劉 裕，路 寧*

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北廊坊 065000；2.國家現(xiàn)代地質(zhì)勘查工程技術(shù)研究中心，河北廊坊 065000）

土壤是人類賴以生存和生態(tài)文明建設(shè)的重要基礎(chǔ)資源。土壤圈位處大氣圈、生物圈、水圈、巖石圈等圈層的交接面上，是地球不同圈層的連接樞紐，同時還在地球多圈層交互帶內(nèi)扮演著重要角色。作為地球表層系統(tǒng)最為活躍的圈層，它支撐著地球主要生命過程，保持著生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定，是維系陸地生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)的基礎(chǔ)[1]。與此同時，土壤作為一種難以再生的自然資源，在應(yīng)對或減緩生態(tài)環(huán)境污染、氣候變化、能源資源短缺等領(lǐng)域起到至關(guān)重要作用[1，2]?，F(xiàn)今社會，因人類活動而導(dǎo)致土壤環(huán)境污染的現(xiàn)象時有發(fā)生[3-5]。社會現(xiàn)代化的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程所導(dǎo)致的土壤（地下水）污染物主要包括營養(yǎng)物質(zhì)[6]、重金屬[7-9]、有機(jī)污染物[10]和放射性物質(zhì)[11-16]等，重金屬污染作為土壤環(huán)境中最常見的污染物之一，通常被認(rèn)為是化學(xué)定時炸彈[17]。近年來，我國大部分地區(qū)土壤環(huán)境問題不容樂觀，尤其是土壤重金屬污染問題日趨嚴(yán)重[4，18-20]。研究表明，土壤環(huán)境中的重金屬元素能夠通過多種途徑進(jìn)入人體并最終對人體健康造成影響，例如：致癌、致畸、致突變等，嚴(yán)重的甚至?xí)＜吧】礫21，22]。因此，對土壤環(huán)境中的重金屬污染狀況進(jìn)行實(shí)時動態(tài)監(jiān)測，客觀有效地評價土壤環(huán)境中重金屬污染水平，了解重金屬潛在的風(fēng)險尤為重要[23]。

土壤重金屬污染風(fēng)險評價不僅是管理、控制和治理污染土壤的前提[24]，也是土壤學(xué)、農(nóng)學(xué)以及環(huán)境工程等研究領(lǐng)域的重點(diǎn)與熱點(diǎn)[2，25]。如何客觀地評價土壤重金屬污染水平，降低土壤重金屬污染物質(zhì)量濃度，去除重金屬污染物并間接增加實(shí)際可利用的土地資源量，是科研工作者面臨的重要任務(wù)。目前，國內(nèi)外眾多學(xué)者在土壤重金屬風(fēng)險評價方面做了詳實(shí)的研究工作并取得了豐富的研究成果，推動了土壤重金屬風(fēng)險評價領(lǐng)域的發(fā)展。目前，研究者可通過查閱文獻(xiàn)資料來了解該領(lǐng)域研究進(jìn)展，但很難在短時間內(nèi)掌握當(dāng)前熱點(diǎn)[26]，對學(xué)術(shù)論文的量化分析明顯不足?；诖?，有必要利用文獻(xiàn)計量學(xué)法對國內(nèi)該研究領(lǐng)域論文進(jìn)行統(tǒng)計分析，從量化角度客觀地揭示該領(lǐng)域的整體進(jìn)展。

科技論文作為科研成果最重要的載體，在一定程度上能夠表征區(qū)域?qū)W者或?qū)W術(shù)團(tuán)體的科學(xué)規(guī)模以及生產(chǎn)能力[27]。研究表明，某一領(lǐng)域的發(fā)展歷程能夠通過科技論文進(jìn)行追蹤。伴隨各研究領(lǐng)域科技論文數(shù)量的爆發(fā)，文獻(xiàn)計量學(xué)憑借其顯著的客觀性、定量化、模型化等宏觀優(yōu)勢而備受科研工作者的青睞。CiteSpace軟件具有極為強(qiáng)大的文獻(xiàn)計量統(tǒng)計分析和可視化功能，國內(nèi)外研究學(xué)者運(yùn)用廣泛[28]，成功運(yùn)用到農(nóng)業(yè)[29]、生態(tài)環(huán)境[30]以及地球系統(tǒng)科學(xué)[31]等眾多研究領(lǐng)域?；诖耍P者借助CiteSpace軟件，以中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫作為研究數(shù)據(jù)源，檢索2001—2021年間發(fā)表在國內(nèi)學(xué)術(shù)期刊上有關(guān)土壤重金屬風(fēng)險評價研究領(lǐng)域的科技論文，對檢索到的該領(lǐng)域相關(guān)有效論文文獻(xiàn)進(jìn)行分時動態(tài)的可視化圖譜分析，主要包括年度發(fā)文數(shù)量統(tǒng)計、核心作者與研究機(jī)構(gòu)分析、關(guān)鍵詞分析等，以求科學(xué)客觀地展示該研究領(lǐng)域的宏觀結(jié)構(gòu)以及發(fā)展脈絡(luò)，探尋該領(lǐng)域的知識演化路徑與發(fā)展前沿?zé)狳c(diǎn)。借助CiteSpace工具來挖掘國內(nèi)土壤重金屬風(fēng)險評價領(lǐng)域的知識基礎(chǔ)體系、發(fā)展脈絡(luò)以及近期的研究熱點(diǎn)，是對國內(nèi)該研究領(lǐng)域的一種新的嘗試，以期為土壤重金屬風(fēng)險評價研究從文獻(xiàn)計量分析角度提供科學(xué)參考，以便于相關(guān)科研工作者準(zhǔn)確掌握該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，了解該領(lǐng)域的整體情況，把握未來的研究方向以及前沿動態(tài)。

