何雪 李威 刘克

摘要：以中国知网（CNKI）全文数据库中2000年1月1日—2020年7月22日的618篇镉吸附-解吸相关文献作为数据源，运用文献计量及可视化的方法，对发文量、载文期刊、发文机构、关键词：、发文作者进行分析。结果表明，我国近20年在该领域的中文发文量整体不高，年均发文量不足35篇;期刊刊文量前3名是《湖南大学学报》《农业环境科学学报》和《成都理工大学学报》;排名前3的发文机构是中国科学院沈阳应用生态研究所、西南大学资源环境学院、中国科学院研究生院;关键词：分布知识图谱显示，“吸附”“解吸”“重金属”“重金属离子”“土壤”“Cd2+”等为起连接作用的核心关键词：;排名前3的作者是刘世亮、刘芳、化党领;通过热点关键词：突现图可知，有机酸和生物质炭为近20年国内应用到镉吸附-解吸领域的物质，褐土和红壤则为关注的土壤类型。

关键词：镉;吸附-解吸;文献计量;可视化分析;知识图谱

中图分类号S-058文献标识码A

文章编号0517-6611（2021）08-0240-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.08.061

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

ResearchProgressofCadmiumAdsorption-desorptionin2000—2020inChina—QuantitativeAnalysisBasedonCiteSpace

HEXue，LIWei，LIUKe（CollegeofAgronomy，GuizhouUniversity，Guiyang，Guizhou550025）

AbstractThe618literaturesrelatedtocadmiumadsorptionanddesorb（CAJON）intheCNKIfull-textdatabasewereusedasthedatasourcesforanalysisoftherelatedentries，periodicals，publishers，keywordsandauthorsbyusingthemethodsofliteraturemeasurementandvisualization.TheresultsshowedthatthenumberofChinesearticlespublishedinthisfieldinthepast20yearswasnothighonthewhole，whichwaslessthan35articlesperyear.JournalofHunanUniversity，JournalofAgriculturalAndEnvironmentalScienceandJournalofChengduUniversityofTechnologywerethetopthreepublications.ThetopthreepublicationswereShenyangInstituteofAppliedEcology，ChineseAcademyofSciences，SchoolofResourcesandEnvironment，SouthwestUniversity，andGraduateSchoolofChineseAcademyofSciences.Theknowledgemapofkeyworddistributionshowsthatadsorption，desorption，heavymetal，heavymetalion，soil，Cd2+werethecorekeywordsthatplayedtheroleofconnection.ThetopthreeauthorswereLiuShiliang，LiuFangandHuaDangling.Accordingtotheflash-figureofhotkeywords，organicacidsandbiomasscharcoalwerethesubstancesthathadbeenappliedinthefieldofcadmiumadsorption-desorptioninChinainthepast20years，whilebrownsoilandredsoilwerethesoiltypesconcerned.

KeywordsCadmium;Adsorption-desorption;Bibliometrics;Visualanalysis;Knowledgemap

鎘（Cd）是最受关注的重金属污染元素，其在农作物体内的富集及与食物链进行的链式传递是一个世界性的环境问题[1]。有研究指出2003年我国镉污染农田土壤面积为13333hm2[2]。而吸附-解吸作用是影响镉在土壤溶液中的浓度、生物有效性和向地表、地下水迁移的重要因素[3]。了解土壤中镉的迁移转化行为，对预测土壤中镉的归趋、农业安全生产及重金属镉污染土壤的修复和治理具有重要的现实意义。

文献计量学被广泛应用于文献情报分析，从而评价某领域科学发展现状及水平[4]。信息可视化技术是梳理文献的重要工具，它不仅能够从海量科学文献数据中析出最关键、最有效的信息，而且能够更加直观、形象地呈现出一个研究领域的有关情况[5]。

