0 引 言
隨著社會經濟的迅速發展,我國對土地的利用強度呈現逐年遞增的態勢,由此引起的土壤污染問題也越來越突出和嚴重。中國土壤環境質量總體不容樂觀,受污染的耕地約占我國耕地總量的 8. 3%.土壤污染會直接導致土壤的組成和理化性質發生變化,破壞土壤的正常功能,最終影響到農作物的生長和質量,造成農產品的污染和減產,導致嚴重的經濟損失。
據環保部門估算,全國每年因重金屬污染而減產的糧食高達 1 200 萬 t,造成的直接經濟損失超過 200 億元[1-2].土壤中污染物還會通過植物的吸收和食物鏈的積累等過程進入人體,引起人體急性或慢性中毒,以及產生致畸、致突變和致癌等健康損害。土壤污染已經嚴重威脅到了人類健康和農業可持續發展,因此,加強土壤的污染防治已成為環保工作的緊迫任務和重要內容。
文獻計量學是對各種類型文獻的數量、品質、結構和運用上的研究與分析,是研究學科結構、預測學科發展趨勢最有效的理論方法之一[3].近年來,土壤修復領域發文量持續增長,但從文獻計量角度研究其發展動態的報道較少。本文就此領域的相關文獻進行計量分析,以便科研工作者準確掌握該領域的研究現狀及前沿動態,了解該領域的整體情況,把握未來的研究方向。
1 材料與方法
本研究的數據來源于 3 大中文期刊全文數據庫---CNKI 中國期刊全文數據庫、萬方數據與重慶維普。以主題為檢索項,以“土壤修復”、“土地修復”、“污染土壤治理”、“場地修復”、“土壤植物修復”、“土壤微生物修復”、“污染土壤處理”、“土壤電修復”、“土壤物理修復”、“土壤化學修復”、“淋溶修復”為檢索詞進行檢索,檢索范圍為全部期刊,時間跨度為 1900-2013 年,檢索截止時間為 2014 年 2 月7 日,共檢索到文獻題錄 7 800 多條,后作如下處理:
1) 去掉重復題錄,如期刊論文與會議論文的標題、作者相同,則去掉會議論文。
2) 去掉一稿多發、非學術性文獻的題錄??偣驳玫?3911 條題錄,運用文獻計量學方法進行統計分析。
2 結果與討論
2. 1 土壤修復的文獻類型
文獻的類型分布見圖 1.
在統計范圍內檢索出的文獻中,按照文獻類型來分,以期刊文章為主( 1864) ,占全部文獻的 47. 66%;其次是學位論文( 1123) ,占 28. 71%; 再次是專利( 544) 和會議論文( 380) ,分別占 13. 91% 和 9. 72%.
由此看出: 土壤污染修復的文獻大多數發表在各類期刊中; 學位論文所占比例較大,顯示許多高校和研究機構從事此領域研究,且研究比較系統。
2. 2 土壤修復文獻的年度分布
文獻的數量在一定程度上反映了該領域的研究水平和發展程度,土壤修復文獻的年度分布見圖 2.
根據文獻計量學理論,對某一學科、某一專題的論文按發表年代進行統計分析可從時間概念上了解該項研究的發展情況[4].國外土壤污染研究是在經歷土壤鎘污染造成的“骨痛病”等環境事件后,于 20世紀 60-70 年代才步入正軌。與發達國家相比,當時我國的土壤環境問題不突出,相關研究很少。隨著經濟的發展,我國的土壤環境問題逐漸顯現。20 世紀 80 年代,我國開展了全國范圍內的土壤背景值調查和環境容量研究等工作。20 世紀 90 年代,土壤環境問題逐漸加劇,1997 年中國環境狀況公報指出:“我國耕地污染較重,有 1 000 萬 hm2耕地受到不同程度的污染”,引起了國家和學者的重視,并從此成為熱點方向。從圖 2 可看出: 國內污染土壤修復的研究始于 20 世紀 80 年代,1985-1999 年,年度文獻量很少,始終在個位數徘徊。2000 年則是污染土壤修復探討與研究的轉折點,污染土壤修復的研究迅速升溫,年發文量直線增長,直到 2011 年,文獻量達到了631 篇。隨后 2 年的年度文獻量基本保持了 600 篇左右的穩定態勢。這可能是由于近幾年我國土壤及地下水污染加劇,相關報道頻頻爆出,國家投入大量治理資金進行該領域的研究。
以下內容設計文獻范圍不再包含專利,而包含會議論文、學位論文、期刊文章,共 3 367 篇。
2. 3 主要作者
土壤修復研究具有一個龐大的作者群體,涉及作者 6 012 名( 包含所有合著者) ,其中發文 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,發文僅 1 篇的作者 4 424 名。平均合作度1. 79,即平均每篇文章有約 1. 8 名作者合作完成。
一般來說,某領域的主要研究者就是該領域的核心作者。根據普賴斯理論,核心作者中發文量最多作者所發論文量( Nmax) 與發文量最少作者所發論文量( Nmin) 之間有如下關系[5]:Nmin= 0. 749 × ( Nmax)1 /2( 1)利用式( 1) 計算得出,本領域核心作者最低發文量應為 Nmin= 5. 7 篇,因此可以判定發表 6 篇及以上的作者方可成為本領域的核心作者。從檢索結果可知,核心作者共 129 名,占作者總人數的 2. 15%,他們對本領域的發展和進步起重要的作用。但是,核心作者發文占總篇數的 35. 7%,低于理論值 50%,這提示核心作者還需繼續提高發文量[6].