1 文獻(xiàn)來源與研究工具

1.1 文獻(xiàn)來源與處理

中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫作為我國最大的全文數(shù)據(jù)庫，收錄了國內(nèi)8 000多種學(xué)術(shù)期刊和絕大多數(shù)高校、科研院所的碩博士學(xué)位論文，內(nèi)容幾乎涵蓋了所有的研究領(lǐng)域，是世界上最大的持續(xù)動態(tài)可更新的全文數(shù)據(jù)庫[32]?；诖耍訡NKI全文數(shù)據(jù)庫作為文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源能夠比較準(zhǔn)確地反映出國內(nèi)某一研究領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與前沿?zé)狳c(diǎn)。為了能夠全面而清晰地掌握國內(nèi)土壤重金屬風(fēng)險評價研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)主題和發(fā)展前沿，本研究所采用的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)均來自于CNKI全文數(shù)據(jù)庫。為了確保研究結(jié)果的科學(xué)性以及可靠性，在中國知網(wǎng)中使用高級檢索選項(xiàng)功能，以SU='土壤重金屬'AND SU='評價'為檢索表達(dá)式語句進(jìn)行專業(yè)精準(zhǔn)匹配檢索，檢索論文發(fā)表時間在2001年1 月1 日至2021 年12 月31 日之內(nèi)（檢索日期為2022年5月15日），同時選擇“期刊”選項(xiàng)，為獲取較高質(zhì)量期刊論文，本文僅篩選EI 來源期刊、核心期刊、CSSCI和CSCD收錄的論文，共檢索出2 465篇相關(guān)文獻(xiàn)，為保證文獻(xiàn)的可參考性及依據(jù)文獻(xiàn)不重復(fù)原則，逐一對所檢索到的文獻(xiàn)篇名內(nèi)容甄別、文獻(xiàn)泛讀以及部分精讀，經(jīng)人工篩選剔除不相關(guān)以及相關(guān)性不太大的文獻(xiàn)，最終得到1 485篇有效論文。

1.2 分析方法與工具

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及大數(shù)據(jù)時代的飛速發(fā)展，不同研究領(lǐng)域的科研工作者們紛紛利用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)信息來繪制科學(xué)知識圖譜，動態(tài)清晰地實(shí)現(xiàn)某一研究領(lǐng)域知識的可視化，以揭示科學(xué)知識的發(fā)展進(jìn)程、熱點(diǎn)與前沿[33]。如何快速獲取并分析海量學(xué)術(shù)信息資源，掌握某一學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)與熱點(diǎn)主題以及研究前沿是大數(shù)據(jù)時代背景下科研工作者所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前，國內(nèi)外主流的文獻(xiàn)知識圖譜分析軟件大概有十多種，而每種軟件又有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢[34]。國外比較流行的文獻(xiàn)知識圖譜可視化分析軟件有：Sci2、CiteSpace、Bibexcel、Gephi、VOSviewer、Vantage Point 和Network Workbench Tool等，國內(nèi)科研工作者比較常用的文獻(xiàn)知識圖譜可視化分析軟件主要有：CiteSpace、VOSviewer、Hist-cite和Pajek。CiteSpace軟件主要是對文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計量和分析，實(shí)現(xiàn)信息的可視化，通過對特定的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)集進(jìn)行主題和關(guān)鍵詞共現(xiàn)、文獻(xiàn)共被引及時間序列等相關(guān)分析，用圖形把分析結(jié)果展示出來，生動形象，適用于作者合作、文獻(xiàn)共被引、期刊Qverlay分析以及時間序列分析等等[35]，上述所提及的文獻(xiàn)計量學(xué)工具特點(diǎn)比較詳見文獻(xiàn)《常見文獻(xiàn)計量學(xué)工具的分析功能比較研究》[36]。

