飲用水消毒副產(chǎn)物的研究回顧與展望*

程小谷，張展毅，曾凡進(jìn)，劉　坤，巫　靜，徐開華

(1 廣州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，廣東　廣州　510620；2 廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院，廣東　廣州　510633)

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特稿

飲用水消毒副產(chǎn)物的研究回顧與展望*

程小谷1，張展毅1，曾凡進(jìn)1，劉坤1，巫靜1，徐開華2

(1 廣州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，廣東廣州510620；2 廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院，廣東廣州510633)

消毒副產(chǎn)物對飲用水的污染是全球面臨的一個亟待解決的問題。為了深入了解飲用水消毒副產(chǎn)物研究的全球狀況和前沿動態(tài)，本文采用 ISI Web of Knowledge的Web of ScienceTM數(shù)據(jù)庫，將飲用水消毒副產(chǎn)物作為主題檢索詞，對1996-2015年該庫收錄的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析，結(jié)果表明：美國發(fā)文量領(lǐng)先于其他國家，占全部發(fā)文量的36.935%；國際上發(fā)文量居前2位的期刊為：Water Research、Environmental Science Technology；同濟(jì)大學(xué)和清華大學(xué)的發(fā)文量在中國位居前2位。從全世界的研究方向來看，環(huán)境生態(tài)科學(xué)是最熱門的研究方向，其次是環(huán)境工程、水資源方向。而藥物藥理學(xué)、基因遺傳學(xué)和應(yīng)用微生物學(xué)雖然發(fā)文量不多，但同時(shí)也說明這三個研究方向有巨大的研究空間，更容易出創(chuàng)新性成果。

飲用水；消毒副產(chǎn)物；Web of ScienceTM；文獻(xiàn)計(jì)量

水是人類賴以生存的主要資源之一，對飲用水進(jìn)行消毒始于19世紀(jì)初，當(dāng)時(shí)使用氯作為消毒劑，它能有效殺滅水中的微生物病原體，大大降低了人們因飲水而感染痢疾、霍亂等水傳播疾病而致死的幾率，是人類健康史上的一次重大突破[1]。飲用水消毒副產(chǎn)物(drinking water disinfection by-products，以下簡稱DWDBPs)是指采用消毒劑對飲用水進(jìn)行消毒時(shí)，消毒劑與飲用水中含有的一些天然有機(jī)物(natural organicmatter， NOM)反應(yīng)生成的化合物，即消毒劑+母體化合物(NOM，溴)→DBPs[2]。最初主要指用氯進(jìn)行消毒產(chǎn)生的DBPs，現(xiàn)在由于消毒劑種類繁多，消毒方式也多樣化，因此，DBPs涵蓋的范圍也大大增加[3]。但總的來說，可分為四類DBPs，即三鹵甲烷(trihalomethanes， THMs)、鹵代乙酸(haloacetic acids， HAAs)、鹵代乙腈(haloacetonitriles，HANs)和致誘變化合物(mutagen X，MX)[4]。對飲用水中DBPs的研究始于1974年，荷蘭的Bellar等[5]研究發(fā)現(xiàn)，從氯化后的高色度水中可以檢測出一類特殊的化合物——THMs。1976年，美國國家癌癥協(xié)會研究發(fā)現(xiàn)，氯仿(一種THM)對動物具有致癌作用[6]。自從發(fā)現(xiàn)了氯消毒能產(chǎn)生三鹵甲烷(THMs)、鹵代乙酸(HAAs) 等“三致”化合物以后，對氯和氯的衍生物消毒所產(chǎn)生的副產(chǎn)物及其危害越來越引起人們的擔(dān)憂，對飲用水中DBPs的研究開始引起人們的關(guān)注。20世紀(jì)90年代，流行病學(xué)家發(fā)現(xiàn)膀胱癌、直腸癌及結(jié)腸癌等的發(fā)病率和飲用氯消毒的水量之間有潛在的相關(guān)性[7-8]。由于水與人類的生存息息相關(guān)，對飲用水中DBPs的研究逐漸成為一個熱門的研究領(lǐng)域[9]。

