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、堆肥、磷酸盐、石灰、废弃物等,关注的重金属主要是镉、铅、铜、锌、砷等,主要侧重于重金属的生物有效性。     

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。     

土壤重金属迁移转化领域研究的文献计量分析

研究在概要地分析土壤重金属迁移转化的研究现状和热点问题的基础上,对过去十年在该领域发表的文章进行了定量和定性评估。对用Web of Science检索2009～2018年重金属迁移转化领域中的文献,经Citespace软件可视化处理,对不同国家、期刊、机构、高被引论文和研究热点进行了对比分析。截止2018年12月5号,共检索出19778篇论文。结果表明,中国在该领域的发文量最高,中国科学院是领先的研究机构,发表文章影响因子较高的期刊是Environmental Science&Technology和Journal of Hazardous Materials。科研人员对重金属Cu、Zn、Cd、Pb以及As的污染关注较多,研究内容包括重金属在土壤中的迁移、生物有效性以及土壤修复过程中重金属的形态变化。     

印度芥菜修复污染土壤的研究进展

本文分析了近21年国内外印度芥菜修复土壤污染领域的研究进展、热点和前沿,理清该领域发展趋势,结合当前有关土壤修复技术,提出今后可开展深入探讨的角度,以期为后续学者进行深入研究提供参考。本文以中国知网（CNKI）数据库和Web of Science(WoS)数据库中的研究论文作为样本,运用CiteSpace和VOSviewer可视化图谱软件对2000～2021年间有关印度芥菜修复土壤污染所发表文献进行发文机构、学科门类、载文期刊、作者耦合、文献共引、关键词和关键词突现等计量分析。(1)国际期刊发文量呈快速增长趋势,而国内期刊发文趋势则先增后减。(2)主要发文机构为阿里格尔穆斯林大学、印度农业研究所和加拿大农业及农业食品部。(3)该领域研究涉及农业、环境科学和园艺等多学科领域,主要发文期刊有Plant Physiology、Plant and Soil、《土壤》和《土壤学报》等。(4)文献核心作者群体间联系度较强,Belimov与蒋先军的论文累计引用次数相对较高,说明两位学者的相关研究受到较高关注。(5)国内外有关研究的关键词趋同,研究热点主要集中在重金属Cd污染土壤修复。未来印度芥菜修复...     

基于文献计量分析的土壤表面电化学发展脉络研究

为了全面深入了解全球土壤表面电化学研究进展及发展趋势，本文基于Web of Science核心合集数据库并利用其自带的分析工具和Citespace可视化分析软件，从该学科的发文量及时间特征、合作研究空间特征、共现网络特征、共被引图谱和发展特征五个方面对1995-2019年发表的土壤表面电化学文献进行计量分析。结果表明，美国、中国和法国在本领域的发文量居前三，而中介中心性则表明法国、美国和英国位列三甲，我国位于第六位且表现出上升趋势。基于引文的突发性关键词检测表明“阳离子交换(cation exchange)”、“系统(system)”和“络合作用(complexation)”是近十年来的研究热点；文献共被引聚类分析表明生物炭对土壤改良、黏土层间电荷与罗丹明6g的相互作用、表面电位变化对胶体吸附解吸影响是领域内的研究重点；生物炭对土壤的改良、带电粒子在双电层中的相互作用机制、土壤黏土矿物表面的水动力特征是本领域研究的前沿问题。     

基于Citespace方法的全球土地利用变化与土壤侵蚀研究进展

本研究收集了2000～2022年间发表在Web of Science数据库核心合集期刊10 894篇，以CiteSpace为分析工具结合文献计量学方法，从文献的发表年份、国家、关键词共现和文献共被引频次4个方面，分析了近20多年来全球土地利用变化与土壤侵蚀的研究现状、发展方向和热点。结果显示中国在该领域研究方面展现出强大的科研能力和影响力；研究热点和发展方向受学科发展、政策导向及社会发展影响呈现了不一样的研究历程。最后，对未来的研究提出几点展望。     