CiteSpace 是由美國華人學(xué)者陳超美（Chaomei Chen）博士所開發(fā)的，通過直觀的知識圖譜可視化，識別并展現(xiàn)某一研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞、研究進(jìn)展和前沿方向的一款軟件，主要應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域[37]。國內(nèi)最早和陳超美博士開展合作的是大連理工大學(xué)WISE實(shí)驗(yàn)室的劉則淵教授團(tuán)隊，該實(shí)驗(yàn)室的侯劍華等人于2007年首次引入并應(yīng)用CiteSpace分析軟件撰寫發(fā)表論文并將“CiteSpace”列入文章關(guān)鍵詞[38]。在CNKI等數(shù)據(jù)庫的支持下，利用CiteSpace軟件對某一研究領(lǐng)域進(jìn)行文獻(xiàn)計量可視化分析，已經(jīng)成為國內(nèi)不同研究領(lǐng)域科研工作者研究的熱點(diǎn)之一。

基于上述分析，本文主要利用Excel統(tǒng)計分析功能和CiteSpace 軟件，以CNKI 數(shù)據(jù)庫作為研究數(shù)據(jù)源，作者、研究機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵詞為主要分析對象來呈現(xiàn)科學(xué)文獻(xiàn)的知識結(jié)構(gòu)、規(guī)律和分布情況，繪制可視化科學(xué)知識圖譜。圖譜中的節(jié)點(diǎn)代表不同的分析對象，節(jié)點(diǎn)大小則反應(yīng)所分析對象的特征（頻次、時間和重要性）。節(jié)點(diǎn)之間的連線表示分析對象之間的聯(lián)系強(qiáng)弱，連線越粗，說明聯(lián)系越強(qiáng)。節(jié)點(diǎn)內(nèi)不同圈層顏色的變化表明分析對象所出現(xiàn)的年份，從冷色調(diào)到暖色調(diào)的變化，則對應(yīng)分析對象由遠(yuǎn)及近出現(xiàn)的年份。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文量分析

發(fā)文數(shù)量隨時間的變化能夠在一定程度上反映土壤重金屬風(fēng)險評價研究領(lǐng)域在不同階段所受到的關(guān)注程度，是衡量該領(lǐng)域研究熱度與發(fā)展趨勢的重要指標(biāo)。圖1顯示了2001—2021年土壤重金屬風(fēng)險評價研究領(lǐng)域的發(fā)文量分布情況，該研究領(lǐng)域的期刊論文發(fā)表總數(shù)為1485篇。土壤重金屬風(fēng)險評價研究領(lǐng)域發(fā)文量總體呈增加趨勢，期刊論文時序分布分為萌芽期（2001—2007 年）、快速增長期（2008—2015年）、穩(wěn)定發(fā)展期（2016—2021年）3個時期。結(jié)合論文發(fā)文歷史背景分析，2004年以前，該領(lǐng)域科技論文年均發(fā)文量小于10篇，成果產(chǎn)出相對較少，增長速度相對緩慢，2004 年之后開始出現(xiàn)陡增，分析原因，可能與2002年貴州萬山汞礦污染、2004年浙江長興兒童血鉛中毒等重金屬污染事件有直接聯(lián)系；2008—2015 年該領(lǐng)域處于快速增長期，由67 篇/a 增長至105篇/a，平均年增加量約為6篇。2016年之后該領(lǐng)域進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展期，其中，2019年期刊發(fā)文略有下降，2021年快速上升。究其原因，可能與2020年2月份教育部、科技部出臺《關(guān)于規(guī)范高等學(xué)校SCI論文相關(guān)指標(biāo)使用樹立正確評價導(dǎo)向的若干意見》政策以及“把論文寫在祖國大地上”的號召有很大關(guān)系。2004 年以后，土壤重金屬風(fēng)險評價研究領(lǐng)域進(jìn)入了相對活躍時期。一方面因?yàn)閲鴥?nèi)重金屬污染事件頻發(fā)，土壤重金屬風(fēng)險評價的重要性躍然而上；另一方面是一系列關(guān)于土壤環(huán)境質(zhì)量政策的出臺實(shí)施以及科研人員對土壤重金屬風(fēng)險評價研究的重視。

