重金属具有难降解、持久性强和易迁移等特点，通过土壤和水体等介质在生态系统中迁移-转化，对生物多样性和人类健康构成严重的威胁[1-2]。溶解性有机质(dissolved organic matter，DOM)为重金属在固液两相间的迁移-转化提供了载体。DOM是一类具有连续多分子量和多功能基团结构的非均质有机混合物[3]，广泛地存在于各类天然水体中，可通过结构中的含氧官能团与重金属发生强烈的络合作用[4]，进而影响重金属离子在环境中的迁移-转化行为[5]，对重金属的生物地球化学循环具有重要调控作用[6-7]。
重金属与 DOM之间的相互作用并非简单的静态过程，而是一种多因素调控下的复杂的协同演化体系。深入地探究重金属与 DOM之间的相互作用机制及调控因子，对评估环境中重金属的归趋、预测其生态毒性以及制定有效的污染控制策略具有重要的理论与实践意义。近年来，DOM与重金属的相互作用机制成为环境科学领域的研究热点，相关研究已从单一机制的解析拓展至多场景应用，研究成果可按研究对象与环境介质进行如下分类。
1) 固体废物处置以及农田土壤体系相关研究。Shan等[8]通过对食品垃圾以及甘蔗叶协同堆肥过程中 DOM不同亚组分的分析，明确了重金属在不同DOM亚组分之间的重新分布规律，证实 DOM组成的演化可直接影响重金属的生物可用性。Shan等[9]针对城市固体废物填埋场土壤样本开展研究，结果表明不同类型的 DOM可以显著地改变重金属的赋存形态与迁移能力，尤其在高重金属污染负荷下，DOM的腐殖化程度是调控重金属环境行为的核心因子。
2) 水体与沉积物体系相关研究。Dong等[10]通过对大沽河主要支流沉积物中 DOM的分析，发现工业区与农村区不同来源的 DOM对沉积物中重金属潜在生态风险的影响存在显著的差异，且 DOM的腐殖化程度随着沉积物深度的增加而升高，进而直接调控重金属的释放规律与生态风险水平。
3) DOM与重金属相互作用的微观机制和调控因子研究。研究证实，因富含羧基和酚羟基等活性官能团，DOM中腐殖酸和富里酸对 Cu，Pb和 Cd等重金属表现出强络合能力[8，11]。三维荧光光谱结合平行因子分析结果表明，类腐殖质组分对 Cu和 Zn的络合贡献显著高于类蛋白物质[10，12]。DOM的分子量分布是影响其环境行为的另一核心因子，低分子量 DOM更易与重金属形成可溶性络合物，促进其垂向迁移[13-14]; 高分子量 DOM则通过吸附或共沉淀作用，实现重金属的固定。环境的理化条件同样具有关键性调控作用，酸性条件(pH<5)下 DOM的质子化会导致络合位点减少，进而促进重金属释放[15]; 淹水环境中 DOM的还原性增强，可活化 As和 Cr等变价重金属[16]。此外，微生物可通过代谢作用改造 DOM的分子结构，如堆肥过程中微生物可降解类蛋白物质，生成小分子有机酸，进而溶解Fe和 Mn的氧化物并释放结合态重金属[8-17]; 耐重金属菌群分泌的胞外聚合物(EPS)可以通过吸附作用降低重金属的生物毒性[18-19]。
4) 基于 DOM调控的重金属污染修复技术研究。现有技术主要围绕重金属的固定化与活化调控两大方向展开，生物炭和铁锰矿物可通过改变环境的 pH值并提供吸附位点实现重金属的固定，其表面负载的 DOM还可促进有机质对重金属的稳定化作用[20-21]; 堆肥腐殖质可通过络合作用降低 Cu和Cd的生物有效性，但过量的 DOM可能增加溶解态重金属的迁移风险与生态危害[13-22]; 植物修复体系中，植物根系分泌的类富里酸物质可实现重金属的活化，提升植物富集效率，但其长期应用的稳定性尚需进一步验证[23-24]。
文献计量学是一种基于数学与统计学的分析方法，可以定量地解析学术文献的特征，揭示学科发展的规律，可在长时序尺度上系统地分析某一研究领域的发文趋势、合作网络、热点演进与前沿方向，凭借其客观性、定量化的宏观分析优势，广泛应用于农业、林业、环境科学与资源利用等多个学科领域[25-29]。但是，在 DOM与重金属相互作用方面，尚缺乏基于多源数据库协同的系统性文献计量学解析，该领域近 20年的研究热点演进规律、中外差异与核心技术瓶颈尚未厘清。
本研究基于 Web of Science (WoS)和中国知网(CNKI)两大数据库，对 2004—2024年 DOM与重金属相互作用相关文献开展文献计量学分析，研究目标如下: 1) 定量地解析该领域的发文趋势、合作网络与权威期刊分布特征，明确全球研究格局; 2) 系统地识别该领域的研究热点、前沿演进规律与核心技术方法; 3) 基于双数据库协同关联分析，厘清中外研究的共性与差异，识别当前研究的瓶颈问题，为该领域的未来研究布局及重金属污染治理技术研发提供支撑。
1 数据来源与方法
1.1 数据来源
