基于Web of Science的腐植酸文獻計量研究

陸中桂 黃占斌 贠智超

中國礦業大學（北京）化學與環境工程學院 北京 100083

腐植酸是由動、植物（主要是植物）殘體在微生物以及地球化學作用下分解和合成的一類天然有機大分子聚合物，廣泛存在于土壤、河泥、海洋以及褐煤、風化煤、泥炭中[1]，占土壤和水圈生態體系總有機質50%～80%[2]，其中褐煤、泥炭和風化煤中腐植酸含量較高，是提取腐植酸的主要來源。

腐植酸的元素組成非常復雜，分子組成尚不確定。研究表明，腐植酸主要組成元素有C、H、O、N、S、P，缺乏明確分子量，僅知其分布范圍。化學結構復雜多樣，含有羰基、羧基、醇羥基、酚羥基、醌型羰基和酮型羰基等多種活性官能團[3]，具有很高的反應活性（如吸附作用、交換作用、絡合作用、氧化還原作用），能與環境中金屬離子、礦物質、有機質、氧化物、氫氧化物、有毒活性污染物等發生相互作用。

腐植酸按存在環境可分為土壤腐植酸、水體腐植酸和煤炭腐植酸三類。腐植酸應用農業、工業、醫學等方面[4]。腐植酸改良土壤作用明顯，能夠改良土壤理化性質，如使土壤疏松、吸水量增多；促進土壤團粒結構形成；提高土壤肥力和活性，調控土壤營養元素的供給。腐植酸能夠調控土壤和水中金屬離子和微量元素含量[5]，能夠和重金屬發生各種形式的結合，從而影響重金屬在土壤環境中的形態轉化、移動性和生物有效性[6～8]，對植物營養和生態平衡有重要意義[9]。但是，因水體酸化等會引起水中腐植酸變性，從而對環境造成影響，如影響水的色度、混凝效果等[10]。腐植酸對水體中有毒有機物和重金屬離子有一定的吸附絡合作用，能夠形成復合污染物[11]。正是基于腐植酸的這種兩面性，相關研究一直為人們所關注。腐植酸研究已有一個多世紀，腐植酸結構、性質被深入研究，與金屬離子、氧化物、有毒物質作用及對于生態環境的意義已經成為近年來的研究熱點。

文獻計量法是用數學和統計學方法，定性和定量分析一切知識載體的交叉科學。它是集數學、統計學、文獻學為一體，注重量化的綜合性知識體系。文獻計量學基于文獻事實，客觀定量地反映宏觀層面學科研究，揭示理論發展方向，廣泛應用于諸多領域。它從不同角度揭示了相關專題研究受重視程度，描述了相關領域文獻的時間、空間（文獻產出排名前列）分布特點和趨勢。至于腐植酸研究現狀究竟如何，論文產出量呈何種趨勢，至今尚未見報道。為了解腐植酸研究的發展趨勢，本研究通過Web of Science數據庫基于文獻計量分析，對2008-2017年世界范圍內腐植酸發文量與年度關系、腐植酸發文文獻類型、國家發文量、來源期刊、學科分布、高被引論文及基金資助機構進行了探討，以期使腐植酸領域的研究者準確掌握該領域的研究現狀及前沿動態。

1 數據來源及分析方法

本文數據來源基于Web of Science文獻檢索數據庫，Web of Science是全球領先的大型綜合型、跨學科、核心期刊的引文索引數據庫，該數據庫收錄的文獻覆蓋了全世界最權威和最有影響力的研究成果，是獲取全球學術信息的重要檢索平臺。檢索2008-2017年10年腐植酸相關文獻，采用高級檢索的方式，以humic acid作為檢索主題詞搜索全文，檢索時間跨度為2008年1月1日～2017年12月31日，共檢索出文獻14213篇，其中中國發文量4148篇，占全世界發文量的29.18%。以這些文獻作為分析數據集，對腐植酸領域文獻的年度分布、來源期刊、研究機構、學科構成、項目來源以及高被引論文等方面進行統計分析。

2 統計與分析

2.1 世界范圍內腐植酸發文量與年度關系分析

文獻總量與年度關系可在一定程度上反映該領域學術研究的趨勢、規模、發展速度等。檢索2008-2017年期間Web of Science數據庫收錄的文獻，年度發文分布結果圖1顯示：2008年世界范圍內有關腐植酸的發文量1099篇，除2014和2017年輕度下降外，總體呈上升趨勢，其中2017年發文量1678篇，占10年發文量的11.81%。從圖1的發展趨勢可以看出，腐植酸領域研究在2008年已經受到研究人員的高度重視，并且研究熱度在未來仍然會繼續升高。

