土壤环境中多环芳烃研究的回顾与展望——基于Web of Science大数据的文献计量分析

为深入了解土壤环境中多环芳烃研究的全球状况和前沿动态,客观反映相关国家、机构和个人在该领域的科学能力和影响,采用ISI Web of Knowledge的Web of Science引文数据库,对1900―2014年间该库收录的土壤环境中多环芳烃研究领域的相关文献进行了计量分析。结果表明,该领域全球发文量总体呈持续快速上升趋势,美国的发文量、总被引频次和H指数均居榜首,中国的发文量和总被引频次居次席,但篇均被引频次明显偏低;中国科学院和英国兰卡斯特大学的发文量和H指数居研究机构的前两位,篇均被引频次排名最高的研究机构是美国马萨诸塞大学;英国兰卡斯特大学的Jones K C等两位学者发文量和H指数最高,北达克科特大学Hawthorne S B的篇均被引频次最高,国内学者中北京大学的陶澍和浙江大学的朱利中最有影响力;该领域的主要期刊有Environmental Science & Technology、Chemosphere和Environmental Pollution等;该领域的研究热点多集中于土壤环境中多环芳烃的降解及生物修复、多环芳烃在各介质中的溶解与吸附、以及多环芳烃的源解析等方向,“中国”相关研究在近5年中占重要地位。     

基于文献计量分析的土壤微生物入侵研究现状及发展趋势

随着农业经济发展,人类及其他动植物等的活动为外源微生物在食物链、环境介质中传播创造了条件,造成外源微生物频繁流动并对土壤生态系统产生扰动,进而引发微生物入侵。为了解国内外微生物入侵相关研究进展,本文利用CiteSpace、VOSviewer及HistCite对Web of Science核心合集数据库中微生物入侵领域的主要研究热点及其变化趋势等进行计量分析。结果表明：微生物入侵相关研究文献数量逐年上升,受到的关注度越来越高;美国、中国、德国、印度、澳大利亚等国家在该领域发文量居前列,且具有较紧密的国际学术合作网络;高通量测序与宏基因组为核心的微生物测定分析技术的快速发展,使得微生物入侵成为研究热点,当前的研究文献集中于根际促生菌作用机制、根际微生物群与植物健康等方面。研究指出有益微生物入侵可有效防治植物病害、促进植物生长以及修复污染土壤等,但病原微生物入侵土壤可造成作物减产、质量下降,甚至可经食物链传播而威胁人类及其他动物的健康,因此微生物入侵的影响与入侵菌株性质紧密相关。未来研究趋势主要集中于入侵微生物与特异性土著微生物的相互作用关系、植物病原微生物的防控机制与技术应用等方面,以期为土壤健康与绿色农业生产提供理论依据。     

污染农田土壤的重金属钝化技术研究——基于Web of Science数据库的计量分析

为全面直观了解全球农田土壤重金属污染钝化修复研究进展和发展趋势,本文基于Web of Science(简称WoS)核心合集数据库利用WoS数据库自带分析工具、HistCite引文图谱分析软件和VOSviewer可视化分析软件,从发文量或被引频次TOP10的国家、研究机构、作者、期刊、研究热点等方面对1990―2019年发表的农田土壤重金属污染钝化修复文献进行计量分析。结果表明,世界范围内农田土壤重金属钝化修复领域年度发文量呈逐渐增长的趋势,发文量前三的国家是中国、美国和西班牙,中国的发文量远超其他国家,占比28.79%;发文机构主要是中国科学院、西班牙高等科学研究委员会、中国科学院大学、佛罗里达大学和浙江大学等,其中中国科学院发文量和被引频次均为最高,在该领域具有显著的科研水平和影响力;主要期刊有Environmental Science and Pollution Research、Chemosphere、Science of the Total Environment和Journal of Hazardous Materials等;目前应用较多的钝化剂主要是污泥、生物质炭、赤泥、堆...     

