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土壤污染防治研究發(fā)展態(tài)勢(shì)報(bào)告:國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與中美科學(xué)基金項(xiàng)目分析

分類:固廢觀察 > 土壤修復(fù)    發(fā)布時(shí)間:2018年3月22日 12:39    作者:環(huán)境修復(fù)論壇 中國(guó)環(huán)聯(lián)    文章來(lái)源:

隨著土壤長(zhǎng)期以來(lái)實(shí)施“高投入、高產(chǎn)出”的粗放型發(fā)展模式,農(nóng)業(yè)作物高產(chǎn)量的背后隱藏的是土地資源的高消耗和環(huán)境的高污染。本文通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的分析方法對(duì)土壤污染防治領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析,為土壤污染防治問(wèn)題的深入研究提供一定的參考。

                                                                                                               來(lái)源:農(nóng)業(yè)知庫(kù)/中國(guó)農(nóng)科院信息所

土壤污染防治研究

近年來(lái),“鎘大米”、“血鉛超標(biāo)”等事件進(jìn)入了公眾的視野,使人們?cè)絹?lái)越重視土壤污染問(wèn)題,人們迫切希望土壤污染問(wèn)題能夠得到有效的改善。

隨著人類工業(yè)化的深入發(fā)展,土壤的生態(tài)環(huán)境正處于不斷惡化的過(guò)程,而作為解決糧食問(wèn)題的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地也同樣面臨著污染危機(jī),隨著土壤長(zhǎng)期以來(lái)實(shí)施“高投入、高產(chǎn)出”的粗放型發(fā)展模式,農(nóng)業(yè)作物高產(chǎn)量的背后隱藏的是土地資源的高消耗和環(huán)境的高污染,農(nóng)藥、化肥等農(nóng)業(yè)投入品的過(guò)度使用以及對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物的不合理處置,故而引發(fā)了水污染、大氣污染、固廢棄物污染、土壤的污染等等,影響著農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全,威脅著人們的身體健康。

本文通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的分析方法對(duì)土壤污染防治領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析,為土壤污染防治問(wèn)題的深入研究提供一定的參考。

國(guó)際土壤污染防治研究現(xiàn)狀分析

01.國(guó)際論文數(shù)量變化及類型分析

在此次統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi),據(jù)檢索結(jié)果,WOS核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)共收錄了土壤污染防治方面的文獻(xiàn)共9323篇(類型分布見圖1),從2012年到 2016年,論文的數(shù)量呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢(shì)(見圖2),文獻(xiàn)量總體的變化說(shuō)明在國(guó)際上,學(xué)術(shù)界對(duì)土壤污染防治領(lǐng)域給予高度關(guān)注,并開展了大量研究工作。


圖1 土壤污染防治方面的文獻(xiàn)類型分布


 圖2土壤污染防治相關(guān)研究歷年發(fā)文趨勢(shì)(2012-2016)

02.重點(diǎn)國(guó)家分析

根據(jù)WOS檢索結(jié)果,全世界共有144國(guó)家或地區(qū)發(fā)表了土壤污染防治領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)。其中論文數(shù)量排名在前TOP 10的國(guó)家(詳見表1)共發(fā)表了5760篇文獻(xiàn),占總量的63.25%。我國(guó)在論文數(shù)量上占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),2012年—2016年共發(fā)表論文2410篇,位居榜首。


表1 論文數(shù)量排名前10位的國(guó)家(2012-2016年)發(fā)文情況

03.國(guó)際高發(fā)文期刊分析

根據(jù)檢索結(jié)果,全球共有736種期刊發(fā)表了土壤污染防治領(lǐng)域的相關(guān)論文,該領(lǐng)域內(nèi)發(fā)文量居前10位的期刊如下(表2)。這10種期刊的總發(fā)文量為1157篇,占總量比例為26.25%,平均影響因子3.485。其中,荷蘭占據(jù)4席,美國(guó)占據(jù)3席,英國(guó)占據(jù)2席,德國(guó)占據(jù)1席。并且,影響因子前三名也均屬荷蘭。發(fā)文最多的期刊是德國(guó)的《ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH》,影響因子最高的期刊是荷蘭的《ENVIRONMENTAL MONITORING AND ASSESSMENT》。由此可見,在土壤污染防治相關(guān)領(lǐng)域中,荷蘭期刊已達(dá)較高的學(xué)術(shù)水平。


