基于CiteSpace水庫水源地重金屬污染可視化研究

李晉毅，張蕾華

(山西警察學(xué)院偵查系，中國 太原 030401)

水庫及水源地水體具有為人類社會提供水源的作用[1]，因此，對水庫及水源地中的水體、沉積物、周邊生態(tài)環(huán)境的研究是極為必要的。由于重金屬元素具有易富集、無法降解以及生物毒性等特點，極易通過多種環(huán)境介質(zhì)危害人體健康[2-3]。因此，研究水庫及水源地重金屬污染對生態(tài)環(huán)境安全和人體健康具有重要意義。

當(dāng)前，國內(nèi)外學(xué)者對水庫及水源地環(huán)境重金屬污染的研究已有大量成果，主要集中在水庫及水源地的沉積物重金屬污染[4]、分布特征[5]、生態(tài)風(fēng)險[6]、污染評價[7]等方面。然而，研究者如果僅靠查閱相關(guān)研究文獻(xiàn)，對當(dāng)前的研究熱點及前沿難以精確把握，再加上大量的文獻(xiàn)閱讀需消耗較多時間，以及個人學(xué)術(shù)水平的差異，容易造成對研究熱點及前沿的誤判。文獻(xiàn)計量學(xué)是以研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)發(fā)文量、作者合作團(tuán)體、研究機(jī)構(gòu)、共引用文獻(xiàn)等變化特征為研究對象，采用統(tǒng)計學(xué)方法，對研究領(lǐng)域的學(xué)科發(fā)展、研究熱點、發(fā)展趨勢等方面進(jìn)行定量化分析。2004年，陳超美博士團(tuán)隊開發(fā)了一款文獻(xiàn)定量可視化軟件——CiteSpace[8]，由于CiteSpace能夠在短時間內(nèi)對學(xué)科領(lǐng)域的演化路徑及熱點進(jìn)行精確把握，該軟件受到學(xué)者的廣泛關(guān)注[9]。

考慮到水庫及水源地環(huán)境質(zhì)量對人類社會的重要性，本文基于CNKI及Web of Science核心數(shù)據(jù)庫中水庫及水源地重金屬污染研究文獻(xiàn)為主體，選取1992—2021年的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，借助CiteSpace對農(nóng)田重金屬污染的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行知識圖譜可視化分析，利用其定量化的數(shù)據(jù)分析功能，準(zhǔn)確把握當(dāng)前該領(lǐng)域的研究熱點、前沿及發(fā)展趨勢，以期為水庫及水源地重金屬污染研究提供科學(xué)參考。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)選取CNKI核心期刊庫和Web of ScienceTM核心數(shù)據(jù)集為數(shù)據(jù)來源。CNKI數(shù)據(jù)以主題=“重金屬污染”并且主題=“水庫”或“水源地”精確檢索，時間節(jié)點選取1992年1月1日—2021年10月31日，并手動剔除無作者、無單位、報刊等不良數(shù)據(jù)，共獲得相關(guān)文獻(xiàn)197篇。外文期刊數(shù)據(jù)選擇Web of ScienceTM核心數(shù)據(jù)集，以主題= “Heavy Metal Pollution in Reservoir” OR “water source”進(jìn)行檢索，文獻(xiàn)類型選擇“Article”及“Review”，語種選擇“English”，共檢索得4 909篇文獻(xiàn)，通過剔除重復(fù)、無效文獻(xiàn)，最終獲得有效文獻(xiàn)4 544篇。

1.2 分析方法

本文基于水庫水源地重金屬污染主題，通過獲取CNKI核心期刊庫和Web of ScienceTM核心數(shù)據(jù)集中相關(guān)文獻(xiàn)，利用CiteSpace V5.8.R3，對獲取的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)文量、作者、機(jī)構(gòu)、國家、關(guān)鍵詞及引文文獻(xiàn)，進(jìn)行定量可視化分析，其中發(fā)文量時序分析采用Origin 2018進(jìn)行繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文量

