基于文獻計量學的環境健康效益評估研究熱點及趨勢分析

高 雅，郭昌勝，徐 建*

1.中國環境科學研究院，環境健康風險評估與研究中心，北京 100012

2.中國環境科學研究院，國家環境保護化學品生態效應與風險評估重點實驗室，北京 100012

人類活動造成的環境問題日趨嚴重，對生態環境、人體健康以及社會經濟的可持續發展產生的負面影響不容忽視.為了遏制環境惡化、提升環境質量、促進人類健康，各國家或地區出臺了多個環境保護政策和法規，如美國的《清潔空氣法案》、歐盟的清潔空氣戰略以及中國的《大氣污染防治計劃行動》等.對出臺的政策和法規的經濟成本、環境改善程度以及公眾健康收益等方面進行評估，可為決策者提供建議和參考[1-2].如何量化污染帶來的健康損失以及評估污染治理措施帶來的健康收益成為近年來的研究熱點[3-4].國內學者在該領域開展了大量的研究，尤其是評估空氣質量改善帶來的健康效益.王情等[5]評估了京津冀及周邊地區“2+26”城市2015 年的PM2.5相關疾病負擔及未來空氣質量改善的健康效益，結果顯示，未來空氣質量按“十四五”及中長期PM2.5污染控制目標改善，預計到2025 年、2030 年和2035 年“2+26”城市PM2.5所致超額死亡數將比2015 年分別減少23.96%、29.72%和34.79%.趙婉屹等[6]研究顯示，自2017 年散煤治理的相關政策實施后，陜西關中地區的空氣質量狀況明顯改善，帶來的健康總受益人數約10 662 人，共可獲得約1 411.65×106元的經濟效益.阮芳芳等[7]評估了當設置更嚴格的室內外空氣質量標準帶來的健康效益，結果顯示，當城市每日室內O3濃度分別滿足60、40、30、20、10 μg/m3時，可避免的總早逝損失分別為90、3 931、16 191、48 861、85 584例，可避免的經濟損失分別為7×108、255×108、971×108、2 787×108、4 681×108元.

健康效益評估是集環境科學、流行病學、公共衛生學、經濟學以及計算機科學等多學科于一體的研究領域，是當前研究熱點，如空氣污染治理[8-9]、膳食結構變化[10]、城市綠地規劃[11]的健康效益分析等.本研究從研究內容、研究團隊、發文機構以及研究熱點等方面進行計量分析，借助Citespace 軟件，通過分析近30 年來環境科學領域健康效益評估方向發表的文獻，總結研究進展和研究熱點，并提出該領域未來的方法創新和發展方向，以期為環境科學領域健康效益評估的深入研究和持續發展提供理論支持，為政策制定者和管理者提供借鑒與參考.

1 數據與方法

1.1 數據來源

本研究選擇中國知網(CNKI)和Web of Science(WoS)核心數據中核心數據集，以核心主題詞為“健康效益評估”檢索相關的論文.利用CNKI 高級檢索功能，以“健康效益評估”為主題和關鍵詞進行檢索，一共檢索到101 篇文獻.利用CNKI 在線數據庫進行篩閱整理后，排除主題不相關文獻34 篇，最終篩選出中文文獻67 篇.英文文獻于WoS 核心數據集中使用基本檢索功能，主題為“health benefit”“health benefit evaluation” 或“healthco-benefit ”，文獻類型為“article”，語種為“English”，時間為“1900-2022 年(所有年份)”，共檢索到215 428 篇文獻，根據本研究的學科背景和研究主題，進一步將WoS 類別精煉為“Environmental Sciences”和“Environmental Study”，得到文獻11 130 篇.搜索日期截止到2022 年4 月15 日.本研究僅在歷年發文量分析中使用全部檢索數據，在其他分析中使用篩選去重后的文獻數據，以確保原始數據的質量和可視化分析的準確性.WoS數據庫檢索到的文獻經篩選去重后共9 342 篇論文.

