稻田重金属污染修复治理技术及效果文献计量分析-168体育官网

本文摘要：概要: 为理解国内、外稻田重金属污染修缮管理研究进展、研究趋势以及稻田镉污染修缮管理效果，通过检索2006—2017年CNKI中国期刊全文数据库和Web of ScienceTM核心初版数据库有关稻田重金属污染修缮管理领域涉及文献，利用软件对涉及文献展开计量分析，并再度检验出有大田条件下稻田镉污染修缮管理技术和效果。

概要: 为理解国内、外稻田重金属污染修缮管理研究进展、研究趋势以及稻田镉污染修缮管理效果，通过检索2006—2017年CNKI中国期刊全文数据库和Web of ScienceTM核心初版数据库有关稻田重金属污染修缮管理领域涉及文献，利用软件对涉及文献展开计量分析，并再度检验出有大田条件下稻田镉污染修缮管理技术和效果。结果表明：国内、外本领域近12年中英文发文数量基本持平；近6年年发文数量很快快速增长，但中文论文本地篇皆被谓之次数较低；该领域发文主要期刊有《农业环境科学学报》《环境科学》《生态环境学报》《Environmental Pollution》《Journal of Hazardous Materials》和《Chemosphere》；主要研究的重金属是镉、铅、砷等；稻田重金属污染修缮管理技术主要还包括基施腐蚀类修缮剂的相同/稳定化修缮技术、重金属较低累积水稻品种、叶面阻控剂以及农艺调控措施等；大田条件下对稻田镉污染修缮管理的主要技术以及该技术稻米平均值叛镉亲率分别为较低镉累积水稻品种74.50%，黏土矿物钝化剂46.85%，叶面阻控剂+基施改良剂44.52%，无机组配改良剂42.19%，水分管理+基施改良剂41.19%。

近30年，随着我国工业化进程的加快和社会经济的较慢发展，农田土壤污染和质量上升问题日益引人注目。2014年4月国家环境保护部与国土资源部牵头公布的《全国土壤污染状况调查公报》表明，我国耕地土壤重金属等污染物点位微克亲率约19.4%，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位微克亲率分别为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不会造成农产品重金属含量微克。重金属作为人体非必需元素，半衰期较长，通过食物链不易在人体内积累，因长年食用重金属污染的食物可导致骨毒害、肾损伤、免疫系统缺陷、生殖功能障碍、致畸、致癌物等各种疾病。

近年来，国内再次发生了数起重金属污染涉及的事件，还包括镉大米、镉小麦、血铅超标等。水稻作为我国的第一大粮食作物，其年均栽种面积为2860万hm2，年产稻米1.85亿t，占到粮食总产量的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更为引人注目的区域。因此，修缮管理稻田土壤重金属污染，确保稻米食用安全性，对于我国生态环境安全性与食物安全性具有不可忽视的起到。

对于大面积的稻田重金属污染修缮管理，现阶段多使用相同/稳定化方法，减少污染土壤中重金属的生物有效性，制止农作物对其吸取，使一些污染程度较低的农田还可以之后安全性的生产农产品。其主要机制是通过向污染土壤中产生一些物质，以转变重金属在土壤中的不存在状态，减少其在土壤中的迁移性和生物可利用性，使土壤中重金属相同/稳定化，增加作物对重金属的富含，从而增加重金属对作物的危害。

比如基施腐蚀类的无机、有机以及它们的组配形式。有所不同品种的水稻对重金属的累积不存在显著性差异，通过检验重金属较低累积品种可以有效地减少稻米中重金属含量。此外，水分管理、叶面阻控剂也可有效地减少稻米中重金属含量。文献计量学以文献体系和文献计量特征为研究对象，被普遍用作文献情报分析，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核心初版数据库2006—2017年稻田重金属污染修缮管理领域涉及文献，利用Excel软件检验整理、HistCite注解分析软件统计分析涉及文献，理解国内、外稻田重金属污染修缮管理领域近期研究进展、修缮技术类型和特征，并通过文献分析整理出有在大田试验条件下稻田镉污染修缮管理技术的修缮管理效果，以期为我国稻田重金属污染修缮管理获取理论依据。1 材料与方法1.1 中文数据来源本文中文数据源于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，检索累计时间为2017年12月31日，以“重金属”并“水稻”或含“稻田”为主题，利用“改进”、“腐蚀”、“相同”、“调理”、“阻控”、“修缮”、“增加”、“减少”等主题词在上次主题词搜寻结果中再度检索，逐项整理挑选出，去除反复、不涉及题录、一稿多发、简讯、会议报告等，共计提供中文文献551篇。1.2 英文数据来源本文英文数据源于美国汤森路透公司（Thomson Reuters）出版发行的Web of ScienceTM核心初版数据库。