我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)、《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ/T 206-2005)以及《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5479-2006)中，都規(guī)定了THMs等DBPs的限值，這些THMs也是屬于揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)中的一類。目前對其濃度的監(jiān)測手段主要還是依靠采樣后送實(shí)驗(yàn)室分析等離線方式進(jìn)行監(jiān)控，難以對DBPs的變化情況進(jìn)行有效和連續(xù)性的實(shí)時(shí)監(jiān)測，這也是《大氣及水體揮發(fā)性有機(jī)物連續(xù)在線監(jiān)測設(shè)備集成開發(fā)及應(yīng)用示范》專項(xiàng)擬攻克的技術(shù)難題之一。

文獻(xiàn)計(jì)量(bibliometrics)的概念是于1969年英國情報(bào)學(xué)家A.Pritchard提出的，將其定義為：把數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用于圖書和其它交流媒介的一門學(xué)科。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)以其顯著的客觀性、定量化、模型化的宏觀研究優(yōu)勢已被不少學(xué)科采用[10]。在水學(xué)科方面，我國學(xué)者在國內(nèi)水資源承載力、“水專項(xiàng)”的學(xué)術(shù)成就、水遙感研究、國際水資源研究發(fā)展?fàn)顩r、國際河流水資源等方面進(jìn)行過文獻(xiàn)計(jì)量分析與研究[11-15]。但在飲用水消毒副產(chǎn)物方面還未見相關(guān)研究。為了準(zhǔn)確掌握全球飲用水消毒副產(chǎn)物研究的現(xiàn)狀和前沿動態(tài)，保持科技競爭力，本文對 ISI Web of Knowledge的Web of ScienceTM數(shù)據(jù)庫收錄的有關(guān)飲用水消毒副產(chǎn)物的文獻(xiàn)進(jìn)行了計(jì)量研究，以期對相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供參考。

1　數(shù)據(jù)來源和方法

SCI(Science Citation Index)是美國科學(xué)情報(bào)研究所ISI(Institute for Scientific Information)出版的期刊文獻(xiàn)檢索工具，所收錄的文獻(xiàn)覆蓋了全世界最重要和最有影響力的研究成果，成為世界公認(rèn)的自然科學(xué)領(lǐng)域最為重要的評價(jià)工具，并于1997年利用互聯(lián)網(wǎng)的開放環(huán)境，將SCI、SSCI(Social Sciences Citation Index)和A&HCI(Art & Humanities Citation Index)整合，創(chuàng)建了網(wǎng)絡(luò)版的多學(xué)科Web of ScienceTM(以下簡稱WOSTM)引文數(shù)據(jù)庫。本文的數(shù)據(jù)來源是ISI Web of Knowledge的WOSTM，WOSTM核心合集數(shù)據(jù)庫收錄了12000多種世界權(quán)威的、高影響力的學(xué)術(shù)期刊，內(nèi)容涵蓋自然科學(xué)、工程技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)、社會科學(xué)、藝術(shù)與人文等領(lǐng)域，最早回溯至1900年。WOSTM核心合集收錄了論文中所引用的參考文獻(xiàn)，并按照被引作者、出處和出版年代編成獨(dú)特的引文索引。在分析DBPs文獻(xiàn)總體產(chǎn)出趨勢時(shí)數(shù)據(jù)采集時(shí)間跨度為1996-2015年，數(shù)據(jù)庫更新的時(shí)間是2016年1月26日。

選用普通檢索方式，以“drinking water and disinfection byproducts”or“drinking water and disinfection by-products”作為主題檢索詞，在Web of knowledge數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索，獲取了相關(guān)文獻(xiàn)，通過科學(xué)計(jì)量指標(biāo)，對論文進(jìn)行量化分析。

