基于Citespace的土壤重金屬污染評價研究文獻計量分析

黃偉華，王 萍

(曲阜師范大學地理與旅游學院，山東日照 276800)

隨著工業化和城鎮化的快速發展，土壤受到不同程度的重金屬污染。土壤重金屬具有難降解、潛伏期長和毒性大等特點，不僅使農作物的產量和品質下降，而且會通過攝入和皮膚接觸等途徑進入人體，對人們的身體健康造成嚴重危害，引發癌癥或者其他疾病。在世界范圍內，由于土壤重金屬污染集中爆發的社會群體性事件是普遍現象，如中國的“鎘大米”和“血鉛”事件、日本的“水俁病”和骨痛病事件以及羅馬尼亞境內的污染多瑙河事件。重金屬污染事件頻發，嚴重影響社會和諧穩定和經濟平穩較快發展，各國各級政府高度重視土壤重金屬污染狀況排查與治理工作。丹麥、日本和美國等國家均較早地制定了一系列較為詳細且具備可操作性的土壤環境管理法規和標準，近年來我國土壤污染防治工作的法律手段得到加強，人們土壤污染防治意識逐漸提高。中國生態環境部公布的《2019中國生態環境狀況公報》顯示，影響農用地土壤環境質量的主要污染物是重金屬，其中鎘為首要污染物；十九屆五中全會提出“十四五”時期經濟社會要推動綠色發展，持續減少主要污染物排放總量，改善生態環境。為管控土壤污染風險，保障公眾健康，推動生態文明建設，國家相繼頒布了《中華人民共和國土壤污染防治法》《土壤環境質量 農用地污染風險管控標準(試行)》(GB 15618—2018)和《土壤環境質量 建設用地污染風險管控標準(試行)》(GB 36600—2018)等一系列的法律法規，較為詳細地規定了土壤重金屬污染防治的具體措施和法律責任。

土壤重金屬污染已經成為全球主要環境生態問題之一，國內外學術界也越來越多關注土壤重金屬污染評價或評估，如王信凱等分析蘇州市農田土壤污染狀況，發現Cd和Hg污染較為嚴重，農業和工業活動是研究區土壤重金屬積累的主要原因；王昌宇等發現雄安新區某金屬冶煉廠土壤重金屬對兒童具有較高的健康風險，土壤污染來源主要是冶煉活動和地下水灌溉；Kamani等分析伊朗扎黑丹市78份街道塵土，結果表明幾乎所有采樣的城市土地利用類型都富含重金屬，重金屬污染來源為人類活動?；跀祵W和統計學的文獻計量方法，能夠定量化闡明具體時間范圍內某一研究領域的發展趨勢，在分析研究內容、方法、熱點與趨勢等方面具有一定的優勢。鑒于此，筆者運用Citespace可視化分析軟件，以“土壤重金屬污染評價”為主題詞檢索，通過處理大量有關文獻，獲得研究分析主題的知識圖譜，可視化地展示土壤重金屬污染評價研究領域知識，旨在使相關研究人員直觀地了解和把握該領域的研究態勢及未來發展趨勢，更好地完成未來有關的研究工作。

1 數據來源與研究方法

該研究分析所用文獻數據來源于WOS核心數據庫和CNKI數據庫，均以主題詞為檢索項。在CNKI數據庫中，檢索條件以“土壤重金屬”AND“污染評估”OR“污染評價”進行高級檢索，發表時間設置為2002-01-01至2020-12-31，語言類型設置成中文，檢索獲得3 293篇文獻，刪去檢索結果中無作者文獻、書評、學術成果介紹、會議介紹及與主題不相關文獻，最后在CNKI數據庫篩選出相關文獻3 067篇；外文文獻數據選取自美國科學信息研究所WOS數據庫中核心合集，主題詞選擇“soil” AND “ Trace element*” OR“ heavy metal*”AND“pollution assessment”OR“pollution evaluation”OR“contamination evaluation”OR“contamination assessment”，時間跨度為2002—2020年，去重后獲得4 964篇文獻。數據下載日期是2021年5月17日。

