基于CiteSpace可视化图谱的污泥土地利用现状研究分析

白洁, 张国徽, 徐成斌, 孙学凯, 马溪平, *

基于CiteSpace可视化图谱的污泥土地利用现状研究分析

白洁1, 2, 张国徽1, 2, 徐成斌1, 孙学凯3, 马溪平1, *

1. 辽宁大学环境学院, 沈阳 110036 2. 辽宁省环境科学学会, 沈阳 110161 3. 中国科学院沈阳应用生态研究所, 沈阳 110016

以2010—2020年间Web of Science(WoS)核心合集和中国知网(CNKI)数据库为数据源, 运用CiteSpace软件对污泥土地利用研究发文量、研究力量和研究热点进行计量可视化分析, 旨在探析当前国内外研究现状, 探索前沿动态和未来发展趋势。结果表明, 污泥土地利用研究总发文数量变化幅度较小, 该领域研究热度处于平稳状态; 在两大数据库中, 美国和中国是该领域中合作研究多且影响力大的国家, 最活跃的研究机构是中国科学院, 作者及研究团队间的合作相对较少; 国际上污泥土地利用研究趋于多元化发展, 而我国在该领域的研究方向则比较单一, 偏重于重金属研究。基于文献共现聚类和研究热点分析, 提出污泥土地利用研究的未来展望: 在多个层面开展合作研究, 积极研发无害化污泥土地利用技术, 全方面跟踪监测和评估污泥土地利用对陆地生态系统的影响, 多部门联合制定污泥土地利用相关政策和技术规范。

污泥; 土地利用; CiteSpace; 共现聚类分析; 污染物

0 前言

随着社会经济快速发展, 我国污水处理厂的数量逐年递增, 并在各个城市广泛分布着各种规模的污水处理厂, 而且随着污水处理能力的提升, 每年污泥产生量非常巨大[1]。那么, 如何科学合理地处置污泥已成为当前亟待解决的生态环境问题[2–3]。据文献报道, 截至2019年, 我国污水处理厂有5476家, 每年产生3904万吨污泥(含水量约80%), 其中污泥土地利用在污泥处置方式中所占比例最大(29.3%)[4]。这主要是由于污泥中富含有机质和N、P、K等营养元素, 施入土壤后能有效提高土壤肥力, 体现出较高的土地利用价值[5–7]。但是, 污泥中含有重金属、有机污染物和病原体等有害物质, 可能会随着污泥土地利用进入土壤、地下水, 甚至进入食物链中, 已成为污泥在土地利用方面的严重弊端。因此, 污泥土地利用得到广泛关注[8–10]。长期以来, 国内外学者一直致力于污泥土地利用的研究工作, 分析污泥中的有毒有害物质[11–13], 研发污泥土地利用前的无害化处置方法[14–15], 探讨污泥土地利用后对作物、果蔬、林草、土壤肥力及环境的影响[16–23 ], 评价污泥典型污染物的生态风险[1, 5]。多年来, 关于污泥土地利用方面的研究已积累了丰硕的成果, 有必要系统梳理现有研究成果, 全面掌握污泥土地利用研究领域的研究现状, 探索前沿动态和未来发展趋势。

文献计量分析是研究某个学术领域的发展脉络、热点趋势的一种文献定量分析方法。通过科学知识图谱挖掘数据具有科学、方便、直观等优势, 并且能为科研人员提高工作效率, 因而受到广大学者们普遍欢迎。CiteSpace软件是具有一定影响力的引文可视化分析工具之一, 因其强大的科学知识结构、规律和分布分析能力, 在多个领域中得到广泛应用。为深入了解近年来污泥土地利用的研究现状和发展过程, 本研究以Web of Science和CNKI数据库为基础, 运用CiteSpace可视化知识图谱软件, 对污泥土地利用研究领域的相关文献进行综合性分析, 旨在清晰、直观地展示污泥土地利用这一处置方式的研究趋势、研究机构、作者和研究热点, 有针对性地为相关学者探究污泥土地利用提供借鉴和参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本研究数据来源于 Web of Science(WoS)核心合集和中国知网(CNKI)两大信息数据库, 检索策略分别采用: TS=(Sludge*)and(Land use)(WoS数据库)和检索词: 主题=(污泥)并且(土地利用)(CNKI数据库); 时间跨度为2010—2020年; 数据检索时间为2020 年 12 月 18 日。经文献检索共获得1972篇文章, 其中WoS数据库1423篇, CNKI数据库549篇。为了保证文献数据的有效性, 剔除重复文献以及文章研究内容与本研究主题无关的文献, 最终获得1961篇文章。

