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      基于CiteSpace可視化的銻污染研究進(jìn)展

      2020-04-16 12:55翟全德張瑞雪吳攀肖艷桐
      江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年4期
      關(guān)鍵詞:污染土壤研究

      翟全德 張瑞雪 吳攀 肖艷桐

      摘要:相對(duì)于其他重金屬,銻作為一種污染物質(zhì)進(jìn)入人們的視野較晚,但由于銻的毒性和可能造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),銻作為一種污染物已逐漸引起重視。當(dāng)前,關(guān)于銻污染研究進(jìn)展的文章較少,為了進(jìn)一步了解銻污染領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和熱點(diǎn)進(jìn)程,本文基于CiteSpace軟件,對(duì)從Web of Science核心數(shù)據(jù)庫(kù)集檢索到1986—2019年期間有關(guān)銻污染的2 303篇文章進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),從發(fā)文數(shù)量、研究主題、關(guān)鍵文獻(xiàn)、研究熱點(diǎn)及主要研究力量進(jìn)行可視化分析。結(jié)果表明,自2000年以后,有關(guān)銻污染的文獻(xiàn)逐年增加;且每個(gè)時(shí)期對(duì)銻污染的研究主題不同,銻污染先后經(jīng)歷了來(lái)源研究、各環(huán)境介質(zhì)中銻遷移轉(zhuǎn)化、銻污染防治及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等。每個(gè)時(shí)期研究主題的不同導(dǎo)致了對(duì)于銻污染的研究熱點(diǎn)也不同,而當(dāng)前對(duì)銻污染的研究熱點(diǎn)趨于對(duì)銻污染的治理技術(shù)及其對(duì)人類(lèi)生活帶來(lái)的健康風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)發(fā)表的關(guān)于銻污染研究的文章遠(yuǎn)多于其他國(guó)家,但發(fā)文質(zhì)量還有待進(jìn)一步提高。

      關(guān)鍵詞:銻污染;CiteSpace可視化;研究趨勢(shì);研究熱點(diǎn)

      中圖分類(lèi)號(hào):X502?文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A

      文章編號(hào):1002-1302(2020)04-0023-10

      自從銻在20世紀(jì)90年代被認(rèn)為與嬰兒猝死綜合癥狀有關(guān)[1],就進(jìn)入了公眾視野并引起關(guān)注,銻(Sb)作為一種全球性污染已經(jīng)被列為優(yōu)先控制污染物[2]。中國(guó)銻資源豐富,儲(chǔ)量占全世界80% (U.S. Geological Survey,2013年),年產(chǎn)量超過(guò)15萬(wàn)t,許多地區(qū)如云南、湖南、貴州等地由于銻礦的大量開(kāi)采使得當(dāng)?shù)丨h(huán)境受到不同程度的銻污染[3]。國(guó)內(nèi)外關(guān)于銻在環(huán)境方面的文章,主要集中在銻污染的程度、銻遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程、毒理學(xué)研究、銻污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以及全球循環(huán)等。隨著銻在環(huán)境相關(guān)領(lǐng)域的文獻(xiàn)大量涌現(xiàn),有必要對(duì)銻環(huán)境污染的知識(shí)現(xiàn)狀進(jìn)行梳理和總結(jié),從而了解銻污染的研究歷程并掌握其現(xiàn)階段研究方向和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)?,F(xiàn)階段關(guān)于銻污染綜述研究的文章主要側(cè)重在銻的某一研究領(lǐng)域,如銻在單一環(huán)境介質(zhì)中的污染、銻對(duì)植物的毒性研究等方面,缺乏從宏觀(guān)領(lǐng)域研究銻在環(huán)境中的現(xiàn)狀、前沿?zé)狳c(diǎn)和主題演進(jìn)等分析。CiteSpace是在科學(xué)計(jì)量法和數(shù)據(jù)可視化分析條件下發(fā)展起來(lái)的一個(gè)引文可視化軟件,可以分析某領(lǐng)域文獻(xiàn)的研究熱點(diǎn)、演變情況等[4]。相關(guān)學(xué)者已經(jīng)將CiteSpace運(yùn)用于經(jīng)濟(jì)學(xué)[5]、生態(tài)學(xué)[6]、土壤科學(xué)[7]等領(lǐng)域進(jìn)行文獻(xiàn)分析。本研究運(yùn)用CiteSpace軟件,采用定性和定量相結(jié)合的方法,對(duì)1986—2019年Web of Science核心數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的關(guān)于銻污染文獻(xiàn)的相關(guān)研究進(jìn)行全面分析,旨在用科學(xué)直觀(guān)的方法來(lái)展示銻污染相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)、趨勢(shì)等。

