2010 年至2019 年中國國家自然科學基金資助中國鹽湖研究項目分析

劉 佳，葛 飛，李玉婷，鐘永恒，王 輝，孫 源

（1.中國科學院武漢文獻情報中心，湖北武漢430071；2.科技大數據湖北省重點實驗室；3.中國科學院青海鹽湖研究所；4.中國科學院大學經濟與管理學院圖書情報與檔案管理系）

中國是世界上鹽湖最多的國家， 鹽湖資源比較豐富，以數量多、類型全、資源豐富且含諸多稀有元素而著稱于世［1］。 以鉀、鎂、鋰、硼等為代表的鹽湖資源在高效農業、信息、新能源、有色金屬材料、環保等產業中有著廣泛的應用。 世界上科技發達國家正將鹽湖視為同稀土一樣的戰略資源來進行科學、 可持續開發與平衡利用［2］。 鹽湖研究也逐漸形成了一門融合化學工程、地質學、生物工程、熱力學等領域的獨立學科［3］。 1986 年，為推動中國科技體制改革，變革科研經費撥款方式， 國務院設立了國家自然科學基金（National Natural Science Foundation of China，NSFC），有力地促進了中國基礎研究持續、穩定和協調發展， 已經成為中國國家創新體系的重要組成部分［4］。 NSFC 對于學科發展具有扶持、引導作用［5］，通過對資助項目總體情況和資助領域的計量分析，能客觀掌握國內對鹽湖基礎研究的資助力度、趨勢、研究團隊分布，并能較好地發現研究前沿和熱點，與基于專利、論文的計量分析相比時滯更小。

已有學者利用論文、專利數據對鹽湖鋰資源、鎂資源提取和分離技術的發展現狀和趨勢進行分析［6-11］；也有學者通過對鹽湖領域單一類型的自然科學基金展開了研究［12］。 尚未發現全局視角下國家自然科學基金對鹽湖基礎研究投入進行計量分析的研究成果。 本文以國家自然科學基金對鹽湖研究資助項目為分析對象，采用科學計量和關鍵詞聚類方法，從資助項目數量、金額、依托單位、研究方向等角度進行深入分析，探討鹽湖領域的發展態勢，為該領域研究人員把握學科發展態勢、 資助方向和進行基金申報提供參考。

1 數據來源與方法

1.1 數據來源

NSFC 對鹽湖研究的資助項目主要集中于化學科學部的化學工程與工業化學（申請代碼：B08），以及地球科學部的地球化學（申請代碼：D03）、環境地球科學（申請代碼：D07）、地質學（申請代碼：D02）、地理學（申請代碼：D01）。 但由于鹽湖研究的交叉學科特性，其他學部如工程與材料科學部、生命科學部等也從不同方向對鹽湖研究進行資助。

NSFC 數據主要來源于中國科學院武漢文獻情報中心自主開發的科研本底大數據庫。 采用了3 種檢索策略獲取鹽湖研究的項目數據：1）項目名稱含有關鍵詞“鹽”、“鹵水”；2）項目依托單位為鹽湖研究重點機構，包括中國科學院青海鹽湖研究所、北京化工大學、 中南大學、 中國地質科學院礦產資源研究所、華東理工大學；3）項目類別為柴達木鹽湖化工科學研究聯合基金。 為了確保原始項目數據的準確科學性，聯系了領域的相關專家，對原始項目數據進行人工篩選，最終得到2010—2019 年NSFC 對鹽湖研究的資助項目共337 項。

1.2 研究方法

對鹽湖研究的資助年度、資助金額、依托單位、資助類別、項目名稱、關鍵詞等進行統計和分析，利用R Studio 對數據進行清洗和聚類，利用VOSviewer進行數據可視化展示。

2 研究結果

2.1 資助項目總體情況

2010—2019 年，鹽湖領域共資助基礎研究項目337 項，資助經費為20 069.05 萬元，項目平均資助強度為59.55 萬元（見表1）。 從表1 可見，鹽湖領域資助項目年立項數量和資助經費呈現波動上升趨勢，2017 年資助強度最高，為120.35 萬元/項。 2014年， 國家自然科學基金委員會和青海省人民政府共同設立國家自然科學基金委員會-青海省人民政府柴達木鹽湖化工科學研究聯合基金（簡稱“鹽湖聯合基金項目”）［13］， 針對鹽湖資源開發和鹽湖環境演化中重大和關鍵科學問題開展基礎研究， 為提升鹽湖科學研究水平和產業原始創新能力發揮了重要作用。 “鹽湖聯合基金項目”設立后，2014—2017 年鹽湖研究項目數量和項目金額顯著增加。

