吳永紅，靳少非

（閩江學(xué)院地理科學(xué)系，福州 350108）

隨著工業(yè)化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，我國土壤受到不同程度的重金屬污染，其不僅會降低農(nóng)作物產(chǎn)量，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量也會下降，進(jìn)而通過食物鏈累積危害人類健康[1]。因此，土壤重金屬污染已經(jīng)成為當(dāng)今面臨的主要環(huán)境問題之一，重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)研究也越來越得到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的關(guān)注。20世紀(jì)90年代以前，土壤重金屬修復(fù)多采用客土修復(fù)[2]，但該方法只是環(huán)境問題在空間上的轉(zhuǎn)移，并未真正達(dá)到去除土壤重金屬的目的。目前廣泛采用的修復(fù)方法有物理化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)[3]，前者包括化學(xué)固化、土壤淋洗、動電修復(fù)等，后者包括植物修復(fù)、微生物修復(fù)等。

國內(nèi)外學(xué)者在土壤重金屬修復(fù)領(lǐng)域已經(jīng)做了大量研究，如楊洋等[4]對油菜-玉米和油菜-油葵兩種種植模式對土壤重金屬的修復(fù)潛力進(jìn)行對比研究，認(rèn)為后者種植模式要優(yōu)于前者；張金婷等[5]利用植物修復(fù)技術(shù)，對典型棕地修復(fù)前后土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化進(jìn)行研究，認(rèn)為修復(fù)后區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)大幅降低；王佳佳等[6]對污染土壤的重金屬形態(tài)分布進(jìn)行研究，為制定精準(zhǔn)修復(fù)方案提供依據(jù)。同時(shí)，也有不少對土壤重金屬修復(fù)研究的總結(jié)和綜述性文獻(xiàn)[7-8]，但大多局限于對某一研究方向進(jìn)展情況的總結(jié)，沒有從宏觀尺度上對該領(lǐng)域研究進(jìn)行全面分析。

本文通過文獻(xiàn)計(jì)量的方法，采用CiteSpace文獻(xiàn)計(jì)量工具，對1998—2018年土壤重金屬修復(fù)領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行量化分析，從宏觀上展示該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，揭示研究熱點(diǎn)及未來發(fā)展態(tài)勢，以期為今后的相關(guān)研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究外文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)選取自美國科學(xué)信息研究所（Institute for Scientific Information，ISI）Web of Science（WOS）數(shù)據(jù)庫中Web of ScienceTM核心合集，檢索“主題”=（heavy metal*）AND（soil remediation）AND“文獻(xiàn)類型”=“article”，檢索時(shí)間設(shè)置為1998—2018年，共得檢索結(jié)果4036條。中文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)取自中國學(xué)術(shù)期刊出版總庫（CNKI總庫），使用高級檢索，檢索“主題”或者“關(guān)鍵詞”=“重金屬”并含“土壤修復(fù)”，選擇檢索時(shí)間為1998—2018年，精確匹配檢索，共得檢索結(jié)果730條。730篇文獻(xiàn)時(shí)間范圍為2000—2018年，1998、1999年未檢索到相關(guān)文獻(xiàn)。

1.2 分析方法

本文運(yùn)用CiteSpace（5.4.R4）軟件，分析了1998—2018年中外文發(fā)表的有關(guān)重金屬污染土壤修復(fù)研究工作的進(jìn)展情況，包括發(fā)文時(shí)間、發(fā)文國家、發(fā)文機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞、作者群體、載文期刊及高被引論文情況。CiteSpace是美國德雷塞爾大學(xué)（Drexel University）陳超美博士開發(fā)的文獻(xiàn)計(jì)量分析軟件，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，繪制知識圖譜，實(shí)現(xiàn)分析結(jié)果的可視化，通過知識圖譜的分析，可獲取該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)及未來發(fā)展態(tài)勢。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文量的時(shí)間分析

對1998—2018年土壤重金屬修復(fù)研究的中外文文獻(xiàn)發(fā)文量的逐年變化進(jìn)行分析（圖1），外文文獻(xiàn)數(shù)量總體呈快速增加態(tài)勢，個(gè)別年份有小幅波動。中文文獻(xiàn)起步相對較晚，2000年開始有該領(lǐng)域研究論文出現(xiàn)，但發(fā)文量增加較為緩慢。

