基于Web of Science的河流重金屬污染文獻(xiàn)計(jì)量分析

，， ， ，

(遵義師范學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院，貴州 遵義 563000)

1 研究背景

河流是一個(gè)復(fù)雜、開放、動(dòng)態(tài)、非平衡和非線性的系統(tǒng)[1]，在水循環(huán)中起著重要作用，與人類的生產(chǎn)生活密不可分。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，流域內(nèi)的環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，尤其是重金屬污染，一方面具有高毒性、難降解性以及能夠在食物鏈中被富集，從而對(duì)水生生物的正常生長繁殖造成直接危害;另一方面也對(duì)人體和其他生物體的健康和生命造成威脅，因此河流重金屬污染一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。目前，河流重金屬污染研究的主要內(nèi)容包括：重金屬在河流生態(tài)系統(tǒng)中的時(shí)空分布特征及遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、河流重金屬對(duì)生物有機(jī)體的生態(tài)毒理、河流重金屬的污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等[2-4]。由于河流生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，對(duì)于河流重金屬污染防治措施方面的研究已成為河流環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)。河流重金屬污染的研究有助于了解水體重金屬污染狀況、重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和評(píng)價(jià)污染風(fēng)險(xiǎn)，從而為河流的污染風(fēng)險(xiǎn)管理及污染治理提供依據(jù)。

文獻(xiàn)計(jì)量能夠?qū)茖W(xué)文獻(xiàn)的主題、研究領(lǐng)域、機(jī)構(gòu)或國家分布情況進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和定量分析[5-6]，而且基于在線數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展版科學(xué)引文索引(SCI-Expanded)，文獻(xiàn)計(jì)量法能夠運(yùn)用作者關(guān)鍵詞、題名和附加關(guān)鍵詞評(píng)估該研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)或未來研究的方向[7]。目前，已有大量學(xué)者運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法來研究某領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)、不同學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)、作者或機(jī)構(gòu)間的合作關(guān)系、研究領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)問題等[8-11]。近年來，關(guān)于河流重金屬污染領(lǐng)域的研究報(bào)道持續(xù)快速增長，但從文獻(xiàn)計(jì)量角度研究其發(fā)展動(dòng)態(tài)還未見報(bào)道。本文就此領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析，以便科研工作者準(zhǔn)確掌握該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及前沿動(dòng)態(tài)，有助于了解該領(lǐng)域的整體情況，把握未來的研究方向。

2 數(shù)據(jù)與方法

本文數(shù)據(jù)來源于美國科學(xué)信息研究所(ISI)的SCIE 數(shù)據(jù)庫。以“river metal* pollut* OR river metal* contaminat*”為主題進(jìn)行檢索，將1979—2016年與河流重金屬污染相關(guān)的全部文獻(xiàn)數(shù)據(jù)下載到Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。文章搜索和引用次數(shù)統(tǒng)計(jì)截止時(shí)間為2017年2月9日。使用Web of Science的檢索功能，將檢索得到的文獻(xiàn)利用Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提取論文題目、作者、研究單位等有關(guān)信息并加以量化，使用Origin 8.0繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 基本概況

檢索共獲得9 187篇文獻(xiàn)，其中研究論文8 265篇(占90%)，會(huì)議論文662篇(占7.2%)，綜述論文205篇(占2.2%)，其他類型的文獻(xiàn)共55篇(占0.6%)。英文是最主要的文獻(xiàn)語言，共有9 000篇，其他語言依次為葡萄牙語(37篇)、法語(37篇)、西班牙語(33篇)、中文(16篇)等。平均每篇文獻(xiàn)的作者4.4人，參考文獻(xiàn)43篇，被引17.5次。

圖1 1979—2016年河流重金屬污染發(fā)文量最多的3個(gè)國家和5個(gè)研究領(lǐng)域發(fā)文量變化趨勢(shì)Fig.1 Growth trends of papers in top three countries and five subject categories on heavy metal pollution in river from 1979 to 2016