      1?數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

      1.1?數(shù)據(jù)來(lái)源

      數(shù)據(jù)來(lái)源于Web of Science的核心數(shù)據(jù)庫(kù)集,在2019年7月,數(shù)據(jù)檢索有關(guān)銻污染的文獻(xiàn),檢索詞為“antimony pollution”“antimony pollute”“antimony contamination”“antimony contaminate”“Sb pollution”“Sb pollute”“Sb contamination”“Sb contaminate”,條件為主題,時(shí)間段為1986—2019年,8組檢索詞累積檢索到2 303篇文獻(xiàn)。

      1.2?研究方法

      CiteSpace是由美國(guó)費(fèi)城德雷克塞爾大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳超美博士基于Java語(yǔ)言系統(tǒng)所研發(fā)的應(yīng)用程序,它可以分析作者、機(jī)構(gòu)、國(guó)家、關(guān)鍵詞、期刊或科學(xué)文獻(xiàn)引用之間的聯(lián)系,基于分時(shí)動(dòng)態(tài)的可視化圖譜展現(xiàn)學(xué)科領(lǐng)域的宏觀(guān)結(jié)構(gòu)和發(fā)展脈絡(luò),從而對(duì)某一領(lǐng)域知識(shí)的所有內(nèi)容、發(fā)展趨勢(shì)、研究熱點(diǎn)和前沿方向進(jìn)行表征[8]。本研究選用5.3版本的CiteSpace軟件(5.3.R4),對(duì)在Web of Science 核心數(shù)據(jù)庫(kù)搜索生成的完整2 303篇文章進(jìn)行可視化分析。

      2?結(jié)果與分析

      2.1?發(fā)文數(shù)量分析

      發(fā)文數(shù)量可以從側(cè)面反映某研究領(lǐng)域的發(fā)展速度,在Web of Science上檢索銻污染相關(guān)文獻(xiàn)的發(fā)文數(shù)量與時(shí)間進(jìn)行繪圖,并與中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)上檢索到關(guān)于銻污染的文章進(jìn)行對(duì)比,對(duì)比結(jié)果如圖1所示。銻在20世紀(jì)90年代中期才作為一種污染物進(jìn)入人們視野,所以在此之前關(guān)于銻污染研究的文章極少,自21世紀(jì)起,核心數(shù)據(jù)庫(kù)中銻污染相關(guān)文章逐年上升,2008年后快速增加,說(shuō)明銻污染研究逐漸受到關(guān)注并快速發(fā)展起來(lái)。

      2.2?研究主題分析

      文獻(xiàn)被引分析的前提是同一篇論文的參考文獻(xiàn)間秉承同一研究脈絡(luò)或有相似的研究主題,因此對(duì)原始的參考文獻(xiàn)進(jìn)行共被引網(wǎng)絡(luò)聚類(lèi)可以得到細(xì)分的主題。本研究共導(dǎo)入2 303篇參考文獻(xiàn),得到76 434篇被引參考文獻(xiàn),對(duì)其進(jìn)行聚類(lèi)得到主題,繪制時(shí)間線(xiàn)圖,圖2為文章聚類(lèi)節(jié)點(diǎn)較多的前14個(gè)聚類(lèi)主題。