鉴于此，笔者通过检索CNKI中国期刊全文数据库中2000年1月1日—2020年7月22日国内镉的吸附-解吸研究领域相关文献，利用Excel软件进行文献计量统计，CiteSpace进行可视化分析，了解我国近20年镉的吸附-解吸研究进展，在此基础上，分析我国在该领域的热点与前沿问题，并针对目前的研究现状提出建议，以期为后续的研究提供借鉴和参考。

1材料与方法

1.1文献来源该研究数据来源于中国知网（CNKI）全文数据库。利用中国知网高级检索功能，检索时间设置为2000年1月1日—2020年7月22日，以“镉”或含“Cd2+”并“吸附”并“解吸”或含“吸附-解吸”为主题，精确检索，经手动逐条整理（去掉重复、不相关题录、一稿多发、简讯、会议报告等），共计获取中文文献618篇。

1.2分析方法

CiteSpace是基于JAVA的可视化文献分析软件，可以把关键词：、作者、研究机构等作为节点类型，用软件自带的算法生成研究领域的可视化图谱[6]。利用CiteSpace（5.7.R1）软件及Excel2010，分析了国内近20年中文发表的有关重金属镉吸附解吸研究工作的进展情况，包括年度发文量趋势、载文期刊、发文机构、关键词：和作者分析。从CiteSpace（5.7.R1）软件生成的可视化图谱和Excel2010的计量统计结果，对数据进行深度挖掘，可获取该领域研究现状、研究热点及未来发展态势。

2结果与分析

2.1发文量的时间分析

某一领域研究热点在特定时间段的变化可以通过该方向发文数量的变化得到直观反映，是衡量该研究领域在该时间段内发展趋势的重要指标，对分析未来该领域的发展方向具有重要意义[7]。根据国内镉的吸附-解吸研究文献在近20年发表数量的统计分析可知（图1），2000年1月1日—2020年7月22日，我国关于镉吸附-解吸研究發表的中文论文较少，2000年发文量最低，仅有3篇，2006年发文量最高，为65篇。2007—2010年发文量虽有所波动，但波动不大;2011年再次达到低谷值，2012—2017年文章数量维持在30篇以上，呈波浪式增长趋势;2018年较2017年呈急剧下降趋势;截至7月22日，2020年发文量为32篇。年均发文量为34.4篇。

2.2载文期刊分析

对学术文献的来源期刊进行分析，有助于了解该研究领域的核心期刊群，为学者选择文献发表平台、搜集相关资料提供指导[8]。我国近20年镉的吸附-解吸中文研究文献载文期刊发文量排名前10的出版物见表1。由表1可知，近20年来，国内该领域研究文献发表期刊主要集中在各大学学报，其中《湖南大学学报》为该领域在近20年来载文量最多的刊物，共载文18篇，占同期发文总量的15.52%，其次为《农业环境科学学报》，载文15篇，占同期发文总量的12.93%。在TOP10载文期刊中，综合影响因子最高的期刊是《环境科学》，其次是《生态环境学报》和《农业环境科学学报》，综合影响因子分别为2.026、1.559、1.153。

2.3发文机构分析

通过对发文作者所在机构进行分析，可以了解我国镉的吸附-解吸研究领域的核心机构。发文作者所属机构统计分析如图2。由图2可知，发文在3篇及以上的机构共有17个。其中，发文最多的机构为中国科学院沈阳应用生态研究所和西南大学资源环境学院，共计7篇;其次是中国科学院研究生院，共计6篇。使用CiteSpace软件对发文机构进行共现分析，从发文机构知识图谱可见，该图谱共包含295个节点，172条连线，网络密度为0.004（图3）。1个机构代表1个节点，机构名字的字体大小则代表其中心性，连线则反映出机构之间的合作情况[5]。连线数小于节点数，网络密度也不高，表明机构间的联系较少。尽管不同机构之间的合作研究较少，但仍零星形成了中国科学院研究生院、中国科学院沈阳应用生态研究所、沈阳农业大学土地与环境学院为代表的镉的吸附-解吸研究中心。