1998—2018年重金屬污染土壤修復(fù)研究的外文文獻(xiàn)發(fā)文量增加態(tài)勢明顯，特別是2014年以來，發(fā)文量快速增長，從2014年的274篇增加到2018年的523篇，表明土壤重金屬修復(fù)研究越來越得到國際學(xué)術(shù)界重視。

中文文獻(xiàn)起步相對較晚，2000年開始有該領(lǐng)域研究文獻(xiàn)出現(xiàn)，在此之后10余年時(shí)間（2000—2011年），發(fā)文量沒有表現(xiàn)出明顯增加，從2012年開始，發(fā)文量逐步提高，特別是2015年以來，增加態(tài)勢較為明顯，從2015年的71篇增加到2018年的126篇。

2.2 外文文獻(xiàn)發(fā)文國家分析

重金屬污染土壤修復(fù)研究外文文獻(xiàn)發(fā)文量排名前10的國家如表1，中國發(fā)文量1166篇，占總發(fā)文量4036篇的28.89%，是排名第二美國的2.59倍，排名第三西班牙的3.77倍，表明我國在土壤重金屬修復(fù)研究方面十分重視，并做了大量的研究工作。發(fā)文量排名前10的國家多為農(nóng)業(yè)大國，且科技水平均居世界前列，表明科研能力和社會需求對該研究領(lǐng)域的發(fā)展具有重大推動作用。使用CiteSpace軟件對重金屬污染土壤修復(fù)研究外文文獻(xiàn)發(fā)文國家進(jìn)行分析，結(jié)果顯示我國作為發(fā)文量最大的國家，在網(wǎng)絡(luò)圖譜中的中心性最高，其次為西班牙、美國、法國、韓國、德國。

2.3 發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

2.3.1 外文文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

圖1 1998—2018年重金屬污染土壤修復(fù)研究中外文文獻(xiàn)發(fā)文數(shù)量Figure 1 Number of published literatures on the repair of heavy metal contaminated soil during 1998—2018

表1 重金屬污染土壤修復(fù)研究領(lǐng)域外文文獻(xiàn)發(fā)文量前10位國家排名Table 1 The top 10 most productive countries of foreign language literaturesin the research field of the repair of heavy metal contaminated soil

重金屬污染土壤修復(fù)研究外文文獻(xiàn)發(fā)文量排名前10的機(jī)構(gòu)分別為中國科學(xué)院（304篇）、西班牙高等科學(xué)研究理事會（110篇）、中國科學(xué)院大學(xué)（98篇）、中國科學(xué)院南京土壤研究所（97篇）、丹麥技術(shù)大學(xué)（67篇）、法國國家科學(xué)研究中心（56篇）、中山大學(xué)（54篇）、法國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院（52篇）、浙江大學(xué)（52篇）、伊利諾伊大學(xué)（44篇）。中國科研機(jī)構(gòu)占其中5個(gè)，表明我國作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，對該研究領(lǐng)域極其重視，同時(shí)，快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成我國土壤受到不同程度的重金屬污染，在該方面的社會需求也是推動其發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/p>

利用CiteSpace對重金屬污染土壤修復(fù)研究外文文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，中國科學(xué)院在網(wǎng)絡(luò)圖譜中的中心性最高，表明其與國內(nèi)外相關(guān)科研機(jī)構(gòu)之間共被引關(guān)系較多，亦即與國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)的學(xué)術(shù)交流合作較為緊密。而圖譜網(wǎng)絡(luò)密度并不高，僅為0.007 5，表明總體來說，世界各大科研機(jī)構(gòu)之間的交流合作相對較為欠缺。

2.3.2 中文文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

重金屬污染土壤修復(fù)研究領(lǐng)域中文文獻(xiàn)發(fā)文量排名前10的機(jī)構(gòu)有中國科學(xué)院南京土壤研究所（16篇）、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所（10篇）、中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所（10篇）、沈陽環(huán)境科學(xué)研究院（10篇）、桂林理工大學(xué)（9篇）、同濟(jì)大學(xué)（9篇）、蘭州交通大學(xué)（8篇）、中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心（8篇）、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)（8篇）、浙江農(nóng)林大學(xué)（8篇）。中文文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)分析結(jié)果顯示，各科研機(jī)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)圖譜中分布較為離散，表明國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)之間的交流合作相對匱乏，今后有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