2.2 文獻類型

分析文獻類型可以探討該領域研究整體發展狀況，同時也便于該領域研究者快速獲取所需要的文獻。2008-2017年腐植酸發文文獻類型主要包括研究論文、會議論文、綜述和專著等（圖2），其中以研究論文為主，13514篇，說明學術論文是腐植酸領域的主要發表形式。其他形式文獻類型論文較少，其中會議論文只有1252篇，只占8.81%，可見腐植酸領域科研技術交流較少，受社會重視程度不高。

圖1 2008-2017年世界范圍內腐植酸發文量分布Fig.1 Articles distribution of humic acid in world wide during 2008-2017

圖2 2008-2017年腐植酸發文文獻類型Fig.2 Document types of published papers about humic acid during 2008-2017

2.3 國家發文總量分析

國家發文總量在一定程度上能夠反映該國在該領域研究的活躍程度和研究水平。腐植酸領域發文量排名前10的國家如表1所示。可以看出，中國、美國和德國的發文量居于世界前三位，在該領域研究中占據著主導地位。中國在腐植酸研究領域的發文總量占全部文獻量的38.36%，是德國發文量的6.5倍，但篇均被引頻次為15.23，僅居第5位。美國腐植酸研究文獻發文量雖居于第2位，但是篇均被引頻次最高，可見其發文質量較高，影響力較大。通過對高被引文分析，發現中美兩國有多位學者是高被引作者，反映了兩國在腐植酸研究領域擁有世界一流的研究人才和較高的學術研究水平。

表1 2008-2017年腐植酸領域發文量前10的國家Tab.1 Top 10 countries about humic acid during 2008-2017

2.4 國家發文量年度分析

國家發文量年度分析能夠反映某一領域在該國的研究現狀和發展趨勢，年度總發文量前5位國家變化如圖3所示。中國在腐植酸領域發文量自2008年開始逐年增加，并且于2009年發文量超過美國，成為2009-2017年發文量最多的國家，其中2011年和2015年發文量迅速增加，腐植酸研究引起重視，中國在腐植酸領域的研究處于非常活躍的態勢。根據趨勢可以推測，在2017年之后，中國仍是發文量最多的國家。美國在腐植酸領域的發文量除了2013年輕微波動外，基本呈現平穩狀態。德國、西班牙和法國在腐植酸領域的發文量變化較為平穩。

圖3 2008-2017年腐植酸領域年度發文量前5位的國家變化Fig.3 Top 5 countries changes changes in annual publication quantity about humic acid during 2008-2017

2.5 來源期刊

2008-2017年腐植酸研究發文量前10名的載文期刊見表2，占全部發文量的25%。《ENVIRONMENTAL SCIENCE TECHNOLOGY》發文量和總被引頻次遙遙領先，影響因子6.960，且篇均被引頻次高達40.36，均居第1位，可見該刊收錄的論文質量相對較高，是獲取有關腐植酸研究信息的重要載體和平臺。發文量居于第4位的《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》，影響因子6.393，篇均被引頻次高達28.61，可見該雜志在該領域內也具有很強的影響力，被廣泛認可和關注。

表2 2008-2017年腐植酸研究發文量前10名的載文期刊Tab.2 Top 10 journals about humic acid in world wide during 2008-2017

2.6 學科分布

腐植酸研究發文涉及100多個研究領域，圖4顯示了腐植酸發文量最多的前10個研究方向。可以看出，研究文獻主要集中在前5個學科，分別是ENVIRONMENTAL SCIENCES ECOLOGY（環境生態學）、AGRICULTURE（ 農 業）、CHEMISTRY（ 化 學）、PUBLIC ENVIRONMENTAL OCCUPATIONAL HEALTH（環境健康）和ENGINEERING（工程學），其中環境生態學領域發文量最多，達9120篇，占總發文量的64.17%；其次是農業學，發文量達6825篇，占總發文量的48.01%；第3位是化學，發文量達6334篇，占總發文量的44.56%。這10個領域的總發文量超過這10年發文量總和，說明目前腐植酸研究已經涉及多個領域，這是由其特殊的性質決定的。

2.7 研究機構

從表3可以看出，腐植酸發文量前10名的機構，分別來自中國、美國，德國、西班牙、法國和俄羅斯，除俄羅斯外。其余國家都是發文量排名前5的國家，可見這些機構對本國的腐植酸領域研究發揮了重要作用。其中4個來自中國，可以看出中國在該領域的活躍程度較高。中國科學院654篇的發文量居于第1位，是排在第2位的法國國家科學研究中心（309篇）發文量的2倍。中國科學院的總被引頻次也居于第1位，表明這家機構在腐植酸研究領域的重要地位和影響力。值得注意的是，美國加利福尼亞大學和麻省大學，這兩個機構雖然發文量不多，分別為167篇和129篇，只占據發文總量的1.50%和1.16%，但是篇均被引頻次分別居于第1和第2位，使得單篇論文的影響力遠遠高于其他國家。進一步分析這兩個機構文獻，發現這兩個機構發表了多篇高被引論文，其中高被引論文排名第1的論文就出自CALIFORNIA SYSTEM機構，顯示出這兩個機構在腐植酸領域先進的研究水平和國際影響力。