2.4关键词：分析表2列举了出现频次10及以上的关键词的频次及中心性。利用关键词：词频分析可以从成果数量的角度反映出该研究的热点和弱项[9]。中心性是由美国社会学家林顿·弗里曼教授提出来的，是一个量化点在网络中地位重要性的图论概念[10]。中心性起到“媒介”作用，中心性越高的点往往位于连接2个不同聚类的路径上[11]，占据这样的位置越多，中心性就越高。由表2可知，“吸附”“解吸”“重金属”“重金属离子”“土壤”“Cd2+”等关键词：频度都较高，且中心度都大于0.1。研究表明，中心度大于0.1的关键词：普遍被认为其在该领域的影响力较大[12]，说明以上关键词：是该领域的核心关键词：。但以上关键词：，如吸附、解吸;重金属、重金属离子以及Cd2+、Cd、Cd～（2+）在本质上属于1类，并无区别，出现这种情况可能是因为该研究计量分析的主题是“镉的吸附-解吸研究进展”，因此频次位列其后的“生物吸附”“动力学”“吸附机理”“改性”“有机酸”等关键词：，也可代表该领域的方向和热点。

因生物质炭具有的高度稳定性和吸附性，它已成为环境化学领域的研究热点[13]。耿勤等[14]研究发现，将玉米秸秆和稻壳制成的生物质炭作为吸附剂对Cd2+的吸附速度都较快，分别在10和20min时达到吸附平衡。研究发现，添加生物质炭可以提高红壤性水稻土对Cd2+的吸附固持能力，同时增强土壤对外源Cd2+的缓冲能力[15]。前人的研究表明，生物质炭经改性后其吸附能力明显高于未改性生物质炭，但也有部分结果显示其吸附容量反而降低[16]。陈雪娇等[17]研究表明，油菜秸秆改性后，生物质炭对Cd2+的吸附主要为专性吸附，其初始吸附速率提高了65%～379%，而解吸率降低了17%～91%，表明对Cd2+的吸附更快且更加稳定。黄敬等[18]研究了草酸、柠檬酸对不同母质土壤中Cd的解吸作用及影响机制，结果表明随着有机酸添加量的增加，土壤pH降低，Cd的解吸作用增强。罗文倩等[19]比较研究了重金属镉在针铁矿和针铁矿-腐植酸复合胶体中的吸附热力学和动力学行为，表明腐植酸与针铁矿复合胶体较单一针铁矿的吸附力提高，且所吸附的镉均难以解吸，平均解吸率分别为5.871%和1.068%，通过计算镉在针铁矿和针铁矿-腐植酸复合胶体中的吸附自由能变化量（ΔG的绝对值均<40kJ/mol），推测镉在2种胶体中的吸附为物理吸附过程，其吸附机理可能有氢键、偶极作用力和范德华力等作用，而不存在化学键合作用。

关键词分布知识图谱使用CiteSpace软件对关键词：进行共现分析，该图谱可以揭示镉的吸附-解吸研究领域的关注热点。由关键词：可视化图谱可知，该图包含505个节点、1041条连线，其中节点的大小代表该关键词：出现的频次，节点越大，表明该关键词：出现的次数越多，而节点之间的连线则表示关键词：之间的紧密程度[20]。只要关键词：在同一篇文献出现过，两者之间就会有1条连线。由图4可知，连线数是节点数的2倍以上，网络密度也较高，为0.0082，说明各关键词：之间联系紧密。吸附、解吸、重金属以及重金属离子的节点较其他节点明显，说明重金属的吸附-解吸研究备受关注，这主要是因为吸附-解吸作用是重金属元素在水土界面发生的重要的物理化学过程，可控制重金属离子的溶解度和活度，直接影响土壤溶液中金属离子的迁移性和生物有效性[21]，可为因地制宜地合理施用微肥、规定土壤对重金属的环境容量、防治重金属污染的控制措施等提供理论依据。