1.2 研究方法

本研究运用CiteSpace(v.5.7.R3)软件对已获取的文献数据进行知识图谱可视化统计分析。在选项设置中, Node Type依次选择Country、Institution、Author、Keywords; Selection Criteria中阈值选择TOP N = 50, Pruning选择Pathfinder和Pruning Sliced Networks, 其它设置为默认。利用国家、研究机构、作者等数据资料分析科研合作网络关系, 基于学科类别和关键词数据信息探讨主题领域的共现网络特征, 形成共现图谱, 并利用关键词进行共现和聚类分析。通过文献数据可视化来探析污泥土地利用这一研究领域在选定时期内的研究热点、前沿动态及演变过程等重要信息。运用Microsoft Excel 2010软件进行数据整理和绘图, 分析污泥土地利用研究文献发文量的变化趋势。

2 结果与分析

2.1 发文量年份动态变化

在WoS和CNKI数据库中共获得污泥土地利用研究相关文章1961篇。如图1所示, 2010—2020年期间论文发表的总量呈现较为稳定状态, 发文数量波动范围在155—197篇, 最大和最小发文量分别出现在2017年和2013年。然而, 不同数据来源的发文量年份变化趋势存在较大差异。近11年发表在WoS数据库中的文献呈逐年递增趋势, 这表明该项研究在国际层面上受到广泛的关注且处于发展阶段。与之相反, 收录于CNKI数据库中发表文章数量于2012年达到了研究时间区间的最大值(73篇), 此后发文量则开始下降, 2020年出现最小值(17篇)。

2.2 不同层面研究力量特征

国家层面研究力量分析结果如图 2所示, 圆形节点表示不同国家, 节点大小与该国以合作方式发表的论文频数呈正比; 紫色外圈代表中介中心性, 其厚度与合作研究活跃程度呈正比; 而圆形节点的年轮颜色及厚度表示出现年份, 某个年份的年轮圈层越厚, 对应年份合作发表论文的频次越高。圆形节点间的连线则反映二者共现或共被引关系, 颜色对应首次共现或共被引年份, 粗细反映关系强弱。如表1所示, 在污泥土地利用研究领域方面, 发文量最多的是美国(255篇), 其次为中国(247篇), 从篇数上看, 美国和中国在发文数量相当, 说明两国在该领域均奠定了一定的研究基础, 在2010—2020年的理论研究和技术创新都做出重要贡献。中介中心性是表示文献的重要程度, 美国高中介中心性(0.43)表明该国发表的研究论文具有一定的影响力, 我国中介中心性(0.22)仅次于美国。

通过CiteSpace软件分析研究机构, 结果发现国际上共有288个机构从事污泥土地利用研究。从论文发表数量角度, 国际上排名靠前的机构分别是中国科学院、中国科学院大学、亚利桑那州立大学、加拿大农业与农业食品部、皇家墨尔本理工大学、东京大学、瑞典农业科学大学等, 其中中国科学院机构发文量最多, 达到59篇。从中介中心性来看, 如图3所示, 中国科学院的中介中心性最高, 为0.12,该研究机构与农业食品与生物科学研究所、宁波大学、加州大学等多个机构有合作关系; 排名较前的其他研究机构分别是中国科学院大学、加拿大农业与农业食品部和昆士兰大学, 他们的中介中心性分别为0.11、0.06和0.04。