2.1.1 國外發(fā)文量時序分析 通過對發(fā)文量時序的分析(圖1)，國內(nèi)水庫水源地重金屬污染的研究呈現(xiàn)出明顯的階段性：(1)萌芽時期(1992—2007年)，這一時期的發(fā)文量共19篇，平均低于2篇/年，表明該領(lǐng)域研究正處于起步階段。最早發(fā)表在CNKI的是李景保等人從地理學(xué)角度出發(fā)，對湘江流域水環(huán)境污染進(jìn)行的研究[10]，這為我國水庫水源地重金屬污染的研究奠定了方向。1998年，清華大學(xué)的趙璇等人[11]通過對我國各主要飲用水體重金屬污染現(xiàn)狀的調(diào)研，確定了飲用水體中Hg、Cd、Cr和Pb等主要重金屬污染元素，同時結(jié)合國內(nèi)外水體凈化研究，他們認(rèn)為在當(dāng)時不能夠去除高背景載體下的重金屬元素，并對后續(xù)研究提供了相關(guān)建議，該研究確立了我國水庫水源地重金屬污染的主要研究對象及研究方法，截至2021年10月31日被引用227次，下載1023次，成為這一時期高被引、高下載的文獻(xiàn)。(2)波動發(fā)展時期(2008—2013年)，這一時期共發(fā)文70篇，年際間發(fā)文量波動較大，表明這一時期研究正處于波動快速發(fā)展時期。何鎮(zhèn)宇等[12]在對中國近三十年水庫時空變遷的研究中指出，截至2015年，我國共建成97 988座水庫，其中2000年到2005年的增長率達(dá)到8.38%，是近三十年建成率最快的時期，對比圖1中的發(fā)文量增長時期，正好與水庫增長率相吻合。可以看出，伴隨著水庫數(shù)量的增長，環(huán)境問題也逐步突顯。這一時期的研究主要以水庫水源地多介質(zhì)重金屬的污染特征[13]和風(fēng)險評價[14]為主。(3)穩(wěn)定發(fā)展時期(2014—2021年)，這一時期共發(fā)文108篇。通過文獻(xiàn)分析，發(fā)現(xiàn)這一時期的研究主要針對水庫水源地的沉積物及周邊土壤中重金屬污染，研究的方向主要為重金屬污染的賦存形態(tài)[15]、風(fēng)險評價[16]及源解析[17]等，同時也可以看出這一時期的研究基本形成范式，研究的主體及方向大多保持一致。

圖1 國內(nèi)外發(fā)文量時序

2.1.2 國外發(fā)文量時序分析 通過圖1可知，國外水庫水源地重金屬污染研究呈現(xiàn)明顯的階段性：(1)緩慢增長時期(1992—2007年)，這一時期發(fā)文量增長速率較緩，研究主題主要集中在工程環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)水資源[18]、水資源環(huán)境[19]、地質(zhì)環(huán)境工程等方向。2003年Jarup[20]在對食用魚類體內(nèi)重金屬污染的研究中發(fā)現(xiàn)，長期接觸飲用水中的砷可能增加皮膚癌風(fēng)險，并且可能引發(fā)其他癌癥及皮膚病變，成為這一時期被引用最多的文獻(xiàn)。(2)快速增長階段(2008—2015年)，這一時期發(fā)文量增長速率較快，研究主題主要集中在水源地重金屬理化性質(zhì)[21]、淡水環(huán)境生物安全[22]、公共水資源安全[23]。2012年Marek等人[24]對水體、沉積物等介質(zhì)中的多環(huán)芳烴等污染物進(jìn)行研究，對多環(huán)芳烴識別和評估污染排放的診斷效率進(jìn)行評價，成為這一時期被引量最高的文獻(xiàn)。(3)波動增長時期(2016—2021年)，這一時期發(fā)文量呈波動增長的趨勢，總體上呈上升的狀態(tài)，研究主題主要集中在水環(huán)境的健康風(fēng)險評價[25]、水環(huán)境重金屬毒理性及重金屬來源解析[26]。2016年Hokkanen等人[27]從文獻(xiàn)中匯編了各種基于纖維素的吸附劑的廣泛列表，并介紹了它們在多種條件下去除各種污染物的吸附能力，同時討論了纖維素基吸附劑的制備方法。他們認(rèn)為改性纖維素基吸附劑在去除各種水生污染物方面表現(xiàn)出良好的潛力，成為這一時期被引量最高的文獻(xiàn)。