2.4 關(guān)鍵詞分析

關(guān)鍵詞是文獻(xiàn)研究內(nèi)容的高度提煉，也是研究主題的突出表現(xiàn)，通過對關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次的分析，可以挖掘近年相關(guān)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。

2.4.1 外文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞分析

利用CiteSpace對重金屬污染土壤修復(fù)研究領(lǐng)域外文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，“heavy matal”為出現(xiàn)頻次最高關(guān)鍵詞，與之緊密度較高的其他關(guān)鍵詞包括“remediation”“contaminated soil”“soil”“cadmium”“removal”“phytoremediation”“l(fā)ead”“copper”“zinc”“accumulation”等，可見在外文文獻(xiàn)中，重金屬鎘、鉛、鋅、銅的累積特征及修復(fù)是近年研究熱點(diǎn)，而在修復(fù)手段方面，植物修復(fù)是研究的重要方向。

2.4.2 中文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞分析

在中文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次分析中，“土壤修復(fù)”和“重金屬”成為出現(xiàn)頻次最高的兩個(gè)關(guān)鍵詞，其他出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞有“重金屬污染”“土壤”“土壤污染 ”“ 修 復(fù)技 術(shù) ”“修 復(fù) ”“植 物 修 復(fù) ”“污 染 土壤 ”“ 無機(jī)污染物”“土壤修復(fù)技術(shù)”“土地污染”“生物炭”等，可見在中文文獻(xiàn)中，植物修復(fù)同樣是該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，而與此同時(shí)，生物炭作為吸附劑在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用也成為近年研究熱點(diǎn)。

2.5 作者群體分析

2.5.1 外文文獻(xiàn)作者群體分析

利用CiteSpace對重金屬污染土壤修復(fù)研究外文文獻(xiàn)作者群體進(jìn)行分析，Daniel C W Tsang、Yong Sik OK、Kitea Baek、Lisbeth MOttosem等是發(fā)文較多的作者。分析結(jié)果表明，大多作者群體分布較為離散，團(tuán)隊(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連線較為緊密，而團(tuán)隊(duì)與團(tuán)隊(duì)之間僅有少數(shù)連線鏈接，表明科研團(tuán)隊(duì)之間的學(xué)術(shù)交流相對較少，故圖譜網(wǎng)絡(luò)密度并不高，僅為0.003 8。

2.5.2 中文文獻(xiàn)作者群體分析

重金屬污染土壤修復(fù)研究中文文獻(xiàn)作者群體分析結(jié)果表明，中文文獻(xiàn)作者群體總體呈大分散小集中態(tài)勢，各個(gè)科研團(tuán)隊(duì)內(nèi)部交流合作較為緊密，而團(tuán)隊(duì)與團(tuán)隊(duì)之間合作相對匱乏。

2.6 載文期刊分析

2.6.1 外文文獻(xiàn)載文期刊分析

重金屬污染土壤修復(fù)研究外文文獻(xiàn)載文期刊發(fā)文量排名前10的出版物如表2?？梢娫擃I(lǐng)域研究外文文獻(xiàn)發(fā)表期刊主要集中于環(huán)境污染、植物修復(fù)等方面，也進(jìn)一步證明，植物修復(fù)是當(dāng)前重金屬污染土壤修復(fù)的主要研究方向。International Journal of Phytoremediation為該領(lǐng)域研究論文同期發(fā)文量占比最高刊物（8.17%），其次為 Soil Sediment Contamination（7.68%），Science of the Total Environment所刊文獻(xiàn)該領(lǐng)域研究論文占比最低（0.6%）。

2.6.2 中文文獻(xiàn)載文期刊分析

重金屬污染土壤修復(fù)研究中文文獻(xiàn)載文期刊中，《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》《生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)》等核心刊物所刊載文獻(xiàn)在一定程度上可反映該領(lǐng)域研究前沿，故在此只列出《中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫》收錄刊物（表3）。從載文期刊可以看出，中文文獻(xiàn)主要側(cè)重于農(nóng)業(yè)環(huán)境方面研究，《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》為該領(lǐng)域研究論文載文量最多刊物，共載文19篇，也是同期發(fā)文量占比最高刊物，為0.27%，其次為《生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)》，載文16篇，占同期發(fā)文量比重為0.26%。而另一方面，我國目前尚缺乏針對土壤修復(fù)領(lǐng)域的專門性期刊，也是我國相關(guān)領(lǐng)域機(jī)構(gòu)當(dāng)前以及今后努力的重要任務(wù)。