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。     

基于CiteSpace的土壤质量遥感研究文献计量分析

为了解当前土壤质量遥感研究前沿和进展，采用文献计量学方法探究近20年该领域研究现状和热点。利用CiteSpace文献计量软件，分析Web of Science核心合集数据库中2002～2021年土壤质量遥感研究领域的1240篇有效文献，以“soil quality、Remote sensing、RS”为主题词，从发文量时间、发文国家、发文机构、关键词突现、关键词聚类分析及文献共被引聚类等角度可视化分析。结果表明：2017～2021年土壤质量遥感研究文献发文量快速增长；发文量最多的国家是美国、中国、德国、荷兰、印度；研究方向主要有生态环境学科、遥感、地质学、成像学和照相技术、农业、水资源。通过分析关键词（共现密度、突现、共被引）图谱可推断未来土壤质量遥感研究热点包括：全球土壤水分动态数据集将成为监测土壤质量的重要数据来源；研究土壤侵蚀、盐渍化、有机碳等监测土壤退化程度；遥感与传感技术、地理信息系统的交叉融合。未来土壤质量遥感研究将更注重与多学科交融合作，进一步向全球尺度、高精度方向扩展。     

国际土壤酸化研究知识图谱分析

  目的  全面直观了解近年来全球土壤酸化研究趋势与前沿热点。  方法  以Web of Science数据库为基础,借助VOSviewer和CiteSpace等可视化分析软件,对1991 ~ 2020年发表的土壤酸化文献共7049篇,从发文量、国家、研究机构、作者、高被引论文、期刊和关键词等多个角度进行可视化计量分析。  结果  近30年来国际土壤酸化领域年度发文量呈逐渐上升趋势;中国和美国的发文量远超其他国家,但中国中心性较低;中国科学院发文量和中心度最高,中国科学院大学、瑞典农业大学和中国农业大学等机构也具有较强的科研水平和国际影响力;研究人员独立性较强,核心研究群体之间合作较少;共被引期刊主要有WATER AIR SOIL POLL、PLANT SOIL、SOIL SCI SOC AM J、NATURE和SCIENCE等;热点研究包括氮、铝、沉降、施肥、重金属、森林土壤、气候变化、有机质、植物生长、酸化影响和治理等方面,并呈阶段特征。  结论  研究有利于全面了解近年来国际土壤酸化研究发展历程,为国内酸化研究及应用提供参考。     

基于Web of Science对土壤重金属污染修复研究的计量分析

为了解国内外土壤重金属污染修复技术的最新研究进展、研究热点及发展趋势,通过Web of Science~(TM)核心合集数据库,利用Web of Science(简称WOS)数据库自带的分析工具、Hist Cite引文图谱分析软件、VOSviewer可视化分析软件和Origin 9.1作图软件,从发文量TOP10的国家(地区)、高产作者、来源期刊、重要研究机构、研究方向热点等方面对21世纪以来(2000—2016年间)发表的有关土壤重金属污染修复研究文献进行计量分析。结果表明:该领域研究中国发文量第一,但均篇被引次数较低;高产作者主要来自美国和中国,前三名分别为美国作者Ma L Q、比利时作者Vangronsveld J和中国作者Zhou Q X(周启星);重要研究机构前三名为中国科学院、浙江大学和美国佛罗里达大学;主要期刊有Environmental ScienceTechnology、Journal of Hazardous Materials、Chemosphere和Environmental Pollution等;主要研究热点是植物修复技术以及生物修复、固化/稳定化修复技术;主要研究的土壤重金属对象是镉(Cd)、铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)、类重金属砷(As)等;研究主要涉及的学科是环境科学、生态学、工程学、农学和水资源学等。本文对该领域初学者了解该领域研究方向、发展趋势和研究热点具有指导意义。     

工业和农业污染稻田土壤重金属的赋存形态及水稻吸收运移比较

[目的]稻田土壤重金属污染是当前农产品安全生产关注的重要问题.本文比较分析工业和农业污染源稻田土壤重金属的赋存形态及水稻吸收运移,以期为稻田土壤重金属污染控制提供参考.[方法]在长江中下游地区调查选取工业源和农业源重金属污染稻田各27块,在水稻成熟期使用抖根法采集根际土壤及水稻根系和籽粒样品,采用Tessier七步提取...     

