地下水是指存在于地表以下的土壤及岩石空隙间的水，也可称为以各种形式存于地表以下的重力水。地下水是一种重要的淡水资源，在人类的生活生产活动中扮演着重要角色，维系着工农业发展的脉络。随着工业的发展，世界各地的地下水均已受到不同程度的污染，且污染源成分复杂，包含重金属、有机物等多种污染物。而地下水呈现自净能力弱，处理方式复杂的特点。因此，全面了解地下水污染情况，探索简单有效的处理方式是当前值得关注的热点问题。
本文采用Web of Science（WOS）数据库，对地下水污染修复问题进行了统计分析，基于文献计量学方法对该领域进行整体性回顾。结合Cite Space和VOS viewer两种文献计量分析软件对地下水修复领域过去30年所发表文章的关键词进行可视化与统计化分析，从宏观层面上客观地梳理了地下水污染问题及其修复技术的研究现状与发展趋势。
修复需因地制宜，科技要与时俱进
在WOS数据库中，以地下水修复为主题，对过去30年内所发表文章进行统计分析，检索结果共6638条，且总体发文趋势为逐年递增。由此可见，地下水污染及其修复技术问题是多年来的研究热点。为深入解决地下水污染问题，探索修复技术发展方向，还需刨根究底，对文章内容进行进一步分析。
1.污染种类多样，地下水修复面临严峻挑战
对检索出的6638篇文献中出现的17792个关键词使用VOS viewer软件进行可视化分析，其中出现频次大于30次的共319个。图1为关键词共现频次密度图，颜色变化与字体大小变化代表该关键词出现频次的高低。从图中可以看出，地下水中污染物的组成多种多样，其中主要包括以三氯乙烯、四氯乙烯等卤代烃为代表的难降解有机物，六价铬、三价砷等重金属污染物和氨氮、硝酸盐等无机污染物等。
由于污染物组成种类繁多，污染源千差万别，且地下水污染修复受地形因素影响较大，使得当前地下水修复面临着严峻的挑战。因此，单一的地下水污染修复技术已经不能满足当前的需求。研究开发能够应对复杂地下水污染情况的技术手段，将成为地下水污染修复的必然道路。
2.分类有迹可循，地下水修复应当对症下药
对污染物的处理应当有针对性地“治重症，下猛药”。然而，“下猛药”不如“下对药”，地下水污染修复需要因地制宜。因此，对地下水污染进行总结归类有助于探明其修复技术发展方向。
使用VOS viewer软件对出现频次大于30的关键词进行了聚类分析，得到关键词聚类网络图，如图2所示。从图中可以看出，近30年的相关研究主要可分为四大聚类：①主要研究生物降解地下水有机物；②关注于地下水体中重金属污染的去除，包括吸附、化学还原等方法；③着手在硝酸盐、亚硝酸的还原去除；④建立算法模型，对水体污染及其修复情况进行模拟预测。
因此，地下水污染物主要可归纳为以下三大类：
①有机物污染。主要来源于石油化工产品的使用，呈现出种类多样、污染源多种方式并存的特点。随着工业的发展，地下水中的有机物污染呈日益严重的趋势。
②硝酸盐、氨氮污染。主要来源于农业化肥的使用以及城市污水的排放，农业大国表现尤为严重。
③重金属污染。主要为点源污染，多分布于工业矿产工厂附近，浅层地下水受重金属污染更为明显。
此外，地下水受污染的途径多种多样，包括大气降水及农作物灌溉导致的间歇性渗入，受污染地表水的连续性渗入，以及污染物通过径流直接进入地下水等，这为地下水污染的防治工作加大了难度。
3．科技与时俱进，实践与理论需要齐头并进
通过分析热点关键词的出现时间，即可得出地下水污染及其修复技术研究热点的演进路径（图3）：地下水污染修复技术的热点由生物修复技术逐渐转向零价铁等还原性金属的化学修复技术，其中，渗透反应墙修复技术近年来受到广泛关注。污染物对象也因时间变化而异，当前的热点研究对象主要为重金属和硝酸盐类污染物。
采用Cite Space软件进行可视化分析，在重地下水修复关键词共现分析的基础上，设置关键词数量为25个，生成了按突现强度排序的地下水修复突现关键词分布图(图4)。结合研究热点演进路径，可以发现，虽然研究对象随时间产生变化，但有机物污染仍是地下水污染的一个痛点，且适宜的原位修复技术是当前研究者的理想目标，多手段结合同时处理被污染的地下水或浸出液和污染土壤的复原是可行的前进方向。
此外，遗传算法在地下水修复管理中的应用不容忽视。地下水修复由于其独有的特质，需要考虑多方面的因素，如水文资料、成本核算、时间及稳定性、地形地貌等。通过算法模拟，可以在综合考虑的前提下，客观且直观地得出最优方案，实施最优管理策略。当前，算法模拟在复杂、多峰和非线性的地下水问题上还存在一定缺陷。但随着大数据网络的发展，水文数据及其周边地形地貌数据日趋完善，利用大数据网络获取多目标数据，结合遗传算法对地下水修复方案进行多维度模拟，将为地下水修复技术优化提供一个全新的途径。
修复技术众多，以两大修复形式为主
当前地下水修复技术多种多样，但根据修复形式主要可归纳为两类：异位修复技术和原位修复技术。
1．异位修复技术
异位修复是将受污染的地下水抽出至地表再进行处理的技术，最典型的为抽出－处理技术，即布设抽水井并将受污染地下水抽出后，根据污染物的差别进一步选择处理方式，如化学法、物理化学法、生物法、膜分离法等。异位修复法具有处理效率高、见效快的优点，但也存在成本高、稳定性差、易反弹的缺点，使得其在大规模地下水修复问题上捉襟见肘。
2．原位修复技术
原位修复技术是当前的研究热点，由于其具有成本低廉、修复稳定性高、可因地制宜的优点，发展前景广阔。
原位修复技术根据修复原理可分为物理法、化学法、生物法和可渗透反应墙等多种方式，其中，可渗透反应墙（PRBs）近年受到研究者的青睐。PRBs是指在污染地下水原位设置一个填充有活性反应介质的反应屏障区，当地下水通过该反应屏障区时，污染物质依靠自然水力运输通过预先设计好的介质，该介质对溶解的有机物、金属及其他污染物进行降解、吸附、沉淀等，从而达到对污染土壤及地下水进行修复的目标。当前主要的研究方向是探究可使用周期长、更换便捷、能应对多种复杂污染物的渗透反应墙材料。
正确认识污染情况，不断完善修复技术
1.从地下水污染修复研究的文章发表数量的变化趋势可以看出，随着世界范围内对环境污染治理的日益重视，地下水污染修复领域的文章数量将保持持续增长。
2.重金属、有机物、硝酸盐类污染物是地下水污染修复的主要研究对象，因此研究能够应对多种污染物的处理技术是将来的主要研究方向。
3.大数据结合遗传算法对地下水污染及处理方案进行模拟，对地下水处理方案的实际应用有着重要指导意义，应当引起重视。
4.地下水污染问题不能只着眼于水体本身，应当对周围环境污染状况进行综合考虑，包括受污染土壤的修复问题。
总体来看，地下水资源与人类发展息息相关，正确认识地下水污染情况，完善地下水修复技术有着重要的意义，当前的地下水修复工作还任重道远。