基于CiteSpace文獻計量的微塑料相關進展與熱點研究

中圖分類號：X32文獻標志碼：A

Research Progress and Hotspots Analysis of Microplastics Based on CiteSpace Bibliometrics

Liu Xuan1，Li Jun2，Li Guijie3，Liu Hanhu1，Zhang Shuangsheng4 （1.Schlof Environmentand Spatial Informatics，ChinaUniversityof Miningand Technology，Xuzhou22116，China； 2.Huaibei City Drainage Limited Liability Company，Huaibei 2350o，China; 3.Zhaoyuan Construction Engineering Quality Supervision Station，Zhaoyuan 265199，China; 4.School of Environmental Engineering，Xuzhou University of Technology，Xuzhou ，China）

AbstractMicroplasticsasmeringplutants，avebecomeafocalpontofglobalresearch，atractingtheattentionofumrousscientificresearchesIndertoeterunderstandteresearchsatusaddevelopmenttrendinthefieldofmicroplastics，Citpacesoft warewasusedtonalyetealpublicationvolume，ontributingutorsublisngcountris，eyodsofcroplastiliteatue published from2OOtoO23.Theresultsshowedthattheaualumberofpublicationsonmicroplasticsasonupwardtrendadexperiencedrapidgrowthafter2Ol7.ChineseresearcherWangJunpublished139papers，andShiHuahongpublishd98papers，bothofwhich hadsignificantinfluence.TheinstitutionswithahighernumberofpublicationsweretheChineseAcademyofScienceswith8l7papers andtheUiversityofChineseAcademyofScienceswith409papers.Theanalysisofkeywordsshowedthathumanhealth，marinepolu tion，andthedsoptionefectsoficrolasticsweretherseachotspotsintisfeldasedonteaalysisofurstkeywods，heod “demersalfis”remaindinasageofemergene，potentiallindicatingafutureresearchtrendinthefeldofmicroplastics.Thisartice reviews the research status of microplasticand providesareference for futureresearch trends inmicroplastics.

Keywords：microplastics；bibliometric analysis；citeSpace；research hotspots

前言

微塑料（microplastics）是指直徑小于5毫米的塑料顆粒[1]。微塑料的來源主要有兩種：一種是初級微塑料，由工業生產直接制成的微小塑料顆粒;另一種是次級微塑料，由大型塑料在環境中經過物理、化學或生物過程破碎形成。微塑料的疏水性強，比表面積大，能為微生物群落生長提供理想的附著點，是致病菌的重要載體。在遷移過程中，微塑料容易吸附并富集環境中的共存污染物，如重金屬、有機污染物等，微塑料與持久性有機污染物之間還存在協同效應，會增強污染物對生物體的毒性，通過氧化應激、神經損傷、內分泌干擾、免疫損傷等機制威脅生物健康[2]，可能對生態系統的多個層面造成潛在威脅。

對微塑料相關文獻進行量化的回顧和總結，可以更好地把握該領域的研究現狀和未來發展趨勢。文章利用WebofScience（WOS）數據庫作為數據源，采用文獻計量學分析軟件CiteSpace對微塑料相關文獻進行統計分析，以期能夠梳理出全球范圍內對微塑料的研究現狀及未來的研究趨勢。

1數據來源與方法

1.1 數據來源

文章研究數據全部來源于2023年1月27日在WOS的WebofScience核心合集數據庫檢索的文獻，檢索的主題詞為 TS= （\"microplastic”or“microplastics\"）、索引日期為 2000-01-01 至2023-12-31、文獻類型選擇Article和ReviewArticle，通過檢索共獲得16204篇文獻，其中Article和ReviewArticle各有14058、2146篇。所獲得的文獻數據用于分析微塑料研究現狀和熱點方向。

1.2 研究方法與圖譜分析

文章采用Excel對近24年（2000－2023年）的相關文獻進行年發文量分析，用CiteSpace（6.1.R6）對發文作者、機構、國家等進行協作網絡分析，對關鍵詞進行共現、聚類和突現詞分析以了解微塑料領域的研究熱點和發展趨勢。