英文文献数据来自 2004—2024年的 WoS核心合集数据库，检索主题词为“Dissolved Organic Matter”和“heavy metal”，索引类型限定为 SCI和 SSCI，经去重和筛选后，得到 2485篇文献。同步对该领域权威期刊进行分类统计，涵盖环境领域高影响力期刊《Water Research》和《Environmental Science& Technology》等，明确不同 JCR分区以及不同影响因子区间期刊的发文占比与高影响力成果的分布特征。
中文文献来自数据 CNKI数据库，以“溶解性有机质”和“重金属”为主题词进行文献检索，词频限定为“精确”，检索时间范围为 2004—2024年，经去重和筛选后，得到 232篇文献。同步统计核心期刊载文分布特征，明确国内高质量研究成果的刊发平台与学科分布特征。
1.2 研究方法
采用可视化知识图谱软件 CiteSpace和 VOSviewer以及数据分析软件 Origin，对文献的年发文量、发文作者、所属机构与国家、高被引文献以及关键词共现与聚类等指标开展综合性分析，系统地解析DOM与重金属相互作用领域的研究现状、热点演进与发展趋势。
2 研究结果
2.1 基于 WoS 的分析结果
2.1.1 年度发文量变化趋势
图1 显示，2004—2024年 DOM调控重金属环境行为相关研究的年发文量呈持续上升趋势，2022年发文量达到峰值。在来自 WoS的 2485篇文献中，有研究型文献 2312篇(占 93.04%)，会议型文献 45篇(占 1.81%)，综述型文献 173篇(占 6.96%)。
图1 WoS中 2004-2024年 DOM与重金属相互作用研究领域的发文量
Fig.1 Publications in WoS in the field of the interaction between DOM and heavy metals，2004-2024
从图1还可以看出，发文量排名前三的国家分别是中国、美国和法国，其中美国和法国的发文量保持稳定，而中国自 2012年后发文量呈现快速增长态势，2022年发文量达到 173篇，年平均增长率达到 24.8%。中国发文量的快速增长，一方面源于我国社会经济高速发展与工业化推进过程中，重金属环境污染问题日益凸显，污染治理的实际需求推动了相关研究的快速发展; 另一方面，我国在该领域持续加大科研资金投入与高端人才培养力度，围绕DOM与重金属的界面作用机制展开大量系统性的研究，推动了该领域理论与技术的发展。
2.1.2 各国研究实力与合作网络
通过国家层面的文献计量学分析，可明确全球DOM与重金属相互作用研究的核心国家分布与国际合作特征。数据显示，中国以 1231篇文献(占49.54%)居于绝对主导地位，研究内容覆盖重金属迁移-转化机制、土壤界面反应动力学和污染修复技术优化等多个方向，形成“基础理论-技术开发-工程应用”的完整创新链条。美国以 283篇文献(占11.39%)位列第二，研究重点聚焦该领域关键性科学问题的突破，并通过国际合作强化特定方向的布局。法国(212篇)与德国(115篇)分列第三、四位，构成该领域欧洲研究集群的核心力量。
图2 展示的科研合作网络分析结果表明，中国(China)、美国(USA)、法国(France)、德国(Germany)及澳大利亚(Australia)构成该领域最大的国际合作子网络。其中，中美合著文献达到 114篇，成为该领域最核心的科研合作体，双方在污染物协同控制、生态修复技术及碳中和关键领域的前沿性合作研究，凸显跨区域科研协同对全球环境治理的推动作用。中国作为该领域国际合作的核心枢纽，其主导地位主要体现在三方面: 1) 文献贡献量超全球半数，体现该方向的高强度科研投入; 2) 在重金属污染防控领域形成的理论与方法体系，为国际环境修复技术发展提供重要支撑; 3) 通过多边国际合作，引领持久性污染物监测以及多介质污染协同控制等新兴研究方向。
图2 WoS中 DOM与重金属相互作用研究领域的国家间合作网络图谱
Fig.2 Collaborative network mapping of countries in the field of the interaction between DOM and heavy metals in WoS
综上所述，国家层面的系统性科研投入与跨国协同创新，是驱动 DOM与重金属相互作用研究发展的双引擎，中国在该领域的突破性进展为全球重金属污染控制提供了重要的科学范式与技术储备。
从机构间合作网络分析结果(图3)来看，中国的高校和研究机构在该领域具有极高的参与度，形成以中国科学院(Chinese Acad Sci)为核心的最大科研合作群体，其节点规模最大，累计发表文献 228篇，在水处理、生态环境修复和重金属污染控制等方向拥有丰富的研究资源和先进的实验设施。
图3 WoS中 DOM与重金属相互作用研究领域的机构间合作网络图谱