2.2 研究者

2.2.1 國內(nèi)發(fā)文作者 將獲取的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入CiteSpace中，進(jìn)行作者合作圖譜分析(圖2a)，共產(chǎn)生414個節(jié)點，582條連線，網(wǎng)絡(luò)密度為0.006 8。圖中的節(jié)點代表作者，節(jié)點越大表明作者發(fā)文越多，連線代表作者間的合作，連線的顏色越深代表合作越密切[8]。從圖2可以看出，國內(nèi)該領(lǐng)域作者間合作相當(dāng)密切，其中主要作者合作團(tuán)體為：劉心愿-周顯-彭子凌-陳霞、鄭丙輝-張雷-秦延文-曹偉-賈靜-羅燕、季宏兵-馮金國-李倩-朱先芳-唐磊、單保慶-張洪-唐文忠-王闖-張偉-金鑫等作者團(tuán)體，其中合作最為穩(wěn)定的是劉心愿-周顯-彭子凌-陳霞團(tuán)隊，發(fā)文量最多的團(tuán)體是季宏兵-馮金國-李倩-朱先芳-唐磊團(tuán)體。

劉心愿-周顯-彭子凌-陳霞等人的團(tuán)隊主要以水庫沉積物中的重金屬為研究主題，采用潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)及地累積指數(shù)等方法，對水庫環(huán)境的重金屬污染狀態(tài)及風(fēng)險進(jìn)行評價[28]。鄭丙輝-張雷-秦延文-曹偉等人的團(tuán)體主要研究水庫沉積物及周邊土壤中的重金屬空間分布、污染特征及風(fēng)險評價[29]。季宏兵-馮金國-李倩等人的團(tuán)體主要研究水庫水源地周邊土壤中重金屬的賦存形態(tài)、來源解析等[30]。單保慶-張洪-唐文忠等人的團(tuán)體主要針對水庫水源地沉積物等介質(zhì)中重金屬的污染特征及風(fēng)險程度進(jìn)行研究[31]?？梢钥闯?，我國該領(lǐng)域研究作者間合作較為緊密，獨立研究的作者較少，且已形成較為穩(wěn)定的研究團(tuán)體，研究潛力尚足。

2.2.2 國外發(fā)文作者 對外文文獻(xiàn)進(jìn)行作者合作圖譜分析(圖2b)，共產(chǎn)生1 032個節(jié)點，705條連線，網(wǎng)絡(luò)密度為0.001 3。從圖中可以看出，盡管該領(lǐng)域已有大量研究者，但作者間合作較為分散，穩(wěn)定的作者合作團(tuán)體較少。主要研究團(tuán)隊有Gao-Xu-Peng等人團(tuán)隊、Varol-Ustaoglu-Islam等人團(tuán)隊、Dong-Chen-Chen等人團(tuán)隊。其余合作團(tuán)隊雖然合作緊密，但被引和發(fā)文均較少。

圖2 國內(nèi)外發(fā)文作者合作圖譜

Gao-Xu-Peng等人團(tuán)隊主要對中國1990年至2016年的1 000多篇文獻(xiàn)進(jìn)行綜述分析，探討了中國珠江流域、黃河流域和長江流域水體中的Pb污染，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，珠江流域和黃河流域沉積物中Pb水平的總體時間趨勢與周邊城市廢水中Pb排放的時間趨勢一致，表明工業(yè)廢水排放可能是這些沉積物中鉛的主要人為來源之一[32]。Varol-Ustaoglu-Islam等人團(tuán)隊對土耳其克班大壩水庫進(jìn)行季節(jié)性水體采樣，分析水體中重金屬的空間變化和健康風(fēng)險狀態(tài)，最后通過主成分分析和因子分析發(fā)現(xiàn)水庫中水體重金屬元素均來自天然來源[33]。Dong-Chen-Chen等人團(tuán)隊采集了高雄港6個沉積物巖心，對其中重金屬的垂直剖面、富集程度、累積量及來源進(jìn)行評價分析，結(jié)果表明4個河口沉積物巖心中重金屬含量的分布格局差異很大，且來自佳能河和愛河的復(fù)合重金屬對高雄港水環(huán)境的潛在毒性和風(fēng)險的貢獻(xiàn)最高[34]?？梢钥闯觯瑖鴥?nèi)國外的相關(guān)研究方向大致一致，對水庫水源地重金屬的污染研究已經(jīng)形成一種特定范式，相較于國內(nèi)的研究，國外的研究更為精細(xì)且研究的范圍較廣，說明我國國內(nèi)的相關(guān)研究潛力尚足。

