基于CiteSpace可视化和整合分析的Cd、Zn污染土壤生物炭钝化修复研究

来源 :广西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dizenxu
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重金属污染是国际环境问题,生物炭钝化修复成为解决这一问题的有效手段。近年来有关重金属Cd、Zn污染土壤生物炭钝化修复(Biochar passivation remediation of heavy metal Cd and Zn contaminated soil,BPRHM(Cd、Zn)CS)的研究逐渐增多,但关于这一研究主题的最近发展动态缺乏系统的分析。针对这一问题,本文将可视化分析(Cite Space 5.8 R3软件)及整合分析相结合,全面系统深入地研究近年来有关BPRHM(Cd、Zn)CS主题的发展态势和热点问题。首先采用文献计量学和可视化分析的方法,基于中国学术期刊出版总库(中国知网,CNKI)和Web of Science核心合集(Wo SCC)两大数据库,对2015-2021年发表的BPRHM(Cd、Zn)CS主题的156篇中文文献和1114篇英文文献进行分析,研究该主题的发文特性、研究热点、知识基础和未来研究趋势。然后采用整合分析的方法,通过设置将单独施加生物炭作为对照组和实验组的唯一区别变量等规定,筛选出满足该主题整合分析研究的中文文献110篇和英文文献135篇,基于这些文献按照数据标准化处理和统计分析计算的方法提取相关数据进行定量分析和综合评估在不同试验条件、土壤条件、生物炭特性和施用量条件下生物炭对土壤中Cd、Zn有效态含量和土壤理化性质(p H、OM、EC、CEC等)的影响。BPRHM(Cd、Zn)CS主题Cite Space可视化研究的主要结论如下:(1)发文特征:在近7年的发展中,中文文献共有139家机构和202位作者对该主题做出贡献,共有20个期刊报道了该主题的研究,共涵盖了14个学科类别。英文文献共有71个国家/地区、280家机构和340位作者对其做出贡献,共有186个期刊报道了相关研究,共涵盖了30个学科类别。(2)研究热点:中文文献的研究热点主要围绕#0污染土壤、#1土壤、#2钝化修复、#3钝化剂、#4水稻、#5土壤修复和#6生物质炭共7个聚类展开。英文文献的研究热点主要围绕#0 Environmental Remediation(环境修复)、#1 Remediation(修复)、#2 Mine Soil(矿山土壤)、#3 Grain Yield(作物产量)、#4 Modified Biochar(改性生物炭)、#5 Alkaline Soil(碱性土壤)、#6 Soil Pollution(土壤污染)、#7Soil Remediation(土壤修复)、#8 Soil Enzymes(土壤酶)和#9 Soil Science(土壤科学)共10个聚类展开。(3)知识基础:在英文文献的引文共被引分析中,共获得了包括#0 Metal(金属),#1 Endogenous Metals(内源金属)和#2 Competitive Adsorption(竞争性吸附)等在内的10个聚类,此外还深入分析了对该主题研究起着关键支撑作用的6篇文献,这些知识基础很好地支撑和扩展了对应数据的热点主题。(4)未来研究趋势:未来可从提高生物炭钝化效应的适当改性手段、工程生物炭的制备和筛选、生物炭施用对土壤的长期影响、生物炭在自然环境中的去向、生物炭与其他材料或技术对HMs污染土壤的联合修复、自然条件下生物炭对田间土壤的钝化修复、生物炭应用的潜在环境风险和可持续性评估、生物炭对农作物必需微量金属元素浓度变化的影响等方面进一步进行研究。生物炭对土壤Cd、Zn有效态含量和土壤理化性质影响的整合分析主要结论如下:(1)生物炭的施加均显著降低了土壤中Cd和Zn的有效态含量,其降幅依次为32.25%和22.7%。(2)在田间试验中施加生物炭总体上比盆栽试验更有利于降低土壤中Cd和Zn的有效态含量,其降幅分别是38.14%和60.84%;在壤质土中施加生物炭对Cd有效态含量的降幅最大,达26.75%,而粘质土对Zn的降幅最大,达36.48%;在酸性土(p H≤5.5)中施加生物炭更能降低Cd和Zn的有效态含量,其降幅分别为34.21%和37.92%。(3)对Cd有效态含量影响最大的生物炭制备原料、p H、热解温度、热解时间和施用量分别为禽畜粪污类、p H≤8、中高温(500℃<T≤600℃)、t≤1.5 h和≥3%,其降幅分别为54.38%、33.52%、31.91%、35.6%和41.01%;对Zn影响最大的条件分别为改性类、p H>10、中温(400℃<T≤500℃)、t>3.5 h和2~3%,其降幅分别为29.89%、27.23%、26.77%、25.81%和30.38%。(4)生物炭的施加显著增加了土壤的p H、OM、EC、CEC和DOC,这些土壤理化性质的增幅依次为8.44%、57.93%、39.61%、30.15%和27.47%,其中生物炭的不同特性和施用量对土壤p H和EC的影响不尽相同,但均显著增加了土壤OM和CEC。
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