Fig.3 Collaborative network mapping of institutions in the field of the interaction between DOM and heavy metals in WoS
该领域国内外的研究存在显著的差异。国内聚焦工程应用与区域污染治理，针对工业固体废物以及土壤和水体等典型重金属污染区域，侧重 DOM调控重金属环境行为的修复技术研发与应用。国外更偏向基础理论与分子机制研究，借助高端表征技术，探究 DOM与重金属的配位化学以及纳米界面作用等微观过程。研究手段方面，国内以宏观实验以及光谱分析为主，国外则形成“微观表征-分子模拟-原位观测”的跨学科技术体系，傅里叶变换离子回旋共振质谱(FTICRMS)等高分辨率质谱技术已经成为解析 DOM分子组成与微观结合机制的核心手段。在 WoS数据库中，FTICRMS技术相关发文量逐年增长，成为 DOM调控重金属环境行为研究领域技术创新的核心方向。当前，国内该领域的研究在分子机制解析、高端技表征术与长期生态效应评估等方面有待提升，而国外学者对我国典型重金属污染场景的适配性研究不足，因此加强国际合作可实现优势互补，推动该领域基础研究的突破与全球范围工程应用价值的提升。
2.1.3 作者合作网络
对作者相关信息的定量分析，可识别 DOM与重金属相互作用研究领域的核心贡献者，明确科研人员之间的学术交流与合作特征。图4显示，虽然该研究领域作者的分布较为分散，但已形成多个核心研究群体，主要研究团队包括 Wang，Yan、Rinklebe，Joerg、Luo，Yongming、Blanc，Gerard和 Huang，Mei等。
图4 WoS中 DOM与重金属相互作用研究领域的作者间合作网络图谱
Fig.4 Collaborative network mapping between authors in the field of the interaction between DOM and heavy metals in WoS
从作者间合作网络的节点规模与连接强度来看，Dang，Zhi与 Blanc，Gerard团队在该领域占据核心地位。二者凭借高发文量、高被引频次及跨学科合作优势，在污染物迁移-转化与治理等方向取得系统性研究成果，为该领域的理论发展与技术应用奠定了学术基础。全球范围内，该领域共有约 197名核心作者，发文量排名前十的作者信息见表1。其中，发文量排名前二的 Dang，Zhi和 Blanc，Gerard的研究成果各具特色。Dang，Zhi团队研究了天然有机质(NOM，调控重金属环境行为的核心活性组分)与 Cu(II)和 Pb(II)等典型重金属形成的胶体在针铁矿等界面的迁移-转化行为，以及 DOM对铁矿物表面多金属共吸附过程的调控机制，通过人工合成胶体模拟实验与微观表征技术，开展多金属污染体系中重金属环境行为与环境修复的相关研究，为重金属污染治理提供了理论支撑与策略指导。Blanc，Gerard团队则聚焦于铂和稀土元素等特定重金属在海水及河口等环境中的迁移、转化和积累规律，以及尾矿多金属污染问题，通过长期环境监测、现场采样和实验室分析，明确污染物来源、污染程度并预测发展趋势，为重金属污染控制和管理提供理论依据。二者的差异体现在以下方面: 研究对象方面，Dang，Zhi侧重 DOM与金属离子的相互作用及其对有机污染物降解的影响，Blanc，Gerard则关注特定重金属的宏观环境行为; 研究方法方面，前者依赖微观实验与表征，后者注重长期监测与实验的结合;研究目标方面，前者旨在揭示机制，助力环境修复，后者则为制定污染管控措施提供数据支撑。
表1 WoS 中 DOM 与重金属相互作用研究领域发文量排名前十作者的发文情况
Table 1 Publications by the top 10 authors in the field of the interaction between DOM and heavy metals in WoS
排序 发文量 国家 机构 作者1 15 中国 华南理工大学 Dang，Zhi 2 13 法国 波尔多大学 Blanc，Gerard 3 12 中国 中国科学院 Luo，Yongming 4 11 德国 伍珀塔尔大学 Rinklebe，Joerg 5 11 中国 中国环境科学研究院 He，Xiaosong 6 11 中国 四川农业大学 Huang，Mei 7 11 中国 湖南大学 Li，Zhongwu 8 10 中国 成都信息工程大学 Guo，Xujing 9 10 中国 中国科学院 Wang，Yan 10 10 中国 深圳大学 Wen，Jiajun
2.1.4 关键词特征