      2.2.1?銻污染研究初始階段

      文獻(xiàn)聚類(lèi)識(shí)別由CiteSpace自動(dòng)生成,它可以高度客觀(guān)地反映特定學(xué)科的研究熱點(diǎn)[9]。研究持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短,可以客觀(guān)體現(xiàn)銻污染的熱點(diǎn)研究主題以及研究?jī)r(jià)值。從圖2可以看出,2000年以后,研究人員對(duì)銻污染的研究逐漸增多,在初始階段,銻污染研究集中在大氣污染,該階段包含了3個(gè)聚類(lèi)主題,即#1大氣顆粒物、#4大氣中的銻、#12焚燒空氣污染控制(apc)殘留物。由于對(duì)銻污染的研究甚少,缺乏數(shù)據(jù)支撐,大多數(shù)研究人員使用銻的地殼濃度值和巖石的基準(zhǔn)元素來(lái)計(jì)算大氣氣溶膠中銻的富集情況。 Krachler等通過(guò)研究北極冰芯中的銻,從而探索16 000年以來(lái)北極大氣銻沉積的完整數(shù)據(jù),結(jié)果表明,由于人類(lèi)工業(yè)活動(dòng),使得大氣氣溶膠中的銻含量增加,并且這些氣溶膠會(huì)從工業(yè)國(guó)家遠(yuǎn)距離運(yùn)輸進(jìn)入地球的偏遠(yuǎn)地區(qū),如北極。因此,Sb應(yīng)該被認(rèn)為是一種全球性的大氣污染物[10]。隨后Canepari等通過(guò)化學(xué)分餾的方法研究大氣顆粒物中重金屬,區(qū)分大氣顆粒物中重金屬元素[11],對(duì)大氣中重金屬的來(lái)源有重要的指導(dǎo)作用。早期對(duì)大氣銻污染的研究闡明了其來(lái)源,表明銻應(yīng)該作為一種污染物質(zhì)受到關(guān)注并且重視,為之后的銻污染奠定了基礎(chǔ)。

      2.2.2?銻污染研究細(xì)化階段

      在經(jīng)歷早期階段后,銻污染受到研究人員的廣泛關(guān)注?其研究方向逐漸

      轉(zhuǎn)向水體、土壤和植物。該階段包含了5個(gè)聚類(lèi)主題,分別為#0土壤環(huán)境、#5生理作用、#8重金屬生物有效性、#9礦山廢棄土、#10污染特征、#11商業(yè)果汁、#13街道塵土,其中土壤銻污染經(jīng)歷的時(shí)間跨度最長(zhǎng),土壤銻污染的研究涉及范圍廣。在該階段,對(duì)銻污染的研究逐漸細(xì)化且多元化,其研究包含了銻在水-沉積物、土壤-植物體系的濃度及其檢測(cè)、形態(tài)、地球化學(xué)行為、毒理等:

      (1)銻在環(huán)境中濃度和形態(tài)對(duì)其在環(huán)境中的循環(huán)、毒性、行為和生物有效性有很大影響。銻在地表水、土壤和沉積物中的濃度已經(jīng)被相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了全面的總結(jié)分析,并得出未受污染的海洋、土壤和沉積物的銻濃度的背景含量[12]。雖然目前總銻含量的研究不再困難,但仍然存在2個(gè)問(wèn)題:銻樣品污染和技術(shù)檢測(cè)極限。銻樣本污染主要是測(cè)定樣品中某些物質(zhì)干擾儀器,導(dǎo)致分析信號(hào)有誤以及采用含銻容器如PET材料盛放樣品所導(dǎo)致;除了樣品污染問(wèn)題,對(duì)于銻含量極低的樣品,儀器靈敏度是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。