如圖1(a)所示，關(guān)于河流重金屬污染的SCI論文年發(fā)表量快速增長，特別是1991年以來，2016年的文獻(xiàn)量約為1991年的10倍。通過分析發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)量最多的3個(gè)國家為中國、美國和西班牙，其中美國和西班牙文獻(xiàn)量自1991年來穩(wěn)步增長，到2010年基本穩(wěn)定，而中國文獻(xiàn)量近年來增長速度最快，特別是2005年至今，年平均增速約20%。2016年中國發(fā)表文獻(xiàn)300篇(圖1(a))。這可能是由于近幾年隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，生產(chǎn)生活過程產(chǎn)生的重金屬排入水體使水體重金屬污染加劇，同時(shí)國家也投入大量資金用于水體重金屬污染的研究和治理工作。河流重金屬污染文獻(xiàn)量最多的5個(gè)研究領(lǐng)域分別為環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)、水資源、海洋與淡水生物學(xué)、毒理學(xué)和工程學(xué)，其中環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)的文獻(xiàn)數(shù)量最多，增長速度也最快(圖1(b))。

3.2 國家和研究機(jī)構(gòu)分布

按照全部作者統(tǒng)計(jì)，1979—2016年在SCI-E數(shù)據(jù)庫中河流重金屬污染文獻(xiàn)量前10位的國家和研究機(jī)構(gòu)見表1。排名前10位的國家發(fā)表文獻(xiàn)量占總文獻(xiàn)量的70.6%。其中中國發(fā)表的文獻(xiàn)量排名第1，總計(jì)有1 500篇相關(guān)研究的文獻(xiàn)有中國作者的參與，約占全部文獻(xiàn)的16.3%。在發(fā)文量前10的國家中，中國、美國、西班牙、法國和英國的論文總被引次數(shù)均超過了10 000次，其中美國最高，達(dá)29 819次。英國的平均篇被引次數(shù)最高，達(dá)27.5次，其次依次為西班牙、美國、加拿大、法國、德國、意大利、印度、中國和巴西。中國在發(fā)文總量及總被引次數(shù)指標(biāo)上具有一定優(yōu)勢(shì)，但平均篇被引次數(shù)在文獻(xiàn)數(shù)排名前10的國家中不高，影響力不足。

表1 河流重金屬污染文獻(xiàn)量前10位的國家和研究機(jī)構(gòu)Table 1 Top ten countries and institutes publishingarticles on heavy metal pollution in river

河流重金屬污染文獻(xiàn)量排名前10位的機(jī)構(gòu)中，來自中國的4家機(jī)構(gòu)——中國科學(xué)院(Chinese Acad. Sci.)、北京師范大學(xué)(Beijing Normal Univ.)、南京大學(xué)(Nanjing Univ.)和中國科學(xué)院大學(xué)(Univ. Chinese Acad. Sci.)發(fā)文量占54.2%，分別位于第1,5,7,10位。其他發(fā)文量較多的機(jī)構(gòu)包括西班牙維爾瓦大學(xué)(Univ. Huelva)、西班牙國家研究委員會(huì)(Spanish National Research Council)、美國地質(zhì)調(diào)查局(US Geological Survey)、塞爾維亞共和國貝爾格萊德大學(xué)(Univ. Belgrade)、德國亥姆霍茲環(huán)境研究中心(Ufz Helmholtz Ctr. Environm. Res.)和葡萄牙阿威羅大學(xué)(Univ. Aveiro)，分別位于第2,3,4,6,8,9位。中國的研究機(jī)構(gòu)雖然發(fā)文量和總被引次數(shù)較多，但平均篇被引次數(shù)不高，最高的是西班牙國家研究委員會(huì)，達(dá)32.6次，中國平均每篇被引次數(shù)最多的是中國科學(xué)院，僅排第5。