1) 关键词共现分析。在 DOM调控重金属环境行为研究领域，“dissolved organic matter”(DOM)与“heavy metals”为核心关键词。其中，DOM广泛存在于土壤、水体等各类环境介质中，化学结构复杂，富含羧基和羟基等多种官能团; 关键词“heavy metals”涵盖 Cu，Cd，Pb和 Zn等多种重金属元素，这类污染物在环境中具备持久性与生物累积性。图5显示，“adsorption”是 DOM与重金属相互作用的重要途径，DOM凭借其丰富的官能团，通过离子交换及络合等机制，对重金属离子产生吸附作用，进而调控重金属在环境中的迁移行为; “complexation”是另一个重要关键词，DOM含有的大量配体可与重金属形成络合物，改变重金属的化学赋存形态，进而影响其生物有效性; “bioavailability”则凸显 DOM与重金属相互作用对生态系统和人体健康的潜在影响，DOM可通过吸附和络合等作用，对重金属的生物吸收过程进行促进或抑制的双向调控。此外，作为DOM的关键活性部分，“humic acid”与“humus substances”因富含多种活性基团，在 DOM与重金属相互作用中扮演着核心角色。
图5 WoS中 DOM与重金属相互作用研究领域的关键词共现图谱
Fig.5 Key words co-occurrence mapping in the field of the interaction between DOM and heavy metals in WoS
综上所述，当前 DOM与重金属相互作用的研究聚焦于二者之间的吸附及络合等核心作用机制，以及上述作用对重金属生物有效性和污染环境行为的影响。未来，该研究领域可围绕不同来源不同结构的 DOM与重金属相互作用的微观机制展开进一步的深入探究，并在此基础上研发更高效的重金属污染环境修复技术与管控策略来应对全球日益严峻的重金属污染问题。
2) 关键词聚类分析。通过统计学方法，将关联紧密的关键词聚合成类团，结合共被引时间线可视化图谱，可明确该领域研究热点的演进规律与发展方向。聚类分析结果显示，该领域的研究内容可分为七大核心聚类(图6)。
图6 WoS中 DOM与重金属的相互作用的研究领域关键词聚类分析图谱
Fig.6 Cluster analysis mapping of key words in the field of the interaction between DOM and heavy metals in WoS
从研究对象来看，涵盖 Ni，Cu，Cd和 Pb等常见重金属，其生物有效性、赋存形态和离子特性是决定其环境归趋与生态效应的核心指标。DOM相关研究聚焦于溶解有机碳、腐殖质、腐殖酸和富里酸等核心组分，荧光光谱法、平行因子分析和激发发射矩阵等技术是解析 DOM结构与功能特性的核心手段。
从作用过程来看，DOM与重金属的相互作用涉及吸附、解吸及络合等过程，这些过程可发生在废水、污水污泥、土壤及沉积物等多种环境介质中。
从应用研究来看，针对土壤和废水的重金属污染治理，需要深入地解析 DOM与重金属相互作用背景下的污染特征，研发适配的提取与修复技术;在生态风险评估环节，需要重点考量 DOM调控背景下重金属生物有效性改变带来的生态与人体健康风险。此外，温度、pH和盐度等环境因子，以及微生物群落和稀土元素等相关研究，为 DOM与重金属相互作用的深入解析提供了更多的切入点，助力该领域构建更完善的理论体系与应用策略。
2.1.5 高被引文献特征
高被引文献反映研究领域的热点演进、核心理论突破与技术发展方向，对把握学科发展脉络具有重要意义。WoS数据库中 DOM调控重金属环境行为研究领域被引次数排名前十的文献信息见表2。
表2 WoS 中 DOM 与重金属相互作用研究领域被引次数排名前十的文献
Table 2 Top 10 cited literatures in the field of the interaction between DOM and heavy metals in WoS
排序 文献主题 总被引次数年均被引次数发表年份1 Coating Fe3O4 magnetic nanoparticles with humic acid for high efficient removal of heavy metals in water 940 55.3 2008 2 Trace metal behaviour in estuarine and riverine floodplain soils and sediments: a review 907 56.7 2009 3 Cadmium toxicity in plants: Impacts and remediation strategies 802 200.5 2021 4 Soil amendments for immobilization of potentially toxic elements in contaminated soils: a critical review 765 153.0 2020 5 Monitoring of environmental exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons: a review 749 41.6 2007 6 Cadmium in soils and groundwater: a review 747 124.5 2019 7 The inhibition of the Anammox process: a review 727 55.9 2012 8 FTIR and synchronous fluorescence heterospectral two-dimensional correlation analyses on the binding characteristics of copper onto dissolved organic matter 420 42.0 2015 9 The potential of microplastics as carriers of metals 417 69.5 2019 10 Contaminant removal processes in subsurface-flow constructed wetlands: a review 362 24.1 2010
从高被引文献的研究主题可以看出，该领域的学术发展呈现从基础理论构建到微观机制深化，再到工程应用拓展的递进式演进脉络。初期以核心理论框架与技术范式构建为核心，主要完成河口、河漫滩和地下水等典型环境介质中重金属归趋规律的解析，同时建立腐殖酸改性功能材料以及人工湿地等重金属污染控制技术的研发基础，为该领域研究的发展奠定坚实的理论与技术根基。在此基础上，逐步实现从宏观现象描述向微观机制定量化解析的深度转型。一方面，建立 DOM与重金属结合特性的光谱表征方法，填补二者微观作用机制定量化解析的技术空白; 另一方面，完善土壤-地下水系统中典型重金属污染特征解析与风险评估体系，拓展复合污染体系的研究边界，极大地深化对 DOM与重金属相互作用的科学认知。随着理论研究的不断完善，研究重点进一步聚焦修复技术的优化与工程化应用的拓展，围绕重金属污染土壤钝化修复技术开展优化，明确了 DOM在重金属稳定化过程中的核心调控作用，深化了 DOM对植物重金属吸收与毒性调控机制的研究，为农田重金属污染安全利用与工程化修复提供了系统的理论支撑与技术指引。
高被引文献中研究内容的演进规律表明，技术创新是驱动 DOM调控重金属环境行为研究领域发展的核心动力。当前，该领域的研究形成两大热点:1) DOM与重金属相互作用的微观机制精细化解析，依托 FTICRMS等高分辨质谱、同步辐射、二维相关光谱及量子化学分子模拟技术，实现二者结合位点、键合强度与反应动力学的定量化解析，推动研究内容从宏观表观效应向微观分子机制的深度跨越; 2) 复杂环境体系中 DOM调控重金属行为的应用研究，聚焦多介质界面的迁移过程以及复合污染体系协同作用机制，开展基于 DOM定向调控的重金属污染修复技术的研发与工程应用。
2.1.6 权威期刊、JCR分区与影响因子分布
从期刊分布来看，2485篇文献分布于 SCI和SSCI期刊中，发文量排名前十的期刊累计发表论文992篇，占总发文量的 39.92%，论文刊发平台高度集中，其中 8本为 JCR Q1区权威期刊，2本为 JCR Q2区核心期刊，具体统计信息见表3。
表3 WoS 中 DOM 与重金属相互作用研究领域发文量排名前十的期刊
Table 3 Top 10 journals by publication output in the field of the interaction between DOM and heavy metals in WoS
排序 期刊名称 发文量 JCR 分区 2022 年影响因子1 Science of the Total Environment 225 Q1 7.9 2 Chemosphere 127 Q1 7.1 3 Journal of Hazardous Materials 127 Q1 10.8 4 Environmental Science and Pollution Research 123 Q2 5.1 5 Environmental Pollution 104 Q1 8.9 6 Water Research 65 Q1 12.8 7 Ecotoxicology and Environmental Safety 63 Q1 7.1 8 Journal of Environmental Management 63 Q1 8.7 9 Environmental Science&Technology 50 Q1 10.1 10 Water，Air & Soil Pollution 45 Q2 2.6