      (2)銻形態(tài)研究是銻污染研究的重要分支。銻形態(tài)研究主要包括銻形態(tài)測(cè)量研究、不同環(huán)境中銻主要存在形態(tài)及形成機(jī)制、影響因素等[13]。形態(tài)測(cè)量的目的是為了明確其在系統(tǒng)中形成的所有化學(xué)形態(tài),銻形態(tài)測(cè)量研究從提取到分析整個(gè)過(guò)程具有很大的挑戰(zhàn)性。如何從環(huán)境樣品中提取銻且不改變其原有形態(tài)是形態(tài)研究熱點(diǎn),如對(duì)于水樣中銻如何區(qū)分其2種氧化態(tài)、土壤樣品中銻的萃取和連續(xù)提取、大氣中銻的存在形態(tài)以及生物樣品中如何提取銻。其中,銻在土壤環(huán)境中的化學(xué)浸出方法是研究土壤銻形態(tài)的一個(gè)重要方法。迄今為止,銻從樣品到分析過(guò)程仍然沒(méi)有一種公認(rèn)的測(cè)量方法,這意味著各種分析工具仍然需要改進(jìn)。銻在環(huán)境中的形態(tài)主要是Sb(Ⅴ)、Sb(Ⅲ)、Sb(0)以及Sb(-Ⅲ),銻在環(huán)境中的無(wú)機(jī)態(tài)比有機(jī)態(tài)更為普遍,銻在土壤環(huán)境中主要存在的形態(tài)為Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)[13-14]。環(huán)境中常存在的Sb形態(tài)物質(zhì)在Li等的研究中已經(jīng)被列舉[15]。銻在環(huán)境中存在的形式受到多種因素的影響,如銻在土壤介質(zhì)中的存在形式主要取決于土壤理化性質(zhì)、吸附解析過(guò)程及是否有無(wú)機(jī)或有機(jī)配體的存在。

      (3)銻在各介質(zhì)中的吸附解吸、氧化還原、溶解沉淀及生物有效性等行為是其毒理學(xué)和污染風(fēng)險(xiǎn)研究的基礎(chǔ)。目前關(guān)于銻在環(huán)境中的行為效應(yīng)和循環(huán)方面的研究仍有很大的不足[16],如哪些化學(xué)形式的銻更具有移動(dòng)性和生物有效性等。銻的污染過(guò)程與砷相似,因此銻環(huán)境行為的研究經(jīng)常參照砷在環(huán)境中的行為效應(yīng)。在這類(lèi)比較研究中,的確得到了一些關(guān)于銻在環(huán)境中的行為效應(yīng),但這種比較研究也并不總是有效,如Gebel就證明砷在生物系統(tǒng)中可以通過(guò)甲基化進(jìn)行解毒,而得不出銻也同樣發(fā)生該過(guò)程的證據(jù)[17]。銻在土壤-植物-水系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程及其機(jī)制研究越來(lái)越受到關(guān)注,由于溶解態(tài)銻易被植物所吸收[18],它如何通過(guò)土壤介質(zhì)轉(zhuǎn)換到環(huán)境中,在植物尤其是可食用植物體內(nèi)如何吸收、轉(zhuǎn)化和積累等過(guò)程對(duì)了解銻污染十分重要,但這方面的研究和數(shù)據(jù)很少。研究表明,銻在植物的各部分(從根部到果實(shí))都有分布[19]。

      (4)作為一種具有潛在毒性的元素,銻的毒理學(xué)研究也十分重要,銻毒理學(xué)研究主要包括銻毒性測(cè)試、銻毒性機(jī)制研究以及銻污染區(qū)生態(tài)學(xué)毒性研究等方面,其中銻污染所造成的人體毒理危害是銻污染的重要研究熱點(diǎn)。確定污染物所造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和人體風(fēng)險(xiǎn)是研究污染的重要一環(huán),也是污染物防控和管制的基礎(chǔ)。雖然銻被認(rèn)為是具有重大潛在毒性的物質(zhì),但由于缺乏毒理學(xué)效應(yīng)和毒性數(shù)據(jù)的支撐,它所造成的污染風(fēng)險(xiǎn)尚不明確[20]。因職業(yè)接觸銻化合物而引起的健康影響,由于Sb、Pb 和 As 之間的共同關(guān)聯(lián)而難以辨別,而現(xiàn)在可以用可靠的方法來(lái)測(cè)量人體的血液,未來(lái)可能會(huì)發(fā)展評(píng)估暴露和未曝光人群的監(jiān)測(cè)工具。此外,銻常用于阻燃劑(彈藥中的Pb-Sb合金),使得射擊場(chǎng)銻污染情況嚴(yán)重[21];電子垃圾回收?qǐng)龅馗浇耐寥乐幸舶l(fā)現(xiàn)銻等重金屬污染[22]。

