稻田重金屬污染修復(fù)治理技術(shù)及效果文獻(xiàn)計量分析

環(huán)境修復(fù)網(wǎng)訊:導(dǎo) 讀

為了解國內(nèi)、外稻田重金屬污染修復(fù)治理研究進(jìn)展、研究趨勢以及稻田鎘污染修復(fù)治理效果，通過檢索2006—2017年CNKI中國期刊全文數(shù)據(jù)庫和Web of ScienceTM核心合集數(shù)據(jù)庫有關(guān)稻田重金屬污染修復(fù)治理領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)，利用軟件對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行計量分析，并再次篩選出大田條件下稻田鎘污染修復(fù)治理技術(shù)和效果。

文/杜志鵬，蘇德純(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院)

來源：《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報》（2018年11期），轉(zhuǎn)載自“農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)”公號（2018年12月7日）

近30年，隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加速和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)田土壤污染和質(zhì)量下降問題日趨突出。2014年4月國家環(huán)境保護(hù)部與國土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示，我國耕地土壤重金屬等污染物點位超標(biāo)率達(dá)19.4%，鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機污染物點位超標(biāo)率分別為7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%，污染形勢不容樂觀。耕地土壤重金屬污染會導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量超標(biāo)。重金屬作為人體非必需元素，半衰期較長，通過食物鏈極易在人體內(nèi)累積，因長期食用重金屬污染的食物可造成骨毒害、腎損傷、免疫系統(tǒng)缺失、生殖功能障礙、致畸、致癌等各種疾病。近年來，國內(nèi)發(fā)生了數(shù)起重金屬污染相關(guān)的事件，包括鎘大米、鎘小麥、血鉛超標(biāo)等。水稻作為我國的第一大糧食作物，其年均種植面積為2860萬hm2，年產(chǎn)稻米1.85億t，占糧食總產(chǎn)量的40%，而作為我國稻米主產(chǎn)區(qū)的西南、華南和中南地區(qū)正是土壤重金屬污染較為突出的區(qū)域。因此，修復(fù)治理稻田土壤重金屬污染，保障稻米食用安全，對于我國生態(tài)環(huán)境安全與食物安全有著不可忽視的作用。

對于大面積的稻田重金屬污染修復(fù)治理，現(xiàn)階段多采用固定/穩(wěn)定化方法，降低污染土壤中重金屬的生物有效性，阻止農(nóng)作物對其吸收，使一些污染程度較低的農(nóng)田還可以繼續(xù)安全的生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品。其主要機制是通過向污染土壤中施加一些物質(zhì)，以改變重金屬在土壤中的存在狀態(tài)，降低其在土壤中的遷移性和生物可利用性，使土壤中重金屬固定/穩(wěn)定化，減少作物對重金屬的富集，從而減少重金屬對作物的危害。比如基施鈍化類的無機、有機以及它們的組配形式。不同品種的水稻對重金屬的積累存在顯著性差異，通過篩選重金屬低積累品種可以有效降低稻米中重金屬含量。此外，水分管理、葉面阻控劑也可有效降低稻米中重金屬含量。

文獻(xiàn)計量學(xué)以文獻(xiàn)體系和文獻(xiàn)計量特征為研究對象，被廣泛用于文獻(xiàn)情報分析，進(jìn)而評價某領(lǐng)域科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀及水平。本文通過檢索CNKI中國期刊全文數(shù)據(jù)庫和Web of ScienceTM核心合集數(shù)據(jù)庫2006—2017年稻田重金屬污染修復(fù)治理領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)，利用Excel軟件篩選整理、HistCite引文分析軟件統(tǒng)計分析相關(guān)文獻(xiàn)，了解國內(nèi)、外稻田重金屬污染修復(fù)治理領(lǐng)域最新研究進(jìn)展、修復(fù)技術(shù)類型和特征，并通過文獻(xiàn)分析整理出在大田試驗條件下稻田鎘污染修復(fù)治理技術(shù)的修復(fù)治理效果，以期為我國稻田重金屬污染修復(fù)治理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 中文數(shù)據(jù)來源