2　研究結(jié)果分析

2.1DWDBPs產(chǎn)出趨勢及整體分析

通過主題詞檢索，WOSTM引文數(shù)據(jù)庫中收錄的1996-2015年份里的DWDBPs的相關(guān)文獻(xiàn)有3008篇。

從圖1可以看出，全世界對于DWDBPs的研究是從1996年開始，大致可以分為兩個階段：(1)1996-1999年，4年間共發(fā)表論文27篇，平均每年產(chǎn)出6.75篇論文，論文數(shù)量不多，說明對DWDBPs研究的人數(shù)不多，內(nèi)容上也有限，是萌芽期；其中最早的報(bào)道是在1996年由美國的Haddon, WF在JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY上發(fā)表的一篇論文《Potent bacterial mutagens produced by chlorination of simulated poultry chiller water》；(2)2000-2015年，共發(fā)表論文2981篇，論文的年平均產(chǎn)量增加，說明DWDBPs開始引起人們的關(guān)注，到2000年發(fā)文量猛增為104篇，隨后每年的發(fā)文量處于平穩(wěn)上升狀態(tài)，說明對DWDBPs的研究已經(jīng)引起人們的重視，研究人數(shù)及發(fā)文數(shù)量都大幅攀升，是探索發(fā)展期。

圖1　WOSTM數(shù)據(jù)庫中所有年份全世界DWDBPs發(fā)文量

在1996-2015年時(shí)間范圍內(nèi)WOSTM引文數(shù)據(jù)庫共收錄DWDBPs相關(guān)的文獻(xiàn)類型包括研究型論文、會議論文、綜述、會議摘要等，發(fā)表的文獻(xiàn)類型以研究型論文為主，占所有類型文獻(xiàn)的85.273%。從發(fā)文的語種來看，共有9種語言，以英語為主，占所有3008篇文獻(xiàn)的98.371%。1996-2015年間的篇論文中，全世界共有76個國家在DWDBPs領(lǐng)域發(fā)表了文章。排名前5位的依次是美國(1111篇)、中國(555篇)、加拿大(243篇)、西班牙(218篇)、澳大利亞(150篇)，這些國家的發(fā)文量占到總發(fā)文量的75.698%。美國的發(fā)文量領(lǐng)先于其他國家，占發(fā)文量的36.935%，可以看出美國在這方面的研究具有優(yōu)勢，其他國家在發(fā)文量上依次相差幾篇到幾十篇，其中前5個國家的發(fā)文量趨勢比較見圖2。

圖2　WOSTM數(shù)據(jù)庫中發(fā)文量前五位國家的逐年發(fā)文變化趨勢圖

美國早在1999年和2005年研究DWDBPs就達(dá)到了增長點(diǎn)，2015年達(dá)到了最高峰，從2000年到2015年對DWDBPs都有較高的關(guān)注。排名第二的中國在1996-2007十幾年間每年發(fā)文量都不足20篇，均低于其美國，但從2011年開始發(fā)文量逐年增加，2015年發(fā)文量達(dá)世界最高118篇，表明DWDBPs在我國研究人員中受關(guān)注程度越來越高。

2.2DWDBPs領(lǐng)域的主要研究機(jī)構(gòu)情況分析

統(tǒng)計(jì)年度內(nèi)，在世界范圍里我們選取了DWDBPs文獻(xiàn)發(fā)表量前10名的研究機(jī)構(gòu)作分析見表1，這些機(jī)構(gòu)共發(fā)文813篇。占全部檢索結(jié)果的27.626%，其中美國發(fā)文量居榜首，發(fā)文量為228篇，占前10名機(jī)構(gòu)發(fā)文總量的27.437%。同時(shí)DWDBPs文獻(xiàn)發(fā)表量前10名的研究機(jī)構(gòu)來自4個國家，主要來自美國、中國，其中美國有3個研究機(jī)構(gòu)，中國有4個。說明了在DWDBPs的研究層面美國和中國相較于其他國家有一定優(yōu)勢，也預(yù)示著這個與全球人類生存環(huán)境密切相關(guān)的問題有很大的研究價(jià)值及發(fā)展空間。