1.2 研究方法

本研究使用Citespace 軟件(版本：5.8.R3)進行文獻計量分析，時間跨度為1990-2022 年，時間節點為1 年，節點類型為NodeType，算法為g-index，k=25，其余參數均為默認.對環境健康效益評估相關文獻的來源國家、發表機構、重要作者、來源期刊、關鍵詞和文獻共被引等進行分析和聚類.聚類質量指標包括聚類模塊值(Q)，一般認為Q＞0.3 代表聚類結構顯著；聚類平均輪廓值(S)，一般認為S＞0.5 代表聚類是合理的，S＞0.7 意味著聚類是令人信服的.本研究中Q=0.462 2，S=0.711 7，說明所有的分析結果是合理可信的.CNKI 數據庫的文獻數量較少，難以滿足應用Citespace 進行文獻分析的樣本量要求，僅在歷年發文量中分析.本文其余部分的分析結果均基于WoS核心數據庫中的文獻信息，利用Excel 軟件對文獻歷年發文量進行統計，使用Origin 2022 軟件制圖.

2 結果與討論

2.1 發文量分析

對CNKI 與WoS 中健康效益評估領域發文量進行年度分布統計可直觀地反映出該領域研究的動態變化[12].由圖1 可見，健康效益評估領域的研究已超過30 年，自1990 年開始發文量總體呈上升趨勢，2010 年之后增幅加大，中國在1998 年開始發表有關健康效益評估的論文，到2013 年年發文量開始略微升高，但年發文量僅在10 篇左右.此外，檢索過程中本研究對中文關鍵詞限定的較為嚴格，這也可能是導致檢索出的中文文獻數量較少的原因.WoS 數據庫中的文獻數量滿足文獻計量學分析的需求，故后文中將基于WoS 數據庫中的文獻情況展開分析與討論.2019 年以來，國際上的年發文量已超過1 000 篇，目前健康效益評估處于高熱度狀態.從圖1 可見，國際上對健康效益評估的研究經歷了起步階段(1990-1993年)、緩慢波動增長期(1994-2004 年)、快速增長期(2005-2014 年)以及飛速增長期(2015年至今)4個階段.

圖1 1990-2021 年CNKI 和WoS 中健康效益評估領域發文量Fig.1 Number of articles published in the field of health benefit evaluation in CNKI and WoS from 1990 to 2021

2.2 WoS 數據庫的結果分析

2.2.1 發文國家和機構分析

主要的發文國家和機構如表1 所示.由表1 可見，美國(3 152 篇)、中國(1 400 篇)和英國(1 056 篇)是發文量排名前3 位的國家，約占總發文量的50%.美國發文量明顯領先于其他國家，約占總發文量的28%，說明美國在健康效益評估研究中占主導地位，研究成果較多；中國發文量位居第2 位，是發文量前10 位國家中唯一的發展中國家.

表1 WoS 中發文量前10 位的國家和機構Table 1 Top 10 countries andinstitutions in WoS in terms of number of publications

國家合作網絡如圖2 所示.由圖2 可見：美國最先開展健康效益評估研究，并與多個國家有合作關系；歐洲各國在健康效益評估領域合作緊密，如英國、西班牙和法國之間有較多的合作關系；中國與美國、加拿大以及澳大利亞之間的合作次數較多.結合表1 中的中介中心性發現，美國(0.28)、英國(0.18)、澳大利亞(0.14)、加拿大(0.13)以及法國(0.12)均是合作網絡中重要的國家.

圖2 WoS 中健康效益評估領域國家合作網絡圖Fig.2 Map of national cooperation networks in WoS in the field of health benefits evaluation

發文量前10 位的機構共發文1 159 篇，約占總發文量的10%，其中美國有5 家，中國有3 家，英國、澳大利亞各1 家.美國占了半數，其中美國環境保護局是重要機構，這與美國的大氣污染治理一系列行動密不可分，在經歷了洛杉磯煙霧事件[13]和多諾拉事件[14]之后，美國開始制定了一系列針對空氣污染的法規，包括1955 年的《空氣污染控制法》、1963 年的《清潔空氣法》(1970 版《清潔空氣法》的前身)以及1967 年的《空氣質量控制法》.1970 年，美國國會通過了《清潔空氣法》，在美國環境保護道路上具有里程碑意義[15].為評估《清潔空氣法》的效果，美國環境保護局分別在1997 年、1999 年和2011 年發布了關于《清潔空氣法》的健康效益評估報告[2,16-17].報告評估結果顯示，《清潔空氣法》對公眾健康的保護和對環境的好處大大超過了項目的成本，顯示到2020 年《清潔空氣法修正案》將防止超過2.3×104人過早死亡，多數(約85%)經濟效益歸因于與環境顆粒物減少相關的過早死亡率的降低.這三個健康效益評估報告為后續的健康效益評估研究提供了理論基礎和科學參考，在空氣污染治理的健康效益評估方面具有指導性意義.