油葵和苦荬菜根际土壤中镉和锌的活化机制及修复潜力比较

  目的  研究油葵和苦荬菜根际土壤固、液相对镉（Cd）和锌（Zn）的活化机制,比较两种植物在轻、中度复合污染农田的修复潜力。  方法  通过大田试验种油葵和苦荬菜,测定成熟期土壤的pH值、有机酸、重金属总量及其生物有效性;测定土壤溶液中的溶解性有机质（DOM）、主要离子、水溶态重金属及其形态分布;测定植物各部位中重金属的浓度及形态,通过计算重金属在植物中的富集系数（BCF）和转运系数（TF）,比较两种植物对土壤重金属污染的修复潜力。  结果  油葵和苦荬菜根系分泌的低分子有机酸均使根际土壤pH值下降明显,显著低于非根际土壤（P < 0.05）;苦荬菜根际土中低分子有机酸及DOM的浓度显著高于油葵根际土（P < 0.05）。两种植物根际土壤溶液中的Cd以离子态和DOM结合态为主,Zn以离子态为主;两种植物根际土壤中有效态的Cd差异不显著,油葵根际有效态Zn显著高于苦荬菜;两种植物根际土壤的Zn和Cd有效态与土壤溶液中Cd-DOM和Zn-DOM呈显著相关。苦荬菜根对重金属的富集能力较强,但油葵地上部分能吸收转运更多的Cd和Zn,并在叶中以毒性较低的不溶性磷酸盐结合态和草酸结合态富集。  结论  两种植物根际分泌的有机酸可以增加根际土壤中的Cd-DOM和Zn-DOM的浓度,提高土壤中的Cd和Zn的有效性,苦荬菜根际对重金属有较强的活化能力,但油葵地上部分对Cd和Zn的吸收转运能力更强。两种植物都具有较强的土壤重金属修复潜力,但从经济角度出发,油葵更适合现阶段我国农田重金属污染的修复。     

重庆市食用菌菌渣养分与重金属含量分析

[目的]分析不同食用菌品类菌渣的养分和重金属含量状况,为菌渣资源的安全高效利用提供依据.[方法]对重庆9个区县的84户食用菌种植户进行调研和菌渣取样,分析了食用菌菌渣有机碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)和重金属砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、铅(Pb)、锌(Zn...     

长期化肥配施不同有机肥对土壤和玉米中重金属累积的影响

  【目的】  明确长期化肥配施有机肥对重金属元素在土壤和农作物籽粒、秸秆中积累的影响及其环境效应，为安全高效施肥提供科学依据。  【方法】  在北京市农林科学院新型肥料长期定位试验站进行了为期10年的田间试验，其种植模式为冬小麦–夏玉米轮作，试验处理为不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、氮磷钾 + 鸡粪堆肥的有机肥料 (NPKJF)、氮磷钾 + 污泥堆肥的有机肥料 (NPKWN)、氮磷钾 + 垃圾堆肥的有机肥料 (NPKLJ) 和氮磷钾 + 秸秆粉碎还田 (NPKJG) 共6个处理，施肥处理依据等氮量施肥原则，每季作物施 N 180 kg/hm2、P₂O₅ 90.0 kg/hm2、K₂O 90.0 kg/hm2。在玉米收获后测定了玉米秸秆、籽粒和0—20 cm耕层土壤中重金属全量。  【结果】  添加污泥处理显著提高了土壤中Cd、Hg、As、Cu、Zn的含量，单因子污染指数分别比对照提高了45.10%、150.00%、104.00%、44.60%、65.80%。不同施肥处理对土壤中全量Cd、Cr、Hg、Cu、Zn存在一定的富集效果。各处理重金属单项污染指数在0.02～0.46，远小于1，综合污染指数为0.23～0.36，均小于0.7，试验区土壤重金属均为无污染等级。施用有机废弃物堆肥的处理玉米籽粒Cd、Cu、Zn含量比对照显著增加，各处理间Hg、As、Cr、Pb、Ni含量差异不显著，连续10年定位施肥后试验站土壤以及玉米籽粒中重金属含量均未超标。同一作物不同部位对重金属的富集能力不同，玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒。玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤Pb、Cu、Zn含量存在正相关性，玉米秸秆中Cd、Hg、Cr、Ni含量与土壤中Cd、Hg、Cr、Ni含量呈正相关或者显著负相关。  【结论】  在施氮总量不变的前提下，连续施用供试有机堆肥10年后，土壤重金属含量均未超标，土壤重金属单项污染指数在0.02～0.46，综合污染指数为0.23～0.36，无污染风险。只有污泥堆肥需要加强土壤Cd的监测。玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒。玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤相应重金属含量存在正相关性，秸秆中Cd、Pb、Hg、Zn与Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈正相关，而秸秆中Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈负相关。     