目前繪制知識圖譜的軟件有很多，如CiteSpace、UCINET和VOSviewer等，各個軟件都有自身獨特的優勢，其中Citespace是美國德雷塞爾大學(Drexel University)信息科學與技術學院陳超美教授聯合大連理工大學開發的一款基于Java程序的文獻計量分析軟件，能夠清晰地呈現學科主題間的關系，在分析學科研究前沿及動態發展規律上具有優勢，且可以高效地處理大量數據。隨著Citespace算法和功能的不斷優化，目前已經被應用于醫學、計算機科學和醫學等60多個領域。因此，該研究借助Citespace(5.7 R5版本)軟件，利用其強大的數據挖掘、科學計量和圖形繪制功能完成作者合作網絡分析、研究機構分析及關鍵詞共現分析，分析國內外土壤重金屬污染評估研究現狀、熱點領域及未來發展態勢。具體操作步驟如下：啟用5.7 R2版本的WOS和CNKI數據分析板塊，時間切割分區設置為1 a，設置時間跨度為2002—2020年，選擇每年出現頻次最高的前30個數據，其他為系統默認，分別選擇“作者”“機構”“關鍵詞”為網絡節點類型，依次進行作者合作網絡分析、機構分析和關鍵詞共現分析，并生成可視化知識圖譜。

2 結果與分析

對2002—2020年土壤重金屬污染評價研究的中外文獻發文量的年變化進行分析(圖1)，2014年以后，土壤重金屬污染評價研究的外文文獻年發文量增加態勢明顯，從2013年的254篇增加到2020年的955篇；中文文獻年發文量總體呈現緩慢增長的趨勢，個別年份文獻數量有所下降，但仍高于200篇。整體數據表明，土壤重金屬污染評價研究越來越得到國際學術界重視，科研成果數量遞增。

圖1 2002—2020年土壤重金屬污染評估研究中外文文獻發文量Fig.1 Number of published articles on the evaluation of soil heavy metal pollution during 2002-2020

利用Citespace對研究對象的中外文文獻發文機構進行分析(表1)，在WOS核心合集數據庫中，發文數量排名前10名的機構中國研究機構占8個，表明我國學者在國外發表文獻量龐大，在國際研究領域中占據重要地位。其中，中國科學院中心度最高，是北京師范大學的11.25倍，表明其在土壤重金屬污染研究領域比較活躍，與國內外相關科研機構之間共被引關系較多，與國內外科研機構的學術交流合作比較密切，研究成果的國際影響力較強。中國科學院也是國內發文量最高的機構，但是國內各科研機構合作網絡分析結果較為離散，即中國科研機構之間在土壤重金屬污染評價研究領域交流合作較少，今后應當加強優勢互補，在國內形成濃厚學術合作氛圍。

表1 土壤重金屬污染評價研究發文量前10位機構排名

對外文作者進行分析得到共引作者圖譜(圖2A)，圖中的節點越大表示作者發文數量越多，網絡密度越大，說明作者間交流合作更密切。圖譜共有662個節點，976個連接，網絡密度為0.004 5，說明外文作者間的學術交流合作較少。發文量最多的作者是卡菲爾-艾哈邁德(Kafeel Ahmad)和盧新衛(XinWei Lu)，均為26篇，其次是扎法爾-伊克巴爾-汗(Zafar Iqbal Khan)、高博(Gao Bo)和曾光明(GuangMing Zeng)等，前10位作者發文次數在12次及以上，占到所有作者總發文次數的3.74%，表明土壤重金屬污染評價研究領域，作者集中度并不高。大部分學者之間有一定的聯系，形成了人數不多、較為固定的學術團體，但是學術團體間的連線整體上并不多，核心網絡大體形成但不顯著。

對國內發文作者進行分析得到作者合作網絡圖譜(圖2B)，圖譜中共有711個節點和1 013個連接，網絡密度為0.004。大部分學者之間存在合作關系，從而形成了較為固定的群體結構，比較集中的作者群有楊波、宋鳳敏、同延安和趙佐平團隊以及何騰兵、林昌虎團隊。從作者群體來看，呈現“總體分散，局部集中”的特征，作者群間學術聯系較弱，且研究團隊一般由同一機構內成員構成，缺乏作者個體之間、不同機構之間的合作。

