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稻田重金属污染修复治理技术及效果文献计量分析

北极星环境修复网  来源:农业环境科学学报  作者:杜志鹏 苏德纯  2019/2/12 13:29:59  我要投稿  
所属频道: 环境修复  关键词:重金属污染 镉污染 土壤污染

北极星环境修复网讯:导 读

为了解国内、外稻田重金属污染修复治理研究进展、研究趋势以及稻田镉污染修复治理效果,通过检索2006—2017年CNKI中国期刊全文数据库和Web of ScienceTM核心合集数据库有关稻田重金属污染修复治理领域相关文献,利用软件对相关文献进行计量分析,并再次筛选出大田条件下稻田镉污染修复治理技术和效果。

文/杜志鹏,苏德纯(中国农业大学资源与环境学院)

来源:《农业环境科学学报》(2018年11期),转载自“农业环境科学”公号(2018年12月7日)

近30年,随着我国工业化进程的加速和社会经济的快速发展,农田土壤污染和质量下降问题日趋突出。2014年4月国家环境保护部与国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,我国耕地土壤重金属等污染物点位超标率达19.4%,镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%,污染形势不容乐观。耕地土壤重金属污染会导致农产品重金属含量超标。重金属作为人体非必需元素,半衰期较长,通过食物链极易在人体内累积,因长期食用重金属污染的食物可造成骨毒害、肾损伤、免疫系统缺失、生殖功能障碍、致畸、致癌等各种疾病。近年来,国内发生了数起重金属污染相关的事件,包括镉大米、镉小麦、血铅超标等。水稻作为我国的第一大粮食作物,其年均种植面积为2860万hm2,年产稻米1.85亿t,占粮食总产量的40%,而作为我国稻米主产区的西南、华南和中南地区正是土壤重金属污染较为突出的区域。因此,修复治理稻田土壤重金属污染,保障稻米食用安全,对于我国生态环境安全与食物安全有着不可忽视的作用。

对于大面积的稻田重金属污染修复治理,现阶段多采用固定/稳定化方法,降低污染土壤中重金属的生物有效性,阻止农作物对其吸收,使一些污染程度较低的农田还可以继续安全的生产农产品。其主要机制是通过向污染土壤中施加一些物质,以改变重金属在土壤中的存在状态,降低其在土壤中的迁移性和生物可利用性,使土壤中重金属固定/稳定化,减少作物对重金属的富集,从而减少重金属对作物的危害。比如基施钝化类的无机、有机以及它们的组配形式。不同品种的水稻对重金属的积累存在显著性差异,通过筛选重金属低积累品种可以有效降低稻米中重金属含量。此外,水分管理、叶面阻控剂也可有效降低稻米中重金属含量。

文献计量学以文献体系和文献计量特征为研究对象,被广泛用于文献情报分析,进而评价某领域科学发展现状及水平。本文通过检索CNKI中国期刊全文数据库和Web of ScienceTM核心合集数据库2006—2017年稻田重金属污染修复治理领域相关文献,利用Excel软件筛选整理、HistCite引文分析软件统计分析相关文献,了解国内、外稻田重金属污染修复治理领域最新研究进展、修复技术类型和特征,并通过文献分析整理出在大田试验条件下稻田镉污染修复治理技术的修复治理效果,以期为我国稻田重金属污染修复治理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 中文数据来源

本文中文数据来源于CNKI的中国期刊全文数据库。利用中国知网高级检索功能,检索时间跨度为2006—2017年,检索截止时间为2017年12月31日,以“重金属”并“水稻”或含“稻田”为主题,利用“改良”、“钝化”、“固定”、“调理”、“阻控”、“修复”、“减少”、“降低”等主题词在上次主题词搜索结果中再次检索,逐条整理挑选,去掉重复、不相关题录、一稿多发、简讯、会议报告等,共获取中文文献551篇。

1.2 英文数据来源

本文英文数据来源于美国汤森路透公司(Thomson Reuters)出版的Web of ScienceTM核心合集数据库。该数据库收录的文献覆盖了全世界最重要和最有影响力的研究成果,是世界公认的自然科学领域最为重要的检索平台。利用主题词(TS),设计与稻田重金属修复相关文献的检索式如下: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),检索时间为2006—2017年,文献类型为Article和Review,逐条整理挑选之后,共获取英文相关文献593篇。