在CiteSpace（6.1.R6）中設置時間切片為4年，除 k 值需根據分析種類調整外，其余為默認設置。所做圖中左上角N指節點，節點的大小不僅反映此節點的發文量還反映了與其他節點的相關性，字體越大越粗則表示此節點發文量越多；E指連線，線條根據發文時間呈現不同顏色，代表節點間有合作關系，線條越粗表示合作越密切；網絡密度Density數據越大表明節點間合作關系越緊密，反之越松散；節點內部顏色代表首次出現年份，外部代表最后出現年份，外圍有明顯紫色圈的節點代表該節點的中介中心性不低于0.1，中介中心性衡量的是一個節點在網絡中所有節點對之間最短路徑上的中介次數，一般認為中介中心性centrality值大于0.1的節點在網絡結構中起到橋梁作用[3]

2 結果與分析

2.1 年發文量分析

用Excel對文獻年發文量進行分析（如圖1所示）可得出，2000年至2023年這24年間關于微塑料的文章發表數量整體呈上升趨勢。整個發展時期可以分為三個階段，2000年－2008年為發展初期，表明當時對于微塑料的重視程度不高。盡管1972年在海洋中就發現了塑料碎片，但是“微塑料（microplastics）”一詞是2004年才正式在文章中出現，自此微塑料污染逐漸成為環境學科熱門話題[4]。2009年-2016年為緩慢增長階段，人們逐漸了解塑料危害，對微塑料的研究逐漸重視。2017年－2023年為快速發展階段，尤其是2020年和2021年發表數量激增。

2.2 發文作者分析

在CiteSpace（6.1.R6）中選擇“NodeTypes”為“Author”進行作者合作網絡圖譜分析，時間切片為4年，k值設置為25，其余為默認設置，擇發文量前十的作者信息如表1所示。在753位研究者中，發文量最多的是學者王俊，發文量為139篇，首次發文在2017年。其次發文量較多的是華東師范大學的施華宏，從2016年開始共發文98篇，發文中介中心性最高達到0.25，此外GalganiFrancois（O.16）和LusherAmyL（0.1）兩位作者在微塑料研究領域也有很大貢獻和影響力。分析得出共有2182條連線，可見學者間有較多合作，但作者合作網絡圖的網絡密度 D=0.0077 ，表明學者合作并不密集沒有形成真正的核心區域。

2.3 發文機構分析

用CiteSpace（6.1.R6）軟件對發文機構進行可視化分析，運行調整后結果如圖2所示。分析得出共有863個發文機構，俄羅斯科學院是發文較早且中心性較高的機構，發文量最多的機構是中國科學院（817篇），首次發文在2005年。其次為中國科學院大學（409篇）、華東師范大學（255篇）等。雖然發文量最多的是中國機構，但法國海洋開發研究院的中介中心性（0.08）最高，說明其影響力相對較大，其次是英國的普利茅斯大學（0.07）、中國科學院（0.06）、美國國家海洋和大氣管理局（0.06）等。機構中最大中心性值只有0.08，各國研究機構仍需提高文章質量和影響力[3]

2.4 發文國家分析

將文獻導入CiteSpace（6.1.R6）軟件進行國家可視化圖譜分析，運行調整后結果如圖3所示。由軟件分析可得“ 共有154個國家節點和778條連線，參與微塑料研究的國家眾多，微塑料污染已成為世界污染問題及研究熱點。微塑料相關領域發文量最多的國家是中國，從2001年開始共發表5554篇相關論文，其次是美國（1730篇）、德國（1215篇）、意大利（1064篇）等國家。美國（0.16）、法國（0.17）、英國（0.2）等國家的中介中心性都不低于0.1，和其他國家相比具有更大的影響力，在網絡中起橋梁作用。中國發文量位居第一，但中心性只有0.02，發表論文雖多，但論文質量仍有待提高。