圖2 土壤重金屬污染評估研究中外文作者合作網絡Fig.2 Cooperative networks of foreign language and Chinese authors on the evaluation of soil heavy metal pollution

關鍵詞是文獻作者對于研究內容的高度概括和凝練，是文章的核心所在。關鍵詞出現的頻次越高，表明相關的研究成果數越多，研究內容的集中性也就越強。通過對某一領域相關文獻的關鍵詞在不同時期的出現頻次分析，有助于反映相關研究領域的發展方向，探測研究重點和熱點問題。

將可視化分析近19年來國內外土壤重金屬污染評價領域中的關鍵詞共現網絡，以期獲得2002—2020年時間段內該研究領域的研究熱點和發展方向，并且明確重金屬污染評價方法和手段的演變過程。

外文文獻關鍵詞聚類分析。將WOS文獻數據導入Citespace軟件中，該研究處理選擇為Title、Abstract、Author Keywords(DE)和Keywords Plus(ID)；節點類型為Keyword，提取每個時區中被引頻次最高的50個關鍵詞，剪切選擇Pathfinder、Pruning sliced networks和Pruning the merged network，剔除沒有實際意義的關鍵詞，結合關鍵詞不同時間段出現頻率的高低，將研究時間分為2002—2011、2012—2016、2017—2020年，最后形成外文關鍵詞共現圖譜(圖3)。每個圓形節點代表關鍵詞，節點越大這個關鍵詞出現的頻次越多，表明其為土壤重金屬污染評價研究的熱點領域。由圖3A可知，2002—2011年間關鍵詞共形成7個聚類，分別為“印度”“生物監測”“多元統計”“可移動性”“硫鐵礦”“基因毒性”和“連續提取”。多元統計分析方法，如污染指數法在土壤重金屬污染評價方法領域得到較為廣泛的應用，汞(mercury)為出現頻率較高的重金屬元素，成為當時的研究熱點，研究區域主要集中在城市、礦區和農田；鑒于微量重金屬進入生物體內累積(bioaccumulation)即可對生物體基因造成損傷或者使毒性相關基因濃度發生變化，因此生物監測受到研究者的廣泛重視，利用生物標志物的敏感性評估重金屬元素早期環境風險的研究成果較多。圖3A還反映出與之前以重金屬總量評價土壤環境質量不同，相關研究領域的學者們對分級提取(sequential extraction)研究給予更多關注，與之相對應的有分級(fractionation)、質量(quality)等關鍵詞，這與研究人員對重金屬的形態影響重金屬的毒性以及環境行為的認知密切相關，形態分析法的引入為重金屬污染評價的科學性、準確性提供了有力支撐。

2012—2016年該領域國際文章研究熱點關鍵詞聚類如圖3B所示，聚類分別為“環境監測”“健康風險”“街道塵土”“目標危險系數”“土壤污染”“背景水平”“因子分析”和“農業土壤”。人體健康風險評價為本時間段主要評價方法，采用目標危險系數(target hazard quotient)對人體健康風險進行評價的應用逐漸增加，表明土壤重金屬污染評價逐漸與人體健康相關聯，污染評價從重金屬含量超標過渡到人體危害程度；除汞外，鉻(chromium)、銅(copper)2種金屬離子也受到研究者的廣泛重視；多元統計分析中的因子分析開始得到廣泛的應用，結合污染指數(pollution index)較為全面地展現和描述重金屬污染特征和來源；與前10年相比，重金屬污染評估對象范圍進一步擴大，農業土壤(agricultural soil)和街道塵土(street dust)形成相應的聚類；背景值指未受或受人類活動影響較小的土壤環境本身的化學元素的組成及其含量，土壤中重金屬背景水平(background levels)的測定是正確評價污染程度的關鍵，現有背景水平適宜性研究也已展開，其具有重要的理論及現實意義。