该数据库收录于的文献覆盖面积了全世界最重要和最有影响力的研究成果，是世界普遍认为的自然科学领域尤为最重要的检索平台。利用主题词（TS），设计与稻田重金属修缮涉及文献的检索式如下：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 chromium or chrome 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，逐项整理挑选出之后，共计提供英文涉及文献593篇。

1.3 研究方法中文文献按Excel文件格式给定，利用Excel展开分类整理统计资料，对2006—2017年间公开发表的有关稻田重金属污染修缮技术文献从年度发文量、来源期刊分析、关键词分析、研究热点等方面展开计量统计资料。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年间公开发表的有关稻田重金属修缮技术文献从国家/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展开计量统计资料。其中用HistCite软件展开数据分析时，是将从Web of ScienceTM核心初版数据库iTunes的txt全纪录格式的题录，按照研究内容的必须将文本引入至HistCite软件，然后展开分析。

从1144篇中英文文献中再度检验出有在大田试验条件下修缮稻田镉污染的各种技术文献，并从文献中萃取涉及修缮稻田镉的数据，对各种技术修缮稻田镉污染的效果（各修缮技术对土壤pH提高单位、减少土壤中镉生物有效性、稻米叛镉亲率等）展开分析较为。2 结果与辩论2.1 发文量及年度变化趋向发文量密切相关科研人员对本领域热点的注目程度，一定意义上指出了稻田重金属修缮领域的发展速度和发展程度。所放论文被SCI收录于数量一定程度上可体现一个国家/地区的整体科研实力和国际影响力。年度发文量结果（图1）指出，在2006—2011年间，中英文稻田重金属修缮领域发文量减少不明显，但从2011—2017年，中英文稻田重金属修缮领域发文量很快快速增长。

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年总计中文和英文发文量占到统计资料年限（12年）总发文量的75.3%和77.7%，解释近6年稻田重金属污染修缮问题受到科研人员的高度重视，在该领域的研究热度也渐渐提高。在2015年之后，中英文发文量都呈圆形爆发式快速增长，主要原因有可能是2014年4月17日环保部和国土资源部历时8年调查公布的《全国土壤污染状况调查公告》实施以及2014年4月24日新的环保法的施行，更进一步有效地推展了科研人员对稻田污染修缮的研究工作，减缓了该领域的研究热度提高。国外土壤重金属修缮文献统计资料表明，从20世纪80年代开始之后有重金属土壤污染修缮的涉及研究，且发文量持续增长，而此时国内研究积极开展较较少。

2006—2017年稻田重金属修缮领域国内、国际趋势完全相同，基本持平，发文量皆正处于较慢发展期。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，总被谓之成倍（TGCS）体现了一个国家/地区的整体科研实力和科研影响力，本地被谓之成倍（TLCS）则代表了本国所公开发表的论文在该领域的最重要程度，可更加熟悉地指出一个国家在该领域的影响力。

从Web of ScienceTM核心初版数据库中共检索出有中国、印度、美国等50个国家/地区公开发表了有关稻田重金属污染修缮的研究论文。在现有数据上，对2006—2017年有所不同国家/地区的发文情况展开分析，论文公开发表数量名列前10位的国家/地区如表格1右图，中国的发文量名列第一，共387篇，遥遥领先于其他国家，占到英文发文总量的65.3%，分别是名列第二的印度发文量的4.5倍和名列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缮领域的研究占据最重要地位，间接也解释我国当下稻田重金属污染问题的不利。由表格1由此可知，中国发文量虽然位列榜首，稻田重金属修缮管理领域虽然发展较慢，但其篇皆被谓之次数、本地篇皆被谓之次数名列皆偏高，指出中国在该领域的研究虽然较为活跃，但国际影响力不低，不应强化该领域的创新性研究。日本发文量分列第四，其篇皆被谓之次数、本地篇皆被谓之次数名列皆为第一，指出日本在稻田重金属污染修缮管理领域的文章影响力较强。

