李厚禹，張春雪，馬曉敏，陳昢圳，蒯偉，鄭向群*，徐艷*

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所，天津 300191；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京 100081）

農(nóng)村污水治理是鞏固脫貧成效、實(shí)施鄉(xiāng)村振興、全面建成小康社會(huì)的重要環(huán)節(jié)[1]，也是農(nóng)村人居環(huán)境整治的主攻方向之一[2]。由于農(nóng)村生活污水具有產(chǎn)生量大、范圍廣、處理率低、氮磷排放負(fù)荷高等特點(diǎn)，處理不當(dāng)將直接影響農(nóng)村飲用水源安全及環(huán)境質(zhì)量[3-4]。在我國農(nóng)村，每年產(chǎn)生的生活污水量約為70億t，占全國污水排放總量的50%以上。然而，與城市污水處理率（高達(dá)91.97%）相比，我國農(nóng)村污水處理率僅為13%～34%[5]。這是由于在農(nóng)村污水處理的技術(shù)路線上，現(xiàn)階段未有較大突破，大多仍然沿用城市污水處理的思路，其不適用于相對(duì)分散的村莊和農(nóng)戶[6]。因此，亟需因地制宜做好農(nóng)村生活污水處理，提高農(nóng)村生活污水處理效率，促進(jìn)農(nóng)村人居環(huán)境整治工程的順利實(shí)施。

為了有效處理與利用農(nóng)村生活污水，需要對(duì)農(nóng)村生活污水處理研究領(lǐng)域進(jìn)行全面分析與掌握，進(jìn)一步明確該領(lǐng)域的研究方向。然而，目前的研究主要集中在農(nóng)村生活污水中氮磷的處理等方面，而關(guān)于農(nóng)村生活污水中典型污染物的消控、污水自身與周邊環(huán)境作用產(chǎn)生的效益以及生活污水處理成本效益評(píng)估等方面研究尚少。為綜合探究農(nóng)村生活污水處理工藝、性能、效果、效應(yīng)等問題，需明確當(dāng)前農(nóng)村生活污水治理研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)，全面梳理農(nóng)村生活污水領(lǐng)域所涉及的研究問題，抓住問題主線，掌握該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與未來發(fā)展方向，從而提高農(nóng)村生活污水處理理論研究與實(shí)際應(yīng)用的融合度，有效提高處理效果。CiteSpace 是一個(gè)信息可視化分析程序，用于科學(xué)地分析文獻(xiàn)數(shù)據(jù)及其所包含的潛在信息[7]。文獻(xiàn)數(shù)據(jù)包括標(biāo)題、作者、從屬關(guān)系、期刊、關(guān)鍵詞以及引用信息等，根據(jù)數(shù)據(jù)特性可以產(chǎn)生引文網(wǎng)絡(luò)、共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和文獻(xiàn)耦合[8]。這些分析可以識(shí)別文獻(xiàn)中的模式，顯示熱點(diǎn)話題的演變，識(shí)別里程碑研究的影響，分析文章和參考文獻(xiàn)之間的關(guān)系[9]?，F(xiàn)階段，部分學(xué)者通過文獻(xiàn)計(jì)量手段對(duì)研究進(jìn)行分析，從而快速了解某些領(lǐng)域研究進(jìn)展。張曉晗等[10]基于CiteSpace 明確了國內(nèi)鄉(xiāng)村振興研究熱點(diǎn)為“鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”“鄉(xiāng)村生活”“農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化”“產(chǎn)業(yè)興旺”4 個(gè)主題。封亮等[11]則基于CiteSpace V 可視化分析了鄉(xiāng)村生態(tài)文明研究的知識(shí)圖譜，提出了鄉(xiāng)村生態(tài)文明研究在今后應(yīng)注重解決短板問題，全面協(xié)調(diào)研究。因此，對(duì)于農(nóng)村生活污水研究領(lǐng)域的全方位分析也可通過CiteSpace實(shí)現(xiàn)。

綜上所述，本研究從文獻(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)量角度出發(fā)，基于CiteSpace 對(duì)農(nóng)村生活污水處理領(lǐng)域的研究論文進(jìn)行可視化分析，概述農(nóng)村生活污水研究現(xiàn)狀，明確該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與前沿，同時(shí)分析該領(lǐng)域未來的發(fā)展趨勢(shì)與問題焦點(diǎn)，為農(nóng)村生活污水污染治理提供理論依據(jù)與技術(shù)基礎(chǔ)。