施用猪粪对不同类型土壤中铜的赋存形态及小白菜吸收铜的影响

  目的  探讨猪粪中铜（Cu）的输入对土壤中Cu的赋存和生物有效性的影响。  方法  将1%和3%的腐熟猪粪（干猪粪∶秸秆 = 10∶1）添加到黄褐土、红壤、黑土、褐土中,分别老化0、1、2、3、5个月后,进行小白菜盆栽实验。  结果  与对照相比,施用猪粪使黄褐土、红壤、黑土和褐土土壤铜（Cu）全量分别显著增加了20.23% ~ 50.43%、79.87% ~ 142.6%、52.41% ~ 76.43%和41.14% ~ 92.24%。四种土壤中水溶态（F1）、碳酸盐结合态（F3）Cu占比均增加,施用3%猪粪的红壤未老化处理中F1-Cu和黄褐土未老化处理中F3-Cu增幅最大,分别达4.55%和16.47%。土壤铁锰氧化态（F5）、有机结合态（F6）Cu占比增加,残渣态（F7）占比降低。土壤有效态Cu的占比与猪粪老化时间呈显著负相关,3%猪粪老化5个月处理的黄褐土、黑土和褐土土壤有效态Cu占比分别降低12.85%、4.11%和3.68%,而红壤有效态Cu占比随老化时间变化不显著。在黄褐土中,腐殖酸结合态（F4）Cu的占比随猪粪老化时间的延长逐渐增加。施用猪粪显著增加小白菜对Cu的吸收,其中红壤的增幅最大,根系与地上部Cu含量分别显著提高244.5%和381.7%,地上部Cu含量为国家食品中污染物限量标准的1.44 ~ 2.56倍。逐步回归分析方程表明小白菜根系Cu的含量与土壤pH、粘粒及腐殖酸结合态（F4）含量呈显著负相关,与猪粪Cu输入量、土壤可溶性有机质含量呈显著正相关。  结论  猪粪的Cu输入显著提高土壤和小白菜的Cu 含量。土壤Cu的生物有效性不仅受土壤性质的影响,猪粪本身及在土壤中分解产生的腐殖酸和水溶性有机质对Cu的有效性也有较大的影响。通过比较不同的土壤类型,施用含Cu猪粪在红壤－作物系统中存在相对较高的重金属污染风险。     

农田重金属污染长期演变LIVE模型构建

  目的  我国农田重金属污染较为突出,严重威胁农产品安全。防范农田土壤重金属的长期累积增加、实现农田土壤可持续的安全利用,是保障粮食安全生产的重要前提。然而现有政策管理框架与实践重点关注已污染农田土壤的风险管控与修复,侧重重金属污染农田的高效、短期安全利用,对重金属浓度在较长时间尺度内的动态变化重视不足。针对农田重金属长期的演变规律,亟需建立有效的预测方法,为相关政策的制定提供决策支撑。  方法  基于重金属元素的入流与出流特征分析与质量衡算,构建了农田土壤重金属演变规律预测的LIVE（Long-term Influx Versus Efflux）模型。通过选取典型参数,模拟浅层与深层农田土壤中镉（Cd）、砷（As）典型污染物的长期演变规律。  结果  农田重金属的变化规律可分为单向、波动、突变等多种形式。进一步结合长期观测数据,对不同演变规律的形成原因进行了探讨。  结论  在各入流项与出流项相对恒定的理想情形下重金属的积累存在单向性特征;水通量的波动性间接导致了污染物积累的波动性特征;通过人为控源,可以明显遏制乃至扭转重金属元素的积累,使污染物含量呈现突变性特征。该模型能够为重金属污染农田土壤长期、有效的安全利用提供相应依据。     