图1 污泥土地利用研究文章发表量的年动态变化(2010—2020)

Figure 1 Annual dynamic changes of published papers on sludge land use research from 2010 to 2020

图2 国家合作特征图谱

Figure 2 Network map of country cooperation

表1 2010—2020年发文量前13的国家合作特征

图3 机构合作特征图谱

Figure 3 Network map of institutional cooperation

在作者学术交流与合作方面, CiteSpace软件分析结果表明, 国外的研究学者间并未形成紧密的学术合作关系, 而我国学者则有着较为密切的合作。如图4所示, 刘洪涛(14篇)、陈同斌(14篇)、郑国砥(10篇)和高定(10篇)等4人之间的学术合作均较为密切且文献发表量较多; 此外, 学者南忠仁、高冬香、曾正中等与骆永明、申荣艳、李定龙、郑正等学者之间的合作关系较紧密。

2.3 研究热点

关键词共现图谱能够体现关键词的共现频次, 对厘清污泥土地利用领域的研究热点有重要指示作用。如图5和图6所示, 在WoS数据库检索获得的关键词共现图谱中, “积累(accumulation)”, “能量(energy)”, “吸附(adsorption)”, “锌(zinc)”, “沼气能源(biogas energy)”, “矿化作用(mineralization)”, “生命周期评估(life cycle assessment)”等关键词有较高的共现频次(＞9); 而 CNKI 数据库中的文献数据分析显示“重金属”, “污水处理厂”, “污泥处理”, “污泥土地利用”, “污泥”, “资源化”, “污泥处理处置”等关键词具有较高的共现频次, 达10次以上。关键词共现分析结果显示, 我国国内学者该领域关注的焦点与国际具有一定的差异性。

如图7所示, WoS数据库关键词进行聚类分析结果发现, 排名前十位的关键词类群分别是“生命周期评估(life cycle assessment)”、“细菌浸矿(bioleaching)”、“沼气(biogas)”、“生物利用度(bioavailability)”、“药物(pharmaceuticals)”、“土壤肥力(soil fertility)”、“硝化作用(nitrification)”、“废活性污泥(waste activated sludge)”、“修复(amendment)”和“锌(zinc)”。这10个类群的样本数量均大于30, 聚类类群的剪影值均大于0.8, 表明类群间紧密程度好,有较好的聚类效果。CNKI数据库关键词与WoS数据库关键词的聚类类群特征存在一定差异。如图8所示, CNKI数据库中得到的关键词聚类分析结果表明, 排名靠前的关键词类群分别是“重金属”、“资源化”、“污泥土地利用”、“污泥处理”、“焚烧”、“现状”、“城镇污泥”、“处理”、“污泥堆肥”(类群样本量＞10, 剪影值＞0.9), 且类群间关系紧密, 有较好的聚类效果。

图4 作者合作特征图谱

Figure 4 Network map of author cooperation

图5 关键词共现图谱(WoS)

Figure 5 Network map of keywords co-occurrence (WoS)

图6 关键词共现图谱(CNKI)

Figure 6 Network map of keywords co-occurrence network (CNKI)

图7 关键词聚类图谱(WoS)

Figure 7 Cluster map of keywords (WoS)

图8 关键词聚类图谱(CNKI)

Figure 8 Cluster map of keywords (CNKI)