2.5作者分析

分析高产作者及其合作团队，不仅能够了解我国关于重金属镉吸附-解吸研究人员状况，还可以挖掘该领域有影响力的学者。由表3可知，河南农业大学在镉吸附-解吸研究领域中文论文发文较多，TOP10作者里面有4位均来自该单位，刘世亮、刘芳、化党领及陈娇君分别发文8、7、7、5篇，在TOP10中排名分别为1、2、3、6，形成了1个以刘世亮为核心作者的研究团队。

发文作者分布知识图谱使用CiteSpace软件对发文作者进行共现分析，得到作者合作网络分布结果。由图5可知，一共有499个节点，而连线只有461条，这表明我国镉吸附-解吸研究较为分散，研究团队之间联系较少，故网络密度并不高，仅为0.0037。从图5可以看出，我国在该领域的研究可大致可划分为7个研究团队。刘世亮团队主要研究褐土中镉的吸附-解吸行为及磷对该行为的影响;魏世强所在的团队主要研究有机酸和土壤胶体对镉的吸附-解吸的影响;廖柏寒所在的团队主要研究生物质炭对镉的吸附-解吸的影响;孙丽娜所在的团队主要研究Cd、Pb的吸附-解吸行为;常娟所在的团队主要研究江西省典型水稻土中Cd、Pb的吸附-解吸;徐明岗所在的团队主要研究pH等理化性质对不同土壤中Cd的吸附-解吸的影响。

2.6热点与前沿分析

突现的关键词：可反映该研究领域的热点与前沿，突现强度则表明关键词：的热点程度[22]。该研究对国内镉吸附-解吸中文发文量中关键词：进行突现分析。在镉吸附-解吸研究关键词：分布知识图谱的基础上，设置关键词：数量为15个，采用CiteSpace可视化分析手段，即生成镉吸附-解吸研究突现词分布图（图6）。

从图6可以看出，突现强度最强的是“有机酸”，为5.8591，其次是“褐土”，为4.0603，接着是“交互作用”，为3.2069。突现强度最高的是“有机酸”，因此将其视为该时期（2000—2020年）国内镉吸附-解吸研究领域的热点与前沿。在以上突现强度排名前3的突现词中，突现时间最早的突现词是“交互作用”，其次是“有机酸”，最晚的是“褐土”;其中“交互作用”和“有机酸”突现持续时间较“褐土”长，持续时间分别为2001—2006、2002—2007年，而“褐土”突现时间仅为2年;在图6热点关键词：突現图中，“动力学”“Cu2+”“红壤”是最新的突现词，突现时间为2011—2012年。

“有机酸”是突现强度最高的热点词。土壤有机酸具有的羧基可以与重金属形成较稳定的螯合物，从而影响土壤对重金属的吸附，这种影响作用表现为促进或抑制[23]。国内首篇有机酸对镉的吸附-解吸影响研究发表于2012年，周东美等[24]研究表明，柠檬酸、EDTA的存在明显降低了镉在黄棕壤和青黑土上的吸附，同时镉解吸率比在硝酸钠体系小，有机物的存在增加了土壤中镉的相对非饱和吸附点位。最新的研究结果显示，有机酸种类对土壤Cd解吸行为的影响存在一定差异，它主要通过影响土壤溶液pH、有机配体与土壤表面及Cd2+的络合反应来影响Cd的解吸，土壤母质类型及其理化性质是影响外源有机酸对土壤中Cd解吸行为的重要因素[18]。从2002年开始研究有机酸影响镉的吸附-解吸行为起，我国就开始探索该方面的机理，到2007年发文量达峰值。截至目前，仍有相关学者在不断深入研究该领域。也有学者研究褐土中柠檬酸对Cd吸附-解吸的影响[25]，“褐土”也是突现强度较高的热点词，因此可推测未来将对两者之间的研究有更深入的探索。