2.3 期刊来源分析对2006—2017年稻田重金属污染修缮领域中文文献检索结果展开分析，收录于与稻田重金属修缮涉及的研究论文前10种中文期刊如表格2，在这10种期刊中，发文量分列第一的是《农业环境科学学报》，为95篇，占到期刊发文总量的15.94%。综合影响因子最低的期刊是《生态学报》，为2.521。

发文量名列前10的中文期刊总发文量为284篇，占该领域中文期刊发文总量的51.54%。对2006—2017年稻田重金属污染修缮领域英文文献检索结果展开分析，收录于与稻田重金属修缮涉及的研究论文有187家英文期刊，英文发文量前10的期刊如表格3。

发文量第一的期刊为《Environmental Science and Pollution Research》，其发文量为57篇。近5年平均影响因子最低的期刊为《Journal of Hazardous Materials》，其影响因子为6.513，其次是《Environmental Pollution》《Science of the Total Environment》《Chemosphere》和《Ecotoxicology and Environmental Safety》，近5年平均影响因子分别为5.291、4.984、4.551、4.000，在2017年期刊引述报告中，这5种期刊皆归属于Q1分类，其余5种期刊近5年影响因子在1.972~3.921之间。

某期刊的本地篇皆被谓之次数（TCLS/R）可直观展现出出该期刊所刊出稻田重金属修缮领域研究文章在本领域的不受推崇程度，本地篇皆被谓之次数最低为5.38，所属期刊为《Journal of Environmental Sciences》，其次为《Environmental Pollution》《Journal of Hazardous Materials》《Geoderma》和《Chemosphere》，本地篇皆被谓之次数分别为5.33、4.71、4.62、3.60。综合近5年平均影响因子和本地篇皆被谓之次数名列前5的期刊，概括出有在稻田中金属污染修缮领域影响力较强的3种期刊为《Environmental Pollution》《Journal of Hazardous Materials》和《Chemosphere》。2.4 稻田重金属污染类别分析稻田重金属污染类别文章的数量一定意义上也代表了某种重金属的污染程度。

图2为2006—2017年中文稻田重金属污染类别，可见中文发文量第一的重金属为镉，发文量约548篇，占到中文稻田重金属污染修缮总发文量的56.32%；某种程度对2006—2017年英文稻田重金属污染修缮类别（图3）分析找到，发文量第一的重金属仍为镉，发文量约458篇，占到比31.11%。此外，融合2006—2017年中英文稻田重金属污染修缮领域主要关键词经常出现成倍（图4、图5）将经常出现成倍最低的前100个关键词展开分类拆分，稻田重金属污染经常出现成倍最低的重金属某种程度是镉。解释全球稻田重金属污染中镉污染最引人注目，还包括我国，这与我国2014年的《全国土壤状况调查公报》中所报告的镉的点位微克率为7.0%，是所有无机污染中污染最相当严重的结论相符合，另外铅、砷等重金属污染也更为相当严重。

中文与英文稻田重金属污染类别皆为镉、铅、砷、铜、锌，指出在稻田重金属污染修缮领域研究人员的重金属研究热点为镉、铅、砷、铜、锌这5种重金属，间接也解释全球稻田主要不受镉、铅、砷、铜、锌这5种重金属污染。对比中英文稻田砷污染发文量百分比，英文显著低于中文，指出国外的稻田砷污染修缮研究工作较我国更加多。

许多研究都指出，管理铅、镉、铜、锌等重金属的化学调理剂一般可提升土壤pH值，这在相当大程度上有可能提升土壤砷的生物活性，在管理镉、铅、砷等填充污染稻田时，对修缮某种重金属污染有效果，但不一定对砷有效果。因此，不仅必须对稻田单个重金属污染展开修缮管理，也须要注目稻田重金属填充污染修缮管理的效果。2.5 稻田重金属污染修缮技术分析对2006—2017年稻田重金属污染修缮中英文经常出现成倍最低的前100个关键词成倍展开分析（图 4、图 5），找到稻田重金属污染修缮主要是通过腐蚀或改进技术将重金属相同在土壤中，减少土壤中重金属的生物有效性，增加有效地重金属被水稻吸取以及积累，这一类的钝化剂有石灰类、硅钙类、磷酸盐类、有机物漆、生物炭等。

其次也有通过叶面喷施阻控剂制止重金属运输基因的传达以及在细胞壁相同部分重金属等，以有效地阻控重金属向稻米中运输，这一类叶面阻控剂有硅类、硒类、锌类等。也可通过水分管理等农艺措施来减少水稻对重金属的吸取积累。将2006—2017年1144篇中英文稻田重金属污染修缮文献按修缮类型分成基施腐蚀类、水稻品种检验、农艺措施、叶面阻控、生物修缮、机理/综述六大类，其发文量如图6。