3 讨论

污泥土地利用是目前污泥处置方式中较为主要且有效的污泥处置方式之一。污泥土地利用主要包括农田利用(《有机肥料标准》NY525—2021实施前)[17]、林地利用[7]、园林绿化利用[19]、土地改良利用[24]等, 能有效熟化土壤, 利于植物生长, 促进植被恢复。关于污泥处理处置方面, 吕亮国等[25]基于1970—2018年中国知网(CNKI)数据库, 运用CiteSpace可视化软件梳理了“污泥处理”的研究状况, 将我国污泥处理的研究历程划分为三个阶段: 探索阶段、成长阶段和成熟阶段, 阐明了含油污泥、土地利用、处理处置等5个方面的研究热点。袁续胜等[26]则从污泥处理处置技术的角度, 借助CiteSpace软件分析了CNKI以“污泥处理”或“污泥处置”为主题词的文献数据(1992—2019年), 研究结果表明, 我国污泥处置的技术将在污泥减量化(水解酸化)、稳定化(污泥厌氧消化)、无害化(污泥堆肥)等方向上重点突破。而且, 在污泥处理处置的发展趋势方面的结论一致, 均是由污染治理模式向资源利用模式转换[25–26]。这些基于文献计量方法的综述, 为环境学、生态学领域的专家学者对污泥处理或污泥处置的深入了解奠定了重要基础。但是, 这些研究主要集中于我国的污泥处理或处置的技术方法, 且文献数据来源较为单一, 对于污泥土地利用方面具体研究工作聚焦程度尚显不足。

为了探明当前国内外关于污泥土地利用研究现状, 探索前沿动态和未来发展趋势。本文明确了污泥类型属于城镇污水处理厂的污泥, 并依据我国已发布的《农用污泥污染物控制标准》(GB 4284-2018)、《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》(CJ/T 362-2011)、《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(GB/T 23486-2009)和《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》(GBT 24600-2009)等现行标准中, 指出了城镇污水处理厂污泥的定义: “城镇污水处理厂在污水净化处理过程中产生的含水率不同的半固态和固态物质, 不包括栅渣、浮渣和沉砂池砂砾。”现行标准中仅对“污泥园林绿化利用”的途径进行了详细描述, 即: “将处理后污泥用于城镇绿地系统或郊区林地的建造和养护过程, 一般用作栽培介质土、土壤改良材料, 也可作为制作有机肥的原料。”在欧盟和美国等国家, 污泥分为两种类型, 一种是污水处理厂产生且未经处理的液态污泥, 另一种是经过好氧或厌氧消化、热干燥、堆肥、酸氧化/消毒等处理后的污泥[27]。美国环境保护署(USEPA)发布了《联邦条例准则的第40法令(2018年7月1日)》, 在503条款中描述了污泥的使用或处置标准, 其中污泥土地利用是指在地表撒施污泥、向地表以下注入污泥或将污泥混入土壤中, 以改良调节土壤, 增加土壤肥力, 促进的作物或植被生长[28–29]。本文通过检索2010—2020年WoS和CNKI数据库中污泥土地利用研究领域的相关文献, 对该领域进行文献计量分析, 并获得了发文量、研究力量和热点分布情况。

发文量的年份动态变化能够反映该研究领域在的发展速度。从WoS中得到的数据可以看出, 在检索的时间段内污泥土地利用研究领域的发文量呈逐年上升趋势。对比收录于CNKI的发文量, 近些年呈下降态势。主要是由于近年来国内的一些科研院所、高等院校等科研机构非常重视研究科技成果的国际影响力, 更倾向于在国际权威或顶级期刊上发表学术论文。此外, 由于污水处理厂的污水来源十分复杂, 导致不同污水处理阶段产生的污泥所含污染物类别、浓度有着较大差异, 那么污泥在土地利用过程中存在着安全问题和诸多不确定性, 使得国内开展污泥土地利用研究进入阶段性瓶颈期。因此, 最近几年国内出现发文数量下降的现象。