1.3 研究方法

中文文献按Excel文件格式导出,利用Excel进行分类整理统计,对2006—2017年间发表的有关稻田重金属污染修复技术文献从年度发文量、来源期刊分析、关键词分析、研究热点等方面进行计量统计。

利用Web of ScienceTM数据库自带的分析工具、HistCite软件、Excel 2013软件,对2006—2017年间发表的有关稻田重金属修复技术文献从国家/地区发文量、来源期刊分析、关键词分析、研究方向以及热点等方面进行计量统计。其中用HistCite软件进行数据分析时,是将从Web of ScienceTM核心合集数据库下载的txt全纪录格式的题录,按照研究内容的需要将文本导入至HistCite软件,然后进行分析。

从1144篇中英文文献中再次筛选出在大田试验条件下修复稻田镉污染的各种技术文献,并从文献中提取相关修复稻田镉的数据,对各种技术修复稻田镉污染的效果(各修复技术对土壤pH提升单位、降低土壤中镉生物有效性、稻米降镉率等)进行分析比较。

2 结果与讨论

2.1 发文量及年度变化趋向

发文量表征科研人员对本领域热点的关注程度,一定意义上表明了稻田重金属修复领域的发展速度和发展程度。所发论文被SCI收录数量一定程度上可反映一个国家/地区的整体科研实力和国际影响力。年度发文量结果(图1)表明,在2006—2011年间,中英文稻田重金属修复领域发文量增加不显著,但从2011—2017年,中英文稻田重金属修复领域发文量迅速增长。到2017年,中文年发文量为111篇,是2011年发文量的5.5倍;英文发文量为118篇,是2011年发文量的3倍。2011—2017年该领域中文和英文发文量的年增长率分别为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年中文和英文发文量年平均增长率为37.6%和24.2%。

2012—2017年6年累计中文和英文发文量占统计年限(12年)总发文量的75.3%和77.7%,说明近6年稻田重金属污染修复问题受到科研人员的高度重视,在该领域的研究热度也逐渐提升。在2015年之后,中英文发文量都呈爆发式增长,主要原因可能是2014年4月17日环保部和国土资源部历时8年调查发布的《全国土壤污染状况调查公告》出台以及2014年4月24日新环保法的颁布,进一步有效地推动了科研人员对稻田污染修复的研究工作,加快了该领域的研究热度提升。国外土壤重金属修复文献统计显示,从20世纪80年代开始便有重金属土壤污染修复的相关研究,且发文量持续增长,而此时国内研究开展较少。2006—2017年稻田重金属修复领域国内、国际趋势相同,基本持平,发文量均处于快速发展期。

51.jpg

2.2 主要国家发文量分析

一个国家/地区的发文量一定程度上代表了在某领域研究的活跃程度,总被引频次(TGCS)反映了一个国家/地区的整体科研实力和科研影响力,本地被引频次(TLCS)则代表了本国所发表的论文在该领域的重要程度,可更贴切地表明一个国家在该领域的影响力。从Web of ScienceTM核心合集数据库中共检索出中国、印度、美国等50个国家/地区发表了有关稻田重金属污染修复的研究论文。在现有数据上,对2006—2017年不同国家/地区的发文情况进行分析,论文发表数量排名前10位的国家/地区如表1所示,中国的发文量排名第一,共387篇,遥遥领先于其他国家,占英文发文总量的65.3%,分别是排名第二的印度发文量的4.5倍和排名第三的美国发文量的6.2倍,可见我国在稻田重金属污染修复领域的研究占有重要地位,间接也说明我国当下稻田重金属污染问题的严峻。由表1可知,中国发文量虽然位居榜首,稻田重金属修复治理领域虽然发展较快,但其篇均被引次数、本地篇均被引次数排名均偏低,表明中国在该领域的研究虽然比较活跃,但国际影响力不高,应加强该领域的创新性研究。日本发文量排第四,其篇均被引次数、本地篇均被引次数排名均为第一,表明日本在稻田重金属污染修复治理领域的文章影响力较强。

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