2.3 發(fā)文國家及機(jī)構(gòu)分析

2.3.1 發(fā)文國家分析 對從Web of Science獲取的4 544篇外文文獻(xiàn)進(jìn)行國家分析(表1)?？梢钥闯觯瑖野l(fā)文量在全球分布不均。中國是該領(lǐng)域發(fā)文量貢獻(xiàn)最大的國家，共發(fā)文1 476篇，占比達(dá)32.48%。中國是世界人口最多的發(fā)展中國家，也是世界第二大經(jīng)濟(jì)體，在高速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中逐漸重視環(huán)境污染問題，因此對水庫水源地重金屬污染研究最多。其次為印度、美國、波蘭等國家，但發(fā)文量均不足500篇。

表1 Web of Science發(fā)文國家

2.3.2 國內(nèi)發(fā)文機(jī)構(gòu) 國內(nèi)在CNKI中發(fā)文最多的機(jī)構(gòu)為中國環(huán)境科學(xué)研究院(表2)，成為我國水庫水源地重金屬污染研究的引領(lǐng)性機(jī)構(gòu)，共發(fā)文14篇，其次為中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心(11篇)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)(8篇)等機(jī)構(gòu)。可以看出發(fā)文前十的機(jī)構(gòu)中有6所大學(xué)及4所科研機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)構(gòu)成了我國水庫水源地重金屬污染研究的主要力量?？疾爝@10所機(jī)構(gòu)所處的地理位置，其中有5所位于北京，其余機(jī)構(gòu)均在我國南方，這些地區(qū)均是我國經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)。這也反映了地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時伴隨著環(huán)境污染問題，這些機(jī)構(gòu)依托較好的科研平臺為我國水庫水源地重金屬污染研究做出了較大貢獻(xiàn)。

2.3.3 國外發(fā)文機(jī)構(gòu) 對從Web of Science獲取的外文文獻(xiàn)進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析，結(jié)果見表2。由表2可知，發(fā)文量前十的機(jī)構(gòu)中有5個來自于中國，其中，中國科學(xué)院以發(fā)文403篇成為全球水庫水源地重金屬污染研究最多的機(jī)構(gòu)。其次為中國科學(xué)院大學(xué)(169篇)、北京師范大學(xué)(113篇)。發(fā)文量前十的機(jī)構(gòu)中印度有兩個，埃及、法國、俄羅斯各有一個，可以看出，該領(lǐng)域全球發(fā)文量極不平衡，且以國家級科研機(jī)構(gòu)為主體。這也進(jìn)一步說明，中國已經(jīng)成為全球該研究領(lǐng)域內(nèi)最具影響力的國家。

表2 國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)

2.4 文獻(xiàn)共被引分析

當(dāng)兩篇或多篇文獻(xiàn)發(fā)表后，被后期相關(guān)研究的一篇或多篇文獻(xiàn)所引用，就會構(gòu)成共被引文獻(xiàn)關(guān)系[9]。通過共被引文獻(xiàn)聚類分析，能夠?qū)υ擃I(lǐng)域的宏觀研究方向進(jìn)行把握。由于文獻(xiàn)共被引分析功能僅能分析Web of Science文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，因此本研究僅對Web of Science文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行文獻(xiàn)共被引聚類分析。分析節(jié)點選擇Reference，選用最短路徑(Pathfinder)算法，使用聚類算法，共得到1 495個節(jié)點，2 322條連線，網(wǎng)絡(luò)密度為0.002 1，23個聚類，聚類效果良好。最后將繪制的圖譜加載到PowerPoint(圖3)，通過分析聚類標(biāo)簽，將其劃分為2個研究方向(#A和#B)。