基于文献计量的全球生物降解地膜研究进展与热点分析

生物降解地膜是解决塑料地膜残留污染重要途径之一,在农业生产中得到越来越广泛的应用。文章采用文献计量分析与可视化工具,对Web of Science核心数据库中以biodegradable plastic mulch或biodegradable mulching films为主题的文献从发展路径、主要研究力量、研究热点及前沿等方面进行了剖析,以此探讨全球生物降解地膜领域的研究进展和发展态势。结果表明,生物降解地膜的研究发文数量不断增长,尤其2019年以来呈快速增长态势;中国的累计论文发表数量最多（177篇,占全球总发文量的34.44%）,在国际合作网络中占据重要地位,但发文质量及影响力仍需通过创新及研究深度的拓展进行提高;关键词共线分析表明全球生物降解地膜研究热点主要为“生物高分子材料的制备、性质与降解行为”、“生物降解地膜在可持续农业中的应用”、“生物降解地膜对作物生长及产量的影响”以及“生物降解地膜对土壤质量和生态环境的影响”四个方面。从突现词分析可知,生物降解地膜产生的微塑料（microplastics）所引起的土壤污染及潜在环境风险是未来该研究领域的重要方向和热点内容。     

土壤污染微生物修复领域文献计量分析

近年来土壤污染日益严重,现阶段迫切需要研究出高效经济的土壤修复技术来修复污染土壤、实现土壤资源的可持续利用.在此背景下,绿色且环境友好的微生物修复技术具有广阔的发展前景.为了解土壤微生物修复领域的研究状况、研究重点和发展趋势,采用Web of Science数据库对2001年1月～2020年5月该领域的6171篇文章进...     

基于Web of Science对土壤胶体影响重金属行为研究的计量分析

为全面了解土壤胶体影响重金属行为方向的研究现状和前沿动态，基于Web of Science（WoS）核心合集数据库，利用WoS自带分析工具、HistCite引文图谱分析软件、VOSviewer和Citespace可视化分析软件对1990—2021年间土壤胶体影响重金属行为的文献进行了计量分析。结果表明，在世界范围内该方向的发文量逐年稳步增长，我国相关研究起步较晚，但近些年呈现迅猛发展的势头。目前土壤胶体影响重金属行为研究发文量最多的国家和研究机构分别是美国和中国科学院，发文量最高的期刊为Environmental Science & Technology，主要研究学科为环境科学与生态学的交叉学科。关键词聚类分析显示“土壤胶体颗粒粒径分级与重金属的形态分布”、“土壤胶体的释放、沉积及对重金属的吸附作用”和“土壤胶体颗粒的迁移机制与迁移模型研究”为主要的研究主题，人工纳米颗粒在土壤中的行为、迁移转化以及生物有效性是现阶段的研究热点。利用场流分离技术结合单粒子电感耦合等离子体质谱等技术，探讨土壤胶体与人工纳米颗粒之间发生的复杂相互作用及其对人工纳米颗粒迁移归趋与环境命运的影响，是未来的主要研究方向。     

基于WoS引文数据库对2008—2021年土壤团聚体研究文献的计量分析

[目的]为深入了解国内外土壤团聚体研究进展和未来发展趋势,明确当前的热点问题,为土壤团聚体领域的科研工作者与决策者提供参考。[方法]基于Web of Science引文数据库,借助VOSviewer, CiteSpace科学图谱绘制软件和R语言的BiblioShiny程序分析工具,对土壤团聚体研究的发文量、期刊、国家(地区)、机构、关键词和主题演变进行计量分析。[结果]土壤团聚体领域发文量总体呈现上升的趋势;从国家研究实力上来看排在前三位的有中国、美国和德国,其中中国的发文量远超其他国家,比例为25.4%;研究机构中有中国科学院、中国科学院大学、西北农林科技大学占据主要地位;主要发文期刊有Geoderma,Soil&Tillage Research,Catena和Science of the Total Environment等;从战略坐标图和关键词分析可知土壤有机质(碳)为该领域研究的核心主题,“黄土高原”“保护性农业”“生态系统服务”“土壤健康”“微生物群落”等主题词是该领域近5 a来研究的热点内容。[结论]在气候变化背景下,土壤团聚体与有机质、微生物量研究是当前土壤团聚体...     