2017—2020年聚類結果如圖3C所示，聚類分別為“汞”“pm10”“土壤質量”“富集因子”“氧化應激”“環境評價”和“黃河三角洲”。富集因子(enrich factor)方法能夠評價人類活動對于土壤元素富集程度的影響，該聚類的出現一方面表明研究學者關注重金屬積累過程中人為輸入和自然形成的區分和判別，另一方面也說明隨著學科發展演進，環境污染的評價手段逐漸多樣化；“pm10”在此階段形成聚類，與之相聯系為大氣污染(air pollution)和多環芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbon)等關鍵詞，說明研究人員已經認識到大氣顆粒物沉降是土壤重金屬污染的重要源頭。人類活動，如燃煤和和汽油排放，不僅會造成土壤重金屬過量，而且還會產生具有致癌性的多環芳烴(PAH)，嚴重威脅人類健康，因此重金屬和PAH共同研究和空間上的相互影響成為熱點；氧化應激(oxidative stress)是生物體對重金屬毒性作用產生的一種以出現大量酶類和中間氧化產物為特征的反應，其對金屬積累狀態的響應為評估重金屬污染提供了一個相關工具。此外，聚類中還出現了之前較少的研究對象，作為中國最完整的河口濕地，黃河三角洲(Yellow River delta)面臨著由工業活動帶來的重金屬污染壓力，得到研究人員的廣泛重視。

圖3 不同時間段國際該領域期刊論文關鍵詞共現關系Fig.3 Keyword co-occurring networks of international articles in related fields of different time periods

中文文獻關鍵詞聚類分析。借助CiteSpace 對CNKI的2002—2020年檢索結果進行關鍵詞共現分析，以明確中國學者在土壤重金屬污染評價方面的發展方向及不同時期的熱點主題，通過軟件聚類功能得到相應圖譜(圖4)。

2002—2011年關鍵詞共現聚類結果如圖4A所示，形成“土壤污染”“重金屬污染”“單因子污染指數”“農用地”“cd”和“冶煉廠”6個主要聚類圈。在圖中除關鍵詞土壤污染、重金屬污染、土壤環境質量外，零星出現了健康風險評價、生態風險評價和地統計學等評價方法，說明各污染評價方法在此時已經得到運用，但尚不成體系，也沒能形成主流方法，代表土壤重金屬含量超標程度的單因子污染指數和內梅羅綜合污染指數成為本時間段主要評價方法；農用地，尤其是農田土壤和冶煉廠成為土壤重金屬污染評價的主要對象，重金屬元素Cd成為當時研究熱點。此外，重金屬形態分析已引起中國學者的興趣，相關研究成果數量增加。

2012—2016年聚類結果如圖4B所示，聚類分別為“形態”“風險評價“地統計學”“耕地土壤”“污染評價”和“潛在生態危害指數法”?；趯χ亟饘傩螒B結構影響其在土壤中的遷移、轉換和生物利用有效性這一認識，研究人員尤其關注重金屬形態相關研究；該階段各種污染評價方法應用普遍，風險評價成為主要研究方法，表明土壤重金屬污染評價具有與人體健康及生態效應相結合的趨勢，“來源分析”這一關鍵詞出現頻率較高，說明土壤污染評價手段逐漸豐富，有助于全面、有效地進行土壤污染評價和管控；“地統計學”形成一個重要的聚類，與此相關的關鍵詞為“空間分布”和“tucker3模型”，反映出依托于地理信息系統的土壤重金屬污染空間分布規律成為重要的研究方向，另外城市土壤和農田土壤等關鍵節點形成也說明研究對象土地利用類型的分化成為此時間段研究熱點。

圖4 不同時間段國內該領域期刊論文關鍵詞共現關系Fig.4 Keyword co-occurring networks of internal articles in related fields of different time periods

2017—2020年聚類結果如圖4C所示，分別為“土壤”“灰塵”“重金屬污染”“污染評價”“水稻土”和“土壤養分”。該階段重金屬污染空間分布和風險評價有所降低，“富集因子”“pmf”等評價方法在污染評價中的應用增多，這2種方法起初用于描述大氣顆粒物中元素富集程度和解析污染源，之后在土壤重金屬污染評價領域得到廣泛應用，說明為了學科研究取得更大的進展和豐富研究內容，除了積極創新技術和方法外，各個學科間技術的相互滲透與融合是必然的趨勢；“功能區”“水稻土”等關鍵詞的出現表明重金屬污染評價對象在城市和農田土壤的基礎上進一步分化，同時也意味著土壤污染研究向縱深化和精細化方向發展演進；土壤養分與土壤重金屬元素均影響農產品質量安全，因此將兩者結合進行土壤質量綜合評價和等級劃分以改善土壤肥力狀況和防治重金屬污染的研究受到學者們的重視。除關鍵詞聚類外，“灰塵”聚類的形成表明含有重金屬元素的顆粒物沉降是土壤污染的重要來源。