中國發文量前10 位的機構總發文量為390 篇，約占國內總發文量的28%.發文量前3 位的機構是中國科學院(160 篇)、清華大學(126 篇)和北京大學(104篇).清華大學的中介中心性最高，說明清華大學在該領域的研究和貢獻在國內處于領先地位.

2.2.2 主要作者分析

國際上發文量前10 位的作者如表2 所示.Citespace軟件提供的作者共現分析針對通信作者或第一作者(包括共同第一作者)，而不是對全體作者的分析.在國際上，發文量前10 位的作者中包括3 位美國學者、4 位中國學者、3 位西班牙學者、1 位澳大利亞學者和1 位英國學者.從發文量前10 位的機構和作者來看，中國的機構和學者發表的英文論文數量位居全球前列，說明在該領域中國作者可能更傾向于發表英文論文.結合作者合作網絡圖譜來看，來自同一國家的學者之間合作較為緊密，同一國家的同一機構的學者合作交流也非常多.

表2 WoS 中發文量前10 位的作者及相關信息Table 2 Top 10 authors and related informatin in WoS

結合作者的發文情況和作者合作情況來看，國內在健康效益評估領域的核心團隊有清華大學王書肖團隊、清華大學郝吉明團隊、北京大學陶澍團隊、南京大學畢軍團隊、復旦大學闞海東團隊以及中山大學楊博逸團隊等.在以上團隊中，王書肖團隊、郝吉明團隊和闞海東團隊是國內合作交流較多的團隊，主要從事大氣污染的健康效益評估工作.中山大學的楊博逸團隊與董光輝團隊在城市綠地的健康效益評估方面也有較多合作.目前，國內健康效益評估領域重點關注的方向是大氣污染防治的環境改善、人體健康以及經濟效益核算，重點關注的空氣污染物為顆粒物、硫氧化物、氮氧化物和持久性有機污染物等.值得注意的是，闞海東團隊和楊博逸團隊所屬公共衛生學院，前者主要研究空氣污染、全球氣候變化與人體健康，后者關注城市開展綠地和大氣污染物暴露對健康影響的人群流行病學研究.進一步證明健康效益評估是集環境、公共衛生、經濟等多學科交叉的研究領域，涉及環境、數學、化學、經濟及計算機等多個學科，需要多個學科專業人員的協同工作.因此，國內外學者在健康效益評估領域交流合作較多.

2.2.3 發文期刊分析

對WoS 數據庫中健康效益評估領域的引用文獻來源期刊進行統計，并列出共被引次數排名前10 位的期刊(見表3).檢索到的文獻共引用了141 214 篇文獻，其中排名前10 位的期刊中被引文獻共19 560篇，約占總被引文獻數的13.8%.被引篇數排名前3 位的期刊分別為Science of the Total Environment(2 410篇)，Environmental Science &Technology(2 324 篇)和Environmental Health Perspectives(2 283 篇).此外，前10 位中還包括Lancet、Science、Nature等世界頂流期刊，涵蓋了環境科學、環境工程、醫學、流行病學及公共衛生學等多個學科，說明該領域的研究成果創新性強、質量高且熱門，可發表在多領域的主流期刊上.

表3 WoS 中2000—2021 年健康效益評估領域共被引次數前10 位的期刊Table 3 Top 10 co-cited journals in WoS in the field of health benefits evaluation from 2000 to 2021

2.2.4 關鍵詞共現分析

2.2.4.1 研究熱點分析

對WoS 數據庫中檢測到的關鍵詞進行可視化分析，共得到1 112 個節點和4 875 條連線.在此基礎上，對健康效益評估領域出現次數前25 位的關鍵詞進行統計分析(見表4)，對所有關鍵詞進行共現圖譜分析(見圖3)及突發性檢測(見圖4).分析結果表明，目前健康效益評估領域研究熱點主要是環境問題、評估對象、健康終點及評估方法等方面.

