基于Citespace的土壤重金屬風險評價文獻計量分析

張猛 陳康

(河北地質(zhì)大學水資源與環(huán)境學院，河北 石家莊 050031)

土壤是人類生存重要的組成部分之一，近年來，隨著城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展[1]，我國土壤重金屬污染問題日趨嚴重。工業(yè)排放的“三廢”以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等人類活動使土壤污染問題不斷加重[2]。土壤重金屬污染因其具有最廣泛、最具破壞性已經(jīng)成為對土壤質(zhì)量最具威脅的問題之一，因此受到國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。土壤中的重金屬通過多種途徑進入人體后，會對人體健康產(chǎn)生嚴重影響，出現(xiàn)致癌、致畸、致突變等問題，嚴重的甚至危及生命[3-5]。因此，對土壤中重金屬污染狀況進行監(jiān)測，客觀真實地評價土壤中重金屬的污染水平，了解重金屬潛在的風險[6]，對合理利用和修復土壤具有指導意義[7]。

近年來，國內(nèi)外學者在土壤重金屬評價方面做了大量的研究。如，Bednarova等[8]利用捷克共和國全國范圍內(nèi)超過5萬份農(nóng)業(yè)土壤表土樣本，評估了某些重金屬的空間濃度和構(gòu)成風險；劉春早等[9]利用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價方法對湖南省湘江流域土壤重金屬生態(tài)環(huán)境風險進行評價，以期為該地區(qū)土壤重金屬污染防治提供科學依據(jù)；何東明等則對廣西某典型蔗田土壤中重金屬污染進行了評價，其結(jié)論可為防治該地區(qū)的污染進一步發(fā)展提供依據(jù)；江宏等對安徽省某縣農(nóng)田土壤進行了生態(tài)風險評價，結(jié)果表明該地區(qū)土壤中重金屬含量應該引起有關(guān)部門的重視[10]。以上研究均表明土壤重金屬風險評價問題是一個相當值得關(guān)注的問題。

本文通過文獻計量的方法，利用Citespace軟件對土壤重金屬風險評價相關(guān)文獻進行可視化分析，更清晰明確地了解其知識基礎與研究熱點[11]。以期為今后土壤重金屬評價提供理論參考并對有關(guān)科研人員的研究提供借鑒[12,13]。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

為了更加明確地了解國內(nèi)土壤重金屬風險評價的前沿，本研究文獻數(shù)據(jù)選取CNKI中國期刊中文數(shù)據(jù)庫。利用CNKI數(shù)據(jù)庫高級檢索功能，以“土壤重金屬”含“風險評價”或“土壤重金屬”含“生態(tài)風險”為主題進行檢索，文獻類型全為期刊論文，檢索跨度為2000年1月—2020年12月，共得到檢索結(jié)果2925篇，對以上檢索的論文進行整理挑選，剔除不相關(guān)的文獻，共得到2841篇文獻，作為本文的研究對象。

1.2 分析方法與工具

利用CNKI數(shù)據(jù)庫，運用Excel結(jié)合Citespace V，分析我國土壤重金屬風險評價研究領(lǐng)域的發(fā)文量、主要研究機構(gòu)、主要作者、關(guān)鍵詞等，并通過Citespace文獻聚類分析制作相關(guān)知識圖譜，以揭示我國土壤重金屬風險評價研究領(lǐng)域的動態(tài)和趨勢[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究論文發(fā)文總量

對2000—2020年土壤重金屬風險評價研究的發(fā)文量進行分析，發(fā)文數(shù)量在一定程度上反映了該研究領(lǐng)域受到關(guān)注的程度[15]。從圖1可以看出，關(guān)于土壤重金屬風險評價的論文整體上呈不斷增長的態(tài)勢，但2000—2005年間發(fā)文量較低，表明當時該研究領(lǐng)域尚未受到關(guān)注。從2005年以后快速增長，表明我國對該領(lǐng)域的重視程度開始加強，雖然2016年較2017年有小幅度的下降，但2018年的發(fā)文量從301篇增長到2019年的384篇，增長速度最快，說明土壤重金屬污染問題越來越受到國內(nèi)研究學者的重視；2019—2020年發(fā)文量雖然有小幅度下降，但預計2021年發(fā)文量將與2020年持平。

圖1 年度發(fā)文量分布

2.2 作者分析

對土壤重金屬風險評價研究發(fā)文量排名前10的作者及所在單位進行分析，分析結(jié)果見表1。作者的發(fā)文量，體現(xiàn)了其個人的科研水平，排名前10位作者共發(fā)文92篇，占總發(fā)文量的3.2%，這些作者中有3位來自于新疆師范大學，這表明新疆師范大學在這一領(lǐng)域有著較高的重視程度。個人發(fā)文量的集中，體現(xiàn)了該單位在這一領(lǐng)域有著一定的科研能力，推動著土壤重金屬污染評價研究的發(fā)展和進步。

表1 2000—2020年發(fā)文量前10的作者分布及所在單位

使用Citespace軟件對作者之間的合作進行分析，如圖2。圖中節(jié)點表示發(fā)文作者，作者之間的連接線表示作者之間有合作關(guān)系。圖中幾位發(fā)文量較多的作者，如馬建華、阿吉古麗·馬木提等之間的合作幾乎沒有。該研究領(lǐng)域研究作者分布的較為分散，各個團體之間內(nèi)部合作較多，團體之間的合作很少，這說明了各個科研團隊之間的學術(shù)交流較少，圖譜中的結(jié)點有539個，連線數(shù)量有559個，網(wǎng)絡密度只有0.0039，也說明這一問題。