2.5關鍵詞與研究熱點分析

2.5.1 關鍵詞共現分析

對文獻包含的關鍵詞進行分析，論文發表時間集中在2020年－2023年，出現頻次較高的關鍵詞有“微塑料、污染、海洋環境、顆粒、攝入”等，文章統計了高頻關鍵詞的中介中心性，關鍵詞“微塑料”不僅出現次數最多，而且中介中心性最大（0.22），其次是“海洋環境”（0.13）、“氧化應激”（0.12）、“污染\"（0.1）等關鍵詞的中介中心性較高，表明學者對這些方向的研究比較多。排除關鍵詞“微塑料”和“污染”，出現頻次較高的是“海洋環境、沉積物、積累、攝入”等詞，代表研究人員對海洋微塑料污染和生物攝食方面感興趣。海洋是塑料垃圾和微塑料的最終匯聚地，因此學者對微塑料的研究主要集中在海洋環境中。由于微塑料較大的比表面積，容易吸附污染物，生物體會通過攝入將微塑料累積到體內進入生物循環進而擴大污染。水體中的沉積物常被認為是微塑料的匯[5]，因此對沉積物中微塑料豐度、類型和分布的研究也頗多。

2.5.2 研究熱點分析

為進一步挖掘微塑料領域的研究熱點，繼續使用LLR聚類算法對關鍵詞進行聚類，結果如圖4所示。利用聚類模塊值（Q值）和聚類平均輪廓值（S值）衡量聚類結果的合理性。關鍵詞聚類分析共得到10個聚類，結果顯示 Q=0.590 1，S=0.867 9 ，表明聚類結果可靠[6]。聚類結果展現了微塑料的研究熱點，目前微塑料的研究熱點主要集中在“氧化應激”、“海洋垃圾”、“吸附”、“污水處理廠”、“生物降解”等方向。

通過對聚類結果進行歸納，如表2所示6大集群，從集群中可以更清楚得到目前的研究現狀和研究熱點：

2.5.2.1 微塑料對人體健康的潛在威脅

集群1表明研究者越發關注微塑料對人類健康的潛在威脅，微塑料廣泛存在于海鮮、瓶裝水等食品中，通過人類飲食攝入體內并對人體造成威脅。目前已經在人體的5大系統中檢測到微塑料的存在，Ragusa等人[7通過征集34名剛分娩一周且身體健康的女性的母乳樣本，在 75% 的樣本中都檢測到了微塑料，表明微塑料已經進入了人類食物鏈的一個非常敏感的環節。

2.5.2.2微塑料的提取、識別及定量過程

集群2聚焦不同環境介質中微塑料的采樣與分析，側重于對海洋、地表水、沉積物、污水處理廠和污水污泥中微塑料的提取、識別及定量過程。污水處理廠被視為微塑料污染水生和陸生的點源，大多數污水處理廠微塑料去除率很高，但最終排放的微塑料負荷仍很大，可能導致受納水體受到污染。Nandakumar等8研究了微塑料在污水處理廠中的多樣性存在（包括組成、大小、形狀和來源），并指出污水處理廠能夠去除部分微塑料，但大部分微塑料會通過污水處理廠產生的污泥進入環境，污泥通常用于土壤改良以提高土壤肥力，可能會給土壤環境帶來未知的后果。

2.5.2.3 微塑料的吸附毒害效應

集群3表明研究者已經認識到微塑料的吸附能力，主要研究微塑料吸附重金屬、多環芳烴等污染物質并產生毒害效應的過程。Zong等通過水培實驗研究了聚苯乙烯微塑料對小麥幼苗的生物有效性和毒性，發現聚苯乙烯微塑料主要是通過化學方法吸附水中的銅和鎘。集群5的關鍵詞有“廢物處理、循環經濟、回收、生物可降解塑料”等，表明人類正在探索減少和控制微塑料污染的新思路和新方法；集群6關鍵詞有“垂直分布、水柱、對流”等研究的是微塑料在海洋環境中的分布、遷移和積累;集群4的關鍵詞有“力學性能、變形、微觀結構”等，研究主要涉及材料領域，但平均出現年份在2009年，微塑料在材料領域的研究逐漸減弱，Zhang等[1對2004年至2021年的相關領域關鍵詞突現研究也證明了這一點。