冀东平原农田土壤重金属污染源分析与风险评价

【目的】通过研究冀东平原水稻田土壤中重金属来源、污染现状、空间分布特征和潜在的生态风险,实现重金属污染农田土壤的安全利用管控。【方法】以实地采集的水稻田土壤表层样品（0～20 cm）为研究对象,测定土壤中铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、镉（Cd）、铅（Pb）、汞（Hg）和砷（As） 8种重金属元素含量。采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和主成分分析、聚类分析等多元统计分析方法测算区域土壤重金属污染程度,并进一步分析重金属污染来源。【结果】以《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB 15618—2018)》中的风险筛选值为重金属污染评价基准,冀东平原水稻田土壤部分区域受到明显污染威胁,从单一的重金属元素来看,Cd污染不容忽视,其超标率达到了23.2%,是区域内土壤污染的主要元素。从土壤重金属元素的空间分布来看,重金属污染主要分布在研究区的中部和西部,其中Cd污染严重区主要分布在中部区域。重金属污染元素来源解析结果表明,冀东平原水稻田土壤污染主要受人为活动影响,其次是成土母质,其中Cr和Zn主要以成土母质影响为主,Ni、Pb、Cu、Hg和As是成土母质...     

江苏省典型高速公路沿线土壤重金属分布特征及影响因素研究

【目的】加强高速公路沿线土壤重金属污染管控及农业安全生产,亟需明确高速公路周边土壤重金属的分布特征与影响因素。【方法】选择贯穿江苏省境内的4条典型高速公路（沪宁、京沪、宁通和连霍）周边土壤为研究对象,利用高精度X射线荧光光谱仪（XRF）测定土壤重金属含量,从而分析高速公路沿线土壤重金属的空间分布特征,并探究其主要影响因素。【结果】(1)高速公路沿线表层土壤镉（Cd）、铅（Pb）、铜（Cu）、锌（Zn）含量总体呈南高北低、南北向公路小于东西向公路的分布特征,部分点位土壤Cd存在超标现象;(2)距公路路肩距离是影响两侧土壤重金属含量的重要因素,主要影响范围在50 m内,不同土地利用类型条件下土壤金属含量差异较大,路龄越长,土壤重金属富集系数越大。【结论】高速公路沿线表层土壤均存在重金属累积现象,其中Cd的累积最为明显,深层土壤重金属受到公路交通的影响较小。公路交通对沿线土壤重金属含量的影响主要在50 m以内,并且受到沿线土地利用类型、路龄和车流量的共同影响。在高速公路两侧设置不同范围的绿化带种植防护林,可在一定程度上防控重金属向周边农田的扩散与风险。     

土壤重金属潜在生态风险指数法优化研究

  目的  优化潜在生态风险指数评价标准,使其更适用于土壤重金属污染评价。  方法  参考瑞典学者H?kanson的方法,以城口县115件表层土壤中镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）和锌（Zn）等6种重金属为研究对象,基于重金属毒性系数,并结合内梅罗综合污染指数法（P_N）,以期验证潜在生态风险指数（RI）评价标准优化的适用性。  结果  ① 优化了土壤中6种重金属潜在生态风险评价分级体系:RI < 60,60 ≤ RI < 120,120 ≤ RI < 240,240 ≤ RI < 480,RI ≥ 480分别代表轻微、中等、强、很强、极强潜在生态风险。 ② 案例区6种重金属含量均值（算术均值,下同）分别为中国农用地土壤风险筛选值的5.0、0.39、0.52、0.44、0.23和0.76倍。③ 内梅罗污染评价显示,Cd处于重度污染[P_i(Cd) = 5.25],其余重金属处于无污染水平,P_N显示土壤重金属整体处于重度污染（P_N = 3.94）。④潜在生态风险评价结果显示,RI介于22.9 ~ 1582,均值196。优化前,案例区土壤6种重金属处于中等生态风险（优化前分级,150 ≤ RI < 300）,而优化后处于强潜在生态风险。  结论  案例验证研究表明,优化后的潜在生态风险评价分级体系适合土壤重金属污染潜在生态风险评价,能客观反映土壤重金属污染状况。