基于WOS的土壤修復主題變化趨勢研究

武 丹，齊 麗

(1.陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西 西安 710075；2.陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司，陜西 西安 710075；3.自然資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室，陜西 西安 710075；4.陜西省土地整治工程技術研究中心，陜西 西安 710075)

1 引言

土壤是一種重要的自然資源，是人類賴以生存和發展的物質基礎，也是生態環境中重要的組成部分，它是具有生命的活的自然體，其自身有一定的凈化能力，對污染物也有一定的緩沖作用，但這種承載力也是有限的[1]。隨著經濟全球化的快速發展，對土地的利用強度也呈快速、持續增加的發展趨勢，發展過程中所引起的污染問題也愈加突出和嚴重，而工業、城市污染的加劇和農用化學物質種類、數量的增加,使得土壤污染日益嚴重[2]。

文獻計量學(Bibliometrics)是用數學和統計學方法，定量分析一切知識載體的交叉科學。文獻計量學可以客觀、定量地反映某一學科的宏觀發展態勢，并被不少學科所采用[3]。在農業、林業、環境科學、新能源利用等方面，學者已經做過大量的文獻計量分析，研究方法也較為成熟[4～7]。也有學者在土壤污染修復、土壤重金屬污染、水土保持研究、土壤團聚體研究等領域做過相關分析[8～11]。

通過對 Web of Science(簡稱WOS)數據庫檢索，1999～2018年就發表土壤修復相關學術論文有15245篇。由于造成土壤污染的因素多種多樣，對土壤的修復也存在多樣性，科研人員很難掌握和梳理土壤修復領域的文獻成果產量分布、學者貢獻分布、研究關鍵熱點等信息。因此，本研究擬從文獻計量學角度，探討該領域的研究現狀、研究重點及發展趨勢，為土壤環境學科的發展、研究布局的規劃提供參考與借鑒。

2 數據來源

本研究數據來源于Web of Science(簡稱WOS)核心數據庫中的“SCIE”“SSCI”“CPCI”“CPCI-SSH”“ESCI”五個子庫。檢索文獻的時間跨度為1999～2018年，檢索關鍵詞為“土壤修復”，字段為“主題”，其中包含標題，摘要與關鍵字，最終檢索到公開發表的總論文數量15245篇。

3 研究方法

3.1 主題類型劃分

根據主題在領域中不同作用，本文將主題詞劃分為以下三類：核心主題、一般主題和新興主題(表1)。

表1 主題詞類型及特點

3.2 突變詞的提取

突變詞提取的本質通過計算所提取的關鍵詞在不同時間段范圍內的貢獻度的大小，根據對比每個時間段貢獻度的變化幅度判定其是否為突變詞，某一時間窗內詞頻貢獻度的計算公式為：

(1)

式(1)中，C(i,n)表示關鍵詞i在時間窗n的詞頻變化貢獻度；freq(i,n)表示關鍵詞i在時間窗n的詞頻；freq(i,all)表示關鍵詞i的總詞頻；doc(n)表示時間窗n內產出的文獻數；doc(all)表示全部文獻產出量。為了消除不同時間窗內文獻產出規模不同對關鍵詞貢獻度的影響，公式中采用doc(n)和doc(all)的比值進行標準化。

4 結果與分析

4.1 發文主題變化趨勢分析

根據詞頻貢獻度提取出土壤修復文獻中的突變詞。以五年為一個時間段間隔，統計突變詞在每個時間段內在文獻關鍵詞中出現的詞頻貢獻度，根據詞頻貢獻度的變化提取突變詞，本文中提取出的突變詞共有18個，分別是heavy-metals(重金屬)、phytoremediation(植物修復)、contaminated soil(土壤污染)、cadmium(鎘污染)、bioavailability(生物利用度)、polycyclic aromatic-hydrocarbons(多環芳烴化合物)、immobilization(固態)、plants(植物)、toxicity(毒性)、bacteria(細菌、菌種)、iron(鐵元素)、edta(緩沖液)、sorption(吸附作用)、soils(土壤)、zinc(鋅)、kinetics(動力學)、transport(運移、遷移)、hydrocarbons(碳氫化合物)。頻次突變的關鍵詞所代表的主題更有可能是學科領域未來主題演化的方向所在。突變詞又包含了上升型突變詞和下降型突變詞。通過總結概括突變詞詞頻貢獻度的時間變化趨勢可以側面表征其主題突變類型。

4.2 上升型突變詞

上升型主題突變的特點是隨著時間的變化，詞或詞組出現的頻次逐漸上升，對其研究趨勢也呈上升趨勢。從1999～2018年，有關土壤修復領域的論文中共提取出上升型突變詞12個，將1999～2018年分成4個時間窗口，窗口1是1999～2003年，窗口2是2004～2008年，窗口3是2009～2013年，窗口4是2014～2018年。計算4個時間窗口詞頻貢獻度和詞頻貢獻度變化率，如表2所示。

表2 上升型主題詞及詞頻貢獻度

從表2來看，從12個突變詞詞頻貢獻度的發展趨勢發現，除contaminated soil和immobilization外，其余10個詞的最大突變率均發生在2004～2008年時間窗口，說明該時間段是土壤修復研究方向的發生轉變的一個時期，對前期涉及較少的領域開始有的較高的關注和較大的研究成果突破，從2009～2018年，這10個詞詞頻貢獻度維持在相對穩定的狀態，說明這些關鍵詞的研究熱度和關注度仍然處于較高的狀態。

4.3 下降型突變詞

下降型主題突變是指詞或詞組研究頻次隨時間變化而減少，它的特點是該主題的研究已經比較成熟，研究熱度逐漸衰弱至平穩(表3)。

對比各時間窗口突變詞的詞頻貢獻度變化趨勢，發現hydrocarbons(碳氫化合物)、Zinc(鋅)、Kinetics(動力學)、Sorption(吸附作用)、Transport(運移)、Soils(土壤)從2008年后詞頻貢獻度均有所下降，所以在土壤修復領域，以這些詞作為關鍵詞的研究已逐漸減少，關注度也逐漸降低，但是將土壤與其他詞結合成的復合詞的研究熱度越來越高。

5 結論

(1)上升型突變詞主要體現在重金屬污染、生物修復技術和化學修復技術三個方面，這三個方面的上升型突變詞較多，重金屬、鎘污染、多環芳烴化合物、毒性等主題逐漸成為科研工作者的關注熱點，尤其是生物修復技術中的植物修復、生物利用度、植物固定、細菌、EDTA等主題，這些研究主題代表了未來研究的熱點和核心。

表3 下降型主題詞及詞頻貢獻度

(2)下降型突變詞主要體現在物理修復技術的研究方面，研究熱度呈現出逐漸衰弱至平穩的狀態。物理修復技術已發展的比較成熟，吸附作用、動力學、運移、遷移等這些主題詞研究熱度降低，這些主題研究在未來存在一定的局限性。