表2 世界土壤污染防治論文高發(fā)文期刊top 10

04.國(guó)際重要機(jī)構(gòu)分析

全球共有5420家科研機(jī)構(gòu)或單位發(fā)表了土壤污染防治領(lǐng)域的文獻(xiàn),發(fā)文量位居前10名的機(jī)構(gòu)或單位以科研機(jī)構(gòu)或者大學(xué)為主(見圖3),共發(fā)表1873篇文獻(xiàn),占該領(lǐng)域發(fā)文總量的20.56%。這10家機(jī)構(gòu)中,中國(guó)機(jī)構(gòu)和美國(guó)機(jī)構(gòu)數(shù)量最多,各有3個(gè),法國(guó)的機(jī)構(gòu)有2個(gè),西班牙和印度機(jī)構(gòu)各有1個(gè)。其中中國(guó)科學(xué)院是發(fā)文數(shù)最多的機(jī)構(gòu)。


圖3 全球土壤污染防治發(fā)文量位居前10位的機(jī)構(gòu)發(fā)文情況(2012-2016年)

05.基于VOSviewer的土壤污染防治研究熱點(diǎn)分析——WOS數(shù)據(jù)

將web of science 上檢索到的9323條英文數(shù)據(jù)導(dǎo)入VOSviewer,共分析了491個(gè)關(guān)鍵詞,得出的高頻關(guān)鍵詞見表3。據(jù)統(tǒng)計(jì),soil(土壤),heavy-metals(重金屬),出現(xiàn)頻次最高,可見重金屬的污染防治一直是領(lǐng)域的關(guān)注重點(diǎn)。degradation(退化)排名第四,反映出近5年來(lái)土壤退化問(wèn)題備受關(guān)注。此外,植物修復(fù)和微生物修復(fù)也是近來(lái)的研究熱點(diǎn)。


表3 土壤污染防治領(lǐng)域外文關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次信息(TOP 20)

關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識(shí)圖譜和熱點(diǎn)圖分別見圖4和圖5,可以發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)集中于面源污染(water,nonpoint-source pollution)、重金屬防治(heavy-metals)、生物修復(fù)(biodegradation,bioremediation)、植物修復(fù)(plants,phytoremediation)、微生物修復(fù)(bacterial community)等方面,對(duì)比化學(xué)修復(fù)和物理修復(fù),近幾年科學(xué)家們更關(guān)注綠色環(huán)保的生物修復(fù)技術(shù),并出現(xiàn)了一些修復(fù)技術(shù)手段的交叉融合使用。在地域方面,發(fā)展中國(guó)家如中國(guó)和印度國(guó)家的土壤污染狀況受到更高的關(guān)注。


圖4 英文關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識(shí)圖譜


圖5 土壤污染防治領(lǐng)域2012-2016年外文文獻(xiàn)研究熱點(diǎn)密度視圖(2012-2016)

國(guó)內(nèi)土壤污染防治研究現(xiàn)狀分析

01.國(guó)內(nèi)論文發(fā)文量變化趨勢(shì)

據(jù)統(tǒng)計(jì),中國(guó)知網(wǎng)收錄的近5年土壤污染防治核心期刊文獻(xiàn)共2345篇,年度發(fā)文量總體呈上升趨勢(shì)(見圖6),上升率由2012年的16.38%升至2016年的23.32%,高出了6.94%,從年度論文數(shù)量的變化中可以看出我國(guó)學(xué)術(shù)界對(duì)土壤污染防治的關(guān)注度上升,說(shuō)明我國(guó)科研人員越來(lái)越重視土壤污染防治的研究。


圖6 我國(guó)土壤污染論文數(shù)量年度變化趨勢(shì)(2012年-2016年)

02.國(guó)內(nèi)高發(fā)文期刊分析

據(jù)統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)發(fā)表土壤污染防治論文數(shù)量排名前10位的期刊如表4所示?!掇r(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》載文量最高,共148篇,占總發(fā)文量的6.31%;而《環(huán)境工程學(xué)報(bào)》以113篇的載文量,位居第二,其論文數(shù)量占總發(fā)文量的4.82%;《環(huán)境科學(xué)》以第二名6篇之差位列第三,共107篇,占總發(fā)文量的4.56%。