表4 WoS 中健康效益評估領域出現次數前25 位的關鍵詞Table 4 Top 25 keywords with most accurence in WoS in the field of health benefit evaluation

圖3 WoS 中健康效益評估領域關鍵詞共現圖譜Fig.3 Keyword co-occurrence mapping in WoS in the field of health benefit evaluation

圖4 WoS 中健康效益評估領域突現強度前25 位關鍵詞時間圖譜Fig.4 Temporal mapping of the top 25 emergence intensity keywords in WoS in the field of health benefit evaluation

a)健康效益評估的環境問題.“air pollution (大氣污染)”“exposure (暴露)”“particulate matter (顆粒物)”“green space (綠色空間)”等關鍵詞代表了健康效益評估關注的環境問題.“air pollution”在1993 年出現，隨著對污染物種類研究的變化、暴露-反應機制研究的深入以及評估方法的完善，大氣污染相關的健康效益評估工作仍是該領域的研究熱點.結合關鍵詞突發性檢測可知，關注的大氣污染物主要包括顆粒物(PM2.5和PM10)[18]、臭氧[19]、硫化物和氮氧化物[20]、汞[21](甲基汞)以及溫室氣體[22]，其中顆粒物的研究最多也最為深入.家庭室內空氣污染問題也受到關注，尤其是油煙中顆粒物和可揮發性有機污染物(VOCs).城市綠地對人類健康影響的評估也是研究熱點之一，城市化、資源開發和生活方式的改變，減少了人類與自然接觸的可能性.“quality (質量)”“management (管理)”“ecosystem service (生態系統服務)”等關鍵詞代表了城市規劃與管理中城市綠地健康效益評估工作關注的重點問題，包括城市綠地為人類服務的質量與其相應的管理規劃工作以及城市綠地在生態系統中的作用和反饋等.

b)健康效益的評估對象.關鍵詞“children (兒童)”代表在評估環境污染問題對人類不同群體(成年男性、成年女性、兒童、老人、孕婦等)產生的健康影響及相關健康風險時，關注最多的人群是兒童.結合對“risk (風險)”“impact (影響)”“occupational health (職業健康)”等關鍵詞的文獻分析可知，老人和職業人群也是健康風險評估中關注多的人群.在城市綠地相關的研究中，焦慮和抑郁風險較高的成年人是評估較多的對象，此外還有老人和孕婦.

c)健康效益評估的健康終點.健康終點是指人體受到外界因素影響后的健康結局，包括生病、傷殘甚至死亡.“mortality (死亡率)”“morbidity (發病率)”“hospital admission (入院率)”及“willingness to pay(支付意愿)”等關鍵詞代表了健康效益評估中健康損失的指標.大量流行病學研究[23-24]表明，大氣污染與各健康終點之間存在明顯聯系，如呼吸系統疾病、心血管疾病、肺損傷、肺癌甚至死亡.Pope 等[18]評估了美國長期暴露于PM2.5與全因死亡、肺癌死亡及心肺死亡之間的聯系，結果表明，PM2.5和硫氧化物相關的污染與全因、肺癌和心肺死亡率均有關.Jerett 等[25]評估了長期暴露于臭氧和PM2.5死亡風險之間的關系，發現PM2.5與心血管原因的死亡風險有關，臭氧與呼吸道原因的死亡風險有關.近年來，大量研究對不同風險造成的疾病負擔進行了量化，包括死亡、殘疾調整壽命年數(DALYs)、殘疾生活年數(YLD)和生命損失年數(YLL)[26]，大氣污染健康效益評估中疾病負擔研究熱度不斷增加.城市綠地的健康終點較大氣污染評估中不同，“public health (公共衛生)”和“mental health (心理健康)”是其評估工作中的切入點.綠色空間可對人體健康產生積極影響，使焦慮和抑郁風險降低，推測其產生積極影響的3 種機制包括減少壓力、刺激身體活動和促進社會凝聚力[27-28].通過流行病學研究的系統回顧發現，綠色空間的數量與心理健康和全因死亡率之間均呈顯著正相關，有中等證據表明其與一般健康有關[29].城市綠地的健康效益評估工作還需更多研究去論證，尤其是關于自然與健康效應之間因果關系的可能性和機制的研究[29].

