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砷是自然界存量丰富的致癌元素之一。砷是天然存在的,有多种来源。开采含砷金属、使用杀虫剂、烧煤等都会对环境造成砷污染。砷和砷化物通常可以通过水、大气和食物进入人体,使得世界上至少有5000万人面临地方性砷中毒的威胁。水环境砷污染是全球亟待解决的环境问题之一。理清全球水环境中砷的分布、污染类型和技术发展,对控制砷污染具有重要意义。本研究采用文献计量学方法,系统分析了全球砷污染现状、基础统计、热点问题、关键技术和未来发展趋势。该研究通过基于SCIE和SSCI数据库的文献计量分析方法,审查了1999年至2018年发表的关于从水和废水中去除砷化合物(亚砷酸盐和砷酸盐)的5580份出版物。
通过研究文献计量分析得出的基础统计数据,本研究对世界砷污染现状、出版物类型、期刊、国家、语言、热点话题等进行了细致的梳理。研究显示,过去20年发表的与砷去除相关的文章数量显著且呈线性增长,中国的文章数量最多,其次是美国和印度。中国科学院发表的文章最多,为640篇,其次是印度理工学院,为276篇。《危险材料杂志》是产量最高的杂志,共302篇出版物,其次是《化学工程杂志》,共199篇出版物。关键词分析可以概括文章的全部信息,4244篇文章提供了8343个关键词。前5个趋势关键词分别是吸附、砷酸盐、地下水、亚砷酸盐和饮用水。
从关键词网络中确定了三个词簇,即吸附(第Ⅰ类)、重金属共污染(第Ⅱ类)和深度处理技术(第Ⅲ类)。通过对聚类及其关系的阐述,提出处理技术的研究和开发是主要关注的问题,其中吸附技术的应用是最实质性的,因为整个聚类I描述了对亚砷酸盐和砷酸盐吸附的重要性和能力,许多不同的吸附剂是聚类Ⅰ的重要组成部分,同时分析了不同吸附剂去除亚砷酸盐或砷酸盐的特异性能及其去除机理。最常用的吸附剂是活性炭,其次是铁基吸附剂,但粘土矿物、生物材料和纳米材料吸附剂有很大的发展空间。通常所有吸附剂都执行这些或所有除砷机理中的一种或几种,例如表面络合、沉淀、离子交换、表面吸附、扩散和化学吸附。第Ⅱ类讨论了砷与重金属共污染,因为在环境中砷常与镉、硫、磷、铬、氟和锑共存。对于去除共污染的重金属,生物处理方法如生物修复和植物修复是优选的,因为它们改变了重金属的化学性质并使其解毒,但不能完全去除污染物。第Ⅲ类是深度处理技术,如电凝聚、超滤、纳滤、膜过滤、反渗透等。电凝法因其操作简便、效果显著而在过去十年中得到迅速发展和应用。在过去的五年里,纳滤技术非常有效,因为它软化了水并去除了副产物,其主要优势是它提供了渗透通量。超滤结合表面活性剂胶束可以产生有效的去除效果,但膜分离技术存在局限性。纳滤和超滤效率高,但不能忽视它们高成本和膜污染的事实。未来研究人员更有可能集中于多种处理技术的联合应用,需要开发具有大比表面积、优异解吸能力和再生性能的新型复合吸附材料。本研究所得结论有助于确定除砷的全球趋势,并为该领域的进一步研究提供有价值的参考。
通过研究文献计量分析得出的基础统计数据,本研究对世界砷污染现状、出版物类型、期刊、国家、语言、热点话题等进行了细致的梳理。研究显示,过去20年发表的与砷去除相关的文章数量显著且呈线性增长,中国的文章数量最多,其次是美国和印度。中国科学院发表的文章最多,为640篇,其次是印度理工学院,为276篇。《危险材料杂志》是产量最高的杂志,共302篇出版物,其次是《化学工程杂志》,共199篇出版物。关键词分析可以概括文章的全部信息,4244篇文章提供了8343个关键词。前5个趋势关键词分别是吸附、砷酸盐、地下水、亚砷酸盐和饮用水。
从关键词网络中确定了三个词簇,即吸附(第Ⅰ类)、重金属共污染(第Ⅱ类)和深度处理技术(第Ⅲ类)。通过对聚类及其关系的阐述,提出处理技术的研究和开发是主要关注的问题,其中吸附技术的应用是最实质性的,因为整个聚类I描述了对亚砷酸盐和砷酸盐吸附的重要性和能力,许多不同的吸附剂是聚类Ⅰ的重要组成部分,同时分析了不同吸附剂去除亚砷酸盐或砷酸盐的特异性能及其去除机理。最常用的吸附剂是活性炭,其次是铁基吸附剂,但粘土矿物、生物材料和纳米材料吸附剂有很大的发展空间。通常所有吸附剂都执行这些或所有除砷机理中的一种或几种,例如表面络合、沉淀、离子交换、表面吸附、扩散和化学吸附。第Ⅱ类讨论了砷与重金属共污染,因为在环境中砷常与镉、硫、磷、铬、氟和锑共存。对于去除共污染的重金属,生物处理方法如生物修复和植物修复是优选的,因为它们改变了重金属的化学性质并使其解毒,但不能完全去除污染物。第Ⅲ类是深度处理技术,如电凝聚、超滤、纳滤、膜过滤、反渗透等。电凝法因其操作简便、效果显著而在过去十年中得到迅速发展和应用。在过去的五年里,纳滤技术非常有效,因为它软化了水并去除了副产物,其主要优势是它提供了渗透通量。超滤结合表面活性剂胶束可以产生有效的去除效果,但膜分离技术存在局限性。纳滤和超滤效率高,但不能忽视它们高成本和膜污染的事实。未来研究人员更有可能集中于多种处理技术的联合应用,需要开发具有大比表面积、优异解吸能力和再生性能的新型复合吸附材料。本研究所得结论有助于确定除砷的全球趋势,并为该领域的进一步研究提供有价值的参考。