《環(huán)境科學(xué)》的影響因子位居TOP10高發(fā)文期刊的榜首——復(fù)合影響因子為2.870,載文量以107篇位列第三。該期刊創(chuàng)刊于1976年,是我國(guó)環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域最早創(chuàng)刊的學(xué)術(shù)性期刊,并在國(guó)內(nèi)外科技界有較大影響,被國(guó)內(nèi)外很多重要檢索系統(tǒng)收錄,如EI、MEDLINE、CSTPCD、維普等。


表4 我國(guó)發(fā)表土壤污染論文數(shù)量排名前10位的期刊(2012-2016年)

03.國(guó)內(nèi)重要機(jī)構(gòu)分析

截至2016年發(fā)表的土壤污染防治相關(guān)研究論文中,發(fā)文量位居前20位的科研機(jī)構(gòu)或單位見表5。中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所發(fā)文量101篇,以絕對(duì)性優(yōu)勢(shì)居榜首,四川農(nóng)業(yè)大學(xué)以63篇發(fā)文居第二,南京農(nóng)業(yè)大學(xué)以7篇之差位列第三。前20位的機(jī)構(gòu)中,共有10所高校入圍,其中4所是農(nóng)業(yè)類院校;科研機(jī)構(gòu)有9個(gè)入圍??梢?,高校和科研機(jī)構(gòu)是我國(guó)研究土壤污染防治的主力軍。


表5 我國(guó)土壤污染防治論文數(shù)量排名前20位機(jī)構(gòu)的發(fā)文情況(2012-2016年)

04.基于VOSviewer的轉(zhuǎn)基因作物研究熱點(diǎn)分析——CNKI數(shù)據(jù) 

將中國(guó)知網(wǎng)收錄的近5年土壤污染防治核心期刊文獻(xiàn)2345篇導(dǎo)入VOSiewer,分析后得出的高頻關(guān)鍵詞見下表。由表6可見,出現(xiàn)頻次最高的是重金屬,出現(xiàn)了454次,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他關(guān)鍵詞,出現(xiàn)頻次排名第二和第三分別是土壤和植物修復(fù)。由此可見,我國(guó)在土壤污染防治研究領(lǐng)域,關(guān)注最多的是重金屬污染的植物修復(fù)與生物修復(fù)技術(shù)研究,與之前分析的國(guó)際研究熱點(diǎn)吻合。


表6 土壤污染防治領(lǐng)域中文關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次信息(TOP 20)

中文關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識(shí)圖譜和熱點(diǎn)圖分別見圖7和圖8,可以發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)集中在土壤重金屬防治技術(shù)研究,包括鎘、鉻、鋅、鉛、砷和汞及持久性有機(jī)污染物,特別是多環(huán)芳烴等的防治技術(shù)研究。在包含植物修復(fù)與微生物修復(fù)的生物修復(fù)技術(shù)研究方面熱度較高。


圖7  中文關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識(shí)圖譜


圖8  中文文獻(xiàn)研究熱點(diǎn)密度視圖

中美科學(xué)基金項(xiàng)目分析

由來(lái)

20世紀(jì)80年代初,為推動(dòng)我國(guó)科技體制改革,變革科研經(jīng)費(fèi)撥款方式,中國(guó)科學(xué)院89位院士(學(xué)部委員)致函黨中央、國(guó)務(wù)院,建議借鑒國(guó)際成功經(jīng)驗(yàn),設(shè)立面向全國(guó)的自然科學(xué)基金,得到黨中央、國(guó)務(wù)院的首肯。隨后,在鄧小平同志的親切關(guān)懷下,國(guó)務(wù)院于1986年2月14日批準(zhǔn)成立國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)(NSFC)。

30多年來(lái),國(guó)家自然科學(xué)基金堅(jiān)持支持基礎(chǔ)研究,逐漸形成和發(fā)展了包括探索、人才、工具、融合四大系列組成的資助格局。探索系列主要包括面上項(xiàng)目、重點(diǎn)項(xiàng)目、應(yīng)急管理項(xiàng)目等;人才系列主要包括青年科學(xué)基金、地區(qū)科學(xué)基金、優(yōu)秀青年科學(xué)基金、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、創(chuàng)新研究群體、海外及港澳優(yōu)秀學(xué)者項(xiàng)目、外國(guó)青年學(xué)者研究基金等;工具系列主要包括國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目、相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與共享資源平臺(tái)建設(shè)等;融合系列主要包括重大項(xiàng)目、重大研究計(jì)劃、聯(lián)合基金項(xiàng)目、國(guó)際合作項(xiàng)目、科學(xué)中心項(xiàng)目等。