1 數(shù)據(jù)采集與分析

1.1 數(shù)據(jù)收集

為明確國際學(xué)術(shù)領(lǐng)域?qū)r(nóng)村生活污水處理研究的熱點(diǎn)與未來發(fā)展趨勢(shì)，本研究分析的數(shù)據(jù)為Web of Science 核心數(shù)據(jù)集（Web of Science Core Collection，WOSCC）的科學(xué)引文索引（Science Citation Index，SCI），WOSCC 包含的文獻(xiàn)內(nèi)容具有時(shí)間跨度長、條目數(shù)量多和質(zhì)量高的特點(diǎn)，為視覺分析中原始數(shù)據(jù)的可靠性提供了有力保障[12]。文獻(xiàn)檢索的具體方式如下：

①搜索關(guān)鍵詞：Topic=（（domestic near/1 sewage*or domestic near/1 wastewater*or domestic near/1 effluent*or domestic near/1“waste water*”or domestic near/1 waste-water*）and（“rural*”or“village*”）or（“sewage*”or“wastewater*”or“waste water*”or“waste-water*”or“effluent*”）and（rural near/1 domestic* or village near/1 domestic*）），數(shù)據(jù)庫檢索將收集在標(biāo)題、摘要或關(guān)鍵詞中包含以上關(guān)鍵詞的已發(fā)表文章。

②文章類型選?。篋ocument type=article。YAO等[13]認(rèn)為，只有經(jīng)過同行評(píng)審的原始論文數(shù)據(jù)，才能代表科學(xué)發(fā)展。因此，數(shù)據(jù)選取時(shí)考慮了WOSCC 中不同文檔類型元數(shù)據(jù)的完備程度，僅保留“ARTICLE”。

③文獻(xiàn)時(shí)間跨度：Timespan=2000-2020。數(shù)據(jù)檢索時(shí)間截至2020 年11 月17 日，部分新發(fā)表的文獻(xiàn)存在Web of Science未登記的現(xiàn)象。

完成檢索后導(dǎo)出符合條件的檢索記錄，記錄內(nèi)容包括全記錄和引用的文獻(xiàn)，導(dǎo)出格式為“.txt”，以備后續(xù)分析。此外，為保證檢索數(shù)據(jù)的完整性，對(duì)一些相近含義的主題詞設(shè)定命令語句人工檢索，以此驗(yàn)證檢索結(jié)果。在去除重復(fù)文章后，檢查文章內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)9篇按上述方法未檢出的研究論文，并補(bǔ)充記錄，最終確定了330篇英文文章為研究對(duì)象。

同時(shí)對(duì)中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫（China National Knowledge Infrastructure database，CNKI）的中文文獻(xiàn)進(jìn)行精確檢索，與WOSCC 數(shù)據(jù)庫英文文獻(xiàn)比較分析高頻關(guān)鍵詞，并結(jié)合WOS 分析未來研究熱點(diǎn)。具體檢索式如下：主題=農(nóng)村生活污水or 題名=農(nóng)村生活污水AND 年Between（2000，2020）AND EI 收錄刊=Y OR核心期刊=Y OR CSCD 期刊=Y（精確匹配）。對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行人工驗(yàn)證，去除政策、通知等文章，最終確定490篇中文文章用于本研究。

1.2 數(shù)據(jù)分析軟件與算法

本研究采用Origin 2019 基于農(nóng)村生活污水文章發(fā)表數(shù)量繪制累計(jì)柱狀圖，并分別對(duì)文章發(fā)表總量、中文文章發(fā)表量與英文文章發(fā)表量進(jìn)行線性擬合。基于CiteSpace（5.7.2R）文獻(xiàn)計(jì)量分析軟件對(duì)農(nóng)村生活污水研究文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析。數(shù)據(jù)分析所使用的分析方法均參照文獻(xiàn)[7]，設(shè)置如下：

①2000—2020年的時(shí)間切片，每切片為1年；

②節(jié)點(diǎn)類型（Node type）包括國家、機(jī)構(gòu)、類別、作者、關(guān)鍵詞；

③在協(xié)作網(wǎng)絡(luò)和共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析中，將各個(gè)時(shí)間段內(nèi)所提取對(duì)象的數(shù)量設(shè)定為Top N per slice，從每個(gè)切片中為國家、機(jī)構(gòu)、類別、作者和關(guān)鍵詞選擇了最常被引用或出現(xiàn)的項(xiàng)目，Top N=50，其含義為提取每個(gè)時(shí)間切片內(nèi)的對(duì)象的數(shù)量。

