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关于土壤修复是研究文献计量分析

时间:2015-05-20 来源:未知 作者:傻傻地鱼 本文字数:5227字
摘要

  0 引 言

  随着社会经济的迅速发展,我国对土地的利用强度呈现逐年递增的态势,由此引起的土壤污染问题也越来越突出和严重。中国土壤环境质量总体不容乐观,受污染的耕地约占我国耕地总量的 8. 3%.土壤污染会直接导致土壤的组成和理化性质发生变化,破坏土壤的正常功能,最终影响到农作物的生长和质量,造成农产品的污染和减产,导致严重的经济损失。

  据环保部门估算,全国每年因重金属污染而减产的粮食高达 1 200 万 t,造成的直接经济损失超过 200 亿元[1-2].土壤中污染物还会通过植物的吸收和食物链的积累等过程进入人体,引起人体急性或慢性中毒,以及产生致畸、致突变和致癌等健康损害。土壤污染已经严重威胁到了人类健康和农业可持续发展,因此,加强土壤的污染防治已成为环保工作的紧迫任务和重要内容。

  文献计量学是对各种类型文献的数量、品质、结构和运用上的研究与分析,是研究学科结构、预测学科发展趋势最有效的理论方法之一[3].近年来,土壤修复领域发文量持续增长,但从文献计量角度研究其发展动态的报道较少。本文就此领域的相关文献进行计量分析,以便科研工作者准确掌握该领域的研究现状及前沿动态,了解该领域的整体情况,把握未来的研究方向。

  1 材料与方法

  本研究的数据来源于 3 大中文期刊全文数据库---CNKI 中国期刊全文数据库、万方数据与重庆维普。以主题为检索项,以“土壤修复”、“土地修复”、“污染土壤治理”、“场地修复”、“土壤植物修复”、“土壤微生物修复”、“污染土壤处理”、“土壤电修复”、“土壤物理修复”、“土壤化学修复”、“淋溶修复”为检索词进行检索,检索范围为全部期刊,时间跨度为 1900-2013 年,检索截止时间为 2014 年 2 月7 日,共检索到文献题录 7 800 多条,后作如下处理:

  1) 去掉重复题录,如期刊论文与会议论文的标题、作者相同,则去掉会议论文。

  2) 去掉一稿多发、非学术性文献的题录。总共得到 3911 条题录,运用文献计量学方法进行统计分析。

  2 结果与讨论

  2. 1 土壤修复的文献类型

  文献的类型分布见图 1.

  在统计范围内检索出的文献中,按照文献类型来分,以期刊文章为主( 1864) ,占全部文献的 47. 66%;其次是学位论文( 1123) ,占 28. 71%; 再次是专利( 544) 和会议论文( 380) ,分别占 13. 91% 和 9. 72%.

  由此看出: 土壤污染修复的文献大多数发表在各类期刊中; 学位论文所占比例较大,显示许多高校和研究机构从事此领域研究,且研究比较系统。

  2. 2 土壤修复文献的年度分布

  文献的数量在一定程度上反映了该领域的研究水平和发展程度,土壤修复文献的年度分布见图 2.

  根据文献计量学理论,对某一学科、某一专题的论文按发表年代进行统计分析可从时间概念上了解该项研究的发展情况[4].国外土壤污染研究是在经历土壤镉污染造成的“骨痛病”等环境事件后,于 20世纪 60-70 年代才步入正轨。与发达国家相比,当时我国的土壤环境问题不突出,相关研究很少。随着经济的发展,我国的土壤环境问题逐渐显现。20 世纪 80 年代,我国开展了全国范围内的土壤背景值调查和环境容量研究等工作。20 世纪 90 年代,土壤环境问题逐渐加剧,1997 年中国环境状况公报指出:“我国耕地污染较重,有 1 000 万 hm2耕地受到不同程度的污染”,引起了国家和学者的重视,并从此成为热点方向。从图 2 可看出: 国内污染土壤修复的研究始于 20 世纪 80 年代,1985-1999 年,年度文献量很少,始终在个位数徘徊。2000 年则是污染土壤修复探讨与研究的转折点,污染土壤修复的研究迅速升温,年发文量直线增长,直到 2011 年,文献量达到了631 篇。随后 2 年的年度文献量基本保持了 600 篇左右的稳定态势。这可能是由于近几年我国土壤及地下水污染加剧,相关报道频频爆出,国家投入大量治理资金进行该领域的研究。

  以下内容设计文献范围不再包含专利,而包含会议论文、学位论文、期刊文章,共 3 367 篇。

  2. 3 主要作者

  土壤修复研究具有一个庞大的作者群体,涉及作者 6 012 名( 包含所有合著者) ,其中发文 20 篇及以上的作者 8 名,10 篇及以上的有 10 名,5 篇及以上的有 29 名,发文仅 1 篇的作者 4 424 名。平均合作度1. 79,即平均每篇文章有约 1. 8 名作者合作完成。

  一般来说,某领域的主要研究者就是该领域的核心作者。根据普赖斯理论,核心作者中发文量最多作者所发论文量( Nmax) 与发文量最少作者所发论文量( Nmin) 之间有如下关系[5]:Nmin= 0. 749 × ( Nmax)1 /2( 1)利用式( 1) 计算得出,本领域核心作者最低发文量应为 Nmin= 5. 7 篇,因此可以判定发表 6 篇及以上的作者方可成为本领域的核心作者。从检索结果可知,核心作者共 129 名,占作者总人数的 2. 15%,他们对本领域的发展和进步起重要的作用。但是,核心作者发文占总篇数的 35. 7%,低于理论值 50%,这提示核心作者还需继续提高发文量[6].