表1　1996-2015 WOSTM數(shù)據(jù)庫中DWDBPs文獻(xiàn)發(fā)文量居前10名的研究機(jī)構(gòu)

2.3DWDBPs領(lǐng)域的研究人員

表2　1996-2015 WOSTM數(shù)據(jù)庫中DWDBPs文獻(xiàn)發(fā)文量最多的10位作者

統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)，DWDBPs發(fā)文量最多的排名前10位作者如表2所示，他們總共發(fā)文467篇，占全部作者發(fā)文量總數(shù)的 15.524%，發(fā)文量居前5位的作者來自美國、中國和英國，這些作者的發(fā)文量合計(jì)占前10名作者發(fā)文量的59.527%；10位作者中來自美國的最多，有5位，說明美國在DWDBPs研究領(lǐng)域的發(fā)文量占有相當(dāng)大的優(yōu)勢。

1996-2015年，在WOSTM數(shù)據(jù)庫中國DWDBPs文獻(xiàn)發(fā)表量居前10名的作者統(tǒng)計(jì)見表3。這 10位作者來自6個研究機(jī)構(gòu)，他們的發(fā)文量占中國全部發(fā)文量的42.883%。有3位作者來自于同濟(jì)大學(xué)，3位作者來自清華大學(xué)，還有4位作者分別來自中國其他高校，說明同濟(jì)大學(xué)和清華大學(xué)這兩個研究機(jī)構(gòu)在此領(lǐng)域的研究處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。

表3　1996-2015 WOSWOSTM數(shù)據(jù)庫中DWDBPs文獻(xiàn)發(fā)文量最多的 10位中國作者

2.4發(fā)表DWDBPs研究文獻(xiàn)的主要期刊及論文的影響力

統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)全世界DWDBPs文獻(xiàn)發(fā)文量居前10名的期刊見表4。這10種期刊總共發(fā)文1121篇，占全部檢索結(jié)果的37.267%。其中發(fā)文量最大和影響因子最高的期刊是WATER RESEARCH，其次是ENVIRONMENTAL SCIENCE TECHNOLOGY，說明這兩種期刊的論文質(zhì)量相對較高。

表4　1996-2015 WOSTM數(shù)據(jù)庫中DWDBPs文獻(xiàn)發(fā)文量居前10名的期刊

續(xù)表4

8DESALINATION612.0283.769JOURNALOFCHROMATOGRAPHYA601.99510JOURNALAMERICANWATERWORKSASSOCIATION591.9610.429

統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)，中國DWDBPs的研究文章主要發(fā)表在表5所示的期刊上。這10種期刊發(fā)文305篇，占總發(fā)文數(shù)的10.140%。10種期刊中最多的是來自荷蘭，中國有1種期刊進(jìn)入，相對于其他期刊而言，中國期刊的影響因子較小，雖然中國學(xué)者對DWDBPs的研究文章的發(fā)文量高，但是中國的期刊影響力還比較低，整體研究水平在國際上仍有較大的提升空間。

表5　1996-2015 WOSTM數(shù)據(jù)庫中發(fā)表中國DWDBPs文獻(xiàn)的前10名期刊

2.5DWDBPs研究涉及的研究方向分析

在時(shí)間跨度內(nèi)檢索到的全世界DWDBPs研究文獻(xiàn)中涉及最多的研究方向按照發(fā)文量降序排列見表6。中國的DWDBPs研究方向與國際上的研究方向幾乎重合。從全世界的研究方向來

看，環(huán)境生態(tài)科學(xué)是最熱門的研究方向，占發(fā)文量的55.818%，其次是環(huán)境工程、水資源方向，分別占發(fā)文量的46.576%、29.255%。而藥物藥理學(xué)、基因遺傳學(xué)和應(yīng)用微生物學(xué)雖然發(fā)文量不多，但同時(shí)也說明這三個研究方向有巨大的研究空間，更容易出創(chuàng)新性成果。