圖1 2001—2021年土壤重金屬風(fēng)險評價文獻(xiàn)的時間分布圖譜Fig.1 Distribution of publications of soil heavy metals risk assessment from 2001 to 2021

2.2 載文期刊分析

對學(xué)術(shù)論文在載文期刊發(fā)表情況進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果如下表1所示。2001—2021年該領(lǐng)域載文數(shù)量排名前10 的學(xué)術(shù)期刊，發(fā)文量占總發(fā)文量的33.13%。其中，由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所和中國農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)會主辦的，在天津出版的農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報發(fā)文數(shù)量最多，載文量達(dá)到89篇，占比5.99%，為土壤重金屬風(fēng)險評價領(lǐng)域的代表性期刊。此外，土壤通報、環(huán)境科學(xué)、環(huán)境化學(xué)、生態(tài)環(huán)境學(xué)報（生態(tài)環(huán)境）等期刊載文量位居前5，復(fù)合影響因子均在1.8 以上，且均為雙核心期刊。不難發(fā)現(xiàn)，土壤重金屬風(fēng)險評價是一個多領(lǐng)域交叉性學(xué)科，主要涉及土壤學(xué)、農(nóng)業(yè)環(huán)境學(xué)、環(huán)境科學(xué)以及地球系統(tǒng)科學(xué)等領(lǐng)域，同時也能夠間接說明土壤重金屬風(fēng)險評價研究具有綜合性、交叉性以及廣泛性等特點(diǎn)。

表1 2001—2021年土壤重金屬風(fēng)險評價文獻(xiàn)載文期刊Table 1 The published journals of soil heavy metals risk assessment from 2001 to 2021

2.3 關(guān)鍵詞分析

在某一時間段范圍內(nèi)，研究頻次較高且數(shù)量相對較多的一些論文所探討的研究問題或者專題能夠反映某一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而文章關(guān)鍵詞作為論文核心內(nèi)容的高度凝煉與概括，在一定程度上，體現(xiàn)著文章的研究價值與研究方向，出現(xiàn)頻次越高的關(guān)鍵詞越能反映出一個研究領(lǐng)域的主要研究方向、技術(shù)方法和研究熱點(diǎn)。分析2001—2021年論文關(guān)鍵詞是了解土壤重金屬風(fēng)險評價研究現(xiàn)狀的重要途徑。

運(yùn)用CiteSpace關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)功能對1 485篇期刊論文關(guān)鍵詞進(jìn)行圖譜繪制，結(jié)果如圖2所示。圖2中不同圓心節(jié)點(diǎn)代表不同關(guān)鍵詞，節(jié)點(diǎn)越大，就表明這一關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率越高，同時字體大小可表示該詞的重要程度，各節(jié)點(diǎn)間連線顏色深淺表示研究的關(guān)聯(lián)程度。圖2 中共有656 個關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)，1996 條連線，但網(wǎng)絡(luò)密度僅有0.009 3，數(shù)值較低，由圖2可知，“土壤”、“重金屬”、“污染評價”、“生態(tài)風(fēng)險”與“風(fēng)險評價”等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次較高，屬于熱點(diǎn)方向。

圖2 2001—2021年土壤重金屬風(fēng)險評價領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜Fig.2 The co-occurrence map of key words on soil heavy metals risk assessment research from 2001 to 2021

2.4 文獻(xiàn)作者分析

研究作者共現(xiàn)圖譜是揭示土壤重金屬風(fēng)險評價研究領(lǐng)域核心作者和其他作者間合作關(guān)系的重要方法，也可以反映相關(guān)研究領(lǐng)域領(lǐng)軍作者的學(xué)術(shù)影響地位。對搜集到的1 485 篇期刊論文作者進(jìn)行聚類分析，生成土壤重金屬風(fēng)險評價研究作者共現(xiàn)知識圖譜，結(jié)果如圖3所示。經(jīng)統(tǒng)計，該領(lǐng)域研究人員較多且分散，圖譜整體呈現(xiàn)出“部分集中，整體分散”的特點(diǎn)，梳理得出：發(fā)文作者一般都擁有自己的研究團(tuán)隊，團(tuán)隊內(nèi)成員至少有兩人，內(nèi)部成員合作比較密切，比如何騰兵和林昌虎學(xué)術(shù)團(tuán)隊，麥麥提吐爾遜·艾則孜、艾爾瓦爾·買買提和阿吉古麗·馬木提學(xué)術(shù)團(tuán)隊。何騰兵是2001年以來該領(lǐng)域發(fā)文量最多的學(xué)者，發(fā)文量多達(dá)13 篇。此外，超過7 篇的作者還有：麥麥提吐爾遜·艾則孜、艾爾瓦爾·買買提、阿吉古麗·馬木提、馬建華、于瑞蓮、倪師軍、季宏兵、林昌虎。不難發(fā)現(xiàn)，各團(tuán)隊內(nèi)部研究學(xué)者的聯(lián)系較為緊密，發(fā)文量較多的幾個研究團(tuán)隊間的作者合作交流幾乎沒有，研究團(tuán)隊活動相對比較獨(dú)立。圖3顯示圖譜共有678 個節(jié)點(diǎn)、760 條關(guān)系連線，但網(wǎng)絡(luò)密度僅有0.003 3，也能夠從側(cè)面反映這一問題。