不同层面研究力量(国家、研究机构和作者)展示了在污泥土地利用研究领域各个层面的合作交流关系。如表1所示, 从论文发表数量上看, 美国和中国分别位于全球第一和第二, 但我国中介中心性(0.22)与美国相比, 仍存在着较大差距(0.21), 说明我国在污泥土地利用研究方面仍需进一步加强国际合作, 提高学术影响力。法国虽然发文量排名第11位, 数量仅52篇, 但其中介中心性值(0.19)略低于中国, 表现出在该研究领域较为活跃的状态。研究机构层面上, 我国的中国科学院的发文量贡献最为突出, 且与美国、加拿大、澳大利亚、日本、瑞典等多个研究机构均有较紧密的合作关系。此外, 机械科学研究总院环保技术与装备研究所、北京环境保护科学研究院、上海园林科学研究所等机构在该领域发表论文数量排名靠前。在国内各机构间的合作网络上, 中国科学院地理科学与资源研究所、中国人民大学环境学院、住房和城乡建设部科技发展促进中心等机构有着密切的合作关系。各机构为污泥土地利用研究领域的迅速发展做出巨大贡献。利用CiteSpace不仅能够识别出国家或机构间的合作关系, 还能直观地发现某研究领域值得关注的研究学者及学者间的关系, 为评价研究人员的学术影响力提供参考。从CNKI中检索的发文量最高且合作密切的作者集群: 刘洪涛、陈同斌来自中国科学院地理科学与资源研究所, 他们在污泥土地利用研究领域发文量较多, 主要围绕城市污泥重金属方面开展了诸多研究。然而, 在合作方面, 国内大部分研究人员均有各自的团队, 由于各团队的研究方向不同而导致团队之间的关联性变弱, 正如图4所示, 形成了一个个小的研究网络。

关键词共现和聚类分析在了解污泥土地利用研究领域的热点方面发挥着重要作用。2010—2020年期间, 国内学者在该领域关注的热点与国际上的有所不同, 国内重点关注的是重金属毒害作用、污泥资源化利用与处理处置, 而国际上对污泥土地利用研究则趋于多元化, 研究方向包括了能量、沼气、矿化、吸附等。通过对WoS数据库关键词进行聚类分析, 按照聚类论文平均年份可以发现, 在排名前十位类群中“生命周期评估”、“沼气”、“硝化作用”、“废弃活性污泥”等4个聚类类群是近几年出现的, 说明现阶段国际上关于污泥土地利用研究正朝着这几个方向转变。如图8所示的关键词聚类类群名称可以看出, 关于污泥土地利用研究国内学者则更加关注“重金属”、“资源化”。此外, 聚类类群的平均年份分析发现, 只有“重金属”的研究平均年份比较靠前(2015年), 其他关键词的研究平均年份为2012年。由此可见, 从国内发表文章的角度, 我国在该领域的研究是相对滞后的。这一分析结果验证了刘洪涛等[27]的研究结论。这主要原因是我国污水处理厂污泥量非常大, 且逐年增加, 那么如何进行污泥资源化利用, 如何降低重金属等污染物在污泥土地利用过程中带来的生态环境安全风险, 仍是我国当前亟待解决的技术壁垒问题。

4 结论与展望

从2010—2020年的发文量看, 国内外关于污泥土地利用研究热度较为稳定。但与WoS数据库和CNKI数据库的发文量年份动态变化趋势截然不同。WoS数据库发文量年份动态变化呈上升趋势, 而CNKI数据库发文量于2012年开始呈下降态势。

美国和中国的发文量多且中介中心性较高, 是该领域国际合作多、影响力大、研究活跃的两个国家。污泥土地利用研究的机构主要来自中国、美国、加拿大等, 其中中国科学院是进行该领域研究最为活跃的机构, 且与国内外的研究机构有紧密的合作关系。然而, 国内外作者的合作交流大多是围绕研究者科研团队的研究方向和内容开展工作, 彼此之间的合作相对较少, 在某种程度上可能会阻碍污泥土地利用技术的研发和应用。

通过关键词共现聚类分析得出, 国际上污泥土地利用研究热点具有多学科领域交叉、多元化的特征, 趋势上向能源利用方向发展。我国在该领域的研究方向虽比较单一, 且偏重于污泥土地利用的重金属污染研究, 这与我国现阶段污泥土地利用的政策、法规以及相关技术规范相符合。在污泥土地利用的技术壁垒问题方面, 我国研究机构、管理部门及相关人员任重而道远。

本研究结合文献计量分析结果对未来污泥土地利用领域研究提出如下展望和建议:

(1)污泥产生量与日俱增, 如何处置污泥已成为世界各国面临的共性问题。目前, 污泥土地利用是最主要的一种污泥处置方式, 其安全性和可持续性应得到高度重视。污泥虽是一类有用的生物资源, 但由于污泥中有毒有害物质可能会长期累积于土壤中, 并对土壤、植物、地下水等产生潜在威胁。因此, 在2021年6月1日起实施的《有机肥料标准》(NY525- 2021)中, 污泥被列为有机肥禁用原料。尽管如此, 污泥在土地利用这一处理途径方面仍具有较大的空间, 可应用于园林绿化、沙化土壤改良、矿山修复等方面。但不论将污泥用于何处, 污泥土地利用的前置条件即是污泥须具有一定的安全性, 在土地利用过程中不会对生物要素(植物、动物、微生物、人类)、非生物要素(土壤、地下水、大气)产生潜在威胁。可见, 土地利用前的污泥来源、泥质等分析工作十分必要。同时, 亦应关注污泥的施用量和施用方式的研究, 做到污泥土地利用科学合理。

(2)加强污泥土地利用的交叉合作研究。应从多部门、多机构、多学科、多区域、多国别等多个维度, 合作开展污泥土地利用途径的污泥无害化处理技术研发, 一方面有针对性地解决污泥中污染物的危害问题; 另一方面探讨降低进入食物链风险的途径, 分析施用污泥与被施用土壤的匹配性, 做到有的放矢, 实现“安全处置污泥和合理改良土壤”的双重效益。

(3)污泥土地利用研究所关注的污染物类型应尽量多元化。通过研究热点的共现聚类分析可知, 污泥重金属方面的研究在WoS和CNKI两大数据库中均有较高热度, 但污泥中同样含有有机污染物(如持久性有机物、农药、化学染色剂等)、病原微生物等其他类型污染物, 在土地利用过程中可能会对陆地生态系统产生影响。因此, 对于污泥土地利用的研究应纳入污泥污染物的所有类型, 分析污泥土地利用后陆地生态系统的水、土壤、大气、生物的响应及其变化规律, 探讨污泥土地利用后土壤、植物固碳增汇在实现“碳中和”中的作用, 从生态学、环境学、生物学等多个角度探析污泥土地利用的正负反馈效应, 对于全面客观评估污泥土地利用可行性具有重要的参考意义。

(4)管理部门和研究机构应重视污泥土地利用后的跟踪监测和定期评估, 确保污泥得到安全处理处置。因此, 应针对不同生态系统类型建立污泥施用长期观测样地, 开展土壤、植物、水体中污染物的跟踪监测, 评估污泥土地利用的土壤改良效果, 可有效降低污泥土地利用风险, 提高污泥资源化利用水平。更重要的是, 未来的研究应充分运用连续监测和定期评估的结果, 规范污泥土地利用的污泥类型、施用对象、施用量、施用方式、施用安全年限等技术参数, 加强多部门合作, 共同出台污泥土地利用政策, 编制相关技术指南, 保障污泥土地利用安全和实施效果。

[1] 李娟, 李金香, 杨妍妍. 城镇污水处理厂污泥泥质监测及资源化风险评价[J]. 环境科学, 2021, 42(4): 1956–1966.

[2] CHEN Guanyi, ZHANG Rui, GUO Xiang, et al. Comparative evaluation on municipal sewage sludge utilization processes for sustainable management in Tibet[J]. Science of the Total Environment, 2021, 765: 142676.

[3] MININNI G, BLANCH A R, LUCENAF, et al. EU policy on sewage sludge utilization and perspectives on new approaches of sludge management[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2015, 22(10): 7361–7374.

[4] WEI Liangliang, ZHU Fengyi, LI Qiaoyang, et al. Development, current state and future trends of sludge management in China: based on exploratory data and CO2-equivaient emissions analysis[J]. Environment International, 2020, 144: 106093.

[5] 杨喆程, 杜子文, 孙德智, 等. 城市污泥产品林地施用效果与风险评价[J]. 环境工程学报, 2021, 15(4): 1432–1443.