NSFC項(xiàng)目情況

01.經(jīng)費(fèi)年度趨勢(shì)

通過(guò)統(tǒng)計(jì)2007-2016十年內(nèi)我國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金的項(xiàng)目數(shù)據(jù),可知土壤污染防治領(lǐng)域的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)在2007-2010年呈穩(wěn)步上升趨勢(shì),2010年申請(qǐng)通過(guò)的項(xiàng)目達(dá)峰值547個(gè),2011年有所回落,2012年又激增到390個(gè),之后幾年呈現(xiàn)了下降趨勢(shì),2016年僅通過(guò)55個(gè)項(xiàng)目,經(jīng)費(fèi)也隨之下降,如圖9所示。


圖9:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)年度趨勢(shì)圖(2007-2016)

成因分析:2013年起基金委為了提高申請(qǐng)書的質(zhì)量出臺(tái)了新政策,《2013年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》規(guī)定一、連續(xù)兩年申請(qǐng)面上項(xiàng)目不過(guò),停一次;二、嚴(yán)格人員限制,上年(已獲得科學(xué)基金資助(不包括一年期資助項(xiàng)目)的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人當(dāng)年不得申請(qǐng)同類型項(xiàng)目。因此導(dǎo)致近幾年申請(qǐng)通過(guò)的資助經(jīng)費(fèi)呈下降走勢(shì)。 

02.項(xiàng)目類型分布

通過(guò)項(xiàng)目數(shù)據(jù)分析(見圖10),土壤污染防治領(lǐng)域在面上項(xiàng)目獲得的經(jīng)費(fèi)十年總經(jīng)費(fèi)額度排名第一,共計(jì)4.35億元,青年科學(xué)基金項(xiàng)目排名第二,約為2.13億元。排名第三位的為重點(diǎn)項(xiàng)目,共計(jì)1.02億元。面上項(xiàng)目是相對(duì)于重點(diǎn)項(xiàng)目而言,由于選題廣泛所以占比比其他類型要高。但是由于2013年起基金委出臺(tái)新政策,嚴(yán)格把控項(xiàng)目質(zhì)量。因此導(dǎo)致近幾年資助經(jīng)費(fèi)呈下降走勢(shì)。 


圖10  國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助經(jīng)費(fèi)對(duì)比圖 (2007-2016年)

通過(guò)項(xiàng)目類型對(duì)比圖(見圖11)可以看出2012年以后,由于申請(qǐng)政策的變化,土壤污染防治領(lǐng)域?qū)徟ㄟ^(guò)的項(xiàng)目相較前五年明顯下降。近五年,面上項(xiàng)目變化趨勢(shì)不大。


圖11  國(guó)家自然科學(xué)基金基金類型資助經(jīng)費(fèi)年度對(duì)比圖(2007-2016年)

03.研究機(jī)構(gòu)

根據(jù)統(tǒng)計(jì),本領(lǐng)域申請(qǐng)年份在2007年至2016年間,共有452個(gè)機(jī)構(gòu)申請(qǐng)了我國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金。其中申請(qǐng)數(shù)量超過(guò)32個(gè)排名前10位的機(jī)構(gòu)獲得經(jīng)費(fèi)共計(jì)34962.3萬(wàn)元,占比為32.78%,如表7所示。 


表7:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目申請(qǐng)機(jī)構(gòu)排名TOP10 

美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金

美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(National Science Foundation,NSF), 成立于1950年。作為美國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究的主要資助機(jī)構(gòu),美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)也是世界上最發(fā)達(dá)國(guó)家的科技管理機(jī)構(gòu),其支持的基礎(chǔ)性研究已經(jīng)激發(fā)許多重要的技術(shù)革命,在國(guó)際科技發(fā)展中具有引領(lǐng)作用。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金的計(jì)劃分為基礎(chǔ)研究計(jì)劃、科學(xué)教育計(jì)劃、應(yīng)用研究計(jì)劃、有關(guān)科學(xué)政策的計(jì)劃、國(guó)際合作計(jì)劃5類。