本文中文數(shù)據(jù)來源于CNKI的中國期刊全文數(shù)據(jù)庫。利用中國知網(wǎng)高級檢索功能，檢索時間跨度為2006—2017年，檢索截止時間為2017年12月31日，以“重金屬”并“水稻”或含“稻田”為主題，利用“改良”、“鈍化”、“固定”、“調(diào)理”、“阻控”、“修復(fù)”、“減少”、“降低”等主題詞在上次主題詞搜索結(jié)果中再次檢索，逐條整理挑選，去掉重復(fù)、不相關(guān)題錄、一稿多發(fā)、簡訊、會議報告等，共獲取中文文獻(xiàn)551篇。

1.2 英文數(shù)據(jù)來源

本文英文數(shù)據(jù)來源于美國湯森路透公司（Thomson Reuters）出版的Web of ScienceTM核心合集數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫收錄的文獻(xiàn)覆蓋了全世界最重要和最有影響力的研究成果，是世界公認(rèn)的自然科學(xué)領(lǐng)域最為重要的檢索平臺。利用主題詞（TS），設(shè)計與稻田重金屬修復(fù)相關(guān)文獻(xiàn)的檢索式如下：TS=（（"acid soil*" or "rice field*" or paddy or rice or "agricultural soil*"）and（"heavy metal*" or lead or "black lead" or plumbum or cadmium or mercury or hydrargyrum or quicksilver or omium or ome or arsenic or copper or zinc or nickel）and（removal or decontaminal or stabilizat* or phytoremediat* or bioremediat* or co-remediat* or phytostabilizat* or phytoinfiltrat* or hyperaccumulate or remediat* or repair or restore* or localizat* or accumulat* or Immobiliz* or improve* or control or passivation or fix*or amendment）not maize not wheat），檢索時間為2006—2017年，文獻(xiàn)類型為Article和Review，逐條整理挑選之后，共獲取英文相關(guān)文獻(xiàn)593篇。

1.3 研究方法

中文文獻(xiàn)按Excel文件格式導(dǎo)出，利用Excel進(jìn)行分類整理統(tǒng)計，對2006—2017年間發(fā)表的有關(guān)稻田重金屬污染修復(fù)技術(shù)文獻(xiàn)從年度發(fā)文量、來源期刊分析、關(guān)鍵詞分析、研究熱點等方面進(jìn)行計量統(tǒng)計。

利用Web of ScienceTM數(shù)據(jù)庫自帶的分析工具、HistCite軟件、Excel 2013軟件，對2006—2017年間發(fā)表的有關(guān)稻田重金屬修復(fù)技術(shù)文獻(xiàn)從國家/地區(qū)發(fā)文量、來源期刊分析、關(guān)鍵詞分析、研究方向以及熱點等方面進(jìn)行計量統(tǒng)計。其中用HistCite軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時，是將從Web of ScienceTM核心合集數(shù)據(jù)庫下載的txt全紀(jì)錄格式的題錄，按照研究內(nèi)容的需要將文本導(dǎo)入至HistCite軟件，然后進(jìn)行分析。

從1144篇中英文文獻(xiàn)中再次篩選出在大田試驗條件下修復(fù)稻田鎘污染的各種技術(shù)文獻(xiàn)，并從文獻(xiàn)中提取相關(guān)修復(fù)稻田鎘的數(shù)據(jù)，對各種技術(shù)修復(fù)稻田鎘污染的效果（各修復(fù)技術(shù)對土壤pH提升單位、降低土壤中鎘生物有效性、稻米降鎘率等）進(jìn)行分析比較。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)文量及年度變化趨向