2.7 高被引論文分析

2.7.1 外文文獻(xiàn)高被引論文分析

重金屬污染土壤修復(fù)研究外文文獻(xiàn)高被引排名前10的論文如表4所列，10篇論文中有7篇關(guān)于生物炭在重金屬污染土壤修復(fù)研究中的應(yīng)用，可見其已經(jīng)成為當(dāng)前該領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。10篇論文的載文期刊中，Environmental Pollution、Journal of Hazardous Materials、Environmental Scienceand Pollution Research位列外文文獻(xiàn)發(fā)文量排名前10的期刊，其中Journal of Hazardous Materials刊載10篇論文中的5篇，Environmental Pollution、Environmental Science and Pollution Research各刊載1篇。10篇論文的發(fā)文機(jī)構(gòu)中，中國科研機(jī)構(gòu)占其中6個(gè)，且僅中國科學(xué)院南京土壤研究所位列外文文獻(xiàn)發(fā)文量排名前10機(jī)構(gòu)，表明我國在重金屬污染土壤修復(fù)研究領(lǐng)域有著較強(qiáng)的國際學(xué)術(shù)影響力。

表2 重金屬污染土壤修復(fù)研究外文文獻(xiàn)發(fā)文量前10位期刊排名Table 2 Thetop 10 journalsof foreign language literatures in the research field of the repair of heavy metal contaminated soil

表3 重金屬污染土壤修復(fù)研究中文文獻(xiàn)發(fā)文量前10位核心期刊排名Table 3 The top 10 core journals of Chinese literature in the research field of the repair of heavy metal contaminated soil

2.7.2 中文文獻(xiàn)被引頻次分析

中文文獻(xiàn)被引頻次排名前10的論文如表5所列，植物修復(fù)位列其中，結(jié)合關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次分析，可見植物修復(fù)研究亦為該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。10篇論文載文期刊中，《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》《應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)》《環(huán)境科學(xué)》《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》位列發(fā)文量排名前10的核心刊物。10篇論文的發(fā)文機(jī)構(gòu)中，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、中國科學(xué)院南京土壤研究所、中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所位列中文文獻(xiàn)發(fā)文量排名前10機(jī)構(gòu)。10篇論文中的6篇來自于中國科學(xué)院下屬研究機(jī)構(gòu)，可見中國科學(xué)院作為中國自然科學(xué)研究的最高學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，在重金屬污染土壤修復(fù)研究領(lǐng)域有著較強(qiáng)的影響力。

3 研究展望

3.1 重金屬污染土壤修復(fù)研究發(fā)展態(tài)勢

1998—2018年重金屬污染土壤修復(fù)研究發(fā)文量呈快速增長態(tài)勢，特別是2015年以來，增加態(tài)勢更為明顯，表明土壤重金屬修復(fù)研究已經(jīng)越來越得到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的關(guān)注。相對而言，外文文獻(xiàn)較中文文獻(xiàn)增加態(tài)勢更加明顯，其中我國科研工作者做出巨大貢獻(xiàn)。

表4 重金屬污染土壤修復(fù)研究外文文獻(xiàn)高被引論文排名Table 4 The rank of citation frequency of foreign language literature in the research field of the repair of heavy metal contaminated soil

表5 重金屬污染土壤修復(fù)研究中文文獻(xiàn)被引頻次排名Table 5 The rank of citation frequency of Chinese literatures in the research field of therepair of heavy metal contaminated soil

我國作為世界農(nóng)業(yè)大國對土壤重金屬修復(fù)研究十分重視，并做出了較好的研究成果，在發(fā)文量、文獻(xiàn)被引方面都表現(xiàn)出較強(qiáng)的國際學(xué)術(shù)影響力。但從作者群體、發(fā)文機(jī)構(gòu)圖譜可以看出，國際該領(lǐng)域相關(guān)科研機(jī)構(gòu)及科研團(tuán)隊(duì)之間的交流合作較為欠缺，特別是國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)及團(tuán)隊(duì)的交流合作有待加強(qiáng)。