[6] CRISTINA G, CAMELIN E, PUGLIESE M, et al. Evaluation of anaerobic digestates from sewage sludge as a potential solution for improvement of soil fertility[J]. Waste Management, 2019, 99: 122–134.

[7] XUE Jianming, KIMBERLEY M O, ROSS C, et al. Ecological impacts of long-term application of biosolids to a radiata pine plantation[J]. Science of the Total Environment, 2015, 530: 233–240.

[8] 赵霞, 胡自航, 郑景明, 等. 污泥与园林废弃物混合堆肥对波斯菊生长及重金属积累的影响[J]. 生态学杂志, 2019, 38(3): 810–817.

[9] KAPANEN A, VIKMAN M, RAJASÄRKKÄ J. Biotests for environmental quality assessment of composted sewage sludge[J]. Waste Management, 2013, 33: 1451–1460.

[10] DONG Y, SAFFERMAN S I, NEJADHASHEMI, A P. Computational modeling of wastewater land application treatment systems to determine strategies to improve carbon and nitrogen removal[J]. Journal of Environmental Science and Health, Part A, 2019, 54(7): 657–667.

[11] ASHEKUZZAMAN S M, FORRESTAL P, RICHARDS K, et al. Dairy industry derived wastewater treatment sludge: generation, type and characterization of nutrients and metals for agricultural reuse[J]. Journal of Cleaner Production, 2019, 230: 1266–1275.

[12] WLODARCZYK E, WOLNY L, WOLSKI P. Evaluation of dewatered sludge properties from a selected municipal sewage treatment plant[J]. Desalination and Water Treatment, 2014, 52(19/21): 3852–3858.

[13] 陈泾涛, 唐治, 耿宇聪, 等. 厌氧消化对污泥中重金属及病原微生物的影响研究[J]. 中国沼气, 2015, 33(3): 10–16.

[14] 王霄, 徐素, 詹俊, 等. 农村有机固废两段式好氧协同堆肥效果分析[J]. 环境工程学报, 2021, 15(5): 1708–1715.

[15] 李丽, 马达, 赵志宾, 等. 秦皇岛市城市污泥堆肥土地利用的可行性研究[J]. 环境科学与技术, 2016, 39(S2): 223–226.

[16] 李焱, 史弋, 王宇翔, 等. 城市污泥施用对沙地油菜的影响及效果评价[J]. 中国农业科技导报, 2018, 20(6): 88–95.

[17] 张宏娜, 温蓓, 马义兵, 等. 大田条件下污泥施用土壤中全氟烷酸化合物的玉米吸收和传输[J]. 环境化学, 2018, 37(9): 1885–1894.

[18] 王社平, 程晓波, 刘新安, 等. 施用污泥堆肥对草莓生长及土壤重金属的影响[J]. 环境工程学报, 2017, 11(7): 4375–4382.

[19] 连鹏, 李志茹, 范周周, 等. 城市污泥与园林废弃物混合堆肥施用对紫穗槐生长及土壤环境的影响[J]. 北京林业大学学报, 2018, 40(4): 58–66.

[20] CARPIO M J, RODRÍGUEZ-CRUZ M S, GARCÍA- DELGADO C, et al. Mobility monitoring of two herbicides in amended soils: a field study for modeling applications[J]. Journal of Environmental Management, 2020, 260: 110161.

[21] 薛万来, 李法虎. 污泥不同利用形式及利用量对土壤生态环境的影响[J]. 生态科学, 2018, 37(4): 130–137.

[22] 杨雨浛, 易建婷, 张成, 等. 施用不同污泥堆肥品对土壤温室气体排放的影响[J]. 环境科学, 2017, 38(4): 1647–1653.

[23] 李霞, 李法云, 荣湘民, 等. 城市污泥改良沙地土壤过程中氮磷的淋溶特征与风险分析[J]. 水土保持学报, 2013, 27(4): 93–97.