發(fā)文量表征科研人員對本領(lǐng)域熱點的關(guān)注程度，一定意義上表明了稻田重金屬修復(fù)領(lǐng)域的發(fā)展速度和發(fā)展程度。所發(fā)論文被SCI收錄數(shù)量一定程度上可反映一個國家/地區(qū)的整體科研實力和國際影響力。年度發(fā)文量結(jié)果（圖1）表明，在2006—2011年間，中英文稻田重金屬修復(fù)領(lǐng)域發(fā)文量增加不顯著，但從2011—2017年，中英文稻田重金屬修復(fù)領(lǐng)域發(fā)文量迅速增長。到2017年，中文年發(fā)文量為111篇，是2011年發(fā)文量的5.5倍；英文發(fā)文量為118篇，是2011年發(fā)文量的3倍。2011—2017年該領(lǐng)域中文和英文發(fā)文量的年增長率分別為115%、32.5%、5.3%、- 1.7%、44.1%、30.6%和2.6%、12.5%、22.2%、25.5%、94.2%、-11.9%，2012—2017年中文和英文發(fā)文量年平均增長率為37.6%和24.2%。

2012—2017年6年累計中文和英文發(fā)文量占統(tǒng)計年限（12年）總發(fā)文量的75.3%和77.7%，說明近6年稻田重金屬污染修復(fù)問題受到科研人員的高度重視，在該領(lǐng)域的研究熱度也逐漸提升。在2015年之后，中英文發(fā)文量都呈爆發(fā)式增長，主要原因可能是2014年4月17日環(huán)保部和國土資源部歷時8年調(diào)查發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公告》出臺以及2014年4月24日新環(huán)保法的頒布，進(jìn)一步有效地推動了科研人員對稻田污染修復(fù)的研究工作，加快了該領(lǐng)域的研究熱度提升。國外土壤重金屬修復(fù)文獻(xiàn)統(tǒng)計顯示，從20世紀(jì)80年代開始便有重金屬土壤污染修復(fù)的相關(guān)研究，且發(fā)文量持續(xù)增長，而此時國內(nèi)研究開展較少。2006—2017年稻田重金屬修復(fù)領(lǐng)域國內(nèi)、國際趨勢相同，基本持平，發(fā)文量均處于快速發(fā)展期。

2.2 主要國家發(fā)文量分析

一個國家/地區(qū)的發(fā)文量一定程度上代表了在某領(lǐng)域研究的活躍程度，總被引頻次（TGCS）反映了一個國家/地區(qū)的整體科研實力和科研影響力，本地被引頻次（TLCS）則代表了本國所發(fā)表的論文在該領(lǐng)域的重要程度，可更貼切地表明一個國家在該領(lǐng)域的影響力。從Web of ScienceTM核心合集數(shù)據(jù)庫中共檢索出中國、印度、美國等50個國家/地區(qū)發(fā)表了有關(guān)稻田重金屬污染修復(fù)的研究論文。在現(xiàn)有數(shù)據(jù)上，對2006—2017年不同國家/地區(qū)的發(fā)文情況進(jìn)行分析，論文發(fā)表數(shù)量排名前10位的國家/地區(qū)如表1所示，中國的發(fā)文量排名第一，共387篇，遙遙領(lǐng)先于其他國家，占英文發(fā)文總量的65.3%，分別是排名第二的印度發(fā)文量的4.5倍和排名第三的美國發(fā)文量的6.2倍，可見我國在稻田重金屬污染修復(fù)領(lǐng)域的研究占有重要地位，間接也說明我國當(dāng)下稻田重金屬污染問題的嚴(yán)峻。由表1可知，中國發(fā)文量雖然位居榜首，稻田重金屬修復(fù)治理領(lǐng)域雖然發(fā)展較快，但其篇均被引次數(shù)、本地篇均被引次數(shù)排名均偏低，表明中國在該領(lǐng)域的研究雖然比較活躍，但國際影響力不高，應(yīng)加強該領(lǐng)域的創(chuàng)新性研究。日本發(fā)文量排第四，其篇均被引次數(shù)、本地篇均被引次數(shù)排名均為第一，表明日本在稻田重金屬污染修復(fù)治理領(lǐng)域的文章影響力較強。