表6　1996-2015 WOSWOSTM數(shù)據(jù)庫中DWDBPs研究論文涉及最多的10個學(xué)科

3　結(jié)　語

本文以DWDBPs領(lǐng)域文獻(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對1996-2015年WOSTM數(shù)據(jù)庫收錄的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析，使用ISI Web of Knowledge中的期刊引證報(bào)告JCR對發(fā)文及期刊從不同角度進(jìn)行計(jì)量分析，以便說明科學(xué)研究中關(guān)注相關(guān)科技期刊發(fā)文特征的重要性。

統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)，在DWDBPs研究領(lǐng)域，從發(fā)文量、期刊影響因子、被引頻次看，國際上最主要的期刊是WATER RESEARCH和ENVIRONMENTAL SCIENCE TECHNOLOGY，上述兩種期刊是該領(lǐng)域中最值得關(guān)注的期刊。而中國發(fā)文量最多的10種SCI期刊中只有1種是中國期刊。美國在DWDBPs問題的研究方面處于國際領(lǐng)先地位，但中國從2011年開始發(fā)文量

逐年增加，2015年發(fā)文量超越之前排名第一的美國，達(dá)世界最高118篇，表明DWDBPs在我國研究人員中受關(guān)注程度越來越高。同濟(jì)大學(xué)和清華大學(xué)的DWDBPs發(fā)文量在中國靠前，這兩個研究機(jī)構(gòu)在DWDBPs的研究處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。雖然中國學(xué)者對DWDBPs的研究文章的發(fā)文量高，但是中國的期刊影響力還比較低，整體研究水平在國際上仍有較大的提升空間。從未來的研究方向來看，環(huán)境生態(tài)科學(xué)、環(huán)境工程、水資源是最熱門的研究方向，而藥物藥理學(xué)、基因遺傳學(xué)和應(yīng)用微生物學(xué)這三個研究方向有巨大的研究空間，更容易出創(chuàng)新性成果。

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Research Review and Prospect of Drinking Water Disinfection By-products*

CHENGXiao-gu1,ZHANGZhan-yi1,ZENGFan-jin1,LIUKun1,WUJing1,XUKai-hua2

(1 Guangzhou Research Institute of Environmental Protection, Guangdong Guangzhou 510620;2 Guangzhou Inspection and Research Institute of Special Pressure Equipment, Guangdong Guangzhou 510633，China)

Pollution of drinking water disinfection by-products has become a global problem for urgent need to solve. To better understand the global trend in drinking water disinfection by-products and to reflect major nations’ scientific advances and influences on the world’s scientific community in the field, a bibliometric study on drinking water disinfection by-products literature indexed by the Web of Science based on Web of Knowledge during 1996-2015 was carried out using regular search methods. The results showed that among all nations, United States had the largest number of publications, accounting for 36.935% of all related publications worldwide. Two journals including Water Research, Environmental Science Technology were the most important and popular journals in this field. The Tongji University and Tsinghua University were the top 2 institutions that had the highest numbers of publications with the highest quality in China. In terms of the research directions all over the world, Environmental Sciences Ecology was the hottest, Environmental Science Technology and Water Research were followed. Although Pharmacology pharmacy, genetics heredity and biotechnology applied microbiology did not have many publications, in another way, it meant that those directions had huge chance to make new achievements.

drinking water; disinfection by-products; Web of ScienceTM; bibliometrics

國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)項(xiàng)目《大氣及水體揮發(fā)性有機(jī)物連續(xù)在線監(jiān)測設(shè)備集成開發(fā)及應(yīng)用示范》(2012YQ060027)。

程小谷(1988-)，女，助理工程師，碩士研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境研究與監(jiān)測。

X52

A

1001-9677(2016)010-0001-05