土壤环境中多环芳烃的微生物降解及联合生物修复

研究土壤环境中持久性有机污染物的生物降解及其生物修复技术是当今国际环境修复科学技术前沿领域的重要课题。本文重点论述了土壤环境中持久性有机污染物多环芳烃的微生物降解机理及其在生物修复中的应用等,并结合当前研究进展,展望了基于多种修复措施相结合的多环芳烃污染土壤联合生物修复工程技术的开发与应用前景。     

基于文献计量的近30年国内外土壤微生物研究分析

为了解国内外土壤微生物的最新研究热点和发展趋势,借助Web of Science中SCI-EXPANDED数据库,利用VOSviewer、CiteSpace可视化分析软件等工具,对1990—2018年间发表的关于土壤微生物研究文献的国家、研究机构、期刊来源、主要研究内容及关注热点进行计量分析。结果表明,该领域的中国发文量呈快速增长趋势,但总被引频次较低;美国的发文量、总被引频次均位于首位。中国科学院是重要的研究机构,其发文量、总被引频次均位于第一,但篇均被引频次较低。主要的期刊来源有Applied and Environmental Microbiology、Soil Biology&Biochemistry等。国内关键词共现网络形成较晚,但发展速度较快,表现出同国外研究热点趋同的发展趋势。国内外研究热点主要集中于土壤微生物参与土壤有机质分解、碳氮养分循环、对污染土壤的微生物降解和修复作用、环境条件变化对土壤微生物群落结构多样性的影响、植物-微生物相互作用机理等。本文对了解土壤微生物研究领域的发展态势具有一定参考价值。     

土壤有机和无机组分对多环芳烃环境行为影响的研究进展

土壤中多环芳烃(PAHs)的环境行为取决于它们与土壤不同组分之间的相互作用。本文综述了土壤有机质、黏土矿物以及有机矿质复合体对PAHs土壤环境行为影响的研究进展,期望从土壤基本组成和性质上对PAHs的土壤环境行为有一个本质的了解。     

基于文献数据的PAHs生态安全土壤环境基准研究

多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs）具有致癌、致畸、致突变等“三致”效应,其造成的土壤污染问题受到世界各国的强烈关注。然而我国基于生态安全的土壤风险筛选值和管控标准仍未确立,致使当前土壤生态安全风险评估仍无据可依。通过系统调研国内外土壤中PAHs的生态毒性研究结果,针对16种优先控制PAHs,筛选获得248组毒性数据（Effect concentration10, EC10和No observed effect concentration, NOEC）,并利用物种敏感性分布法推导出不同用地方式下各PAH的生态安全土壤环境基准。不同用地方式下各PAH的生态安全土壤环境基准分别为1.00~10.60 mg·kg-1（自然保护地和农用地）、1.03~25.44 mg·kg-1（公园用地）、1.12~51.00 mg·kg-1（住宅用地）、1.20~68.41 mg·kg-1（商服及工业用地）。该研究结果可为我国土壤生态安全环境质量标准的制定和PAHs污染土壤的生态风险评估提供数据支撑和方法指导。     

土壤样品中多环芳烃分析方法研究进展

概述了国内外土壤样品中多环芳烃(PAHs)测定方法的研究状况,其中提取方法包括加速溶剂萃取方法、固相微萃取方法、超临界流体萃取方法、亚临界水萃取方法和流化床提取方法等,测定方法有HPLC法、GC法和免疫分析法等。重点介绍了PAHs的提取过程,同时总结了各种方法的优缺点。     

多环芳烃长期污染土壤的微生物强化修复初步研究

本研究通过室内模拟试验,以急性毒性较强的菲(Phe)和遗传毒性较强的苯并[a]芘(B[a]P)为代表性多环芳烃(PAHs)污染物,以不同C源、通气状况和水分条件为调控因子,对PAHs长期污染土壤的土著微生物强化修复进行初步研究。结果表明,搅动处理使污染土壤中Phe和B[a]P的降解率分别达59.44%和26.14%,而淹水处理使两者降解率分别达46.48%和13.27%。添加C源(淀粉和葡萄糖)处理提高了土壤中PAHs的降解率,且随着C源的施用量而增加。同时也发现污染土壤中PAHs降解菌和微生物总量呈正相关,并随着PAHs降解菌数量的增加,土壤中PAHs降解率也随之提高。可见,土壤中PAHs降解速率主要决定于PAHs的降解菌数量。     