圖3 文獻(xiàn)共被引圖譜

#A：水庫水源地重金屬污染風(fēng)險評價。該研究方向中共有14個聚類標(biāo)簽，以重金屬污染的風(fēng)險評價為主，包括健康風(fēng)險[35]、空間分布[36]、水體質(zhì)量[37]、重金屬毒理性[38]、長期風(fēng)險[39]等聚類標(biāo)簽。可以看出，在水庫水源地重金屬污染風(fēng)險評價的研究中，研究方向眾多，但均以重金屬的風(fēng)險為導(dǎo)向，說明水庫水源地重金屬污染對生態(tài)、人類社會等環(huán)境極易造成嚴(yán)重危害。因此，對重金屬污染的風(fēng)險評價研究較多。

#B：水庫水源地人類活動重金屬污染。該研究方向中共有9個聚類標(biāo)簽，以人類活動造成的重金屬污染為主，包括工廠生產(chǎn)[40]、水產(chǎn)養(yǎng)殖[41]、城市濕地[42]等標(biāo)簽。可以看出，這一類研究更加關(guān)注人類活動對水庫水源地的重金屬污染，研究對象更具有針對性，且多以人類日常生活接觸較多的場所進(jìn)行研究。

2.5 研究熱點與前沿

2.5.1 關(guān)鍵詞聚類分析 對CNKI及Web of Science中獲取的文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類分析(圖4)，其中CNKI文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類產(chǎn)生273個節(jié)點，439條連線，14個聚類；Web of Science文獻(xiàn)關(guān)鍵詞產(chǎn)生890個節(jié)點，1 609條連線，22個聚類。

圖4 國內(nèi)外研究文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類

通過分析關(guān)鍵詞聚類標(biāo)簽發(fā)現(xiàn)，CNKI文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類標(biāo)簽大致可分為3類：第一類為特定區(qū)域研究(#1，#3，#4，#7，#8，#9，#10)，多以特定的研究區(qū)為對象，聚類里包含三峽水庫、官廳水庫、密云水庫等，說明研究針對特定水庫、水源地多環(huán)境介質(zhì)中的重金屬污染為對象。第二類為具體研究方法(#0，#2，#5，#6，#14)，以具體的研究方法為主體，包括生態(tài)風(fēng)險評價、健康風(fēng)險評價、空間變異、時空分布、污染特征、賦存形態(tài)等關(guān)鍵詞，說明對水庫水源地多環(huán)境介質(zhì)的重金屬污染研究多采用以上幾種研究方法。第三類為非重金屬污染研究(#11，#12)，關(guān)鍵詞包括營養(yǎng)鹽、無機(jī)氮、碳酸鈣、磷酸鹽等非重金屬物質(zhì)，表明在水庫水源地重金屬污染研究的同時也開展了對有機(jī)物和非重金屬污染的研究，研究領(lǐng)域全面。

通過分析關(guān)鍵詞聚類標(biāo)簽發(fā)現(xiàn)，Web of Science文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類標(biāo)簽大致可分為5類：第一類為特定元素(#1，#12，#18，#22)，包含Pb，Zn及Cd等重金屬元素，表明大多數(shù)研究主要針對這幾類重金屬元素，它們也是最具危害性的元素。第二類為特定地區(qū)研究(#2，#4，#6，#11，#13，#17)，包含河口、沉積物、河岸帶、三角洲等關(guān)鍵詞，表明這類研究多集中在以上特定區(qū)域內(nèi)，這些區(qū)域多為人類活動頻繁地區(qū)，遭受重金屬污染較為嚴(yán)重。第三類為水庫水源地周邊土壤(#8，#10，#14)，包含土壤、礦區(qū)土壤、PM2.5等關(guān)鍵詞，表明這類研究主要關(guān)注水庫水源地周邊多介質(zhì)中的重金屬污染影響。第四類為水體環(huán)境屬污染(#3，#7，#15，#20)，包含水、湖、魚、水生植物等關(guān)鍵詞，表明這類研究主要關(guān)注水體環(huán)境中的重金屬污染影響，其中魚及水生植物均能反映水體重金屬污染狀態(tài)。第五類為研究方法(#5，#9，#16，#21，#23)，包含來源解析、時空分布、空間變異、生態(tài)風(fēng)險評價、毒理性等關(guān)鍵詞，表明這類研究主要采用以上方法對水庫水源地重金屬污染進(jìn)行研究。

