謝子揚(yáng)，江 藍(lán)，朱 靜，李長(zhǎng)順，鄧慧穎，劉金福，何中聲

（1福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福州 350002；2福建農(nóng)林大學(xué)海峽自然保護(hù)區(qū)研究中心，福州 350002；3生態(tài)與資源統(tǒng)計(jì)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350002；4福建省氣象服務(wù)中心，福州 350001；5福建農(nóng)林大學(xué)圖書館，福州 350002）

0 引言

空氣負(fù)離子是帶有負(fù)電荷的氣體分子和輕離子團(tuán)總稱，最早發(fā)現(xiàn)于19世紀(jì)末[1-2]。根據(jù)獲取電子能力不同，大多數(shù)電子被氧氣所獲得，形成負(fù)氧離子，因而空氣負(fù)離子也稱為空氣負(fù)（氧）離子[3]?？諝庳?fù)（氧）離子具有凈化空氣作用，是衡量空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)[4]。空氣負(fù)氧離子又被稱為“空氣維生素”和“大氣長(zhǎng)壽素”，對(duì)身體健康保護(hù)和疾病預(yù)防具有重要功效[5-6]。森林中蘊(yùn)含大量負(fù)（氧）離子，空氣負(fù)（氧）離子濃度是森林康養(yǎng)旅游評(píng)價(jià)、森林環(huán)境評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一[7]。關(guān)于空氣負(fù)（氧）離子的研究涉及眾多學(xué)科，國(guó)內(nèi)外學(xué)者陸續(xù)發(fā)表了相關(guān)領(lǐng)域文獻(xiàn)綜述，對(duì)其產(chǎn)生機(jī)理、影響因素和實(shí)際應(yīng)用等方面研究進(jìn)行回顧[4,8]，但鮮有對(duì)其文獻(xiàn)進(jìn)行科學(xué)計(jì)量和可視化分析。

知識(shí)圖譜是在信息科技推動(dòng)下衍生和發(fā)展出來(lái)用于構(gòu)建復(fù)雜知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的研究方法，已成為科學(xué)計(jì)量學(xué)研究熱點(diǎn)[9]。運(yùn)用知識(shí)圖譜可以將大量文獻(xiàn)數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成可視化圖像，對(duì)某一學(xué)科的核心框架、發(fā)展歷史和前沿?zé)狳c(diǎn)進(jìn)行梳理和展示[10-11]。近年來(lái)森林康養(yǎng)和森林環(huán)境評(píng)價(jià)的知識(shí)圖譜文章較多，而空氣負(fù)（氧）離子作為前兩者的重要組成部分尚未進(jìn)行知識(shí)圖譜分析。為此，基于知識(shí)圖譜分析方法，對(duì)空氣負(fù)（氧）離子相關(guān)文獻(xiàn)的索引關(guān)鍵詞、被引情況、作者信息、發(fā)表時(shí)間等數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘與可視化處理[12-13]，歸納、梳理其發(fā)展規(guī)律和前沿?zé)狳c(diǎn)，為后續(xù)研究提供理論參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

Web of Science簡(jiǎn)稱WOS，是美國(guó)科學(xué)信息研究所（ISI）發(fā)的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)檢索庫(kù)，收錄超過(guò)8700種學(xué)術(shù)期刊，擁有全球數(shù)量最多和最有影響力的學(xué)術(shù)信息資源[14]。以WOS庫(kù)為數(shù)據(jù)源，以“air negative oxygen ion”為檢索關(guān)鍵詞，文獻(xiàn)類型為“article”，獲取2002—2019年發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)共285篇全記錄文本格式（檢索時(shí)間為2020年4月6日）。R軟件bibliometrix包提供了基于科學(xué)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)和可視化展示工具，廣泛應(yīng)用于文獻(xiàn)計(jì)量研究[15]。其中h指數(shù)是衡量學(xué)者出版物的產(chǎn)出情況和引文影響力的計(jì)量指標(biāo)，指一個(gè)學(xué)者至多有h篇論文分別被引用h次[16]。g指數(shù)作為h指數(shù)改進(jìn)指數(shù)，是反映高被引頻次論文的評(píng)價(jià)指標(biāo)，指作者論文按照被引頻次從高到低排序，將排序序號(hào)平方，當(dāng)平方等于累計(jì)被引次數(shù)時(shí)，該序號(hào)為g指數(shù)[17]。m指數(shù)作為h指數(shù)的改進(jìn)指數(shù)，指將h篇論文的引文，按照被引用數(shù)降序排列，選擇中位數(shù)為m指數(shù)[18]。關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析是指利用文獻(xiàn)集中詞匯對(duì)或名詞短語(yǔ)共同出現(xiàn)的情況，描述文獻(xiàn)集所代表學(xué)科中各主題間組成結(jié)構(gòu)和關(guān)系方法，對(duì)某一領(lǐng)域熱點(diǎn)內(nèi)容、學(xué)科與領(lǐng)域發(fā)展歷程具有重要意義[19]。研究主要統(tǒng)計(jì)2002—2019年WOS庫(kù)空氣負(fù)（氧）離子文獻(xiàn)發(fā)表文獻(xiàn)來(lái)源、高產(chǎn)作者h(yuǎn)指數(shù)、論文合作的國(guó)家（地區(qū)）和關(guān)鍵詞耦合關(guān)系等。