影响土壤中PAHs降解的环境因素及促进降解的措施

土壤中的多环芳烃(PAHs)类有机污染物的生物有效性低,不易降解。本文综述了影响污染土壤中多环芳烃降解的环境因素和促进降解措施的研究进展。影响土壤中多环芳烃降解的因素,包括水分、养分、土壤物理条件等;促进土壤中多环芳烃降解的措施有:向污染土壤添加有机溶剂、利用冯顿反应、添加堆肥和有机物料等。从目前研究来看,应当通过促进多环芳烃从土壤上解吸和培育具有较高多环芳烃降解能力的微生物来促进多环芳烃污染土壤的修复。     

不同还原条件下多环芳烃厌氧微生物降解研究：基于文献计量的剖析

厌氧微生物降解是环境中多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）污染削减的重要途径。为系统、全面地了解PAHs厌氧微生物降解的研究现状,以Web of Science核心数据库为数据源,对该领域已发表文献进行文献计量分析,并以厌氧环境中不同还原条件对应的电子受体还原体系为切入点,分别论述反硝化体系、金属离子还原体系、硫酸盐还原体系和产甲烷体系中的PAHs厌氧微生物降解的研究进展,在此基础上重点对土壤中PAHs厌氧微生物降解研究的现存理论空白和未来发展趋势进行探讨。分析结果表明,PAHs厌氧微生物降解领域的研究整体较少,其中,绝大多数仅针对低环PAHs;不同还原条件中对产甲烷和金属离子还原体系的关注也较少;已有研究多侧重纯培养物或水体、沉积物等环境介质,较少基于土壤展开,且新兴技术在该领域尚未得到广泛应用。因此,目前针对土壤中PAHs厌氧微生物降解的认识尚存在诸多理论空白。土壤是环境中PAHs汇集和积累的重要场所,未来应当尝试将单体稳定同位素分析、稳定同位素核酸探针、组学等多种新兴技术与传统研究方法相结合,从多种的角度深入探究土壤PAHs厌氧微生物降解的机制,并将已有的理论和经验在土壤中进行验证,以填补现存理论空白,推进厌氧土壤中PAHs污染微生物修复工作的开展。     

SYNOPSIS Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Soil — a Review

PAHs are mainly produced by combustion processes and consist of a number of toxic compounds. While the concentrations of individual PAHs in soil produced by natural processes (e.g., vegetation fires, volcanic exhalations) are estimated to be around 1—10 μg kg⁻¹, recently measured lowest concentrations are frequently 10 times higher. Organic horizons of forest soils and urban soils may even reach individual PAH concentrations of several 100 μg kg⁻¹. The PAH mixture in temperate soils is often dominated by benzofluoranthenes, chrysene, and fluoranthene. The few existing studies on tropical soils indicate that the PAH concentrations are relatively lower than in temperate soils for most compounds except for naphthalene, phenanthrene, and perylene suggesting the presence of unidentified PAH sources. PAHs accumulate in C‐rich topsoils, in the stemfoot area, at aggregate surfaces, and in the fine‐textured particle fractions, particularly the silt fraction. PAHs are mainly associated with soil organic matter (SOM) and soot‐like C. Although the water‐solubility of PAHs is low, they are encountered in the subsoil suggesting that they are transported in association with dissolved organic matter (DOM). The uptake of PAHs by plants is small. Most PAHs detected in plant tissue are from atmospheric deposition. However, earthworms bioaccumulate considerable amounts of PAHs in short periods. The reviewed work illustrates that there is a paucity of data on the global distribution of PAHs, particularly with respect to tropical and southern hemispheric regions. Reliable methods to characterize bioavailable PAH pools in soil still need to be developed.