3.3 作者分析

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，河流重金屬污染的研究群體較大，國內(nèi)外共有約24 000名作者，其中發(fā)表20篇以上文獻(xiàn)的作者有40人，發(fā)表10篇以上的作者有141人。以第一作者身份發(fā)表10篇以上文獻(xiàn)的作者為3人，發(fā)表10篇文獻(xiàn)的作者為7人。國內(nèi)外河流重金屬污染研究領(lǐng)域文獻(xiàn)量數(shù)排名前10位的第一作者和通信作者如表2所示。來自西班牙維爾瓦大學(xué)的Grande不論按第一作者還是通信作者統(tǒng)計(jì)，均排名第1。在排名前10位的通信作者中，來自香港理工大學(xué)的Li發(fā)表文獻(xiàn)量排名第3，而平均篇被引次數(shù)最高，達(dá)126.4次。

表2 1979—2016年河流重金屬污染文獻(xiàn)量前10位的第一作者及通信作者

3.4 重要期刊出版物分布

通過統(tǒng)計(jì)分析發(fā)表河流重金屬污染研究的期刊出版物情況，可以確定該領(lǐng)域研究成果被SCI收錄的主要期刊，可為研究人員在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表研究成果提供參考。在發(fā)表河流重金屬污染研究論文的1 005種SCI收錄期刊中，排名前10位期刊的文獻(xiàn)量占全部文獻(xiàn)的31.6%，總被引次數(shù)占36%，平均篇被引次數(shù)為20次，遠(yuǎn)大于這10種期刊的平均影響因子。如表3所示，Sci. Total Environ.發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量最多，總被引次數(shù)也最多。Environ. Pollut.的平均篇被引次數(shù)最多，達(dá)37次，其次分別為Chemosphere，Sci. Total Environ.，Environ. Toxicol.Chem.，Ecotox. Environ. Safe.，Mar. Pollut. Bull.，Water Air Soil Poll.，Environ. Monit. Assess.，Environ. Sci. Pollut. R.，Environ. Earth Sci.。

表3 1979—2016年河流重金屬污染文獻(xiàn)數(shù)量前10位的期刊Table 3 Top ten journals publishing articles on heavymetal pollution in river from 1979 to 2016

3.5 高被引論文分析

高被引論文反映了該領(lǐng)域所關(guān)注的熱點(diǎn)及發(fā)展方向，表4為河流重金屬污染研究領(lǐng)域排名前10位的高被引論文，其中4篇為綜述論文，6篇為研究論文。總被引次數(shù)最多的是日本Chiba University的Mandal和Suzuki[12]于2002年發(fā)表在Talanta期刊的一篇綜述，詳細(xì)闡述了環(huán)境中類金屬砷的來源及對(duì)人類健康造成的影響，受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，年平均被引次數(shù)達(dá)92.6次。研究論文被引次數(shù)最多的是來自保加利亞和希臘的學(xué)者合作在Water Res.期刊上發(fā)表的論文，該文運(yùn)用多種不同的多元分析方法對(duì)希臘北部表層水的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，其中重金屬是監(jiān)測指標(biāo)的重要組成部分[13]，分析方法被眾多學(xué)者參考，總被引次數(shù)達(dá)422次，年均被引32.5次。排名前10位的高被引論文中，中國僅1篇入圍，排名第10位，是來自香港理工大學(xué)的Wong等[14]在Environ. Pollut.上發(fā)表的一篇研究論文，分析了珠江三角洲作物、稻田及自然土壤中的重金屬含量，被引用311次，年均被引22.2次。

表4 1979—2016年河流重金屬污染文獻(xiàn)被引次數(shù)最高的10篇論文Table 4 Top-cited ten articles on heavy metal pollution in river from 1979 to 2016