d)健康效益評估的方法.“model (模型)”代表了健康效益評估過程中的空氣質量模型、暴露-反應關系模型及經濟成本分析模型等各類模型.空氣質量模型能夠模擬出管理措施下大氣污染物濃度的變化，從而評估控制成本和健康收益之間的關系.暴露-反應關系模型是基于大量的流行病學研究，建立的污染物暴露濃度與發病率或死亡率關系的模型，包括比較風險評估函數(CRA)[26]、綜合暴露反應模型(IER)、相對風險函數(RR)[30]以及全球疾病負擔研究開發的全球暴露死亡模型(GEMM)[31]等.研究[4]顯示，在評估歸因于環境PM2.5暴露的健康風險時，GEMM 模型較IER 模型表現得更為優秀.

2.2.4.2 研究前沿分析

突現關鍵詞可以反映某一研究領域的研究前沿，突現強度與關鍵詞的熱點程度成正比.研究持續的時間越長代表該關鍵詞對應的研究內容越深入，研究價值越高[32].健康效益評估領域關鍵詞突現圖譜如圖4所示.由圖4 可見，大氣污染物(多氯聯苯、臭氧、顆粒物)是早期健康效益評估領域的研究熱點，包括污染控制成本、污染緩解程度、健康風險減少程度以及經濟效益等，表明大氣污染的健康效益評估是當今研究的重點工作.

膳食攝入和飲用水質量對人體健康的影響以及環境對食物與飲用水的影響也是該領域的突現點.有研究分析了攝入魚類帶來的營養價值與魚體內污染物進入人體后造成的健康風險，人群每天食用的魚類在推薦的每日攝入量情況下，食用魚類的好處大于其帶來的風險，特殊人群如孕婦承受的風險可能會更大[9,33].Behrens 等[10]比較了37 個中等收入和高收入國家的平均飲食攝入量和特定國家推薦的飲食對環境的影響，結果發現，在高收入國家遵循國家推薦的飲食可以減少溫室氣體排放和富營養化狀況，減少對環境的影響.改善飲酒用水的水質、降低飲酒風險從而提升公眾健康的研究是近年來的研究熱點，在瑞士[34]、中國[35]、澳大利亞[36]等地區開展了大量科學研究，其中限制飲酒用水高氯酸鹽濃度以及減少飲酒用水中微生物污染所產生的經濟成本和帶來的人類健康收益是主要研究方向，上述研究在評估上述措施帶來的經濟效益時多采用支付意愿法.

通過近5 年突現關鍵詞以及相應論文的分析，可以預測未來的研究熱點.由圖4 可見，“ozone (臭氧)”“drinking water (飲用水)”“particulate air pollution (顆粒物空氣污染)”“greenhouse gas emission (溫室氣體排放)”以及“satisfaction (滿意度)”是2015 年以來突現的關鍵詞.隨著大氣污染機制研究的深入以及綜合空氣質量模型的發展，復合大氣污染和協同治理的研究不斷增加.中國在2012 年將PM2.5納入《環境空氣質量標準》 (GB 3095-2012)，成為最重要的空氣污染指標.2013 年，中國國務院啟動了有史以來最嚴格的空氣污染防治行動計劃，制定了到2017 年實現的具體減排目標并如期實現.2018 年，中國國務院發布《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》，提出大幅減少主要大氣污染物排放總量，協同減少溫室氣體排放，進一步明顯降低PM2.5濃度等目標.這是臭氧、顆粒物污染、溫室氣體排放等關鍵詞在近幾年突現的原因.“雙碳”背景下，對溫室氣體的關注度也在不斷提高.

2.2.5 文獻共被引分析

對WoS 數據庫中健康效益評估相關論文的引用文獻進行聚類分析，得到不同的聚類群信息，其中前9 個重要的聚類群信息如表5 所示.引用文獻中共被引頻次前10 位的文獻信息如表6 所示.