3.2 當(dāng)前重金屬污染土壤修復(fù)研究熱點(diǎn)問題

通過關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次分析，結(jié)合高被引論文分析，得到當(dāng)前國際土壤重金屬污染修復(fù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題，按照屬性可以將其歸結(jié)為以下幾個(gè)方面。

3.2.1 土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)——植物修復(fù)

Brooks等[9]于1977年提出超富集植物概念之后，Chaney[10]于1983年首次提出利用植物去除土壤中重金屬的思想，自此，土壤重金屬的植物修復(fù)技術(shù)成為相關(guān)領(lǐng)域科研工作者關(guān)注的熱點(diǎn)。近年來，各國學(xué)者做了大量研究，包括重金屬超富集植物種類的研究[11-12]、不同種植條件對超富集植物修復(fù)潛力的影響[4，13-17]、植物基因工程改造研究[18]等。但多數(shù)超富集植物生長緩慢、生物量少，其對生長環(huán)境、重金屬類型有較強(qiáng)的選擇性，且只能處理少數(shù)幾種重金屬，故仍需大量研究探索，尋找更多種類超富集植物，并通過基因工程、農(nóng)藝、微生物等強(qiáng)化技術(shù)提升植物修復(fù)效率。

3.2.2 土壤重金屬污染修復(fù)材料——生物炭

自1963年Hilton等[19]發(fā)現(xiàn)生物炭對土壤中非草隆等有機(jī)農(nóng)藥具有良好的吸附作用之后，生物炭即作為一種土壤改良劑在污染土壤修復(fù)領(lǐng)域得到應(yīng)用。國內(nèi)外學(xué)者在土壤重金屬的生物炭修復(fù)利用方面已做了大量研究，研究內(nèi)容主要集中于生物炭對土壤重金屬的修復(fù)效果及其對土壤的改良作用。然而，不同溫度、不同原料制備的生物炭，以及不同生物炭施加量都會對修復(fù)效果產(chǎn)生重要影響，土壤類型、重金屬種類及污染程度亦對修復(fù)作用產(chǎn)生影響。鑒于此，生物炭作為吸附劑在土壤重金屬修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用仍有非常大的研究空間，不失為當(dāng)前乃至今后該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

3.2.3 土壤重金屬污染修復(fù)對象——鎘、鉛、鋅、銅

在土壤重金屬污染修復(fù)對象方面，土壤鎘、鉛、鋅、銅為當(dāng)前土壤重金屬污染修復(fù)研究的主要內(nèi)容。土壤鎘、鉛與汞、砷、鉻并稱“五毒元素”[20]，亦成為該領(lǐng)域相關(guān)學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。鋅是動植物生長發(fā)育必需的微量元素，但也是公認(rèn)的有害重金屬元素之一[21]，土壤鋅超標(biāo)會導(dǎo)致作物減產(chǎn)，并通過食物鏈累積、傳遞，最終威脅人類健康，亦成為當(dāng)前該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。銅也是動植物生長必需的微量元素，但當(dāng)其在生物體內(nèi)累積量超過生物承受限度就會產(chǎn)生毒害效應(yīng)，進(jìn)而影響人體健康和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，因此，土壤銅污染的修復(fù)研究成為該領(lǐng)域相關(guān)學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)[22]。

3.3 重金屬污染土壤修復(fù)領(lǐng)域未來重要研究方向

3.3.1 修復(fù)機(jī)理研究

植物修復(fù)作為一種有效的土壤重金屬修復(fù)手段已被學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)可，但鑒于多數(shù)超富集植物生長緩慢、生物量少、選擇性強(qiáng)等特點(diǎn)，深入探討植物超累積作用生理機(jī)制，利用強(qiáng)化技術(shù)聯(lián)合植物修復(fù)提升其修復(fù)能力，是未來該領(lǐng)域研究的重要方向。例如利用基因工程技術(shù)提升其富集潛力，培育高效型修復(fù)植物；利用根際微生物強(qiáng)化技術(shù)增強(qiáng)植物對重金屬的耐受性及提取能力；利用農(nóng)藝措施促進(jìn)植物生長，縮短生長周期，以提高其修復(fù)效率。因此，基因工程強(qiáng)化技術(shù)的作用機(jī)制、根際微生物作用效應(yīng)、植物體對重金屬的累積機(jī)制、農(nóng)藝強(qiáng)化技術(shù)的作用機(jī)理等是今后植物修復(fù)土壤重金屬的研究重點(diǎn)。