④為獲得清晰的網(wǎng)絡(luò)視圖，需要使用Pathfinder來消除冗余繁瑣或視覺效果較差的鏈路[14]。Pruning=pathfinder and pruning sliced networks。其他設(shè)置保持默認(rèn)設(shè)置。

2 結(jié)果與討論

2.1 農(nóng)村生活污水處理的研究概述

2.1.1 研究論文發(fā)表數(shù)量

為了分析農(nóng)村生活污水研究領(lǐng)域的研究歷程，對(duì)歷年的發(fā)表文章數(shù)量進(jìn)行了歸納分析，結(jié)果如圖1 所示。觀察收集的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，2003 年文章發(fā)表的總數(shù)量首次出現(xiàn)顯著增加的情況，相較于2002 年增加了3.5 倍。2004—2006 年文章發(fā)表數(shù)量穩(wěn)定，每年4 篇。隨后，2007年出現(xiàn)第二次大幅度上漲，較2006年增加2.25 倍。2007—2020 年該領(lǐng)域文章發(fā)表整體呈持續(xù)增長趨勢(shì)，2007—2020 年累計(jì)文章發(fā)表量較2000—2006 年累計(jì)發(fā)表量增加10.69 倍。此外，76.97%的文章（254 篇）于2011—2020 年發(fā)表，其中47.58%的文章（186 篇）于2016—2020 年發(fā)表。該現(xiàn)象體現(xiàn)了農(nóng)村生活污水研究的新穎性。值得注意的是，本研究的數(shù)據(jù)收集日期是2020 年12 月1 日，部分在2020 年分類的后續(xù)出版物不包括在此數(shù)據(jù)集中，在此情況下，2020 年的文章發(fā)表數(shù)量為34 篇，高于2019 年的28篇。而在過去20 年間，該領(lǐng)域發(fā)表文章增長量最大的時(shí)間段為2014—2015年，增加了11篇。由此可見，2020 年農(nóng)村生活污水研究領(lǐng)域文章的發(fā)表可能達(dá)到了前所未有的增加量，再一次證實(shí)了該領(lǐng)域的研究熱度以及國際學(xué)者的重視程度。

圖1 2000—2020年農(nóng)村生活污水文章發(fā)表數(shù)量與趨勢(shì)Figure 1 The number and trend of articles on rural domestic sewage

2.1.2 研究國家與機(jī)構(gòu)

為了進(jìn)一步了解國家之間的協(xié)作模式，CiteSpace在其他設(shè)置不變的情況下，節(jié)點(diǎn)類型更改為“國家”，生成如圖2 所示的農(nóng)村生活污水研究領(lǐng)域內(nèi)世界各國協(xié)作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。該共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共有20個(gè)節(jié)點(diǎn)、8條相關(guān)鏈路，網(wǎng)絡(luò)密度為0.042 1。這一結(jié)果表明，強(qiáng)有力的合作關(guān)系發(fā)生在該領(lǐng)域的研究群體中，并且各國之間產(chǎn)生的緊密聯(lián)系以中國為中心，中國與英國、美國、澳大利亞、加拿大以及日本有較為密切的合作聯(lián)系。同時(shí)，中國為該領(lǐng)域論文發(fā)表量最高的國家，累積發(fā)文量高達(dá)152篇，占該領(lǐng)域發(fā)表總量的46.06%。其次為印度（22 篇）、加拿大（20 篇）、美國（18 篇）和巴西（16 篇），分別占比6.67%、5.45%、6.06%、4.85%。由此可見，中國在該領(lǐng)域的文章發(fā)表數(shù)量遠(yuǎn)高于世界其他國家，說明中國在這一主題領(lǐng)域的研究處于世界前列。