圖3 2001—2021年土壤重金屬風(fēng)險評價研究作者共現(xiàn)圖譜Fig.3 The co-occurrence map of research authors on soil heavy metals risk assessment from 2001 to 2021

2.5 研究機(jī)構(gòu)分析

研究機(jī)構(gòu)是學(xué)科發(fā)展、人才培養(yǎng)和發(fā)表學(xué)術(shù)研究成果的重要基質(zhì)。為進(jìn)一步挖掘研究機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系，對期刊論文的研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行聚類分析，研究機(jī)構(gòu)合作圖譜結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，該領(lǐng)域中主要的研究力量來自我國各大高等院校以及科研院所，發(fā)文量排在前五名的院校機(jī)構(gòu)分別是：陜西師范大學(xué)（13篇）、新疆師范大學(xué)（13篇）、中國科學(xué)院大學(xué)（13 篇）、貴州師范大學(xué)（12 篇）、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）（11 篇）。在科研機(jī)構(gòu)排名中，中國環(huán)境科學(xué)研究院與中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所研究力量較為突出。其中，中國環(huán)境科學(xué)研究院發(fā)文量為11篇，中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所發(fā)文量為10篇。從圖4不難發(fā)現(xiàn)，圖譜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間連線數(shù)較少且分布零散，圖譜連線密度僅有0.002 5，關(guān)聯(lián)度較差，說明各大高等院校以及科研院所之間缺乏合作關(guān)系，沒有形成規(guī)模性合作局面，這可能會限制土壤重金屬風(fēng)險評價研究領(lǐng)域的知識流動與知識共享，進(jìn)而影響該領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。

圖4 2001—2021年土壤重金屬風(fēng)險評價研究機(jī)構(gòu)共現(xiàn)圖譜Fig.4 The co-occurrence map of research institutions on soil heavy metals risk assessment from 2001 to 2021

3 研究前沿演進(jìn)

研究前沿的識別與追蹤不僅能為研究學(xué)者提供學(xué)科研究的最新演化動態(tài)，而且還可以預(yù)測研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢并識別需要進(jìn)一步探索和關(guān)注的問題。在CiteSpace軟件中，研究前沿是正在興起的理論趨勢和涌現(xiàn)的新主題，應(yīng)基于分析突現(xiàn)文獻(xiàn)和突現(xiàn)詞從而進(jìn)行綜合分析判斷。突現(xiàn)詞（Burst）探測算法可以探測在某一時間段內(nèi)被引頻次或共現(xiàn)頻次突現(xiàn)度增加的節(jié)點(diǎn)，突現(xiàn)值的大小表現(xiàn)了其研究方向的重要性，以此來預(yù)測領(lǐng)域內(nèi)的研究方向[39]。鑒于本研究數(shù)據(jù)的收集均取樣于中國知網(wǎng)，只能對突現(xiàn)詞進(jìn)行分析，運(yùn)行CiteSpace軟件相關(guān)功能得到具有較高突現(xiàn)值的20 個節(jié)點(diǎn)突現(xiàn)詞，結(jié)果如圖5 所示。結(jié)合高突現(xiàn)值的相關(guān)文獻(xiàn)作進(jìn)一步分析，探測土壤重金屬風(fēng)險評價研究領(lǐng)域所關(guān)注的前沿問題及其演進(jìn)趨勢，將2001年至2021年該領(lǐng)域劃分出三個階段研究前沿，分別為早期研究前沿、中期研究前沿和最新研究前沿。

圖5 2001—2021年土壤重金屬風(fēng)險評價研究高突現(xiàn)節(jié)點(diǎn)詞匯圖Fig.5 Distribution of burst key words on soil heavy metals risk assessment from 2001 to 2021

