综述：全球土壤稳定/固化技术的趋势与展望：一项为期三十年的文献计量分析，重点关注重金属修复与可持续应用

时间：2026年1月18日

来源：Journal of Environmental Chemical Engineering

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土壤稳定化/固化（S/S）技术作为重金属污染治理的有效手段，研究规模持续扩大，中国贡献率达30.6%。技术通过物理/化学屏障降低污染物迁移，已在农业、道路工程等七领域应用，但标准化体系缺失制约推广。未来需强化技术协同优化、标准化建设和AI赋能。

王宏伟|徐凯丰|董龙军|孙道远

中南大学资源与安全工程学院，中国长沙410083

摘要

土壤安全对全球生态稳定和可持续发展至关重要。为应对工业化进程中日益严重的土壤污染问题，土壤稳定/固化（S/S）技术应运而生，该技术能够阻止污染物迁移，并促进其有效转化和去除。基于1995年至2024年的Web of Science数据库，本研究利用文献计量方法系统分析了该领域三十年的研究演变。结果显示，全球年度出版物数量呈指数级增长，过去五年平均每年超过1000篇。各国贡献高度集中：中国以4965篇论文位居首位，占比30.6%，与美国和德国共同占据总发表量的57%，成为该领域的主导力量。研究热点集中在新型材料（如生物炭和地质聚合物）的固定机制及其在重金属修复中的应用。该技术已广泛应用于农业、道路建设和环境工程等七个主要工程领域，展现出出色的多场景适用性。多种S/S技术的协同应用在解决复杂工程挑战方面具有巨大潜力。然而，缺乏标准化体系仍限制了其普遍适用性和广泛采用。总之，土壤S/S技术已建立起从机理理解到工程实践的全面研究框架。未来工作应重点建立标准化体系，优化多种技术间的协同效应，并利用人工智能提升其在全球环境治理和可持续发展中的作用。

引言

土壤是陆地生态系统的重要组成部分，对人类和其他生物的生存至关重要。它为植物提供生长介质，是许多昆虫和其他物种的栖息地，具有地表水过滤功能，同时还是碳储存场所和大气气体的调节者。土壤是一种珍贵且不可再生的自然资源[1]、[2]、[3]。然而，土壤污染已成为一个重大的全球环境问题。人类活动是土壤污染的主要原因。近几十年来，快速工业化、城市化、无限制的采矿和排放、未经处理的废水排放以及长期使用农药等因素导致了土壤污染。这些活动产生的废弃物和污染物通过直接倾倒、排放等方式渗入土壤。

表1列出了土壤中存在的主要污染物及其物理化学性质。土壤中的主要污染物分为三类：重金属、有机污染物和放射性物质[4]。这些污染物具有抗降解性、生物累积/放大性、迁移性、隐蔽性和滞后效应等特性[5]。如表1所示，大多数污染物还会通过食物链传播和累积，随着营养级的升高造成越来越严重的危害[6]。尽管土壤具有一定的自净能力，但严重污染会破坏这一良性循环，短时间内可能导致土壤生态系统的毁灭[7]。此外，土壤中的污染物通常以自由态存在，能够通过土壤水文过程迁移[8]。这种迁移会导致广泛的生态破坏和土壤生态毒性，对生态环境及人类健康和安全构成重大威胁[9]。在各种土壤污染物中，重金属因其持久性、迁移性和毒性而尤为令人担忧。它们广泛分布于工业区、农业区和城市地区，尤其是在矿区、冶炼厂和集约化农业区浓度较高。典型的重金属污染物包括铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）、砷（As）、铊（Tl）和锑（Sb），主要来源于采矿、工业废水和农业生产活动。这些金属带来的生态和健康风险与浓度密切相关：在低至中等浓度下，重金属可能抑制微生物活性、降低土壤肥力并在作物中积累，导致潜在的饮食暴露风险；当浓度升高时，风险显著增加。镉（Cd）和铅（Pb）可导致肾功能障碍、神经系统损伤和心血管疾病；六价铬（Cr（VI）和砷（As）是公认的致癌物，汞（Hg）可引发严重的神经毒性和发育障碍[10]、[11]。在严重污染的地区（例如冶炼厂或矿渣附近），金属浓度可达到每千克数百甚至数千毫克，导致急性生态毒性并对周边社区构成直接暴露危险[12]。

因此，有必要开发高效有效的土壤污染物去除技术，保护土壤并防止进一步恶化。土壤科学、工程学、化学和新材料等领域的交叉融合推动了过去几十年土壤修复研究的快速进展。如图1所示，土壤修复技术包括固化/稳定化[17]、土壤清洗[18]、电动力学修复[19]、微生物修复[20]、植物修复[21]、吸附[22]、热脱附[23]、化学氧化/还原[24]等。

其中，稳定/固化（S/S）技术因成本低、效率高和兼容性强而成为最成功的土壤修复方法之一[25]。S/S技术最初开发于20世纪50年代，包括一系列旨在改善土壤性质和降低环境风险的处理过程。它通过物理封装、化学键合、吸附和沉淀反应等多种机制共同降低污染物的迁移性、生物可利用性和淋溶潜力。与其他修复方法相比，S/S具有明显的实际优势：与需要大量废水处理且可能改变土壤性质的土壤清洗相比，S/S对土壤结构的破坏较小，且减少了二次污染；与能耗高且受土壤导电性限制的电动力学修复相比，S/S适用于多种土壤类型和污染物类型；虽然吸附和热脱附能有效去除有机污染物，但可能无法处理无机污染物或改善土壤工程性质；而S/S技术能提升土壤的强度、耐久性和体积稳定性，使其适用于各种建筑和环境应用中的安全再利用；与可能产生有害副产物且具有特定污染物针对性的化学氧化/还原相比，S/S提供了更为稳健、通用的控制方法，长期环境风险较低。最后，虽然微生物修复和植物修复具有环保性，但往往耗时且受气候影响较大；相比之下，S/S能在多种环境条件下快速处理并预测结果。因此，S/S不仅控制污染物迁移，还支持可持续土壤管理，促进废物资源化，并实现污染场所的修复。目前已有大量关于土壤S/S技术的论文发表，尽管有一些相关综述，但仍缺乏基于文献计量分析的系统性评价[26]、[27]、[28]。文献计量分析现已被广泛认为是科学研究的重要方法，尤其在科学和应用学科中[29]。它可通过网络分析识别已建立和新兴的研究主题，帮助发现研究群体和研究人员，揭示不同学术流派的发展路径[30]。基于本研究的综合分析，对过去三十年全球土壤S/S研究进行了系统评估，利用严格的文献计量方法和Web of Science数据库定量追踪了该技术的知识演变、合作网络和主题趋势，旨在探讨当前研究热点和发展方向，为未来的创新和可持续土壤修复及资源利用提供指导。

数据收集

数据来自Web of Science（WoS，汤森路透）数据库。WoS数据库是最大的文献数据库之一[31]，包含超过20000种高质量期刊，涵盖工程、社会科学、科学和人文学科等领域。该数据库可提供每年发表论文数量、论文发表国家以及特定主题主要作者等信息。

出版物数量和总体趋势

图2显示了1995年至2024年间，使用关键词“stabilization/solidification”和“soil”在WoS数据库中索引的年度和累计论文数量。截至2024年12月31日，累计论文数量达到16207篇。数据显示出版物数量总体呈上升趋势，1995年至2014年的增长率相对较低，2015年新发表论文数量略有下降。