2.5.2 研究熱點與前沿 通過對關(guān)鍵詞的共現(xiàn)分析可知，除了產(chǎn)生中心度高的關(guān)鍵詞外，還會產(chǎn)生突顯值高的關(guān)鍵詞，突顯值高代表某一時期內(nèi)快速出現(xiàn)的頻率，能夠反映某一時段該研究領(lǐng)域的研究熱點前沿[9]。分析研究領(lǐng)域的熱點與前沿，能夠?qū)Ξ?dāng)前研究領(lǐng)域的最新發(fā)展進(jìn)行精確把握，提高研究者的研究效率。筆者導(dǎo)出高突顯值關(guān)鍵詞，獲得CNKI高突顯值關(guān)鍵詞17個，Web of Science文獻(xiàn)高突顯值關(guān)鍵詞44個(圖5)。

圖5 CNKI高突顯值關(guān)鍵詞

國內(nèi)水庫水源地重金屬污染研究的熱點與前沿大致分為4個階段:第一階段為水庫水源地水體及沉積物重金屬污染研究(1992—2007年)。例如蔡金傍等人利用潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)及地累積指數(shù)，對洋河水庫表層沉積物中的重金屬元素及營養(yǎng)鹽進(jìn)行評價，發(fā)現(xiàn)洋河水庫底泥中的主要污染重金屬元素為Hg，且西河口與東河口為輕度污染區(qū)，引水口及水庫中心為中等污染程度[43]。第二階段為水庫消落區(qū)富營養(yǎng)化及重金屬的賦存形態(tài)研究(2005—2011年)。例如胡姝等人在慈溪市飲用水源地的水質(zhì)調(diào)查研究中，發(fā)現(xiàn)上林湖的水質(zhì)與沉積物中有機(jī)磷及無機(jī)磷含量均超標(biāo)，且水體及沉積物中的重金屬Cd和Hg污染較重，已經(jīng)達(dá)到中度和較重生態(tài)風(fēng)險等級[44]。第三階段為水庫水源地周邊多介質(zhì)重金屬污染特征及空間分布研究(2011—2016年)。例如張愛星等人利用空間分析方法、地累積法及BCR形態(tài)分析法對北京市水源涵養(yǎng)地周邊的礦區(qū)農(nóng)田土壤中8種重金屬進(jìn)行空間分布及污染特征分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)的As，Cd，Cu，Pb和Zn污染范圍最廣且最嚴(yán)重，受到人類活動的影響較大，研究區(qū)的Pb，As和Cd元素呈重度污染狀態(tài)[45]。第四階段為水庫水源地重金屬空間分布、風(fēng)險評價及來源解析研究(2017—2021年)。例如曠攀等人[46]利用綜合污染指數(shù)評價、地累積法及生態(tài)風(fēng)險評價法，對烏江普定水庫中的水體及沉積物中的重金屬的污染程度、風(fēng)險狀態(tài)及時空變化進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)水庫表層水體重金屬含量呈季節(jié)性變化，冬季>秋季>春季>夏季，沉積物中的重金屬也呈時空變化，其中秋冬最高；水庫中層水體未受到重金屬污染，沉積物中的Cu，Ni，Pb和Cd為主要污染物，且呈較高風(fēng)險水平；研究區(qū)重金屬污染主要來自外源污染，周邊礦山開采等人為活動是造成研究區(qū)重金屬污染的主要原因之一。