      2.2.3?銻污染研究治理階段

      污染物研究的最終目的是為了對(duì)污染物質(zhì)的治理。該階段包含了3個(gè)聚類(lèi)主題(#2泥漿生物反應(yīng)器、#3去除技術(shù)、#6重金屬富集植物、#7苧麻)。隨著銻污染的不斷擴(kuò)大,銻污染嚴(yán)重地區(qū)的政府和相關(guān)學(xué)者開(kāi)始開(kāi)展銻去除方法和技術(shù)的相關(guān)研究。由于銻和砷的污染性質(zhì)相近,因此用于砷去除的修復(fù)技術(shù)也常用于銻的處理,并且往往會(huì)取得良好的效果。目前,銻污染治理技術(shù)主要包括氧化固定技術(shù)、吸附技術(shù)、電解技術(shù)、膜分離技術(shù)等[23]。

      每種治理技術(shù)有其各自的優(yōu)缺點(diǎn),如何選擇適合的方法須要與實(shí)際的污染場(chǎng)地相結(jié)合。目前,土壤銻污染治理技術(shù)主要有氧化和固定技術(shù)、土壤清洗技術(shù)。其中氧化和固定技術(shù)主要包括生物氧化法、共沉淀法和化學(xué)氧化法。生物氧化法通過(guò)利用適合的植物或微生物改變重金屬的氧化狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)凈化[24],該方法是一種經(jīng)濟(jì)有效的土壤凈化方法。研究表明,苧麻可以累積砷、銻等重金屬元素,因此可以作為土壤修復(fù)植物對(duì)受到銻污染的土壤進(jìn)行治理[23,25]。土壤清洗技術(shù)已運(yùn)用于多種土壤重金屬污染處理,但對(duì)于土壤銻污染治理還未實(shí)際運(yùn)用。

      水體銻污染處理技術(shù)主要有吸附沉淀技術(shù)、電解技術(shù)和膜分離技術(shù)。其中吸附和沉淀常被用于銻污染治理,如Castaldi等利用2種水處理殘?jiān)‵e-and Al-WTRs)吸附水中的銻[26],該方法簡(jiǎn)單且有效,成本較低。電解技術(shù)主要包括電滲析、酸萃取和溶劑去除,是廢水中銻處理和去除的新技術(shù),目前已在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上使用但應(yīng)用電流的效率和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性還不清楚[27]。膜分離技術(shù)有反滲透(RO)、納米過(guò)濾(NF)、超濾(UF)和微濾(MF),其工藝復(fù)雜,運(yùn)行成本高。

      2.3?關(guān)鍵文獻(xiàn)分析

      將1986—2019年每年劃分為一系列時(shí)間切片,提取每個(gè)時(shí)間切片前50名的引文分析為出版物代表,在此分析中每個(gè)時(shí)間切片設(shè)置為1年,根據(jù)科學(xué)網(wǎng)提取文獻(xiàn)記錄得到的文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)圖(圖3),在該網(wǎng)絡(luò)圖中共生成697個(gè)節(jié)點(diǎn)和1 551個(gè)連線(xiàn)。其中,節(jié)點(diǎn)表示收集到的文章的被引情況,連線(xiàn)表示共被引的關(guān)系。表1列出了1986—2019年與銻污染相關(guān)的8種被引用最多的出版物。該表列舉的出版物都是期刊文章,其中有3篇是綜述類(lèi)文章。第1篇綜述是Wilson等2010年的文章,主要介紹銻在環(huán)境中的各種行為以及其與As相關(guān)內(nèi)容[28];第2篇綜述是關(guān)于中國(guó)銻污染的現(xiàn)狀,云南、廣西、貴州等地由于銻的開(kāi)采和冶煉過(guò)程以及煤炭燃燒中的銻副產(chǎn)品導(dǎo)致的銻污染問(wèn)題在全世界都是一個(gè)不可忽略的問(wèn)題[29]。第3篇是對(duì)環(huán)境中銻的行為的知識(shí)現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)論的綜述,從銻污染的主要研究領(lǐng)域到研究空白都進(jìn)行討論,并在此基礎(chǔ)上提出未來(lái)銻進(jìn)一步研究的方向[1],這3篇綜述的中心度很高,說(shuō)明它們是研究銻污染問(wèn)題中比較重要的文獻(xiàn)資源。其他的文章是關(guān)于銻污染在特定領(lǐng)域或者環(huán)境介質(zhì)中銻的研究,例如He和Okkenhaug等的2篇文章都是關(guān)于銻礦周?chē)寥篮椭参矬w內(nèi)銻的各種形態(tài)和分布的[30-31]。Johnson等則是對(duì)射擊場(chǎng)周邊的土壤進(jìn)行采樣,分析其銻污染狀況以及對(duì)銻的形態(tài)及溶解度進(jìn)行研究[21]。Wu等通過(guò)飲食暴露及毛發(fā)調(diào)查?對(duì)銻礦區(qū)周邊居民長(zhǎng)期接觸銻的健康風(fēng)險(xiǎn)和主要途徑進(jìn)行了評(píng)價(jià)[32]。而Shotyk等的文章都是關(guān)于以PET為材料的桶裝水銻污染及其衍生問(wèn)題[33-34]。