圖4 2008-2017年腐植酸發文涉及研究領域分析Fig.4 Analysis of humic aicd in research fi eld during 2008-2017

表3 2008-2017年腐植酸領域發文量前10名的機構Tab.3 Top 10 institutions publishing articles about humic acid during 2008-2017

2.8 高被引論文分析

由表4可以看出，高被引論文前10名中，5篇來自中國，2篇來自美國，結合發文量前10的國家排名，顯示出中、美兩國在腐植酸領域重要的研究地位和研究水平。總被引頻次最高的是M Hallquist等在2009年發表的1篇綜述：《The formation, properties and impact of secondary organic aerosol: current and emerging issues》，總被引頻次高達1524，遠遠高于總被引頻次排名第2的文章。值得特別注意的是，在總被引頻次排名前10名的論文中，《Extracellular polymeric substances(EPS) of microbial aggregates in biological wastewater treatment systems: A review》發表在BIOTECHNOLOGY ADVANCES雜志上，表明中國不僅在腐植酸研究中發文量最大，發文質量也處于較高水平，中國對腐植酸的研究處于領先水平。

表4 2008-2017年腐植酸研究前10名高被引論文Tab.4 Top 10 cited humic acid papers during 2008-2017

表4 續

2.9 基金資助機構

任何領域的研究都需要大量的項目和資金資助完成，從表5可看出，2008-2017年腐植酸研究基金資助前5名的機構有4個來自中國。可見，中國對腐植酸領域研究的重視程度較高，資助力度較大。其中，來自中國國家自然科學基金委員會的論文發文量最多，達1860篇，占腐植酸領域發文量的13.09%，遠遠高于其他資助機構的發文量。來自美國國家科學基金會雖然發文量不多，總發文量只有277篇，不到中國國家自然科學基金委員會的論文發文量的1/6，但是篇均被引頻次居于第1位，這充分顯示出美國國家科學基金會資助的論文雖然發文量少，但是論文質量和影響力高。

表5 2008-2017年腐植酸研究前5名資助機構Tab.5 Top 10 fund agencies supporting research about humic acid during 2008-2017

3 討論與結論

腐植酸化學結構復雜多樣，含有多種活性官能團，能與有機物、無機物發生相互作用，因而其用途廣泛。作為一類具有潛在開發利用價值的天然大分子物質，開展腐植酸研究對于保護土壤、水等環境要素具有重要的實際意義。

通過Web of Science對腐植酸領域2008-2017年收錄的文獻進行計量分析，從獲得的數據來看，腐植酸領域自2008年已經成為研究的熱點，在近10年期間發文量總體呈現穩步上升的趨勢。中國在2009年發文量超過美國，成為發文量最多的國家。這與中國對該領域基金資助力度有關。學術論文是腐植酸領域文獻的主要發表形式，其他形式文獻類型較少，應該加強不同國家、地區和機構間的交流合作。《ENVIRONMENTAL SCIENCE TECHNOLOGY》是發文量和被引頻次最多的國際期刊，是腐植酸研究者獲取該領域信息的主要平臺。

分析發現，腐植酸研究涉及的學科廣泛，主要集中在環境生態學、農業學、化學3個方向。發文量排名前10的研究機構和腐植酸研究前5名基金資助機構中來自中國的最多，總被引頻次均排名第一，表明中國在該領域的研發較為活躍，整體水平較高，但是篇均被引頻次要弱于美國。中國對腐植酸的研究與發達國家差別不是很大，主要都集中在腐植酸化學組成和結構的研究，注重腐植酸對金屬離子吸附作用的研究（腐植酸對金屬離子吸附的數量、吸附行為和影響因素的研究），但是腐植酸對金屬離子吸附機制的研究還比較薄弱，不同來源腐植酸及不同階段腐植酸的生成規律及結構特性的研究還不夠系統。

從發文總量、總被引頻次、研究機構和高被引論文等綜合指標來看，中國、美國是腐植酸領域研究的引領者，處世界領先水平，具有較高的國際綜合力和競爭力。但相比于美國，中國學者應加強腐植酸基礎研究，加強人才引進、學術交流，才能進一步提高我國的國際影響力。

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