表1 2010—2019 年NSFC 鹽湖領域的資助項目數量、金額及占比情況Table 1 Numbers，amounts and distribution of projects on salt lakes funded by NSFC from 2010 to 2019

2.2 資助項目類別分析

2010—2019 年鹽湖領域資助項目類型包括聯合基金項目、面上項目、青年科學基金項目、地區科學基金項目、重點項目等，資助項目數量和資助金額變化趨勢如圖1 所示。 聯合基金項目數量和資助金額占該領域NSFC 資助項目比重均高于其他項目類別，聯合基金項目數量占比為32.34%，資助金額占比為48.18%，項目資助時間集中在2014—2017 年。面上項目和青年科學基金項目資助金額占該領域NSFC 資助項目比重合計為40.17%， 項目數量占該領域NSFC 資助項目比重合計為57.57%，說明NSFC 重視學科前沿探索和科技創新人才隊伍培養。從趨勢來看，面上項目數量和資助金額均呈波動變化趨勢，資助強度呈上升趨勢，2019 年面上項目資助強度達57.80 萬元/項，較2010 年增長了18.38 萬元/項； 青年科學基金數量和資助金額均呈波動變化趨勢，資助強度穩定在19 萬～26 萬元/項；地區科學基金資助金額變化幅度較大，2010—2019年資助項目數量為19 項，資助金額為791 萬元；重點項目數量較少，共3 項，分別為2014 年中山大學承擔的“基于熔鹽材料熱能儲存與輸運的關鍵熱科學問題”項目，2018 年中國科學院青藏高原研究所承擔的“青藏高原過去40 年湖泊水量與鹽度變化及氣候變化響應”項目，2019 年中南大學承擔的“電化學脫嵌法從鹽湖鹵水中分離鋰和銣、 銫的物理化學”，資助金額共計997 萬元；其他項目共12 項，資助金額共計549.95 萬元。

圖1 2010—2019 年NSFC 鹽湖領域項目資助類別分布Fig.1 Categories distribution of projects on salt lakes funded by NSFC from 2010 to 2019

2.3 資助項目依托單位分布

2010—2019 年獲得立項資助的項目依托單位共116 家，其中高等院校82 家，科研機構34 家，高等院校占到機構總數的70.69%，是開展鹽湖基礎研究的主力。 獲得項目資助金額累計高于300 萬元的機構共有15 家，見表2。 對項目依托單位獲得項目資助數量或資助金額較多的學科領域進行分析，可以發現各單位獲批項目研究分支領域各有側重。

獲得資助項目金額排名第一的機構是中國科學院青海鹽湖研究所。 中國科學院青海鹽湖研究所成立于1965 年，是中國唯一專門從事鹽湖研究的科研機構［14］。2010—2019 年中國科學院青海鹽湖研究所共獲得資助項目88 項，占同期項目總數的26.11%；獲得資助金額共5 020.95 萬元， 占同期項目金額總數的25.02%，資助金額和立項數量均遙遙領先于其他機構。

表2 2010—2019 年獲NSFC 鹽湖領域項目資助主要單位及研究分支領域Table 2 Main organization funded by NSFC from 2010 to 2019 and their research focus

2.4 資助項目重點領域分析

根據資助項目一級學科代碼分析重點領域，2010—2019 年鹽湖領域獲得NSFC 資助項目金額超過300 萬元的重點領域共12 個，如圖2 所示。 化學工程與工業化學、地球化學、環境地球科學、地質學、 地理學等5 個領域項目資助金額占同期鹽湖領域資助項目總金額的69.91%。

對重點領域的關鍵詞和摘要進行詞頻分析，可以掌握不同鹽湖研究子領域的熱點研究內容、 研究技術和方法，如表3 所示。鹽湖提鋰研究項目數量占NSFC 鹽湖資助項目總數的38.98%， 有效促進了中國鋰產業技術發展。

圖2 2010—2019 年NSFC 鹽湖資助項目重點領域Fig.2 Key fields distribution of projects on salt lakes funded by NSFC from 2010 to 2019

表3 2010—2019 年NSFC 鹽湖重點領域資助項目經費及研究重點Table 3 Award funds and research focus of key fields on salt lakes funded by NSFC from 2010 to 2019