3.1 早期研究前沿

早期研究前沿的突現(xiàn)時間為2002年至2008年，該階段土壤重金屬風(fēng)險評價領(lǐng)域處于研究初期，產(chǎn)生了大量具有較強(qiáng)突現(xiàn)度的突現(xiàn)詞，主要集中在“含量”、“分布”、“空間變異”和“污染指數(shù)”等方面，在此階段這些方面國內(nèi)學(xué)者在國外高水平期刊有重要成果刊出[40]。“評價”呈現(xiàn)出較強(qiáng)的突現(xiàn)度，突現(xiàn)值為18.54，是這一時期重點(diǎn)關(guān)注的研究方向。經(jīng)過多年的實(shí)踐應(yīng)用，已經(jīng)形成了一系列經(jīng)典的污染指數(shù)評價方法，如單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、幾何均值風(fēng)險指數(shù)、污染負(fù)荷指數(shù)法、地積累指數(shù)法、Hankanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法等。綜合前人相關(guān)研究成果，并對幾種污染指數(shù)評價方法進(jìn)行綜合考量，總結(jié)了其優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)果如表2所示。各種評價方法都有其所適用的范圍、評價目的、優(yōu)點(diǎn)及不足。

表2 不同污染指數(shù)評價方法的優(yōu)缺點(diǎn)Table 2 Advantages and disadvantages of different pollution index assessment methods

在土壤重金屬風(fēng)險評價研究的早期階段，科研工作者嘗試運(yùn)用多種評價方法為土壤重金屬風(fēng)險評價研究拉開序幕，并從2005年開始關(guān)注蔬菜重金屬污染評價，為中期研究前沿階段的生態(tài)風(fēng)險評價和健康風(fēng)險評價奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)，使得研究朝著下一階段邁進(jìn)。

3.2 中期研究前沿

2009 年至2018 年是本研究中期研究前沿的突現(xiàn)時間，該階段土壤重金屬風(fēng)險評價領(lǐng)域的突現(xiàn)詞數(shù)目較多，前沿領(lǐng)域主要集中在“礦區(qū)”、“農(nóng)田”、“生態(tài)風(fēng)險”、“健康風(fēng)險”、“來源分析”和“空間分布”等方面，在此階段這些方面國內(nèi)學(xué)者在國外高水平期刊有重要成果刊出[41]。這一時期重點(diǎn)關(guān)注的污染評價方法逐步轉(zhuǎn)移至土壤生態(tài)風(fēng)險評價和健康風(fēng)險評價，比較有代表性的是中國科學(xué)院侯勝男博士發(fā)表在Environment International上的成果[42]。

生態(tài)風(fēng)險評價的概念最早是由美國環(huán)保局在1990 年風(fēng)險評價專題討論會上正式提出的，生態(tài)風(fēng)險評價作為評估生態(tài)環(huán)境因暴露于一個或多個壓力源（如化學(xué)用品、土地利用類型變化、疾病和物種入侵）而受到影響的可能性過程[43]，尤為關(guān)注人類干擾對生態(tài)系統(tǒng)所引起的不利影響程度。生態(tài)風(fēng)險評價的框架是在20 世紀(jì)80 年代的人體健康風(fēng)險評價基本框架的基礎(chǔ)上改編而來，致力于為管理決策提供科學(xué)依據(jù)，可以評價人類生產(chǎn)生活活動或環(huán)境事件對動植物及生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面作用的大小和概率。生態(tài)風(fēng)險評價是收集、整理、表達(dá)科學(xué)信息以服務(wù)于管理決策的過程[44]，能夠幫助環(huán)境管理部門了解以及預(yù)測生態(tài)影響因素與所產(chǎn)生的生態(tài)后果之間的關(guān)系，有利于制定相適應(yīng)的環(huán)境決策。

1989年由美國國家環(huán)境保護(hù)局頒布的健康風(fēng)險評價的主要研究內(nèi)容包括以下2個方面，其一是估算污染物進(jìn)入人體的數(shù)量，其二是評價劑量與負(fù)面健康效應(yīng)之間的相互關(guān)系。污染場地健康風(fēng)險評價主要包括以下4個方面內(nèi)容：數(shù)據(jù)收集與分析、暴露評估、毒性評估以及風(fēng)險表征[45]。污染物毒性又可分為急性和慢性，毒性評估是場地目標(biāo)污染物對所暴露人群產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)的可能證據(jù)，估算人群對污染物的暴露程度和可能產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)可能性之間的關(guān)系，在進(jìn)行土壤重金屬健康風(fēng)險評價時，研究的是長期暴露于小劑量化學(xué)污染物引起的致癌和非致癌風(fēng)險[46]。風(fēng)險估算用致癌風(fēng)險和非致癌危害指數(shù)表示，通常情況采用單污染物風(fēng)險和多污染物總風(fēng)險以及多暴露途徑綜合健康風(fēng)險方式表示。綜合健康風(fēng)險就是各種暴露途徑的總風(fēng)險之和[47]。2021年，國家衛(wèi)生健康委出臺了《化學(xué)物質(zhì)環(huán)境健康風(fēng)險評估技術(shù)指南》（WS/T 777—2021），提出了系統(tǒng)而全面的健康風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)[48]，評估步驟簡稱4步法，分別為危害識別、劑量（濃度）-反應(yīng)（效應(yīng)）評估、暴露評估和風(fēng)險表征。因此，相關(guān)科研工作者在今后進(jìn)行健康風(fēng)險評價工作時，應(yīng)根據(jù)地方特色和具體情況選擇有針對性和適應(yīng)性的評價模型。