2 結(jié)果與分析

2.1 空氣負(fù)（氧）離子文獻(xiàn)基本情況

檢索2002—2019年發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)共285篇，包括251篇期刊文章、24篇會(huì)議文章和10篇文獻(xiàn)綜述。涉及1254位作者，作者總計(jì)出現(xiàn)1388人次；獨(dú)立作者文獻(xiàn)數(shù)10篇，文獻(xiàn)篇均作者數(shù)4.4個(gè)。文獻(xiàn)篇均被引頻次3.076次。自2002年以來(lái)，除2005、2009年出現(xiàn)波動(dòng)，文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)目逐年遞增（表1），年增長(zhǎng)率7.08%，2019年發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)最高為32篇。空氣負(fù)（氧）離子文獻(xiàn)總被引次數(shù)在2002—2019年大致呈先增加后減小的趨勢(shì)，其中2009、2010和2012年達(dá)到峰值，文章篇均被引頻次于2005和2009年達(dá)到峰值后呈波動(dòng)下降趨勢(shì)。

表1 2002—2019年WOS空氣負(fù)（氧）離子文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)和被引用情況

2.2 空氣負(fù)（氧）離子文章高產(chǎn)作者、高被引論文及h指數(shù)

2002年以來(lái)，WOS庫(kù)收錄的空氣負(fù)（氧）離子文獻(xiàn)逐漸增多，出現(xiàn)許多高產(chǎn)論文作者?？偙灰l次表示作者所有文獻(xiàn)被引頻次總和。對(duì)比前10名高產(chǎn)作者數(shù)據(jù)（表2），從2008年開始，Bychkov累計(jì)發(fā)表文章5篇，h指數(shù)2，與h指數(shù)相關(guān)的g指數(shù)和m指數(shù)分別為3和0.15，文章總被引頻次為10，該作者文章發(fā)表日期（被引頻次）分別為 2017(1)、2015(2)、2011(1)和 2008(6)，發(fā)表日期越早，被引頻次越多。Bychkov發(fā)表的5篇文章IF影響因子偏低，文章被引頻次低可能與發(fā)表時(shí)間較晚及其他學(xué)者偏向引用影響因子更高、被引用頻次高的期刊有關(guān)。2002—2006年，Kondrashova、Sirota和Tikhonov均發(fā)表了4篇文獻(xiàn)。2007—2019年有7名作者陸續(xù)發(fā)表了文獻(xiàn)，其中Kim于2016年發(fā)表文章數(shù)較多且文章被引頻次也較高。同時(shí)，也應(yīng)認(rèn)識(shí)到h指數(shù)和總被引頻次還有待進(jìn)一步提高，這也與該領(lǐng)域國(guó)際上研究熱度不高、研究方向較多，導(dǎo)致該領(lǐng)域研究的相關(guān)度不高有關(guān)。

表2 空氣負(fù)（氧）離子文章前10名高產(chǎn)作者、h指數(shù)及總被引頻次

空氣負(fù)（氧）離子前10名優(yōu)勢(shì)作者及發(fā)文數(shù)（表3）表明，優(yōu)勢(shì)度因子表示在合作文章中作者為第一作者的頻率，通過(guò)優(yōu)勢(shì)度因子排序確定優(yōu)勢(shì)作者。Belhi、Tikhonov和Sun作者優(yōu)勢(shì)排序分列前3位。前10名優(yōu)勢(shì)作者文章全部為合作文章，未出現(xiàn)獨(dú)作文章。作者優(yōu)勢(shì)度排序最低的Bychkov發(fā)文數(shù)最多。