中外文文獻關鍵詞突現分析。突變詞語的偵測是Citespace 軟件的核心功能之一，即通過檢測研究相關詞頻變動趨勢顯著的主題詞確定和分析學科研究的時間變化趨勢以及前沿領域，從而使研究人員明確學科研究的最新動態，預測研究發展走向，確定未來亟待解決的問題。國內外土壤重金屬評價研究突現詞信息如圖5所示。

從外文文獻關鍵詞進行突現分析可以看出，2006—2015年期間，“地球化學(geochemistry)”和“連續提取法(sequential extraction procedure)”突現詞大量出現，表明在土壤重金屬評價研究的初期，多利用地球化學指數研究重金屬元素在地殼中的總含量以及土壤中重金屬元素的形態，總量法是最早被用于評估土壤重金屬環境影響的方法，但由于重金屬元素環境效應和生物效應主要由其化學活性來決定，所以總量法結果描述土壤重金屬污染程度并不準確；化學形態分析法依靠萃取劑獲取樣品中重金屬元素不同形態，進而確定其生物可利用性，說明重金屬環境效應研究中形態分析得到了重視，但在污染評價中如何將總量和形態結合起來進行評價是一個需要進一步解決的問題；2010—2015年期間，突現度較高的關鍵詞是“hong kong”和“marine sediment”，表明該時期研究前沿凝聚在沿海城市和海洋沉積物，地累積指數及富集因子指數成為該時期土壤重金屬污染評價研究的主要研究手段和方向，兩者被廣泛地用于評價研究區域土壤污染程度，其優點在于既能考慮到自然過程對地殼元素含量的影響，也關注了人類活動對重金屬污染的影響；2016—2018年期間，“China”呈現出較高突現度，說明中國作為世界上最大的發展中國家，工業化和城鎮化帶來的生態環境問題受到關注。今后，礦區的土壤重金屬污染生態風險評估及污染源的確定仍會是重要的研究方向。

中文文獻關鍵詞突現分析結果顯示，國內重金屬污染評價領域研究方向與國外有所不同，我國作為傳統的農業大國，土壤重金屬污染已經成為農業污染的重要一環。早期我國沒有重視農業生態環境安全問題，化肥和農藥的大量投入、污水灌溉等致使農業土壤中重金屬元素富集，一方面經由“土壤—作物—人體”途徑進入人體產生不良影響，另一方面通過“土壤—作物”途徑對我國糧食安全構成嚴重威脅。“菜園土壤”突現度較高，原因是2007—2009年是“菜籃子工程”快速發展階段，國內相關研究主題集中在菜園土壤環境質量，其本質也是糧食作物安全問題。2016年5月公布的“土十條”要求以農用地為重點，開展土壤污染狀況調查，并提出到2050年全面提高土壤環境質量，國家越來越重視農業土壤環境保護和治理工作，因此將農產品和土壤綜合考慮評價農用地土壤重金屬污染特征、健康風險評價以及來源解析仍舊是未來土壤重金屬污染領域的研究方向。

圖5 中外文文獻前15關鍵詞突現信息圖Fig.5 Top 15 Keywords with the strongest citation bursts about foreign language and Chinese articles

3 研究熱點展望

礦產資源開發給國家提供重要的戰略資源，為人們的生產和生活提供基本保障，但礦區土壤環境問題日益突出，選礦及冶煉過程中產生大量的尾礦、廢渣和廢水等，其中含有較多的重金屬元素通過風化、淋洗等方式向周邊或地下遷移，造成礦區及周圍大面積的土壤退化、耕地面積減少和嚴重的地下水污染。不合理的礦產開采使環境質量顯著降低，人們的生活與健康受到嚴重威脅，經濟發展不可持續，礦區土壤重金屬污染評價研究仍是今后的研究重點。