      2.4?研究熱點(diǎn)分析

      關(guān)鍵詞一般被視為文章的靈魂,在研究前沿分析中,可以為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供學(xué)科演變的最新動(dòng)態(tài),預(yù)測(cè)研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)[35]。在CiteSpace研究前沿分析中,常使用突現(xiàn)詞來(lái)表達(dá)某時(shí)間段學(xué)科研究熱點(diǎn)的改變趨勢(shì)。突現(xiàn)詞是指在某一時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)頻率變化較高的關(guān)鍵詞,其基本原理是根據(jù)文獻(xiàn)的標(biāo)題、摘要及關(guān)鍵詞的增長(zhǎng)頻率來(lái)確定該領(lǐng)域的熱點(diǎn)詞匯,從而得知研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)[36]。相對(duì)于傳統(tǒng)使用高頻主題詞進(jìn)行前沿分析,突現(xiàn)詞能更好地探測(cè)學(xué)科的變化趨勢(shì)和新興方向。本研究使用CiteSpace對(duì)引文中的關(guān)鍵詞進(jìn)行探測(cè),得出銻污染研究領(lǐng)域的關(guān)鍵詞圖譜(圖4),得到了1986—2019年關(guān)于銻污染的48個(gè)突現(xiàn)詞(圖5)。

      2008—2009年,出現(xiàn)的主要突現(xiàn)詞有“地衣”“排放物”“生物監(jiān)測(cè)”“PM10”“運(yùn)輸”。該時(shí)間段處于銻污染的早期研究階段,對(duì)銻大氣污染的研究和探討急劇增加,由于空氣可吸入粒子與人類(lèi)肺部健康的關(guān)系,銻在大氣中的形態(tài)研究主要集中在大小方面。銻主要以離子形態(tài)存在于大氣顆粒物中,主要是人類(lèi)活動(dòng)的金屬冶煉和燃燒過(guò)程[37],而未受工業(yè)影響地區(qū),會(huì)由于大氣的運(yùn)輸產(chǎn)生銻污染。因此,“排放物”“PM10”“運(yùn)輸”在該時(shí)期呈現(xiàn)較高的熱度。相關(guān)研究表明,地衣可作為評(píng)估空氣中元素的生物監(jiān)測(cè)器,對(duì)大氣污染進(jìn)行評(píng)價(jià)[38-39]。

      2010—2014年的突現(xiàn)詞主要有“等離子體質(zhì)譜法”“原子吸收光譜法”“樣品”“溶解度”“富集因子”“中子活化分析”“毒性”“吸附作用”“萃取”“連續(xù)提取”等。對(duì)比前2年,這個(gè)時(shí)期的突現(xiàn)詞表現(xiàn)出多樣化,銻污染已經(jīng)開(kāi)始受到廣泛研究并逐漸細(xì)化。在該階段,銻在土壤-植物體系內(nèi)形態(tài)及遷移轉(zhuǎn)化特征得到大量研究。相關(guān)學(xué)者對(duì)銻礦周邊所產(chǎn)生的銻污染進(jìn)行了研究,銻的浸出率決定銻污染的嚴(yán)重程度,而重金屬的形態(tài)對(duì)其毒理有著關(guān)鍵作用。土壤污染所帶來(lái)的連鎖反應(yīng)就是植物的污染,而植物尤其是可食用植物的污染將會(huì)直接影響到人類(lèi)健康。因此,在該時(shí)期“樣品”“富集因子”“毒性”“吸附作用”“萃取”“連續(xù)提取”等詞呈現(xiàn)較高的熱度。