2.5.3 突現詞分析

利用CiteSpace（6.1.R6）中突現詞分析可以預測微塑料的研究熱點變化和趨勢變化。微塑料領域熱點關鍵詞研究主要集中于2010年－2019年，“海洋環境”和\"塑料垃圾”的突現強度分別是130.42、121.59，突現強度較大，表明塑料垃圾在2012年-2019年受到廣泛關注，且研究多集中于海洋環境，其中地中海、北海和太平洋是主要的研究區域。

最值得關注的是“demersalfish”（底棲魚類）一詞，突現強度雖僅為29.64，但從2016年開始一直突現至今，可能將成為未來的研究趨勢。隨著對海洋微塑料生態污染研究的不斷深入，研究人員通常把對環境變化非常敏感的貝類、魚類等海洋生物作為指示器，來反映水體中微塑料污染的水平和潛在影響。由于貝魚類易攝入水中的微塑料，通常也被作為檢測微塑料含量的采樣器，對魚類進行毒理學研究和生物健康效應調查，可以更好地了解微塑料的環境行為、生態效應以及對人類健康的潛在威脅。

3結論

通過CiteSpace軟件對2000年至2023年間的微塑料文獻進行計量分析，結果表明：微塑料領域的發文量總體呈上升趨勢，微塑料研究領域正在逐漸成熟；中國在該領域的發文量居世界前列，學者王俊、施華宏對該領域貢獻較大，但英國、美國的研究有更強的學術影響力；目前微塑料的研究主要集中在海洋污染、不同環境介質中微塑料的定量分析、微塑料的吸附毒害效應、微塑料對人體的健康威脅等方面；突現詞分析發現“底棲魚類”正受到關注，表明評估微塑料對食物鏈和人類健康潛在威脅方面是研究熱點；此外，文獻計量分析后發現，針對海洋微塑料的研究較多，淡水系統和土壤環境中的微塑料污染研究尚顯不足，尤其是與人類生活密切相關的污水處理廠，作為水陸的污染點源應該得到重視。

參考文獻：

[1]謝穎，施贊宇，龐皓東，等.微塑料污染現狀及檢測方法研究進展[J].環境科學與管理，2024，49（2）：105-110.

[2]MAOX，XUYC，CHENGZ，etal.Theimpact of microplastic pollution on ecological environment：a review[J].Frontiers in Bioscience-Landmark，2022，27（2）.

[3]曹玥祺，林莉，潘雄，等.基于CiteSpace的淡水環境微塑料研究現狀及新興趨勢的可視化文獻計量分析[J].長江科學院院報，2023，40（2）：153-160

[4]駱永明，施華宏，涂晨，等.環境中微塑料研究進展與展望[J].科學通報，2021，66（13）：1547-1562.

[5]MAORF，SONGJL，YANPC，etal.Horizontal and vertical distribution of microplastics in the Wuliangsuhai Lake sediment，northern China[J].Science of the Total Environment， 2021，754.

[6]SHENZT，TIANY，YAOYX，etal.Ecological restoration research progressand prospects：A bibliometric analysis [J].Ecological Indicators，2023，155.

[7]RAGUSA A，NOTARSTEFANOV，SVELATOA，et al．Raman Microspectroscopy Detection and Characterisation of MicroplasticsinHumanBreastmilk[J].Polymers，2O22，14（13）.

[8]NANDAKUMARVK，PALANISG，VARMAMRR. Interactionsbetweenmicroplasticsandunitprocesses of wastewater treatmentplants：acritical review[J].WaterScience and Technology，2022，85（1）：496-514.

[9]ZONGXY，ZHANGJJ，ZHUJW，etal.Effectsof polystyrene microplastic on uptake and toxicity of copper and cadmiumin hydroponic wheat seedlings（Triticum aestivumL.）[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety，2O21，217.

[10]ZHANGX，HUNF，YUZF，etal.Research tendency of microplastics and nanoplastics based on bibliometric analysis and perspective of the influence of human health[J].Environmental Research Communications，2022，4（9）.