度穩(wěn)定的炭質(zhì)有機(jī)物呈堿性且具有大量微小孔隙，同時(shí)具有大量的表面負(fù)電荷、高的電荷密度以及較大的比表面積，其表面含有豐富的含氧官能團(tuán)（羧基、酚羥基、羰基、內(nèi)脂基）的物質(zhì)，可以吸附重金屬。同時(shí)，施入土壤中的鈍化劑可以通過吸附、沉淀、絡(luò)合、離子交換和氧化還原等一系列過程，促使可交換態(tài)重金屬轉(zhuǎn)化為有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)，從而降低其生物有效性[9]。生物炭在治理土壤重金屬時(shí)治理效果好，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，為土壤問題治理提高了新的思路。

（2）熱點(diǎn)詞——富集植物。在土壤重金屬鎘污染修復(fù)領(lǐng)域中，富集植物最早出現(xiàn)于2001年中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所蔣先軍等發(fā)表的《鎘污染土壤的植物修復(fù)及其EDTA調(diào)控研究 I.鎘對(duì)富集植物印度芥菜的毒性》。植物修復(fù)技術(shù)是采用超積累植物來(lái)吸收、富集、分解土壤中的重金屬污染物，是一種原位修復(fù)方案[10-11]。相較于傳統(tǒng)的治理修復(fù)方法，植物修復(fù)具有成本低廉、簡(jiǎn)單高效、可修復(fù)性大、美化環(huán)境、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)[12]。

（3）熱點(diǎn)詞——淋洗法。在眾多技術(shù)之中，化學(xué)淋洗法實(shí)施周期短、效率高，較具有應(yīng)用前景。該法利用化學(xué)淋洗液把土壤中的重金屬轉(zhuǎn)移到淋洗液中，再將富含重金屬的淋洗液進(jìn)一步回收處理，從而達(dá)到修復(fù)土壤的目的[13]。

3.6 未來(lái)發(fā)展預(yù)測(cè) 加強(qiáng)土壤污染防治，全面開展凈土保衛(wèi)戰(zhàn)，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與生態(tài)環(huán)境安全，已成為當(dāng)前推動(dòng)我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)與鄉(xiāng)村振興發(fā)展的根本要求[14]。而從上文分析和發(fā)文量來(lái)看，未來(lái)幾年主導(dǎo)土壤重金屬鎘修復(fù)領(lǐng)域的技術(shù)方法仍為物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)。且從數(shù)據(jù)上來(lái)看，3種修復(fù)技術(shù)方法發(fā)文量接近持平。

物理修復(fù)技術(shù)包括換土/客土法、電動(dòng)力修復(fù)法、熱脫附法等，是指利用污染物與土壤顆粒之間、不同土壤顆粒之間物理特性的不同，采用不同的處理方法以實(shí)現(xiàn)污染物從污染土壤中的分離與去除。其處理效率高，去除工藝簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，但是選擇性較差，部分技術(shù)仍處在實(shí)驗(yàn)階段，因而今后應(yīng)加強(qiáng)研究，不再只停留在表層，將實(shí)踐與理論相結(jié)合。

化學(xué)修復(fù)技術(shù)是利用加入土壤中的化學(xué)修復(fù)劑與污染物發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，使污染物被降解和毒性被去除或降低的修復(fù)技術(shù)。在改良劑添加時(shí)，雖然技術(shù)簡(jiǎn)單、取材容易、適應(yīng)性極強(qiáng)，但是在使用過程中仍然存在一定的不足，如費(fèi)用過高，處理不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生二次污染等[15]。

生物修復(fù)技術(shù)包含植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)及微生物修復(fù)等技術(shù)。植物修復(fù)屬于綠色修復(fù)方法，其應(yīng)用過程不會(huì)二次污染生態(tài)環(huán)境[16]。但其應(yīng)用周期長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境的要求較高。

我國(guó)土壤重金屬鎘污染修復(fù)研究經(jīng)過多年的研究和探索，已經(jīng)取得了一定成果，但由于土壤重金屬污染問題具有區(qū)域差異性、累積危害性、治理難度大等特點(diǎn)[16]，其治理存在技術(shù)實(shí)施困難、處理效率不高、恢復(fù)污染可能性大等問題。因此，未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)土壤重金屬鎘污染修復(fù)技術(shù)的研究力度，使土壤環(huán)境問題得到盡快解決和改善。

4 結(jié)論

（1）從整體上來(lái)看，我國(guó)關(guān)于土壤重金屬鎘污染修復(fù)領(lǐng)域的文獻(xiàn)發(fā)文量呈上升趨勢(shì)。2000—2004年，相關(guān)論文的發(fā)布量較少，為低發(fā)期，發(fā)文量緩慢上升，該階段我國(guó)關(guān)于土壤重金屬鎘污染的研究還在起步階段;2005—2013年，相關(guān)論文的發(fā)布量相較于前幾年有所上升，表明人們已經(jīng)逐漸開始重視土壤重金屬鎘污染問題，但研究仍停留在表面;2015—2020年間為高發(fā)期，論文的發(fā)布量快速增加，對(duì)該方面的研究越來(lái)越深入。

（2）文獻(xiàn)期刊發(fā)文數(shù)排前2位的為《環(huán)境科學(xué)》《土壤學(xué)報(bào)》，占為35.56%;其中，《環(huán)境科學(xué)》的文章被引次數(shù)最多，說明《環(huán)境科學(xué)》在土壤重金屬鎘污染修復(fù)領(lǐng)域具有一定的權(quán)威性和影響力。

（3）我國(guó)關(guān)于鎘治理的物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)等方法的發(fā)文量在2000—2020年間都有穩(wěn)步提升，且3種技術(shù)的研究的治理于2015—2020年間的發(fā)文量接近持平。其中，生物修復(fù)的發(fā)文量總數(shù)比物理修復(fù)和化學(xué)修復(fù)的發(fā)文量總數(shù)高。從發(fā)展趨勢(shì)上來(lái)看，生物修復(fù)在未來(lái)仍是最熱門的方向。

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（責(zé)編：張宏民）