圖2 作者合作圖譜

2.3 機構(gòu)分析

土壤重金屬風險評價研究機構(gòu)發(fā)文量排名如表2。發(fā)文機構(gòu)主要由高校組成，其中貴州大學(66篇)、浙江大學(64篇)、貴州師范大學(61篇)和中國地質(zhì)大學(北京)(61篇)發(fā)文量相近。利用Citespace軟件對發(fā)文機構(gòu)進行分析，結(jié)果如圖3所示。每一個節(jié)點代表一個機構(gòu)，圖3中共有節(jié)點349個，節(jié)點的大小代表該機構(gòu)的被引次數(shù)，排名前10的被引機構(gòu)如表3。被引次數(shù)越高表明該機構(gòu)在土壤重金屬風險評價研究上有一定的權(quán)威性。圖3中節(jié)點與節(jié)點之間的連線代表各個機構(gòu)之間的合作關(guān)系，共199個連線，網(wǎng)絡密度為0.0033。圖3中大致為5個集群，第1組為中心是中國科學院大學所在集群，第2組是中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室所在集群，第3組是貴州大學資源與環(huán)境工程學院所在集群，第4組是貴州大學農(nóng)學院所在集群，第5組是湖南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院所在集群。通過分析這些機構(gòu)團隊的研究方向可以了解當前該研究領(lǐng)域的進展和前沿[16]。

表2 機構(gòu)發(fā)文數(shù)量

表3 機構(gòu)發(fā)文被引次數(shù)

圖3 機構(gòu)合作圖譜

2.4 關(guān)鍵詞分析

利用Citespace軟件對土壤重金屬污染風險評價研究的關(guān)鍵詞進行突現(xiàn)分析，如圖4。突現(xiàn)詞是指短時間內(nèi)使用頻率驟增的關(guān)鍵詞，側(cè)面也反映了當時該領(lǐng)域研究的熱點[17]。從圖4中可以看出，2000—2007年間的突現(xiàn)詞有3個，分別是“賦存形態(tài)”、“土壤有害元素”、“喀斯特地區(qū)”；2000—2010年的突現(xiàn)詞是“重金屬形態(tài)”；2000—2009年的突現(xiàn)詞是“變異性”。其中，“重金屬形態(tài)”和“變異性”持續(xù)時間較長，表明該熱點詞研究的熱度較長，也在一定程度上表明了當時研究的熱點和取得的成果。

圖4 2000—2020年熱點關(guān)鍵詞突現(xiàn)強度圖

除了用關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖來反映研究主題隨時間變化的規(guī)律，關(guān)鍵詞時序圖也可以在一定程度上表示一段時間內(nèi)的研究趨勢[18-20]，利用Citespace軟件按照時間順序生成關(guān)鍵詞時序圖，如圖5，產(chǎn)生718個節(jié)點，3528條連線，每個節(jié)點代表一個關(guān)鍵詞，節(jié)點的大小表示關(guān)鍵詞的被引次數(shù)。被引次數(shù)前10的關(guān)鍵詞見表4。從圖中可以看出，從2000年開始“土壤重金屬污染”、“生態(tài)風險”、“空間分布”、“賦存形態(tài)”等關(guān)鍵詞是當時的研究熱點，研究熱點呈集中式呈現(xiàn)，隨著時間的推移，2005年出現(xiàn)的“潛在生態(tài)風險評價”和2006年出現(xiàn)的“空間變異”和“地統(tǒng)計學”成為當時的研究熱點，這些研究熱點都是從開始的研究主題中衍生出來的，與原來的研究主題密切相關(guān)。從2007年開始“重金屬含量”、“污染特征”、“生物有效性”、“植物修復”、“主成分分析”、“潛在生態(tài)危害指數(shù)法”等逐漸成為研究的熱點。可見隨著時間的推移，研究者從對土壤重金屬污染評價方法轉(zhuǎn)為土壤重金屬污染的修復。

圖5 關(guān)鍵詞時序圖

表4 關(guān)鍵詞被引次數(shù)

3 結(jié)論

通過對土壤重金屬風險評價研究的相關(guān)論文進行文獻計量分析，得出以下結(jié)論。

2000—2020年發(fā)文量整體呈增長的態(tài)勢，尤其從2005年開始，發(fā)文量開始快速增長，說明該研究領(lǐng)域逐漸受到關(guān)注；從發(fā)文機構(gòu)來看，主要由高校組成，機構(gòu)之間發(fā)文量相差不大，但機構(gòu)之間的合作比較少，缺乏合作意識。機構(gòu)之間應該加強合作，分享合作經(jīng)驗，促進該領(lǐng)域的進步；從發(fā)文作者來看，各團體內(nèi)部的合作較多，論文產(chǎn)出比較集中，但整體比較分散，團體之間交流較少；通過對關(guān)鍵詞進行分析，未來我國土壤重金屬污染風險評價的研究趨勢可能主要集中在潛在生態(tài)風險、源解析和修復方法。