2. 4 主要研究機構
研究和分析文獻作者所在的機構或單位,可揭示我國土壤修復領域的核心研究機構,而且有助于從側面了解本領域研究人員的分布情況。
將研究機構中的二級機構歸于一級機構,如中國科學院生態環境研究中心歸于中國科學院。著錄發文機構共 1 067 家。發文 100 篇及以上的機構 3 家,50 篇及以上的機構 10 家,10 篇及以上的機構 94 家,它們是本領域的主要研究機構。在 94 家研究機構中,高等院校 81 家、科研機構 10 家,其發文量分別為2 063 篇和 571 篇。高等院校不僅所占比例大,而且發文量多,在土壤修復方面具有較強的實力。發表論文僅1 篇的機構693 家,占機構總數的64. 9%.發文量排在前 10 名的機構見表 2,中國科學院居首位。
2. 5 引文分析
被引次數是文獻計量學中用來測度學術論文的社會顯示度和學術影響力的重要指標[7].被引次數排在前10 名的論文總被引次數為3188.這10 篇論文分布在7 種期刊上,被引次數最高的前 3 篇論文分別刊登在《土壤通報》、《科學通報》上?!犊茖W通報》、《生態學報》、《生態學雜志》分別發表2 篇。浙江大學是產出高被引論文最多的機構,共 4 篇。該領域被引次數排在前10 名的論文如下( 括號內為被引頻次) :
[1]崔德杰,等。 土壤重金屬污染現狀與修復技術研究進展。 土壤通報,2004,( 459) .
[2]楊肖娥,等。 東南景天( Sedum alfredii H) ---一種新的鋅超積累植物。 科學通報,2002,( 387) .
[3]劉威,等。 寶山堇菜( Viola baoshanensis) ---一種新的鎘超富集植物。 科學通報,2003,( 371) .
[4]龍新憲,等。 重金屬污染土壤修復技術研究的現狀與展望。 應用生態學報,2002,( 343) .
[5]黃銘洪,等。 礦區土地修復與生態恢復。 土壤學報,2003,( 317) .
[6]薛生國,等。 中國首次發現的錳超積累植物---商陸。 生態學報,2003,( 299) .
[7]王慶仁,等。 植物修復---重金屬污染土壤整治有效途徑。 生態學報,2001,( 291) .
[8]韓春梅,等。 土壤中重金屬形態分析及其環境學意義。 生態學雜志,2005,( 247) .
[9]魏樹和,等。 重金屬污染土壤植物修復基本原理及強化措施探討。 生態學雜志,2004,( 245) .
[10]滕應,等。 重金屬污染土壤的微生物生態效應及其修復研究進展。 土壤與環境,2002,( 229) .
2. 6 主要期刊在檢索范圍內,刊發本領域論文的期刊共 541種??l論文量50 篇以上的期刊共3 種,共發文249篇,占期刊發文總數的 13. 4%.限于篇幅,僅列出被引頻次、影響因子較高的 10 種主要期刊,如表 3 所示。影響因子常用來評估同一研究領域不同期刊的相對重要程度[6,8],但有時未必盡然。在這 10 種期刊中,《農業環境科學學報》( 其前身《農業環境保護》
刊發 2 篇論文) 刊發論文數量、影響因子居于榜首,《安徽農業科學》刊發 89 篇,位居第二。而《土壤學報》、《環境科學》是綜合影響力較高的期刊,影響因子排在前三位?!渡鷳B學雜志》不僅發文數量多,而且發表了較多的高被引論文。
2. 7 關鍵詞詞頻分析關鍵詞是揭示論文主要內容的重要方式,是研究主題的高度概括和凝練。利用關鍵詞詞頻分析可以從成果數量的角度反映出該研究的熱點和弱項[10].