国内外稻田重金属污染修缮技术都是以基施腐蚀类为主要研究方向，中文和英文发文量分别为377篇和397篇，占到所有稻田重金属修缮技术的53.9%和49.0%。较为2006—2017年中英文稻田重金属污染各修缮技术的发文量可找到，除了基施腐蚀类修缮技术，国内研究人员较为注重水稻品种的检验以及叶面阻控剂对水稻的阻控效果研究，而国际研究者较为注重生物修缮技术和机理/综述的研究工作。

就我国而言，大约有1×107 hm2的重金属污染土壤，其中轻中度重金属污染占到微克点位的94.3%，地域上大部分产于于南方亚热带水热资源非常丰富地区，修缮管理后的土壤具备极大的利用潜力；中度和轻度污染的土壤修复后，单位面积产量可以提升10%以上，因此，大面积轻中度重金属污染稻田修缮管理具备很实际的意义。基于生物地球化学理论，稻田重金属不道德是水-土-气-生联合起到的地表过程。镉、砷等元素从土壤矿物至植物根表的迁入机制、从根至籽粒的运输机制，是关键科学问题。

从基础应从，研发减少重金属从矿物迁入至根表的腐蚀技术、阻控可食部位累积重金属的生理隔绝技术（叶面阻控剂），是阻控稻米重金属累积的有效途径。2.6 稻田镉污染修缮技术效果分析在“2.4稻田重金属污染类别分析”中得出结论，稻田重金属污染中镉污染尤为引人注目，稻米食用安全性必须确保，对众多稻田镉污染修缮技术效果（稻米叛镉亲率）展开统计分析，不利于检验出有高效的稻田镉污染修缮技术。对2006—2017年稻田重金属污染修缮领域检验出有的1144篇文章展开二次检验，挑选出稻田镉污染修缮技术且在大田试验条件下展开的文章，对其试验地土壤性质、用药修缮技术后的pH变化单位、减少土壤镉生物有效性、用药修缮技术前后的稻米镉含量、产量等展开统计资料（表格4）。

稻田镉修缮技术还包括石灰类物质、硅钙类物质、黏土矿物、有机物漆、生物炭、磷酸盐类、生物肥类、无机组配改良剂、无机+有机组配改良剂、叶面阻控剂、叶面阻控剂+基施改良剂、水分管理+基施改良剂、品种检验等。从表格4由此可知，试验地土壤pH多为酸性，土壤镉含量相当严重微克。

除叶面阻控和品种检验外，其他修缮技术都有所不同程度地提高了稻田土壤pH，其中尤为显著的是黏土矿物修缮技术，其次为无机组配改良剂修缮技术，分别提高了0.98、0.95个单位。减少土壤镉生物有效性最明显的是无机组配改良剂修缮技术，其次是无机+有机组配改良剂修缮技术，分别减少50.31%、38.54%。

在用药各项稻田镉污染修缮技术后，稻米中的镉含量都显著上升。其中，稻米叛镉亲率最低为74.50%，以下为46.85%、44.52%、42.19%、41.19%、38.69%、35.67%、34.62%、33.89%、31.28%、27.23%、21.27%、14.77%，分别为品种检验、黏土矿物、叶面压掌控+基施改良剂、无机组配改良剂、水分管理+基施改良剂、无机+有机组配改良剂、生物炭、硅钙类物质、石灰类物质、生物肥类、叶面阻控剂、磷酸盐类、有机物漆。

产量提高尤为明显的稻田镉污染修缮技术为磷酸盐类和生物炭，分别提高13.86%和13.16%。3 结论（1）2006—2017年12年稻田重金属污染修缮领域国内发文量与国际发文量基本持平，从2011年开始发文量很快减少。研究的轻金属元素主要是镉、铅、砷、铜、锌。

研究热点主要为稻田镉污染修缮管理，且基施腐蚀类修缮相同/平稳技术最多。（2）通过对2006—2017年大田试验条件下稻田镉污染修缮技术修缮效果统计资料，较低累积镉品种检验稻米叛镉效果最差，其次为黏土矿物、叶面阻控剂+基施改良剂、无机组配改良剂、水分管理+基施改良剂、无机+有机组配改良剂，叛镉亲率依序为74.50%、46.85%、44.52%、42.19%、41.19%、38.69%。

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