NSF項(xiàng)目情況

01.經(jīng)費(fèi)年度趨勢(shì)

通過(guò)項(xiàng)目數(shù)據(jù)分析(見圖12),在土壤污染防治領(lǐng)域,美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金資助經(jīng)費(fèi)在2007年至2009年呈現(xiàn)了穩(wěn)步遞增的趨勢(shì),2009年項(xiàng)目數(shù)量達(dá)到峰值30個(gè)。2010年出現(xiàn)拐點(diǎn),項(xiàng)目數(shù)量下降為8個(gè),2011年又開始回升,之后5年一直較為平穩(wěn),2016年有所增加,達(dá)到21個(gè)。


圖12:美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金項(xiàng)目資助經(jīng)費(fèi)年度趨勢(shì)圖(2007-2016)

02.資助類型分布

通過(guò)檢索土壤污染防治領(lǐng)域抽取到的美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金項(xiàng)目數(shù)據(jù)對(duì)比分析項(xiàng)目資助類型發(fā)現(xiàn),本領(lǐng)域主要集中在標(biāo)準(zhǔn)資助(Standard Grant)和持續(xù)資助(Continuing grant),其中2007年至2016年十年間,排名第一的標(biāo)準(zhǔn)資助經(jīng)費(fèi)約為3.112千萬(wàn)美元,全額資助(Fellowship)數(shù)量最少,僅為22.66萬(wàn)美元,如表8所示。 


表8  美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金項(xiàng)目資助類型經(jīng)費(fèi)表(2007-2016年) 

通過(guò)項(xiàng)目類型對(duì)比圖(見圖13)可以發(fā)現(xiàn)土壤污染防治領(lǐng)域在2009年持續(xù)資助(Continuing grant)類型資助的力度達(dá)到峰值,后有所回落。近五年,標(biāo)準(zhǔn)資助(Standard Grant)力度加大,呈現(xiàn)平穩(wěn)增長(zhǎng)。 


圖13:美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金項(xiàng)目資助類型經(jīng)費(fèi)對(duì)比圖

03.研究機(jī)構(gòu)

根據(jù)統(tǒng)計(jì),本領(lǐng)域申請(qǐng)年份在2007年至2016年間,共有135個(gè)機(jī)構(gòu)申請(qǐng)了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金。其中申請(qǐng)數(shù)量超過(guò)2個(gè)的機(jī)構(gòu)有14個(gè)獲得經(jīng)費(fèi)約為1496.8萬(wàn)美元,如表9所示。


表9:美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金項(xiàng)目申請(qǐng)機(jī)構(gòu)排名表

近年來(lái)伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,土壤污染面積不斷增加,土壤污染引發(fā)的群體性事件和農(nóng)產(chǎn)品安全問(wèn)題不斷增多,土壤污染防治引起全球的廣泛關(guān)注??茖W(xué)家們?cè)谕寥牢廴痉乐闻c修復(fù)方面進(jìn)行了重要的探索。

在過(guò)去幾十年來(lái),美國(guó)、日本、歐洲制定了大量的土壤污染防治計(jì)劃,各國(guó)資助研究了大量的土壤防治修復(fù)技術(shù),通過(guò)前面的文獻(xiàn)計(jì)量分析美國(guó)在土壤防治領(lǐng)域的英文SCI發(fā)文,總被引頻次遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他各國(guó),在土壤污染防治技術(shù)方面投入了大量研究工作,在國(guó)際上具有引領(lǐng)作用。

我國(guó)作為土壤污染防治領(lǐng)域研究的重要參與者,雖然研究起步較晚,但是近幾年我國(guó)科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、環(huán)境保護(hù)部、農(nóng)業(yè)部等部門有計(jì)劃地部署了一些土壤污染防治研究項(xiàng)目、重大研發(fā)計(jì)劃及重點(diǎn)項(xiàng)目等,有力促進(jìn)和帶動(dòng)了土壤污染防治與土壤修復(fù)技術(shù)的研究發(fā)展??茖W(xué)家們?cè)趧?chuàng)新土壤修復(fù)技術(shù)體系研究的同時(shí),還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法與土壤環(huán)境評(píng)價(jià)技術(shù)以及土壤環(huán)境監(jiān)管方面的研究工作,以改善和保護(hù)我國(guó)的土壤污染問(wèn)題。


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