近幾年,出現了可進行此項分析的文獻計量學方法,同時也開始利用高頻詞匯歸納研究熱點[11].在3 367篇文獻中,共出現關鍵詞 6 156 個,篇均關鍵詞1. 83 個; 關鍵詞出現 16 519 個次,平均每個關鍵詞出現 2. 68 次。關鍵詞平均頻次等于關鍵詞頻次除以關鍵詞的個數,此值越高,說明關鍵詞的分布越集中。
出現頻次排在前 50 位的關鍵詞見表 4.在污染物種類中,主要有重金屬污染、有機物污染、農藥污染。含有金屬的關鍵詞有“金屬礦山”、“重金屬積累”、“重金屬富集”等,共出現 894 次。在金屬污染中,含有鎘或 Cd 的關鍵詞有“農田鎘污染”、“有機態( Cd) ”等,共出現 314 次; 含有鉛或 Pb的關鍵詞共出現 234 次; 含有鉻或 Cr 的關鍵詞共出現 146 次; 含有銅或 Cu 的關鍵詞共出現 141 次; 含有鋅或 Zn 的關鍵詞共出現 103 次; 含有砷或 As 的關鍵詞共出現 75 次,這說明目前對重金屬污染土壤修復的研究較多。含有有機污染、多環芳烴、石油、多氯聯苯、有機氯農藥、PAHs 等、氯酚、揮發性有機物、VOC的關鍵詞共出現 597 次。含有農藥的關鍵詞共出現69 次。( 注: 帶引號的名詞為精確匹配,不帶引號的名詞為模糊匹配,下同)在修復方式上,含有植物修復的關鍵詞共出現574 次,含有原位修復的關鍵詞共出現 34 次,含有微生物修復的關鍵詞共出現 71 次,含有電修復或電動修復的關鍵詞共出現 71 次,含有化學修復的關鍵詞共出現 30 次,含有物理修復的關鍵詞共出現 7 次,含有異位修復的關鍵詞共出現 2 次,含有淋溶修復的關鍵詞共出現 1 次。這說明目前我國土壤修復方式以植物修復、微生物修復、電動修復較多,化學修復、物理修復、淋溶修復較少; 在原位修復、異位修復方面,以原位修復研究較多。
土壤修復關鍵詞隨年份的分布見表 5.有關土壤修復技術方面的關鍵詞隨年份的分布能在一定程度上反應該技術在某一年的熱門程度。從表 5 可看出: 關于植物修復的關鍵詞最多,且隨年份的增加呈波動中增長的趨勢。植物修復是以植物忍耐和超量積累某種或某些化學元素的理論為基礎,利用植物及其根際圈微生物體系的吸收、揮發、降解和轉化作用來清除環境中污染物質的一項新興的污染治理技術,具有修復成本低、對土壤無擾動、無二次污染等優點而得到廣泛應用[12],因此相關的研究也較多。
有關微生物修復的關鍵詞從 2004 年起,開始出現,并呈逐年增多的趨勢( 近 2 年略有下降) .一般說來,實驗室的微生物修復研究,因修復條件較為理想化,干擾因素極少,其修復效果很好。近年來,微生物研究發展較快,給生物修復技術帶來了豐富的研究內容和發展前景,相關研究也不斷深入,發表的相關的文章也逐年增多。
土壤電動修復是一項新興綠色原位修復技術,具有經濟效益高、后處理方便、二次污染少等一系列優點,正越來越受到科研人員的關注。由表 5 可知: 近年來關鍵詞“電( 動) 修復”不斷出現,相關研究不斷增多。但是該技術又存在許多不足,如該技術不適用于滲透性較高、傳導性較差的土壤; 實驗過程中金屬電極易腐蝕,修復完成后土壤理化性質發生較大改變等,諸多不足限制了電( 動) 修復土壤的研究與發展,近年來雖然開展了相關研究,但是發表文章仍然不是很多。
關鍵詞“化學修復”從 2000 年到現在不斷出現并有逐漸增多的趨勢,說明國內學者一直在關注污染土壤的化學修復,但是因為化學修復會破壞土壤性質、容易造成二次污染等缺點,不是研究的熱點; 關鍵詞“物理修復”在2003,2011,2012,2013 年分別出現過幾次。
關鍵詞“淋溶修復”只在 2009 年出現過 1 次,說明污染土壤物理修復和淋溶修復的相關研究很少,相關學者對此的關注度不高。土壤修復可分為異位修復和原位修復兩種形式。原位修復是在不破壞土壤基本結構的情況下進行,由表 5 可看出: 關鍵詞“原位修復”出現的頻率比“異位修復”的高得多。原位修復可以對污染物就地處置,使之得以降解和解毒,不需要建設昂貴的地面環境工程基礎設施和遠程運輸,操作維護起來比較簡單,還可以對深層次污染的土壤進行修復,具有較好的發展前景,相關研究也會日益增多。
3 結 論
本文檢索了 CNKI 中國期刊全文數據庫、萬方數據與重慶維普數據庫,共得到有效題錄 3 911 條,采用文獻計量學方法進行統計分析。1999 年以前論文數量增長較慢,年度文獻量很少,始終在個位數徘徊。2000 年以后呈急劇增長態勢,從 2000 年的 19 篇增加到 2011 年的 631 篇,污染土壤修復的研究已在全國范圍內得到關注,該領域具有一個龐大的作者群體,涉及作者 6012 名?!掇r業環境科學學報》領發文量、影響因子位居首位,《安徽農業科學》刊發 89 篇,位居第二。研究機構中,中國科學院發文量居首位。
關鍵詞分析表明,重金屬污染、有機物污染、農藥污染是我國土壤污染的主要類型,土壤修復方式以植物修復、微生物修復、電動修復較多,化學修復、物理修復、淋溶修復較少; 在原位修復、異位修復方面,以原位修復研究較多。本文通過對國內土壤修復研究成果的梳理和分析,呈現了我國污染土壤修復的研究現狀和發展趨勢,并從成果數量的角度反映出該研究的熱點和弱項,為今后關于土壤修復的研究和實踐提供了有益的參考。