作為新型吸附劑的生物炭，其來源廣泛成本低廉，是一種值得推廣的有效修復(fù)手段。目前對其修復(fù)機(jī)理闡述還存在不同意見，主要包括：表面吸附、親合力極弱的非靜電物理吸附[23]、靜電相互作用力[24]、表面配合吸附和共沉淀同時(shí)作用[25]等。隨著研究的深入，生物炭對土壤重金屬修復(fù)能力的局限性逐漸顯現(xiàn)出來，為提高其修復(fù)潛力，生物炭改性技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[26]。有研究顯示，利用表面氧化、氨基化等改性后的生物炭對鎘的吸附能力顯著提高[27]，利用氧化鐵改性的葡萄秸稈生物炭有效促進(jìn)其對鎘的吸附[28]，針鐵礦改性后的生物炭對三價(jià)砷的吸附量比未改性生物炭吸附量增大達(dá)62倍[29]。因此，通過對生物炭修復(fù)機(jī)理的研究，可以有針對性地改性生物炭，是今后研究的重要方向。

3.3.2 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研發(fā)

雖然重金屬污染土壤修復(fù)領(lǐng)域已有大量研究，并取得了長足的發(fā)展，但由于污染的嚴(yán)重性及環(huán)境條件的復(fù)雜性，重金屬污染土壤多為多種重金屬的復(fù)合污染，且通常伴有農(nóng)藥殘留、有機(jī)物料等其他方面的污染，使得土壤修復(fù)的效果遠(yuǎn)未達(dá)到人們的期望值[30]。再加上各種修復(fù)手段在實(shí)際應(yīng)用中本身都存在一定的局限性，如植物修復(fù)耗時(shí)長、選擇性強(qiáng)，生物炭吸附累積的重金屬在環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)可能重新釋放造成二次污染[31]，因此，經(jīng)濟(jì)、高效、實(shí)用的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研發(fā)，特別是要把這些技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中得到應(yīng)用，且兼顧當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件及生產(chǎn)習(xí)慣，是今后需要繼續(xù)努力的方向。如在土壤修復(fù)過程中聯(lián)合運(yùn)用物理、化學(xué)、生物、農(nóng)藝等措施，建立一個(gè)動物-植物-微生物-農(nóng)藝-改良劑多種修復(fù)手段聯(lián)用的綜合修復(fù)體系，探究它們之間的作用機(jī)理，以達(dá)到土壤重金屬污染的有效防治。

3.3.3 研發(fā)技術(shù)及產(chǎn)品的農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究

重金屬污染土壤修復(fù)的大田生產(chǎn)實(shí)踐研究已有相關(guān)實(shí)例報(bào)道，并取得了較好的研究成果，如在水稻田中施用硅鈣肥和石灰，顯著降低了糙米中鎘含量，稻谷增產(chǎn)達(dá)50%～51%[30]，天然海泡石可顯著降低水稻土中鎘含量[32]，施用 1.5 t·hm-2和 3.0 t·hm-2污泥生物炭可顯著降低稻米中鎘含量[33]。就目前來說，用于田間試驗(yàn)的修復(fù)材料多集中在堆肥、生物炭、石灰以及黏土礦物等[26]，多數(shù)其他修復(fù)手段的研究仍限于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，大田修復(fù)實(shí)踐較為缺乏，但實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件難以代表大田實(shí)際情況，如基因工程植物修復(fù)的研究，轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)入野生環(huán)境能否正常生長，以及是否會對當(dāng)?shù)匚锓N帶來風(fēng)險(xiǎn)還有待進(jìn)一步驗(yàn)證[34]。因此，研發(fā)技術(shù)及產(chǎn)品在實(shí)際農(nóng)田土壤重金屬污染修復(fù)中的應(yīng)用示范工作是未來該領(lǐng)域研究的一個(gè)重要方向。