農用地污染源主要是農藥、污水灌溉、大氣沉降和采礦廢渣等，農用地重金屬污染對于生態環境、農產品質量安全及人體健康均構成嚴重威脅，制約了農業經濟的可持續發展。國際社會高度重視農業用地土壤環境質量，尤其是中國、印度和伊朗此類人口眾多的發展中國家，相關學術研究成果較多。我國耕地土壤受污染面積比率呈逐年上升趨勢，受污染面積呈擴大之勢，據《全國土壤污染狀況調查公報》調查結果顯示，中國耕地土壤環境質量堪憂，其點位超標率為19.4%，且污染類型以無機物為主。2020年的中央一號文件中提出了“穩步推進農用地土壤污染管控和修復利用”，2021年的中央一號文件中提出“推進土壤污染防治”，因此通過對農用地土壤重金屬污染進行調查與評價，有針對性地提出農用地土壤治理措施并制定防治土壤污染政策是今后研究的重要方向。

土壤鎘、汞、砷與鉛和鉻并稱“五毒元素”，鎘又被稱為“五毒之首”，是當今土壤重金屬污染中危害程度最大，也是污染面積最廣的重金屬元素。1955年日本富山縣神通川流域居民因長期飲用含鎘河水以及食用含鎘稻米出現“痛痛病”，對人們的生命產生嚴重的威脅，自此土壤鎘元素含量也成為該領域相關學者關注的焦點。汞是廣泛存在的工業污染物，土壤中的汞通過食物鏈進入人體并進行累積，低含量的鉛對人體的損害也是致命的，因土壤中的重金屬元素汞造成的社會食品安全事件不在少數。土壤As污染是全球性的環境問題，當重金屬積累到一定量后即會對農作物的產量和品質造成嚴重的危害，最終導致農作物枯萎死亡，間接對周邊環境和人們健康構成威脅。

環境風險評價是指人類正在進行的經濟活動、歷史遺留的污染場地或者未來活動所能引發的一系列對人身安全、社會經濟以及生態系統可能造成的影響和損失進行風險評估、決策和管理的過程，重金屬污染因自身毒性、不易分解、生物積累性及由此導致的對環境和人體產生的一系列損害而備受關注，土壤重金屬污染風險評價研究能夠有效預防污染場地對環境和人類健康產生的潛在危害，促進土壤資源的合理利用和社會的可持續發展。

目前，生態風險評價和健康風險評價是國內外應用較廣泛的環境風險評價方法，在土壤重金屬污染生態風險評價方面應用較多的研究方法主要是綜合污染指數法、地累積指數法、富集因子分析與潛在生態風險評價。潛在生態風險指數法是瑞典科學家Hakanson提出的評定湖泊重金屬污染狀況的方法，該生態風險評價法在重金屬污染評價領域得到廣泛應用，然而直接使用該方法用于土壤污染評價的適宜性仍有待商榷。首先，重金屬潛在生態危害的參比值為現代工業化前沉積物中重金屬含量的最高背景值。其次，該方法中重金屬的毒性響應系數來自對湖泊沉積物的分析，土壤的理化性質和空間分異規律與沉積物不同，而現在大多數文獻并沒有對重金屬元素的毒性響應系數進行修正，且已有研究表明，重金屬的生物毒性與其形態結構有密切聯系，因此應用重金屬總量確定生態風險可能會造成生態風險評價結果偏高等。已有學者計算Sb和Be的毒性系數，擴大了該風險評估工具的潛在應用范圍，還有部分學者構建了新的方法體系。總之，建立合理、有針對性的生態風險評價方法仍需要進一步的探索，如對生態系統結構和功能的基本構成元素深入分析，結合我國實際建立本土污染物生態毒性數據庫建設，逐步增加污染土壤監測項目指標、加強運用重金屬可利用形態評價重金屬污染的生態風險時的不確定性分析，建立多層級的生態風險防范體系。