      有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),桶裝水的使用會(huì)產(chǎn)生銻污染[40-41]。天然地下水中的銻含量是萬(wàn)億分之一,而剛出廠(chǎng)的瓶裝水的銻含量平均為萬(wàn)億分之一百六十,并且時(shí)間越長(zhǎng),溫度越高,塑料瓶中的銻元素在水中的溶解量越大[33-34]。其主要原因是由于人們對(duì)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)材料的使用增加,三氧化二銻(Sb2O3)是制備聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)的一種最重要的催化劑。研究人員對(duì)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定環(huán)境介質(zhì)中銻總量問(wèn)題時(shí)是否會(huì)因?yàn)槭褂迷摬牧系娜萘科慷a(chǎn)生二次污染,從而導(dǎo)致銻含量測(cè)定不符合實(shí)際情況進(jìn)行分析[42]。在這些研究中,樣品的采集及處理方法、檢測(cè)分析方法受到了廣泛的關(guān)注,銻樣品的采集、保存,樣品的檢測(cè)方法具有強(qiáng)烈的挑戰(zhàn)性,因此在這個(gè)階段各種改進(jìn)的分析技術(shù)的研究也不斷增加,等離子體質(zhì)譜法、原子吸收光譜等用于銻含量測(cè)定的關(guān)鍵詞,在這個(gè)時(shí)期也呈現(xiàn)一個(gè)較大的熱度和突現(xiàn)性。

      2015年以后出現(xiàn)的突現(xiàn)詞主要有“飲用水”“礦山”“去除”“地下水”“健康風(fēng)險(xiǎn)”“酸性礦山廢水”“空間分布”“農(nóng)業(yè)土壤”“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”等。近年來(lái),隨著銻礦的開(kāi)采,在選礦和處理尾礦和礦渣的過(guò)程中,造成了礦區(qū)周邊的河流、土壤、植物不同程度的銻污染,因此,對(duì)銻污染的研究逐漸轉(zhuǎn)向了其去除技術(shù)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。銻污染治理技術(shù)須要根據(jù)其污染性質(zhì)進(jìn)行選擇,首先須要考慮的是處理技術(shù)的可行性及經(jīng)濟(jì)效益。目前對(duì)于水體和土壤銻污染治理技術(shù)研究較廣泛的主要有植物修復(fù)技術(shù)、吸附沉淀法,這2種技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、成本低,去除效果好。

      揭示環(huán)境污染狀況須要對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以利用重金屬的各種化學(xué)形態(tài)、毒理學(xué)和生態(tài)學(xué)等來(lái)評(píng)估重金屬對(duì)環(huán)境的影響[43]。由于銻礦的長(zhǎng)期開(kāi)采,對(duì)銻礦區(qū)周邊的居民人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成巨大威脅,因此,銻的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估受到許多學(xué)者的關(guān)注。Fei等對(duì)對(duì)湖南省玉溪河流域銻及相關(guān)重金屬污染物(鉛、鋅、砷)的時(shí)空分布及人群暴露風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了大量調(diào)查,得出每種重金屬的危險(xiǎn)系數(shù)(HQ),評(píng)估了重金屬污染對(duì)健康和生態(tài)的危害[44]。Long等對(duì)湖南省錫礦山礦區(qū)周邊土壤中銻(Sb)、錳(Mn)、鋅(Zn)、砷(As)、鎘(Cd)、鉛(Pb)的總含量進(jìn)行了測(cè)定,通過(guò)計(jì)算生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(RI),了解土壤重金屬污染程度和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[45]。但是,迄今為止,許多關(guān)鍵方面,包括不同環(huán)境系統(tǒng)中銻的檢測(cè)、痕量和形態(tài)以及人類(lèi)對(duì)其實(shí)際接觸情況的了解仍然很少,這也是銻污染今后研究的重點(diǎn)和方向[46]。