表5 WoS 中健康效益評估領域相關論文引用文獻的聚類信息Table 5 Clustering information of cited literature for articles related to the field of health benefit evaluation in WoS

表6 WoS 中健康效益評估領域共被引頻次前10 位的文獻Table 6 Top 10 literature with total citation frequency in the field of health benefit evaluation in WoS

結合年發文量分析、突現文獻和共被引頻次較高的文獻發現，目前健康效益評估領域的研究進展大致分為3 個階段：

a)早期探索階段(1992-2003 年).該階段年平均發文量約35 篇，健康效益評估的概念被提出，評估對象和內容在不斷的擴充.隨著美國環境保護局發布了首個關于《清潔空氣法》的健康效益評估報告，大氣污染工作的健康效益評估開始出現，該階段主要是評估管理政策或法規實施后公眾健康質量的提升情況、給環境帶來的好處以及項目實施的成本.

b)深入研究階段(2004-2014 年).隨著大氣科學、流行病學、計算機科學等學科的理論發展、技術發展以及各國或地區人體健康風險評價方法的建立，研究者提供了更合適的指標來評估經濟成本和健康效益.大量關于顆粒物、臭氧等高風險污染物與人體健康效應關系之間的研究成果發表，包括長短期暴露的隊列研究、污染物的相互作用及疾病負擔的量化等.空氣質量模型也得到了快速發展，一代模型采用簡單線性化機制，僅能模擬惰性污染物，三代模型已經發展到多模塊、多尺度網格嵌套的三維歐拉網絡模型，可以解決復合型污染問題.同時期，城市綠地與人體健康之間的關系引起學者的注意，關于綠地規劃對居民的身心健康影響研究開始出現，但幾乎都停留在定性分析水平，缺乏對機制的研究.

c)拓展研究階段(2015 年至今).全球大氣模擬空氣質量模型的成功應用使得污染物濃度變化情況得到更精確的預測，各國或地區開發的各類暴露-反應模型能夠更加精準地評估健康損失，并且將污染物的遠距離傳輸、人口變化以及氣候變化等影響因素納入評估步驟中.評估關注的污染物種類也在增加，包括新污染物、持久性污染物以及溫室氣體等.關于城市綠地，有研究基于Meta 分析、系統回顧等研究方法，建立了環境自然與健康之間的因果關系，證實城市綠地數量和質量會對人體健康產生影響，并提出產生這些影響的機制可能包括空氣質量提高、壓力減少、促進身體活動以及增強社會凝聚力，并有研究嘗試引入生物指標來證實城市綠地會對人體健康產生影響.研究自然與健康相互關系的機制仍是未來研究工作的重點.

3 結論與展望

a)近年來，健康效益評估領域的相關論文數量呈快速增長趨勢，研究熱度不斷增加.美國的研究實力在世界各國或地區中處于領先地位，中國在該領域的研究起步較晚.

b)環境健康效益評估領域的研究熱點主要包括空氣污染防治、室內空氣污染的健康風險、國民膳食結構調整、人類健康與自然接觸(城市綠地).核心內容為基于地面監測、大氣化學傳輸模型、排放清單與流行病學、大數據、機器學習等交叉方法探究污染物的分布特征、時空變化，環境質量變化的影響因素以及量化經濟成本和健康效益.

c)環境健康效益評估領域的研究前沿包括顆粒物濃度下降后歸因于顆粒物暴露的死亡風險評估，大氣污染控制行動實施后不同污染物的協同效益，溫室氣體減排行動的效果，新污染物的健康風險評估和控制成本，以及人類健康與自然接觸的機制研究等.

d)健康效益評估是一個多學科交叉的研究領域，從大氣污染物的監測、流行病學參數的確定到貨幣化健康收益等涉及到大量復雜的指標、數據以及參數，全球范圍內難以建立一套標準的評估體系.污染物減排效果的研究手段、流行病學參數的選取及健康風險的量化方法等是目前研究的重點內容和難點，需要多學科的研究人員共同參與，在這些方面需要開展更廣泛的國內外合作.此外，開展區域性的特征評估和大尺度的綜合評估是未來的研究趨勢，可以更完整地評估環境質量變化或污染物減排帶來的健康效益，有助于政策制定人員了解政策有效性，為環境標準文件以及減排控污策略的制定提供理論支撐.