从期刊层级与刊发论文的研究内容来看，该领域的研究成果呈现清晰的分层规律: 1) 综合类权威期刊为成果发布主阵地，发文量排名前三的期刊累计发文 479篇，占总发文量的 19.28%，覆盖从基础理论到应用验证的全链条研究，与该领域研究主题高度契合; 2) 国际权威期刊引领前沿方向，《Water Research》和《Environmental Science & Technology》等期刊累计发表论文 115篇，以微观机制解析和方法学创新等突破性基础研究为主，是该领域研究前沿的核心标志。
从期刊分区以及发文特征来看，该领域成果向JCR高分区期刊高度集中。发文量排名前十的期刊中，80%为环境科学与生态学大类 JCR Q1区权威期刊，累计发表论文 824篇，占排名前十期刊总发文量的 83.06%; 只有 2本为 JCR Q2区期刊，发文量占比不足 17%。从影响因子来看，排名前十期刊中，3本影响因子≥10的期刊累计发文 242篇，占排名前十期刊总发文量的 24.40%，是该领域原创成果的核心载体。
2.2 基于CNKI 数据库的分析结果
2.2.1 年度发文量变化趋势
CNKI数据库的年度发文量变化趋势直观地反映该领域在我国的研究热度变迁、技术方法演进与发展趋势。如图7所示，CNKI数据库中该领域 2004—2024年的年度发文量变化分为 5个阶段: 1) 2004—2008年为国内 DOM调控重金属环境行为研究的起步探索期，相关发文量处于较低水平且无明显增长趋势; 2) 2008—2012年，发文量仍然处于低位，只有出现小幅度的波动性增长，整体态势平稳，相关研究仍然以跟踪国际前沿为主; 3) 2012—2016年，发文量呈现明显上升趋势，表明该领域的研究开始受到国内学者的关注，相关研究逐步转向自主创新;4) 2016—2020年，发文量进入快速增长阶段，反映国内对 DOM与重金属相互作用机制及其环境效应等研究方向的投入持续加大，研究内容不断深化;5) 2020—2024年，发文量维持在较高水平，2023年达到峰值，表明该领域已成为国内环境科学和地球化学等相关学科的研究热点，在微观机制解析和应用技术拓展等方面持续取得进展。
图7 CNKI中 DOM与重金属相互作用研究领域的发文量
Fig.7 Publications in CNKI in the field of the interaction between DOM and heavy metals
2.2.2 作者信息分析
我们对 CNKI数据库中 DOM调控重金属环境行为研究领域相关文献的作者信息进行统计分析，借助 VOSviewer软件构建作者合作网络图谱。图8显示，国内该领域的研究呈现“总体分散、局部集中”的特征。其中，天津市环境保护科学研究院的张彦发文最多，累计发表5篇相关文献，中国环境科学研究院的石陶然以 4篇的发文量次之，两位学者是该领域国内的核心作者，形成该领域的核心研究团队，具备较强的科研引领与合作能力。除此之外，有 8位学者的发文量为 3篇，其余作者的发文量为 1～2篇，表明国内该领域尚未形成稳定的大规模核心研究集群，作者合作网络的紧密程度有较大的提升空间。
图8 CNKI中 DOM与重金属相互作用研究领域的作者间合作网络图谱
Fig.8 Collaborative network mapping between authors in the field of the interaction between DOM and heavy metals in CNKI
2.2.3 关键词特征分析
1) 关键词共现分析。图9显示，国内该领域的研究围绕“重金属”与“DOM”两大核心主题，形成多维度的研究体系。
图9 CNKI中 DOM与重金属相互作用研究领域的关键词共现图谱
Fig.9 Key words co-occurrence mapping in the field of the interaction between DOM and heavy metals in CNKI
从研究对象来看，“重金属”主题涵盖 Cr，Hg，Mn和 Fe等多种重金属元素，重点关注不同赋存形态重金属的毒性差异与环境行为; DOM相关研究则聚焦于腐殖酸和富里酸等核心组分，明确了其与重金属的络合作用是调控重金属环境行为的核心机制。从研究场景来看，相关研究主要聚焦于城市河道、自然河流和水库湖泊等典型环境介质。从研究方法来看，三维荧光光谱和分子光谱等光谱分析技术是国内研究中表征 DOM结构以及解析 DOM与重金属络合机制的核心手段。从研究内容来看，国内研究重点关注 DOM与重金属之间的吸附解吸、络合作用和迁移转化等核心过程，同时探究二者相互作用对植物吸收重金属、重金属生物富集与生态风险的影响机制。