化學工程與工業化學領域是鹽湖研究最集中的子領域，項目數量占總數的35.61%。 熱點研究內容分為3 個方向，一是鹽湖材料研究，涉及儲熱材料、儲能材料、多級孔材料、吸附材料、抗光老化材料、三維網絡吸附劑、 聚氯乙烯復合材料、 復合水凝膠材料、氣溶膠、高純鎂砂、鎂基功能材料、鎂合金、氣密材料、吸附增溶材料、鐵基合金材料、相變材料、抗菌材料、膨脹石墨等；二是鹽湖資源分離技術研究，包括鹽湖提鋰、鹽湖提鋰鎂、鹽湖提銣銫、鹽湖提硼、銣銫鍶分離；三是鹽湖成鹽規律與機制研究，包括柴達木盆地深層地下鹵水戰略性資源成鹽元素富集模式、 柴達木盆地西北部富鍶機制及成礦元素遷移分布規律等。 熱點研究技術/方法包括熱力學模擬、Pitzer 模型、原位氧化法、吸附、萃取、電滲析、電化學、電解、超重力、微波、熱解、離子印跡、多級孔離子印跡、層層自組裝表面印跡技術、沉淀—離子印跡耦合法宏量制備、插層組裝、比色檢測、相圖、量熱法、分子模擬、物種匹配等。 其中，膜法、吸附、萃取是當前主流的鹽湖提鋰技術。 該領域中單項資助金額最高的項目為2017 年中國科學院青海鹽湖研究所李麗娟申請的“鹽湖鋰資源綠色高效利用及高純鋰鹽制備的科學基礎”研究項目（編號：U1707601），以及北京化工大學宋宇飛申請的“鹽湖鎂資源的有效利用與產品工程”研究項目（編號：U1707601），資助金額均為590 萬元。其次，中國科學院青海鹽湖研究所賈永忠申請的“類離子液體相變儲能理論及在鹽湖鎂、氯資源規模化利用中的應用基礎研究”項目（編號：U1407205）；中國科學院青海鹽湖研究所李麗娟申請的“高鎂鋰比鹽湖鹵水中鋰資源高效利用和綠色分離的科學基礎”研究項目（編號：U1407203）；天津科技大學周桓申請的“典型鹽湖鹵水環境溫度范圍穩態相平衡與成鹽動態的集成相圖及模型化”研究項目（編號：U1407204）的資助金額也較高，均為260 萬元。 上述5 個項目類型均為鹽湖聯合基金項目。 李麗娟針對鹽湖鋰資源的研究項目有效促進了鹽湖鋰資源高效利用與綠色分離的新型萃取體系的突破，并形成了系列SCI 論文研究成果。

地學部的地球化學、環境地球科學、地質學、地理學均圍繞鹽湖展開了研究。 研究內容包括鹽湖資源安全、沙丘、巖芯、鹽湖沉積與演化、成鹽成礦規律與作用機制、微生物影響、微生物與礦物相互作用、碳遷移轉化機理、礦物轉變機理、鈣芒硝結晶作用。涉及的鹽湖包括西藏扎布耶鹽湖、羅布泊鹽湖、大柴旦鹽湖、西藏當雄錯鹽湖、結則茶卡鹽湖、玻利維亞烏尤尼鹽湖、察爾汗鹽湖、察汗斯拉圖鹽湖、一里坪鹽湖。 熱點研究技術/方法包括AMS14C 測年、光釋光測年、多元素XRF 巖芯掃描、北斗衛星無線通信技術、GIS 空間分析建模、地質雷達（GPR）探測、X 射線衍射法、234U/238U 活度比地球化學、傅里葉變換離子回旋共振質譜（ESIFT-ICRMS）、單體碳/硫同位素硼同位素地球化學、 三維沉積構型模型、 薄片分析、鐳庫模型、野外考察和調查方法。

此外，冶金與礦業領域的取代酚萃取劑、鹽湖資源分離研究，工程熱物理與工業化學領域的相圖、熔鹽、鹽析進程、結晶、碳酸鹽沉淀、富鈣鎂離子溶液、不溶性有機胺、相變性能、儲能、蓄熱太陽能海水淡化、鹽水液滴蒸發研究，微生物學領域的嗜鹽菌、嗜鹽放線菌、耐鹽真菌、好氧不產氧光合菌、真菌、微生物研究， 化學理論與機制領域的溶液結構、 固相反應、介穩現象、熔鹽、硼酸鹽、高電壓、熱穩定性、電解液、電子與晶體結構研究，材料化學與能源化學領域的鋰離子電池、鋰離子二次電池電解質、正極材料、液相合成、堿式硫酸鎂水泥、混凝土、硼酸鹽、硼-氧簇、雜質離子研究，無機非金屬材料鍶、硼酸鹽、晶面、非線性光學晶體、晶體生長、表面修飾、吸附劑、相變材料，合成化學領域的相轉化機理、新型堿式硫酸鎂水泥混凝土、鋰離子篩、納米復合材料研究，也獲得了少量NSFC 項目資助。