      2.5?主要研究力量分析

      2.5.1?主要發(fā)文國(guó)家對(duì)比

      通過(guò)對(duì)發(fā)文國(guó)家研究(圖6和表2)分析得出,在1986—2019年,發(fā)文量最大的國(guó)家是中國(guó),其次是美國(guó)。說(shuō)明在對(duì)于銻污染研究領(lǐng)域來(lái)說(shuō),中國(guó)對(duì)其研究和關(guān)注度是屬于世界前列的。但是,對(duì)比發(fā)文量前10的國(guó)家的中心度,西班牙、法國(guó)、意大利、德國(guó)和英國(guó)的發(fā)文量雖然遠(yuǎn)不及中國(guó)的發(fā)文量,但其中心度較高,說(shuō)明其發(fā)表的文章有較高的參考價(jià)值。中國(guó)的發(fā)文量雖然很大,但是中心度較低,發(fā)文質(zhì)量相對(duì)于歐洲國(guó)家而言較差,未來(lái)在發(fā)文質(zhì)量上應(yīng)更為關(guān)注。

      2.5.2?主要研究機(jī)構(gòu)

      中國(guó)銻研究的發(fā)文量遠(yuǎn)超世界上其他國(guó)家,發(fā)文前10的機(jī)構(gòu)中(圖7),中國(guó)的研究機(jī)構(gòu)和主要發(fā)文量有中國(guó)科學(xué)院(Chinese Acad Sci)169篇、北京師范大學(xué)(Beijing Normal Univ)55篇、中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院( Chinese Res Inst Environm Sci) 47 篇、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(Univ Chinese Acad Sci)46篇、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(China Univ Geosci)22篇、中南大學(xué)22篇。其他國(guó)家的發(fā)文機(jī)構(gòu)主要有西班牙國(guó)家研究委員會(huì)(CSIC)38篇、俄羅斯科學(xué)院(Russian Acad Sci)23篇、法國(guó)圖盧茲大學(xué)(Univ Toulouse)21篇、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(US Geological Survey)20篇。

      3?結(jié)論

      本研究利用CiteSpace對(duì)銻污染研究進(jìn)展進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得出以下結(jié)論:

      (1)銻污染研究起步較晚,在2000年之前,對(duì)銻污染研究的文章極少;但自2000年之后,隨著銻污染的發(fā)生,使得其相關(guān)的文章數(shù)量逐年迅速上升,有關(guān)銻污染的研究逐漸受到關(guān)注并快速發(fā)展。

      (2)文獻(xiàn)共被引時(shí)間線(xiàn)圖譜可以清晰呈現(xiàn)每個(gè)時(shí)間段對(duì)于銻污染研究的主題。早期對(duì)大氣銻污染的探索,闡明了銻污染的來(lái)源,為后期銻污染研究得到大量細(xì)化奠定了基礎(chǔ);在銻污染研究細(xì)化階段,對(duì)環(huán)境各介質(zhì)如水體、土壤、植物等銻的地球化學(xué)行為均進(jìn)行研究,為后期銻污染治理研究提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù);隨著研究的深化,在前期大量的研究基礎(chǔ)上,對(duì)銻污染的研究轉(zhuǎn)向了銻污染治理技術(shù)及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

      (3)每個(gè)時(shí)期有關(guān)銻污染研究的熱點(diǎn)不同,這與該時(shí)間段學(xué)者對(duì)于銻污染的研究主題和認(rèn)知程度有關(guān),每個(gè)時(shí)期的突現(xiàn)詞可以清晰地反映出該階段銻污染的研究方向、熱點(diǎn),從而得知銻污染的發(fā)展趨勢(shì)。目前,“去除”“地下水”“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”“健康風(fēng)險(xiǎn)”等突現(xiàn)詞表現(xiàn)出對(duì)銻污染的研究主要集中在銻污染治理技術(shù)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

      (4)現(xiàn)階段有關(guān)銻污染的發(fā)文量,中國(guó)的發(fā)文量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他國(guó)家,大多發(fā)文機(jī)構(gòu)都集中在中國(guó)頂尖研究機(jī)構(gòu)和高校,這基于中國(guó)是銻儲(chǔ)量大國(guó);但歐洲國(guó)家文章質(zhì)量相對(duì)于其他國(guó)家而言較為領(lǐng)先。

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