2) 关键词聚类分析。基于关键词聚类图谱(图10)，可将国内该领域的研究分为 7个核心聚类。整体来看，国内研究的核心内容可分为三大维度。1)环境介质: 重点围绕消落带、沉积物和土壤等典型环境介质，探究不同场景中 DOM与重金属相互作用的特征与规律; 2) 作用机制: 聚焦络合作用以及吸附-解吸等核心过程，解析其对重金属形态分布、生物有效性以及迁移转化能力的调控机制; 3)技术方法: 通过荧光光谱和差分光谱等光谱分析技术，结合多元统计分析方法，开展 DOM与重金属结合特性及作用机制的定量化解析，为相关理论研究与技术应用提供方法支撑。
图10 CNKI中 DOM与重金属相互作用研究领域的关键词聚类分析图谱
Fig.10 Cluster analysis mapping of key words in the field of the interaction between DOM and heavy metals in CNKI
2.2.4 期刊来源、学科分布与研究进展关联分析
CNKI数据库的统计结果显示，国内该领域的研究具有显著的多学科交叉特征。期刊来源(图11(a))方面，DOM调控重金属环境行为相关研究成果主要刊载于环境科学以及农林科学领域的中文核心期刊，其中《环境科学》以 22.2%的载文占比成为该领域的核心发文载体，《环境科学学报》与《农业环境科学学报》的载文占比均为 13.9%，《光谱学与光谱分析》与《环境化学》的载文占比均为11.1%，上述核心期刊的学科定位以及发文导向反映该领域国内研究的整体学术质量较高，且紧密围绕国家生态环境保护重大需求展开。学科分布(图11(b))方面，环境科学以及资源利用学科的占比为74.0%，居于绝对主导地位; 农业基础科学的占比为 9.1%，农艺学的占比为 6.7%，是该领域重要的研究分支; 自然地理学和测绘学、生物学各占 2.4%，化学的占比为 2%，建筑科学与工程、冶金工业学科各占 1.7%，农作物学科的占比为 0.7%。
图11 CNKI中 DOM与重金属相互作用研究领域文献的期刊来源(a)与学科分布(b)
Fig.11 Journal sources (a) and discipline types (b) of literature in the field of the interaction between DOM and heavy metals in CNKI
结合关键词聚类分析结果可见，不同学科的研究重点与研究进展呈现显著的差异，形成多学科协同发展的研究格局，其中环境科学与资源利用学科作为核心学科，其研究内容覆盖该领域的全链条，聚焦 DOM与重金属的络合吸附机制、污染修复技术研发及生态风险评价三大方向，对应关键词聚类分析图谱中的“重金属”“吸附”“络合机制”，相关研究成果主要发表于《环境科学》《环境科学学报》《环境化学》等旗舰期刊，为我国重金属污染防控与环境管理提供了重要支撑。在农业基础科学与农艺学方面，聚焦农田土壤、水稻根际环境和消落带等农业相关场景，重点研究 DOM对重金属生物有效性的调控机制以及基于 DOM调控的农田重金属污染安全利用技术，对应关键词聚类图谱中的“消落带”“土壤”，相关研究成果主要刊载于《农业环境科学学报》等农业资源环境领域的核心期刊，为我国农用地重金属污染防控与粮食安全生产提供了重要保障。自然地理学、化学和生物学等交叉学科分别从不同的维度拓展该领域的研究。自然地理学重点关注流域尺度下 DOM与重金属在沉积物-水界面的迁移-转化规律与地球化学循环过程，对应关键词聚类图谱中“沉积物”，相关成果多见于《湖泊科学》《地理研究》等核心期刊。化学学科重点从分子层面解析 DOM与重金属的配位化学机制以及反应动力学过程，对应关键词聚类图谱中的“相互作用”，其中基于光谱技术的机制解析成果集中发表于《光谱学与光谱分析》。生物学学科聚焦微生物、DOM和重金属三者的协同作用机制，探究微生物对 DOM结构的改造作用以及对重金属环境行为的间接调控效应，进一步完善了 DOM与重金属相互作用的理论体系。
2.3 WoS 与 CNKI 双数据库协同关联分析
2.3.1 发文量演进的联动性与滞后性
双库发文量时间对比显示，2004—2024年国内外该领域研究呈现同步增长的态势，增长拐点高度契合，国内研究始终跟随国际前沿推进，其发展滞后性呈现动态收窄的特征。2004—2012年，国内的研究较之国际前沿存在 2～3年的明显滞后; 2013—2019年，随着国内科研投入加大，滞后时间缩短至一年以内，本土化场景应用研究已实现与国际同步;2020年至今，两个数据库的发文量均进入高位稳定阶段，二者增长趋势完全拟合，仅在研究侧重点上形成分化。
2.3.2 研究主题的共性框架与差异
双库文献主题对比显示，国内外研究共享统一的核心科学框架，均围绕 DOM对重金属环境行为的调控效应展开，核心研究主题高度重合，核心科学问题具备全球普适性。二者的研究内容形成明确的互补性分化格局，国际上的研究以微观机制为核心导向，重点突破 DOM与重金属相互作用的基础科学问题; 国内的研究以场景应用为核心导向，聚焦我国典型污染场景的技术适配与落地问题。