[24] HAMDI H, HECHMI S, KHELIL M N, et al. Repetitive land application of urban sewage sludge: effect of amendment rates and soil texture on fertility and degradation parameters[J]. Catena, 2019, 172: 11–20.

[25] 吕亮国, 尹新正, 袁亚林, 等. 基于CiteSpace的我国污泥处理热点研究[J]. 给水排水, 2019, 55(S1): 55–59.

[26] 袁续胜, 高红, 贺自帅, 等. 中国污泥处理处置技术相关文献计量分析与未来展望[J]. 人民珠江, 2020, 41(10): 102–108.

[27] COLLIVIGNARELLI M C, CANATO M, ABBÀ A et al. Biosolids: what are the different types of reuse?[J]. Journal of Cleaner Production, 2019, 238: 117844.

[28] ALVARENGA P, MOURINHA C, FARTO M, et al. Sewage sludge, compost and other representative organic wastes as agricultural soil amendments: Benefits versus limiting factors[J]. Waste Management, 2015, 40: 44–52.

[29] ARANDA V, MACCI C, PERUZZI E, et al. Biochemical activity and chemical-structural properties of soil organic matter after 17 years of amendments with olive-mill pomace co-compost[J]. Journal of Environmental Management, 2015, 147: 278–285.

Current status and future prospects of sludge land use based on CiteSpace visualization mapping analysis

BAI Jie1, 2, ZHANG Guohui1, 2, XU Chengbin1, SUN Xuekai3, MA Xiping1, *

1. College of Environmental Science, Liaoning University, Shenyang 110036, China 2. Liaoning Provincial Society for Environmental Sciences, Shenyang 110161, China 3. Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China

Sludge land use is one of the most important ways in sludge disposal. Containing toxic and harmful substances, it has been seriously discussed by governments and researchers in the process of sludge land use. In order to understand the current research status, frontiers and future trends of sludge land use, we collected a total of 1961 published articles from Web of Science and CNKI databases (2010-2020), and then measured and visualized the volume of China's domestic and international publications, research forces and hotspots in this field using CiteSpace software. The results showed that: (1) Total number of published papers in sludge land use research did not change too much from 2010 to 2020. Research has been keeping attention in the field. (2) The world's most influential researches in this field came from the United Statesof America and China among countries, and the Chinese Academy of Sciences accounted for the highest number of published articles among institutes. However, there is relatively less cooperation cross authors and research teams. (3) The international research on the sludge land use tends to be diversified in the future, while current research topic in China is relatively sole, which only focusing on the heavy metal research. Based on the analysis of literature co-occurrence clustering and hotspot, we proposed several points about sludge land use should be given more attention in the future, such as collaborative research at multiple levels, study on harmless sludge land use technology, monitoring and evaluation the effects of sludge land use on terrestrial ecosystem, setting policies and technical specifications by multi-departments.

sludge; land use; CiteSpace; co-occurrence cluster analysis; pollutants

10.14108/j.cnki.1008-8873.2024.01.023

X799

A

1008-8873(2024)01-195-08

2021-08-05;

2021-12-04

国家自然科学基金项目(41401262); 沈阳市科技计划项目(23-407-3-12); 辽宁省自然科学基金项目(2019-MS-341); 辽宁省教育厅资助项目(LFW202002); 辽宁大学教改项目(LNDXJG20182036); 沈阳市生态产品实现技术重点实验室

白洁(1982—), 女, 辽宁锦州人, 博士生, 高级工程师, 主要从事环境工程与生态恢复研究, E-mail: sbaijie@126.com

通信作者:马溪平, 女, 硕士, 教授, 主要从事环境工程微生物研究, E-mail: ldmxp_2019@163.com

白洁, 张国徽, 徐成斌, 等. 基于CiteSpace可视化图谱的污泥土地利用现状研究分析[J]. 生态科学, 2024, 43(1): 195–202.

BAI Jie, ZHANG Guohui, XU Chengbin, et al. Current status and future prospects of sludge land use based on CiteSpace visualization mapping analysis[J]. Ecological Science, 2024, 43(1): 195–202.