已有的土壤重金屬污染研究忽視了土壤重金屬污染對人體的危害，加之受到重金屬污染復雜性及潛在生態風險評價方法加權主觀性的影響，目前土壤重金屬污染評價研究領域的學者們往往傾向于在對土壤重金屬生態風險評級的基礎上，結合模糊數學法及地質統計學方法和健康風險評價等方法，評價方法更加多元化，評價內容從污染程度和環境風險轉向人體健康風險，提高了風險評估效率、可靠性和對環境威脅的預測能力，而風險評估人員受限于評估數據缺少導致的數據效用不足，從而難以支持風險決策，因此下一步的重點是在獲得詳盡的重金屬和受體的暴露-效應數據的基礎上，以完善人體健康風險評價模型為重點，結合空間分析開展土壤重金屬污染的生物效應(或者人體健康風險)的空間分布與熱點研究，對人體健康風險發展變化趨勢進行預測。

在完成對重金屬污染程度及風險評價的背景下，為使研究成果更全面、準確地指導土壤污染修復和管控工作，土壤重金屬污染的來源以及污染源的貢獻比例成為科研工作者關注的熱點。目前判定土壤重金屬污染源常用的方法有同位素分析技術、多元統計分析、定量源受體模型和空間分析技術。地球化學領域經典的研究方法——同位素分析技術利用穩定同位素的分餾原理區分土壤重金屬的來源，確定土壤地球化學領域污染物的自然和人為來源，雖然這種方法具有精確度高、計算簡單等優勢，但因為分析成本高，在實際應用中受到諸多限制；多元統計分析和空間分析技術有助于分析和解釋重金屬含量異常的原因，并對污染源進行定量解釋，但并不能獲得準確的源成分譜數據，能夠鑒別出的污染源因子有限且對樣品需求量大；受體模型可以通過分析受體中重金屬含量對污染源及貢獻率定量判定，但需要排放源數量。每種確源方法都具有一定的使用條件，這就要求研究人員根據區域土壤背景值、面積、研究目的等確定適合的方法，面對越來越復雜的土壤重金屬污染問題，單一的源解析法可能無法得到準確的結果，需要綜合運用多種技術彼此驗證，從而彌補單一方法的局限性。陳錦芳等同時使用主成分分析、PMF模型和鉛同位素3種源解析方法，闡明九龍江中下游沿岸農田土壤重金屬來源，所得結果吻合，可以構成互補的多元源解析體系。Fei等運用PMF與地理探測器模型，有效解析了農業土壤中重金屬的來源?；裘髦榈壤玫亟y計學結合受體模型(APCS-MLR)分析湘潭縣農田土壤，定量解析出重金屬污染來源及源貢獻率。近年來將不同源解析方法結合使用的研究成果呈現逐漸增加的趨勢，因此多種確源方法的綜合使用是必然趨勢。目前，雖然不少國內外學者對土壤重金屬污染源進行了解析分析，但尚未建立一個完善、系統的土壤重金屬源解析方法體系，該體系的構建將有利于研究人員選擇更加合適的污染源成分譜，制定適用于不同污染情況的源解析模型和方法。

4 結論

該研究采用文獻計量軟件CiteSpace對2002—2020年國內外土壤重金屬污染評價研究相關的文獻進行知識圖譜分析，客觀呈現發文量、研究作者、合作機構及研究熱點與前沿，為未來我國學者對土壤重金屬污染綜合性研究提供了借鑒。主要結論如下：

(1)土壤重金屬污染評價研究國內外的發文量均呈現增長的態勢，中國科學院發文量最高，成為國內外土壤重金屬污染評價研究領域的主要力量。從作者群體、發文機構合作網絡圖譜可以看出，國際上該領域相關科研機構及科研團隊之間的交流合作并不密切，尤其是國內科研機構及學術團隊之間的交流合作亟待加強。

(2)鎘、汞、砷等重金屬元素在土壤中的累積、風險評價及確源分析是土壤重金屬污染評價研究熱點。

(3)未來土壤重金屬污染研究對象涉及礦區、農用地等多個方面，鑒于當代土壤污染呈現多源性和復合性的特征，單一的源解析技術已不能滿足研究需要，多種源解析技術綜合應用于污染場地研究是目前研究的熱點，也是未來土壤重金屬污染評價方法運用的必然選擇；構建污染源成分譜數據庫，根據污染情況的差異選擇合適的源解析模型和方法，完善環境風險評價體系是今后需要繼續努力的方向。