“红壤”是突现时间最晚的热点词。红壤主要分布在长江以南的丘陵地区，具有有机质少、酸性强、土壤黏重的特点。其中土壤酸化严重抑制了我国南方区域粮食安全和农业可持续发展，然而2012年我国在镉吸附-解吸研究领域的中文发表论文中开始关注“红壤”中Cd的迁移问题，这表明我国红壤Cd污染的问题可能也相当严重。针对湖南省部分镉污染严重的地区，研究了生物质炭对红壤水稻土中Cd2+吸附-解吸特性，表明添加生物质炭可以提高红壤性水稻土对Cd2+的吸附固持能力，同时增强土壤对外源Cd2+的缓冲能力[15]，也有相关作者研究生物质炭对红壤中Pb吸附-解吸行为[26]。关键词：共现分析结果表明，“生物吸附”和“生物质炭”的出现频次都比较高，这说明在镉的吸附-解吸研究领域中，研究生物质炭对红壤中重金属的迁移转化行为已成为该领域的研究热点和前沿。

3结论

将从CNKI获取的关于镉吸附-解吸研究领域的618篇文献导入CiteSpace软件中，对发文机构、关键词：、作者进行可视化分析，利用Excel对其发文量、载文期刊进行文献计量统计。结果显示，我国近20年镉的吸附-解吸研究领域中文发文数量大体呈现“两峰两谷”趋势，“两峰”值在2006、2017年达到，“两谷”值在2000、2011年达到，其他年份发文量波动较为平稳，发文量整体呈上升趋势;期刊刊文量前3名是《湖南大学学报》《农业环境科学学报》和《成都理工大学学报》，其发文量分别占同期发文总量的15.52%、12.93%、11.21%，综合影响因子分别为0.617、0.153、0.994;发文机构排名前3的是中国科学院沈阳应用生态研究所、西南大学资源环境学院、中国科学院研究生院，分别发文7、7、6篇，形成了中国科学院研究生院、中国科学院沈阳应用生态研究所、沈阳农业大学土地与环境学院为代表的镉的吸附-解吸研究中心;关键词：分布知识图谱显示，“吸附”“解吸”“重金属”“重金属离子”“土壤”“Cd2+”等为起连接作用的核心关键词：，“生物吸附”“有机酸”“动力学”等也是出现频次较高的关键词：;排名前3的作者是刘世亮、刘芳、化党领，分别发文8、7、7篇，并形成了以刘世亮、魏世强、廖柏寒等为核心的7个团队;通过热点关键词：突现图可知，有机酸和生物质炭为近20年国内应用到镉吸附-解吸领域的物质，褐土和红壤则为被关注的土壤类型。

4建议

从我国近20年发文数量来看，镉的吸附-解吸研究领域中文发文量不高，但整体呈上升趋势。以同样的检索条件（除检索时间不作限制外），检索到国内在该领域的中文文献共计641篇，最早的论文于1983年发表，这说明我国1983—2000年在该领域的研究处于探索阶段，发文量仅为23篇。2000年以后，我国对吸附-解吸作用的关注度逐渐升高，其研究方法已基本成熟。但从上述发文量、载文期刊、发文机构以及作者分析的结果来看，仍有许多不足，因此提出如下建议：①用该研究同样的检索条件，以WebofScienceTM核心合集数据库为数据源，检索到外文文献共计1537篇，是我国同期中文发文量的约2.5倍，且中国的发文量在英文总发文量中位居榜首。因此，要提高该领域的研究成果在国内期刊上发表的数量。②从载文期刊分析可知，一些影响力较大的期刊刊文量并不多。因此，应该提高自己的科学研究水平，使得到的研究成果更具影响力。③从发文机构和作者分析可知，我国在该领域的研究较为分散，研究团队之间联系较少。因此，建议国内研究机构和人员之间应该加强联系，多交流。

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