此階段，生態(tài)風(fēng)險評價與健康風(fēng)險評價逐漸在土壤重金屬風(fēng)險評價領(lǐng)域崛起，使得國內(nèi)土壤重金屬風(fēng)險評價研究快速發(fā)展。

3.3 最新研究前沿

在本研究中，2019年至2021年為最新研究前沿的突現(xiàn)時間，該時期土壤重金屬風(fēng)險評價的重點(diǎn)研究領(lǐng)域主要集中在“來源解析”、“污染特征”、“耕地土壤”和“風(fēng)險評估”四個方面。“萬物土中生，食從土中來”，農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)安全與土壤健康息息相關(guān)。因此，耕地土壤風(fēng)險評估也自然而然成為這一時期重點(diǎn)關(guān)注的研究方向，這與國內(nèi)很多專家學(xué)者發(fā)表在國際期刊上的部分重要研究成果所關(guān)注的研究方向一致[49-51]。

目前，文獻(xiàn)資料中大部分的評價方法都是基于土壤中重金屬元素的全量而展開的，只有一部分論文考慮到土壤中重金屬的不同賦存形態(tài)。據(jù)文獻(xiàn)資料可知，土壤中重金屬的形態(tài)可以分為5種，分別是可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)。前人研究結(jié)果表明，耕地土壤中只有重金屬的有效態(tài)才易被農(nóng)作物吸收利用。因此，基于土壤重金屬有效態(tài)的風(fēng)險評估方法是一種從實(shí)際影響人體健康和生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)行的角度進(jìn)行風(fēng)險評估的手段[52]，能更加準(zhǔn)確地反映出耕地土壤的環(huán)境質(zhì)量狀況。目前，基于土壤重金屬形態(tài)的風(fēng)險評估方法主要分為兩種，一種是次生相與原生相比值法（Rations of Secondary Phase and Primary Phase，RSP），另一種是風(fēng)險評估編碼法（Risk Assessment Code，RAC）[53，54]。上述兩種方法都是基于土壤重金屬形態(tài)，研究不同賦存形態(tài)下的重金屬生物有效性，進(jìn)而做出風(fēng)險評估，但各自的評價標(biāo)準(zhǔn)和判定方法稍有不同，具體評價標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 兩種土壤重金屬風(fēng)險評價方法的評價標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Criteria of two soil heavy metals risk assessment methods

風(fēng)險評估編碼法是通過計算重金屬可交換態(tài)與碳酸鹽結(jié)合態(tài)兩種形態(tài)含量之和與重金屬不同形態(tài)含量總和的比值來衡量土壤中重金屬的有效性，從而對土壤中重金屬的風(fēng)險做出評估，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

上式中：CAR-碳酸鹽結(jié)合態(tài)；OM-鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)；OX-有機(jī)物結(jié)合態(tài)；RES-殘渣態(tài)。

次生相與原生相比值法則是考慮到土壤重金屬除了殘渣態(tài)以外，其他四種形態(tài)均有可能會對生態(tài)環(huán)境造成一定影響。原生相是指重金屬殘渣態(tài)，次生相則是除殘渣態(tài)以外的其他四種形態(tài)。因此，其通過計算除重金屬殘渣態(tài)以外的其他四種重金屬形態(tài)之和與殘渣態(tài)的比值來進(jìn)行風(fēng)險評估，比值越大，風(fēng)險越高，污染就越嚴(yán)重。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