表3 空氣負(fù)（氧）離子文章前10名優(yōu)勢(shì)作者及發(fā)文數(shù)

WOS庫(kù)中空氣負(fù)（氧）離子前10名高被引用文章未出現(xiàn)2014年后的文獻(xiàn)（表4），表明2014年及以前發(fā)表文章影響力較高，近年發(fā)表的本領(lǐng)域影響力突出文章較少。2012年Christensen在《Journal of the Electrochemical Society》上發(fā)表的論文8年內(nèi)總被引768次，年均被引85.3次，該作者發(fā)表文章的總被引頻次排名第1。此外，空氣負(fù)（氧）離子前10名高頻引用文獻(xiàn)中作者Wagner、Laoire、Gallagher、Liu、Radin發(fā)表的論文總被引頻次在200以上。少數(shù)作者已發(fā)表文獻(xiàn)的總被引頻次極高，而多數(shù)作者文獻(xiàn)的總被引頻次較少。

表4 空氣負(fù)（氧）離子前10名高被引用文章詳細(xì)情況

歷史文獻(xiàn)直接被引用圖由Garfield提出，用來(lái)表示文獻(xiàn)收集產(chǎn)生相關(guān)性最高的直接引用時(shí)間順序網(wǎng)絡(luò)圖[20-21]，從歷史文獻(xiàn)直接被引用圖看（圖1），2002—2013年直接被引用文獻(xiàn)較為集中，2014年及以后發(fā)表的文獻(xiàn)中直接被引數(shù)量較少，且作者更偏好引用2014年以前文獻(xiàn)。

圖1 2002—2019年歷史文獻(xiàn)直接被引網(wǎng)絡(luò)圖譜

2.3 空氣負(fù)（氧）離子文章作者國(guó)家和地區(qū)分析

空氣負(fù)（氧）離子文章發(fā)表數(shù)量前10名國(guó)家或地區(qū)見表5。SCP指數(shù)(single country publications)反映單一國(guó)家或地區(qū)發(fā)表文章數(shù)量；MCP指數(shù)(multiple country publications)反映多國(guó)家或地區(qū)發(fā)表文章數(shù)量；MCPRatio指數(shù)(multiple country publications ratio)反映多國(guó)家或地區(qū)文章數(shù)比例，該指數(shù)越高該國(guó)文章國(guó)際化程度越高。中國(guó)作者發(fā)文55篇，發(fā)表頻度為0.197，與其他國(guó)家和地區(qū)合作發(fā)文15篇，合作比例為0.273，文章篇均被引頻次15.47。美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)文章發(fā)表數(shù)緊隨其后。從空氣負(fù)（氧）離子文章高產(chǎn)國(guó)家發(fā)文數(shù)可以看出，SCP指數(shù)遠(yuǎn)高于MCP指數(shù)，多國(guó)合作發(fā)表文章比例較小。中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、俄羅斯、德國(guó)與其他國(guó)家合作發(fā)表文章數(shù)量較多，波蘭、英國(guó)、中國(guó)和印度發(fā)表多國(guó)家合作文章比例最高。

表5 空氣負(fù)（氧）離子文章發(fā)表數(shù)量前10名國(guó)家或地區(qū)

2.4 空氣負(fù)（氧）離子文獻(xiàn)期刊來(lái)源

空氣負(fù)（氧）離子發(fā)表前10名文獻(xiàn)來(lái)源及影響因子(IF)見表6，參考2019年《2018年JCR期刊引用報(bào)告》，WOS庫(kù)中空氣負(fù)（氧）離子論文發(fā)表數(shù)量前10名來(lái)源期刊IF平均值為3.205。其中發(fā)表在《Journal of Physics D:Applied Physics》(IF2.829)期刊上12篇，其余期刊文章數(shù)均在10篇以下。參考《中科院SCI期刊分區(qū)》（2019年12月基礎(chǔ)版），期刊的大類學(xué)科主要為物理、工程技術(shù)和化學(xué)等學(xué)科，其中《Journal of Materials Chemistry A》的IF影響因子為10.733，遠(yuǎn)高于其他期刊；《Plasma Sources Science&Technology》和《International Journal of Hydrogen Energy》期刊影響因子均超過(guò)4。