國外水庫水源地重金屬污染研究的熱點與前沿也大致分為4個階段(圖6)：第一階段為水庫水源地重金屬含量及污染特征研究(1992—2011年)，這一時期主要針對重金屬Cd，Pb，Cu及Zn等元素的含量及污染特征研究。如Zhang等人[47]對北京官廳水庫沉積物中的重金屬粒徑及化學(xué)成分進(jìn)行研究，并測量了其中8種重金屬元素的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Zn，Pb 和 Cd 元素在河流入庫和靠近大壩的采樣點富集。這兩個地點的沉積物尺寸依賴性分布及其物種分布也與其他沉積物地點明顯不同。第二階段為水源地沉積物重金屬理化性質(zhì)及污染狀態(tài)研究(2000—2013年)，這一時期主要針對湖泊、河灣等地區(qū)的沉積物中重金屬的理化性質(zhì)、毒理性及污染狀態(tài)的研究。如Zhu等人利用地累積指數(shù)、富集因子及潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)[48]，對密云水庫流入?yún)^(qū)重金屬的理化性質(zhì)、污染程度及風(fēng)險進(jìn)行評價，結(jié)果表明除了 Hg，Cd 和 Cr 之外，幾個地點的所有重金屬的富集值都低于3，表明人為對重金屬富集水平的影響很??；Pb 的地累積值表明，超一半的采樣點為未污染到中度污染，主要位于水庫白河地區(qū)；密云水庫重金屬潛在風(fēng)險較低，而部分點位Hg接近或?qū)儆谥械壬鷳B(tài)風(fēng)險。第三階段為重金屬污染對水生生物的影響研究(2008—2018年)，這一時期主要針對水庫水源地水體植物與魚類受重金屬污染的影響研究。如Meena等人對1997—2017年關(guān)于水源地水體、沉積物、魚類及水生植物受重金屬污染的研究進(jìn)行綜述分析[49]，并評估了當(dāng)前的生態(tài)污染狀態(tài)。他們認(rèn)為，污染物占主導(dǎo)地位的重金屬是鋅，其次是鐵，主要原因可能是區(qū)域礦物學(xué)和成巖源，由于有機(jī)物質(zhì)的永久還原條件，河口沉積物中鐵等大量金屬是自然背景元素；Cd，Pb和Cr的污染與人為來源密切相關(guān)。第四階段為城市水源地重金屬空間分布、風(fēng)險評價及來源解析研究(2016—2021年)，這一時期的研究主要針對城市地區(qū)水庫水源地重金屬污染的空間分布、健康風(fēng)險、生態(tài)風(fēng)險及源解析等。Yuan等人收集了中國最大的河流嵌入式水庫青草沙水庫的表層沉積物，并調(diào)查了4個季節(jié)的空間分布、風(fēng)險和重金屬來源[50]，結(jié)果表明表層沉積物中5種重金屬(Cr，Cu，Mn，Zn和Ni)的分布存在顯著的空間和季節(jié)異質(zhì)性，夏季單一重金屬造成的沉積物污染較其他季節(jié)更重；此外，這些重金屬在4個季節(jié)都沒有造成潛在的生態(tài)風(fēng)險；5種重金屬的主要污染源可能來自工業(yè)廢水和生活污水，幾乎不受季節(jié)影響。

3 結(jié)論

(1)國內(nèi)與國外關(guān)于農(nóng)田重金屬污染的研究發(fā)文均呈3個階段，總體增長趨勢明顯。國內(nèi)2014年至今發(fā)文量最多；國外2008—2015年發(fā)文速率最高，2016—2021年發(fā)文量最多。國內(nèi)形成了以劉心愿-周顯-彭子凌等核心作者團(tuán)隊，國外形成了Gao-Xu-Peng團(tuán)隊等主要研究團(tuán)體；主要發(fā)文國家為中國，且全球發(fā)文國家分布不均；國內(nèi)以中國環(huán)境科學(xué)研究院為主要研究機(jī)構(gòu)，而外文發(fā)文機(jī)構(gòu)最多的是中國科學(xué)院。

(2)外文共被引聚類分析發(fā)現(xiàn)，該領(lǐng)域主要形成了兩個研究方向：水庫水源地重金屬污染風(fēng)險評價和水庫水源地人類活動重金屬污染。

(3)國內(nèi)文獻(xiàn)研究熱點與前沿大致分為4個階段：水庫水源地水體及沉積物重金屬污染研究(1992—2007年)；水庫消落區(qū)富營養(yǎng)化及重金屬的賦存形態(tài)研究(2005—2011年)；多介質(zhì)重金屬污染特征及空間分布研究(2011—2016年)；重金屬空間分布、風(fēng)險評價及來源解析研究(2017—2021年)。

(4)國外文獻(xiàn)研究熱點與前沿大致分為4個階段：水庫水源地重金屬含量及污染特征研究(1992—2011年)；沉積物重金屬理化性質(zhì)及污染狀態(tài)研究(2000—2013年)；重金屬污染對水生生物的影響研究(2008—2018年)；城市水源地重金屬空間分布、風(fēng)險評價及來源解析研究(2016—2021年)。