上式中：RSP-污染程度；Msec-次生相中重金屬含量；Mprim-原生相中重金屬含量。

相關(guān)研究表明，基于重金屬不同賦存形態(tài)的評價方法能夠較好的反映重金屬的活性和危害性，并且風(fēng)險評價結(jié)果也相對客觀真實(shí)，在耕地土壤重金屬污染風(fēng)險評估中運(yùn)用此方法會更加科學(xué)客觀合理[55]。此外，2022年2月中共中央國務(wù)院印發(fā)了《中共中央國務(wù)院關(guān)于做好2022 年全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興重點(diǎn)工作的意見》以及2022年第三次全國土壤普查項(xiàng)目的啟動實(shí)施，預(yù)計在中央文件政策背景和土壤三普項(xiàng)目的指導(dǎo)下，土壤重金屬風(fēng)險評價將繼續(xù)成為相關(guān)科研工作者重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

經(jīng)過多年來的迅猛發(fā)展，土壤重金屬風(fēng)險評價研究領(lǐng)域從早期主要借鑒國外先進(jìn)的研究成果到后來根據(jù)我國實(shí)際情況總結(jié)出了一條較為符合本國國情的、具有鮮明特色的理論研究方法。本文基于文獻(xiàn)計量學(xué)，運(yùn)用目前文獻(xiàn)分析主流軟件CiteSpace并結(jié)合EXCEL統(tǒng)計分析功能對2001年至2021年中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫土壤重金屬風(fēng)險評價相關(guān)期刊文獻(xiàn)進(jìn)行了發(fā)文趨勢分析、研究作者與研究機(jī)構(gòu)分析、關(guān)鍵詞分析等，同時繪制出可視化知識圖譜，得出如下結(jié)論。

（1）通過對近二十年土壤重金屬風(fēng)險評價領(lǐng)域文獻(xiàn)進(jìn)行計量統(tǒng)計分析，該領(lǐng)域的發(fā)展與國家頒布的相關(guān)政策法規(guī)休戚相關(guān)；研究歷程主要分為萌芽期、快速增長期、穩(wěn)定發(fā)展期3個階段，且發(fā)文量持續(xù)增長，土壤重金屬風(fēng)險評價研究領(lǐng)域具有較為廣闊的發(fā)展前景。

（2）研究土壤重金屬風(fēng)險評價的科研人員和研究機(jī)構(gòu)不斷發(fā)展壯大，何騰兵、麥麥提吐爾遜·艾則孜、艾爾瓦爾·買買提、阿吉古麗·馬木提、馬建華是該領(lǐng)域不同研究階段的重要學(xué)者，陜西師范大學(xué)、新疆師范大學(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)等機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域具有較強(qiáng)的學(xué)術(shù)影響力，但應(yīng)加強(qiáng)學(xué)者以及研究單位間的溝通交流，以獲得新生力量和智庫資源，碰撞出學(xué)術(shù)新火花。

（3）運(yùn)用CiteSpace軟件的被引分析、關(guān)鍵詞分析以及突現(xiàn)詞探測算法功能，結(jié)果表明“土壤”、“重金屬”、“污染評價”、“生態(tài)風(fēng)險”與“風(fēng)險評價”等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次較高，屬于熱點(diǎn)方向，最新研究前沿表明：耕地土壤風(fēng)險評估是未來持續(xù)發(fā)展的研究方向。

4.2 展望

土壤重金屬風(fēng)險評價問題在我國已經(jīng)受到廣泛關(guān)注，隨著研究的不斷深化細(xì)化、評價目的以及研究尺度的不同，未來在土壤重金屬風(fēng)險評價研究領(lǐng)域應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下內(nèi)容：根據(jù)不同區(qū)域耕地特點(diǎn)、土壤類型分布特征、區(qū)域不同性別、年齡段的人體特征以及城鄉(xiāng)不同土地利用類型等，不斷調(diào)整和優(yōu)化空間評價模型參數(shù)，最終在全國范圍內(nèi)分別構(gòu)建適用于不同地區(qū)、不同研究尺度、不同土地利用類型和不同性別、年齡段的風(fēng)險評價模型；充分運(yùn)用人工智能技術(shù)、GIS可視化技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析等新方法新技術(shù)以及研發(fā)運(yùn)用跨學(xué)科領(lǐng)域間的交流合作等為代表的新的判源分析技術(shù)，提高土壤重金屬源解析、時空分布以及風(fēng)險評價等方面研究的準(zhǔn)確性；目前，國內(nèi)學(xué)者針對土壤-農(nóng)作物重金屬風(fēng)險評價研究報道相對較多，但是針對“水-土-氣-農(nóng)作物”循環(huán)系統(tǒng)下的重金屬污染風(fēng)險評價研究相對較少，因此，開展重金屬元素在“水-土-氣-農(nóng)作物”循環(huán)系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理模型研究，并進(jìn)行健康風(fēng)險評價是相關(guān)科研工作者應(yīng)當(dāng)關(guān)注的熱點(diǎn)話題。