利用VOSviewer 對NSFC 鹽湖研究資助項目的題目和關鍵詞進行聚類分析，共得到873 個關鍵詞，選取詞頻大于2 的143 個關鍵詞， 經過人工篩選刪除無關關鍵詞之后， 最終選定119 個關鍵詞進行聚類分析，共形成6 個主要聚類。2010—2019 年NSFC鹽湖資助項目的共詞網絡聚類結果見表4。 結合每個聚類中的關鍵詞將每個聚類分別命名為鹽湖相化學與溶液化學、鹽湖資源分離與利用技術、鹽湖資源綜合利用技術、鹽湖成鹽規律與機制、鹽湖鋰資源利用技術、鹽湖化學性質研究。

表4 2010—2019 年NSFC 鹽湖重點領域高頻詞情況Table 4 Hot keywords of key fields on salt lakes funded by NSFC from 2010 to 2019

3 結論與建議

鹽湖領域的基礎研究知識來源于多個學部，NSFC 委員會化學科學部、地球科學部、工程與材料科學部、 生命科學部等多個學部從不同角度對鹽湖基礎研究予以資助。 2014—2017 年，受鹽湖聯合基金實施的影響， 鹽湖領域項目數量和項目金額出現高峰。 從資助項目類別來看，聯合基金項目、面上項目、青年科學基金項目、地區科學基金項目的項目數量較多，其中地區科學基金項目數量呈上升趨勢。從依托機構及獲批項目來看， 高等院校和研究所是鹽湖領域基礎研究主體。從研究子領域來看，化學工程與工業化學、地球化學、環境地球科學等3 個領域獲得的NSFC 資助項目金額遠多于其他子領域，化學工程與工業化學、地質學、環境地球科學獲得的NSFC 資助項目數量遠多于其他子領域。 從研究熱點來看，鹽湖提鋰技術、鹽湖提鎂技術、鹽湖提鉀技術、鹽湖儲能材料研究與應用、鹽湖儲熱材料研究與應用、 鹽湖成鹽規律與機制研究等是近年鹽湖領域較為熱門的研究方向。

近年來，在帶動區域發展方面，NSFC 委員會一直在探索新的資助形式。2014 年，NSFC 化學科學部設立鹽湖聯合基金項目［15］，充分考慮了區域資源優勢，有利于鼓勵領域內科研人員的工作積極性，推動基礎研究的發展，加快科技人才隊伍建設，服務國民經濟建設主戰場［16］。 同時，NSFC 鼓勵學科交叉融合發展。2018 年，基于學科發展特點和國家戰略需求，NSFC 委員會化學科學部延續了30 a 的7 個傳統學科調整為8 個，調整后的8 個新資助方向為：合成化學（B01）、催化與表界面化學（B02）、化學理論與機制（B03）、化學測量學（B04）、材料化學與能源化學（B05）、環境化學（B06）、化學生物學（B07）、化學工程與工業化學（B08）。 學科調整后，原隸屬于資源有效利用與循環利用（B06）學科領域的大部分基金項目調整至化學工程與工業化學（B08）學科領域。8 個新資助方向包括了合成和催化等核心化學的內容，化學生物學等交叉和前沿學科方向， 以及面向國家戰略需求的環境、化工、能源等方向［17］。

在NSFC 對鹽湖研究的資助下， 鹽湖基礎化學問題研究、 鹽湖科技資源高效分離的新技術與新方法、高品位鹽湖材料研發等重大、關鍵及共性科學技術問題已取得顯著成果。但是，當前部分鹽湖研究成果還僅停留在實驗室研究階段，開發經濟、高效、綠色環保的分離提取技術依然是今后研究重點。 鹽湖是一種綜合性資源，除了礦產、生物和水資源以外，還具有極高的旅游、醫療、科研價值［2，18］，未來需要加強各種鹽類資源（鹽湖、地下固液鹽礦）的綜合評價與綜合利用研究，推進鹽湖“深綠”（綠色、低碳、綜合循環利用，鹽類與鹽生物資源的深層次研究、保護與利用）可持續發展［19-20］。 此外，鹽湖研究具有學科交叉性，隨著世界經濟的發展和科技進步，其研究領域還會不斷擴大和延伸，需要加強多學科間融合，持續關注相關領域前沿技術，減少重復性研究。