表6 空氣負(fù)（氧）離子文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量前10名文獻(xiàn)期刊來(lái)源及影響因子

2.5 空氣負(fù)（氧）離子文章高頻關(guān)鍵詞分析

空氣負(fù)（氧）離子論文前10名關(guān)鍵詞分析見表7。作者關(guān)鍵詞(author keywords)指由作者提供的關(guān)鍵詞?？諝庳?fù)（氧）離子文獻(xiàn)作者關(guān)鍵詞中corona discharge（電暈放電）出現(xiàn)頻次最高，其次是oxygen（氧）、ozone（臭氧）、air（空氣）、hydrogen（氫）、plasma（等離子體）等。索引關(guān)鍵詞(keywords plus)可以增加文章在相關(guān)專題下的命中率，加快論文的查詢速度，可用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編制，檢索也較方便。索引關(guān)鍵詞中oxygen（氧氣）出現(xiàn)頻次最高，共出現(xiàn)49次，其次是air（空氣）、performance（性能）、nitrogen（氮）、discharge（放電）和plasma（等離子體）等。

表7 空氣負(fù)（氧）離子文章前10名高頻關(guān)鍵詞分析

根據(jù)索引關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析（圖2），與oxygen（氧）相關(guān)研究集中在air（空氣）、discharge（放電）、negative ions（負(fù)離子）、chemistry（化學(xué)）和plasma（等離子體）等方向；與performance（性能）相關(guān)研究集中在air batteries（空氣電池）、cathode（負(fù)電極）、oxide（氧化物）、oxygen reduction（氧化還原）和complexes（絡(luò)合物）等方面；與nitrogen（氮）相關(guān)研究集中在crosssections（交叉區(qū)域）、simulation（仿真）和 temperature（溫度）領(lǐng)域。

圖2 空氣負(fù)（氧）離子文章文獻(xiàn)索引關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析

關(guān)鍵詞時(shí)間演變與出現(xiàn)頻率分析從時(shí)間、關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率2個(gè)維度反映其研究方向的演變（圖3）。2002—2010年glow-discharge（輝光放電）、superoxidedismutase（超氧化物歧化酶）、superoxide（超氧化物）和system（系統(tǒng)）等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率最高；2011—2015年oxygen（氧）、air（空氣）、plasma（等離子體）、reduction（還原）、water（水）和oxidation（氧化）等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率最高；2016—2019年 performance（性能）、oxide（氧化物）、batteries（電池）、diffusion（擴(kuò)散）和graphene（石墨烯）等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率最高（圖3）。2002—2019年頻率最高的關(guān)鍵詞oxygen（氧）和air（空氣）分別出現(xiàn)在2013和2015年。與氧元素相關(guān)關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率較高，如超氧化物歧化酶(2004)、二氧化硫(2007)、超氧化物 (2008)、氧化作用 (2011)、氧 (2013)和氧化物(2017)。涉及氧元素的物化反應(yīng)是主導(dǎo)方向，自2003年關(guān)注放電反應(yīng)、醫(yī)療應(yīng)用等，而等離子體、電池、石墨烯等新能源、新材料的應(yīng)用是近年來(lái)該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。

圖3 關(guān)鍵詞時(shí)間演變與出現(xiàn)頻率分析

3 結(jié)論

（1）2002—2019年空氣負(fù)（氧）離子文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量逐年遞增，中國(guó)作者發(fā)文量、文章總被引頻次及合作比例排名靠前，表明中國(guó)作者發(fā)表論文國(guó)際化程度較高，但文章篇均被引頻次低于美國(guó)，有待進(jìn)一步提高。

（2）空氣負(fù)（氧）離子文獻(xiàn)總被引頻次與篇均被引頻次大致呈先升高后降低趨勢(shì)，期間出現(xiàn)許多高產(chǎn)作者，而其文章總被引頻次遠(yuǎn)低于文章總被引前10作者發(fā)文的總被引頻次。