2.3.3 技术方法的演进联动与应用差距
双库技术方法对比显示，DOM调控重金属环境行为相关研究领域的技术发展呈现“国际创新引领-国内跟进适配”的联动规律，与研究演进周期高度契合。2004—2012年，国内外均以宏观吸附实验和常规光谱分析为核心手段，技术水平基本上持平。2013—2019年，三维荧光分析等机制解析技术在国际上兴起，国内同步跟进与普及，技术差距显著缩小。2020年至今，以 FTICRMS为代表的高分辨质谱等微观前沿技术成为国际研究主流，而国内相关技术的应用占比不足 5%，存在明显的差距。整体来看，国内在常规技术本土化改良方面形成特色优势，但原创性前沿技术的研发存在短板。
2.3.4 研究能力的交叉关联与双向发展模式
双库研究能力对比显示，国内核心科研团队已形成“国际前沿探索-国内应用深耕”的双向发展模式。作者层面，WoS数据库发文量靠前的国内核心作者，大部分也是国内该领域的领军科研人员，其研究工作形成清晰的双向布局，即在国际期刊聚焦微观机制和方法学创新等前沿基础研究，同时也在CNKI核心期刊展现围绕我国典型污染场景的本土化应用研究成果，成为衔接国际前沿与国内研究的核心纽带。机构层面，拥有稳定国际合作网络的机构，其国内研究的学术质量与创新性显著更高，形成以头部科研院校为核心的“国际合作-国内辐射”学术引领格局。
3 总结与展望
本文基于文献计量学方法，系统地解析 2004—2024年 DOM与重金属相互作用领域的研究动态与发展趋势。选取 WoS数据库的 2485篇英文文献与CNKI数据库的 232篇中文文献，结合 VOSviewer和 CiteSpace可视化分析软件，揭示该领域的全球研究格局、核心合作网络、热点演进规律与技术发展路径。研究结果表明，2004—2024年该领域的年度发文量呈持续上升趋势，并通过双数据库协同关联分析，明确了中外研究的联动关系、共性特征与差异化发展规律。中国在全球学术产出中占据绝对主导地位，形成以中国为核心的国际科研合作网络;该领域的核心研究聚焦于 DOM官能团对重金属的络合吸附行为，以及 DOM分子量、环境理化条件和微生物等对重金属迁移-转化以及生物有效性的调控机制。本文构建了多源数据库协同分析框架，为全面地理解 DOM与重金属的相互作用提供了宏观视角，同时为该领域从“末端控制”向“源头调控-过程阻断-资源回收”技术体系的转型提供了数据支撑与理论依据。
本研究证实，作为重金属在环境介质中迁移-转化的关键载体，DOM与重金属的相互作用机制直接决定重金属的环境归趋、生态风险与污染治理策略的制定。通过文献计量学分析，本研究实现该领域全球研究格局的动态刻画，明确了不同发展阶段的热点议题。本文的研究结果显示，当前该领域的研究存在以下瓶颈问题。
1) 机制解析瓶颈: DOM的强非均质性与动态演化特征导致其单一组分与重金属的结合机制难以被精准地定量解析; 原位实时表征技术体系不完善，实验室静态实验结果与自然环境中实际过程存在显著的二段偏差; 虽然以 FTICRMS为代表的高分辨质谱技术已成为国际前沿的核心研究手段，但在国内的应用尚不广泛，制约了 DOM与重金属相互作用分子机制的深度解析。
2) 体系适配性瓶颈: 现有研究多集中于单一重金属、单一介质的实验室模拟，对自然环境中多金属复合污染、多介质界面动态过程的研究不足，研究成果难以直接支撑工程应用。
3) 技术应用瓶颈: 缺乏 DOM对重金属双向调控效应的场景化安全阈值，技术应用的标准化参数缺失; 缺乏对相关技术长期稳定性和生态安全性的系统性定位观测，制约了规模化工程推广。
4) 研究方法瓶颈: 现有文献计量学研究多为单一数据库分析，缺乏中外研究的系统性对标; 尚未构建基于热点演进的前沿趋势预测模型，对该领域研究的前瞻性指导不足。
针对上述问题，未来 DOM调控重金属环境行为研究领域可重点关注以下方向。
1) 深化微观机制: 整合 FTICRMS等高分辨质谱、原位同步辐射光谱表征技术以及量子化学分子模拟等技术，精准地解析 DOM活性组分与重金属的结合机制，构建自然环境中 DOM与重金属相互作用的原位表征技术体系。
2) 完善复杂场景研究体系: 开展多金属复合污染-多污染物共存体系下 DOM与重金属相互作用机制的研究，明确多介质界面的动态迁移规律，构建流域尺度的预测模型，提升研究成果的工程适配性。
3) 研发标准化修复技术体系: 明确不同场景中DOM定向调控的安全阈值与关键参数，耦合生物炭改性和微生物修复等技术，构建全链条的污染治理体系，开展长期生态效应观测，形成可推广的标准化工程方案。
4) 优化跨学科研究方法: 推动环境科学、分析化学、材料学和人工智能等多学科的交叉融合，构建多源数据库协同的文献计量学分析框架以及机器学习前沿预测模型，为该领域的科研布局与政策制定提供前瞻性支撑。
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