  2. 4 主要研究机构

  研究和分析文献作者所在的机构或单位,可揭示我国土壤修复领域的核心研究机构,而且有助于从侧面了解本领域研究人员的分布情况。

  将研究机构中的二级机构归于一级机构,如中国科学院生态环境研究中心归于中国科学院。著录发文机构共 1 067 家。发文 100 篇及以上的机构 3 家,50 篇及以上的机构 10 家,10 篇及以上的机构 94 家,它们是本领域的主要研究机构。在 94 家研究机构中,高等院校 81 家、科研机构 10 家,其发文量分别为2 063 篇和 571 篇。高等院校不仅所占比例大,而且发文量多,在土壤修复方面具有较强的实力。发表论文仅1 篇的机构693 家,占机构总数的64. 9%.发文量排在前 10 名的机构见表 2,中国科学院居首位。
  
  2. 5 引文分析

  被引次数是文献计量学中用来测度学术论文的社会显示度和学术影响力的重要指标[7].被引次数排在前10 名的论文总被引次数为3188.这10 篇论文分布在7 种期刊上,被引次数最高的前 3 篇论文分别刊登在《土壤通报》、《科学通报》上。《科学通报》、《生态学报》、《生态学杂志》分别发表2 篇。浙江大学是产出高被引论文最多的机构,共 4 篇。该领域被引次数排在前10 名的论文如下( 括号内为被引频次) :

  [1]崔德杰,等。 土壤重金属污染现状与修复技术研究进展。 土壤通报,2004,( 459) .

  [2]杨肖娥,等。 东南景天( Sedum alfredii H) ---一种新的锌超积累植物。 科学通报,2002,( 387) .

  [3]刘威,等。 宝山堇菜( Viola baoshanensis) ---一种新的镉超富集植物。 科学通报,2003,( 371) .

  [4]龙新宪,等。 重金属污染土壤修复技术研究的现状与展望。 应用生态学报,2002,( 343) .

  [5]黄铭洪,等。 矿区土地修复与生态恢复。 土壤学报,2003,( 317) .

  [6]薛生国,等。 中国首次发现的锰超积累植物---商陆。 生态学报,2003,( 299) .

  [7]王庆仁,等。 植物修复---重金属污染土壤整治有效途径。 生态学报,2001,( 291) .

  [8]韩春梅,等。 土壤中重金属形态分析及其环境学意义。 生态学杂志,2005,( 247) .

  [9]魏树和,等。 重金属污染土壤植物修复基本原理及强化措施探讨。 生态学杂志,2004,( 245) .

  [10]滕应,等。 重金属污染土壤的微生物生态效应及其修复研究进展。 土壤与环境,2002,( 229) .

  2. 6 主要期刊在检索范围内,刊发本领域论文的期刊共 541种。刊发论文量50 篇以上的期刊共3 种,共发文249篇,占期刊发文总数的 13. 4%.限于篇幅,仅列出被引频次、影响因子较高的 10 种主要期刊,如表 3 所示。影响因子常用来评估同一研究领域不同期刊的相对重要程度[6,8] ,但有时未必尽然。在这 10 种期刊中,《农业环境科学学报》( 其前身《农业环境保护》

  刊发 2 篇论文) 刊发论文数量、影响因子居于榜首,《安徽农业科学》刊发 89 篇,位居第二。而《土壤学报》、《环境科学》是综合影响力较高的期刊,影响因子排在前三位。《生态学杂志》不仅发文数量多,而且发表了较多的高被引论文。

  2. 7 关键词词频分析关键词是揭示论文主要内容的重要方式,是研究主题的高度概括和凝练。利用关键词词频分析可以从成果数量的角度反映出该研究的热点和弱项[10].