（3）空氣負(fù)（氧）離子來(lái)源前10名文獻(xiàn)期刊IF因子在1.267～10.733，大類學(xué)科以物理、工程技術(shù)和化學(xué)為主。在空氣負(fù)（氧）離子文獻(xiàn)索引關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)研究中，與氧有關(guān)的研究主要圍繞空氣、放電、負(fù)離子、化學(xué)、等離子體、大氣壓強(qiáng)、混合物和電離等關(guān)鍵詞；與性能有關(guān)的研究主要圍繞空氣電池、負(fù)電極、氧化物、氧化還原、絡(luò)合物、穩(wěn)定作用、水和模型等關(guān)鍵詞；與氮有關(guān)的研究主要圍繞交叉區(qū)域、仿真、溫度等關(guān)鍵詞。氧和空氣是2013、2015年出現(xiàn)頻率最高的關(guān)鍵詞。涉及氧元素的物化反應(yīng)是該領(lǐng)域主導(dǎo)方向，關(guān)于等離子體、電池和石墨烯等新能源、新材料的應(yīng)用是近年來(lái)該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。

4 討論

空氣負(fù)（氧）離子文獻(xiàn)被引用頻次大致呈先升高再降低趨勢(shì)，原因包括：（1）論文發(fā)表日期距離統(tǒng)計(jì)截止時(shí)間較近；（2）近年來(lái)發(fā)表的文章影響力有待驗(yàn)證；（3）該領(lǐng)域研究方向較多、部分研究結(jié)論存在分歧現(xiàn)象[22]。

空氣負(fù)（氧）離子文獻(xiàn)在國(guó)籍來(lái)源中，中國(guó)作者發(fā)表文章數(shù)量最多，與其他國(guó)家或地區(qū)合作發(fā)文數(shù)量較多，表明中國(guó)在該領(lǐng)域國(guó)際化程度較高?；赪eb of Science結(jié)合中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)“空氣負(fù)（氧）離子”為檢索對(duì)象的文章分析，中外學(xué)者的研究方向有所不同。國(guó)外研究主要集中在化學(xué)、工業(yè)、醫(yī)療等方面，其中在等離子體、鋰空氣電池和石墨烯等新材料、新能源領(lǐng)域應(yīng)用是近年來(lái)研究熱點(diǎn)。中國(guó)作者偏向研究空氣負(fù)（氧）離子與環(huán)境因子、森林康養(yǎng)的關(guān)系，原因可能為：（1）國(guó)外對(duì)負(fù)（氧）離子與森林關(guān)系研究起步較早，目前更注重空氣負(fù)（氧）離子應(yīng)用；（2）國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展導(dǎo)致城市空氣污染增多，與空氣負(fù)（氧）離子有關(guān)的森林康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)可以滿足人民日益增長(zhǎng)的健康和旅游需求。森林康養(yǎng)又稱森林療養(yǎng)(forestry therapy)，最早由“森林浴”一詞發(fā)展而來(lái)[23]。負(fù)（氧）離子具有促進(jìn)人體新陳代謝、改善心腦血管疾病、治療慢性抑郁癥、殺菌和除塵等功效[24-29]。由于森林及相關(guān)地區(qū)蘊(yùn)含大量負(fù)氧離子[30-31]，中國(guó)于2008年將空氣負(fù)（氧）離子濃度納入森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估的指標(biāo)[32]。鑒于上述原因，對(duì)森林康養(yǎng)、環(huán)境因子與空氣負(fù)（氧）離子關(guān)系的研究是國(guó)內(nèi)負(fù)氧離子領(lǐng)域探討的熱點(diǎn)方向。

目前空氣負(fù)（氧）離子研究的理論框架、物化反應(yīng)原理具有豐富研究成果，結(jié)合與其他因子耦合關(guān)系模型，綜合前文分析結(jié)果，對(duì)未來(lái)研究提出以下建議：（1）目前對(duì)環(huán)境因子與負(fù)（氧）離子耦合關(guān)系研究主要集中在短期觀測(cè)數(shù)據(jù)，但其他影響因素較復(fù)雜，相關(guān)模型較簡(jiǎn)單，結(jié)果代表性低，建議關(guān)注空氣負(fù)（氧）離子與環(huán)境因子長(zhǎng)時(shí)間序列耦合關(guān)系的復(fù)雜模型；（2）空氣負(fù)（氧）離子在新材料、新能源、醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用在國(guó)外研究較多，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究較少，建議增加相關(guān)研究。