3.6 關(guān)鍵詞分析

河流重金屬污染文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻率排名前20名的關(guān)鍵詞如表5所示，出現(xiàn)頻率最高的是heavy metals，這與本文限定的河流重金屬污染主題相關(guān)。在排名前20的關(guān)鍵詞中，重金屬汞的頻次最高，其他重金屬如鎘、鉛、砷和鋅也是關(guān)注的重點(diǎn)。河流重金屬污染的研究最主要對(duì)象是沉積物和水質(zhì)，沉積物(Sediment，Sediments)出現(xiàn)頻次為1 194，占所有關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次的15.6%。水體沉積物是重金屬的最大存儲(chǔ)庫，又是水體重金屬污染的源[15]，同時(shí)，水底缺氧微生物活動(dòng)增加又有利于沉積物中的重金屬向

表5 1979—2016年河流重金屬污染文獻(xiàn)前20個(gè)關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次

水體釋放[16]，因此沉積物被廣泛研究。另一方面，水環(huán)境中的重金屬會(huì)在魚體中富集，基于魚體重金屬含量分析的生物監(jiān)測通常被用于評(píng)價(jià)水體重金屬污染狀況[17-18]，因此，關(guān)鍵詞魚(Fish)出現(xiàn)的頻次也較高，達(dá)231次。

4 結(jié) 論

通過對(duì)河流重金屬污染研究相關(guān)論文進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析，可以發(fā)現(xiàn)國際河流重金屬污染研究領(lǐng)域發(fā)展的動(dòng)態(tài)，了解相關(guān)論文在不同國家、研究機(jī)構(gòu)、作者間的分布情況。

(1)文獻(xiàn)總量方面，1979—2016年國際河流重金屬污染研究的文獻(xiàn)量快速增長，近25 a來增長了約10倍，其中環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的增速最快。

(2)從發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)和總被引次數(shù)來看，中國、美國、西班牙和法國等研究機(jī)構(gòu)在河流重金屬污染領(lǐng)域的論文影響力較高，但從平均篇被引次數(shù)來看，英國、西班牙、美國和加拿大的影響力較高，中國發(fā)表的論文總量雖然最多，但篇平均被引次數(shù)不高。中國科學(xué)院發(fā)表的文章總數(shù)和總被引次數(shù)最多，但篇平均被引次數(shù)僅排名第5。西班牙國家研究委員會(huì)和維爾瓦大學(xué)在該領(lǐng)域的論文質(zhì)量較高。來自西班牙維爾瓦大學(xué)的Grande不論按第一作者還是按通信作者統(tǒng)計(jì)，均排名第1，說明該作者在河流重金屬污染領(lǐng)域的研究實(shí)力較強(qiáng)。

(3)綜合期刊影響因子、發(fā)表文獻(xiàn)量、總被引頻次和平均篇被引次數(shù)，國際上報(bào)道河流重金屬污染領(lǐng)域成果最主要的期刊是Sci.Total Environ.，Environ. Pollut.，Chemosphere，從文章的影響力來看，Environ.Pollut.是該領(lǐng)域最值得關(guān)注的期刊。

(4)通過對(duì)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)河流重金屬污染研究較多的對(duì)象為沉積物，而汞、鎘、鉛、砷、鋅、銅等是河流的主要重金屬污染物，受關(guān)注度較高，同時(shí)基于生物監(jiān)測的重金屬污染評(píng)價(jià)也逐漸成為研究熱點(diǎn)。

隨著中國河流重金屬污染形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，人們對(duì)污染的認(rèn)識(shí)和治理需求越來越高，中國在河流重金屬污染研究領(lǐng)域雖然有了一定的發(fā)展，但要提高該領(lǐng)域研究的影響力，必須要在研究成果數(shù)量的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升成果的質(zhì)量。將河流重金屬污染問題產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行深入研究，提出切實(shí)可行的污染防控和治理方案，同時(shí)加大該領(lǐng)域的人才培養(yǎng)力度。