  近几年,出现了可进行此项分析的文献计量学方法,同时也开始利用高频词汇归纳研究热点[11].在3 367篇文献中,共出现关键词 6 156 个,篇均关键词1. 83 个; 关键词出现 16 519 个次,平均每个关键词出现 2. 68 次。关键词平均频次等于关键词频次除以关键词的个数,此值越高,说明关键词的分布越集中。

  出现频次排在前 50 位的关键词见表 4.在污染物种类中,主要有重金属污染、有机物污染、农药污染。含有金属的关键词有“金属矿山”、“重金属积累”、“重金属富集”等,共出现 894 次。在金属污染中,含有镉或 Cd 的关键词有“农田镉污染”、“有机态( Cd) ”等,共出现 314 次; 含有铅或 Pb的关键词共出现 234 次; 含有铬或 Cr 的关键词共出现 146 次; 含有铜或 Cu 的关键词共出现 141 次; 含有锌或 Zn 的关键词共出现 103 次; 含有砷或 As 的关键词共出现 75 次,这说明目前对重金属污染土壤修复的研究较多。含有有机污染、多环芳烃、石油、多氯联苯、有机氯农药、PAHs 等、氯酚、挥发性有机物、VOC的关键词共出现 597 次。含有农药的关键词共出现69 次。( 注: 带引号的名词为精确匹配,不带引号的名词为模糊匹配,下同)在修复方式上,含有植物修复的关键词共出现574 次,含有原位修复的关键词共出现 34 次,含有微生物修复的关键词共出现 71 次,含有电修复或电动修复的关键词共出现 71 次,含有化学修复的关键词共出现 30 次,含有物理修复的关键词共出现 7 次,含有异位修复的关键词共出现 2 次,含有淋溶修复的关键词共出现 1 次。这说明目前我国土壤修复方式以植物修复、微生物修复、电动修复较多,化学修复、物理修复、淋溶修复较少; 在原位修复、异位修复方面,以原位修复研究较多。

  土壤修复关键词随年份的分布见表 5.有关土壤修复技术方面的关键词随年份的分布能在一定程度上反应该技术在某一年的热门程度。从表 5 可看出: 关于植物修复的关键词最多,且随年份的增加呈波动中增长的趋势。植物修复是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础,利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发、降解和转化作用来清除环境中污染物质的一项新兴的污染治理技术,具有修复成本低、对土壤无扰动、无二次污染等优点而得到广泛应用[12],因此相关的研究也较多。

  有关微生物修复的关键词从 2004 年起,开始出现,并呈逐年增多的趋势( 近 2 年略有下降) .一般说来,实验室的微生物修复研究,因修复条件较为理想化,干扰因素极少,其修复效果很好。近年来,微生物研究发展较快,给生物修复技术带来了丰富的研究内容和发展前景,相关研究也不断深入,发表的相关的文章也逐年增多。

  土壤电动修复是一项新兴绿色原位修复技术,具有经济效益高、后处理方便、二次污染少等一系列优点,正越来越受到科研人员的关注。由表 5 可知: 近年来关键词“电( 动) 修复”不断出现,相关研究不断增多。但是该技术又存在许多不足,如该技术不适用于渗透性较高、传导性较差的土壤; 实验过程中金属电极易腐蚀,修复完成后土壤理化性质发生较大改变等,诸多不足限制了电( 动) 修复土壤的研究与发展,近年来虽然开展了相关研究,但是发表文章仍然不是很多。

  关键词“化学修复”从 2000 年到现在不断出现并有逐渐增多的趋势,说明国内学者一直在关注污染土壤的化学修复,但是因为化学修复会破坏土壤性质、容易造成二次污染等缺点,不是研究的热点; 关键词“物理修复”在2003,2011,2012,2013 年分别出现过几次。

  关键词“淋溶修复”只在 2009 年出现过 1 次,说明污染土壤物理修复和淋溶修复的相关研究很少,相关学者对此的关注度不高。土壤修复可分为异位修复和原位修复两种形式。原位修复是在不破坏土壤基本结构的情况下进行,由表 5 可看出: 关键词“原位修复”出现的频率比“异位修复”的高得多。原位修复可以对污染物就地处置,使之得以降解和解毒,不需要建设昂贵的地面环境工程基础设施和远程运输,操作维护起来比较简单,还可以对深层次污染的土壤进行修复,具有较好的发展前景,相关研究也会日益增多。

  3 结 论

  本文检索了 CNKI 中国期刊全文数据库、万方数据与重庆维普数据库,共得到有效题录 3 911 条,采用文献计量学方法进行统计分析。1999 年以前论文数量增长较慢,年度文献量很少,始终在个位数徘徊。 2000 年以后呈急剧增长态势,从 2000 年的 19 篇增加到 2011 年的 631 篇,污染土壤修复的研究已在全国范围内得到关注,该领域具有一个庞大的作者群体,涉及作者 6012 名。《农业环境科学学报》领发文量、影响因子位居首位,《安徽农业科学》刊发 89 篇,位居第二。研究机构中,中国科学院发文量居首位。

  关键词分析表明,重金属污染、有机物污染、农药污染是我国土壤污染的主要类型,土壤修复方式以植物修复、微生物修复、电动修复较多,化学修复、物理修复、淋溶修复较少; 在原位修复、异位修复方面,以原位修复研究较多。本文通过对国内土壤修复研究成果的梳理和分析,呈现了我国污染土壤修复的研究现状和发展趋势,并从成果数量的角度反映出该研究的热点和弱项,为今后关于土壤修复的研究和实践提供了有益的参考。

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