圖2 國家協(xié)作網(wǎng)絡(luò)分析Figure 2 The collaboration network of countries

圖3 所示為農(nóng)村生活污水處理領(lǐng)域的研究組織之間協(xié)作關(guān)系。該共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共有32 個(gè)節(jié)點(diǎn)、17 條相關(guān)鏈路，網(wǎng)絡(luò)密度為0.034 3，說明農(nóng)村生活污水研究領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系合作較少。此外，研究機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系與地域分布相關(guān)。從國內(nèi)區(qū)域看，北京地區(qū)的中國科學(xué)院、中國科學(xué)院大學(xué)與北京林業(yè)大學(xué)之間形成協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，而華東地區(qū)的復(fù)旦大學(xué)與南京大學(xué)聯(lián)系較為密切；從全球范圍看，同處于土耳其的Ondokuz Mayis University 與Giresun University 之間存在密切聯(lián)系。表1 展示了農(nóng)村生活污水領(lǐng)域文章發(fā)表數(shù)量前10 的研究機(jī)構(gòu)。中國科學(xué)院的文章發(fā)表量最多，共45 篇，占比13.64%，其次是中國科學(xué)院大學(xué)和浙江大學(xué)，均有11 篇論文，占比均為3.33%。文章發(fā)表量前10 的機(jī)構(gòu)中，9 個(gè)是中國的科研機(jī)構(gòu)，文章發(fā)表貢獻(xiàn)達(dá)31.51%。而唯一的國外機(jī)構(gòu)“University of Regina”（里賈納大學(xué)）排名第9位，發(fā)文數(shù)量占比僅為1.82%。這意味著農(nóng)村生活污水研究領(lǐng)域受到中國及其科研機(jī)構(gòu)的高度關(guān)注。這一方面是由于我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，農(nóng)村廁所革命、美麗鄉(xiāng)村等一系列新農(nóng)村建設(shè)政策措施有力推進(jìn)；另一方面，農(nóng)村生活污水排放量日益增加，而農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后，我國農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，從而引發(fā)了國內(nèi)學(xué)者的高度重視[15]。

表1 文章發(fā)表量排名前10位的研究機(jī)構(gòu)Table 1 Top 10 institutes with largest number of publications

圖3 組織機(jī)構(gòu)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)分析Figure 3 The collaboration network of institutions

2.1.3 研究領(lǐng)域與期刊來源

表2 給出了農(nóng)村生活污水研究領(lǐng)域文章發(fā)表量排名前5 的學(xué)科門類，其中生態(tài)環(huán)境科學(xué)228 篇（69.09%）、工程技術(shù)129 篇（39.09%）、水資源95 篇（28.79%）、科技及其他專題23 篇（6.97%）、農(nóng)業(yè)22 篇（6.67%）。各學(xué)科存在一定的交叉性，共現(xiàn)類別分析常被用于研究跨學(xué)科聯(lián)系，通過構(gòu)建學(xué)科相關(guān)網(wǎng)絡(luò)揭示不同學(xué)科類別之間的內(nèi)在聯(lián)系[16]。如圖4 所示，主題類別共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)包括26個(gè)節(jié)點(diǎn)、70條鏈路，表明農(nóng)村生活污水處理研究處于多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，涉及生態(tài)環(huán)境科學(xué)、工程學(xué)、農(nóng)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科。該協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)密度為0.215 4，說明研究農(nóng)村生活污水的學(xué)科之間聯(lián)系緊密。前三類學(xué)科分別是生態(tài)環(huán)境科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、工程技術(shù)。這三個(gè)主要學(xué)科作為媒介出現(xiàn)，連接了許多不同的學(xué)科類別，包括生態(tài)學(xué)、生物多樣性保護(hù)、環(huán)境研究、氣象大氣科學(xué)、工程、農(nóng)業(yè)和水資源等，表明該主題的研究需要不同學(xué)科領(lǐng)域共同努力聯(lián)合開展。在各學(xué)科領(lǐng)域中，發(fā)表農(nóng)村生活污水研究主題文章數(shù)量排名前10的期刊（表3）中，Science of the Total Environment、Bioresource Technology、Journal of Cleaner Production、Water Research均為國際權(quán)威期刊，這也說明了國際重要學(xué)術(shù)交流平臺(tái)對(duì)農(nóng)村生活污水研究主題的重視。

表2 文章發(fā)表量排名前5位的研究領(lǐng)域Table 2 Top 10 subject categories with largest number of publications

表3 農(nóng)村生活污水領(lǐng)域文章發(fā)表量前10位的出版物Table 3 Top 10 journals of the number of rural domestic sewage published articles

圖4 研究領(lǐng)域共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視化Figure 4 The visualization of the co-occurring subject categories network

2.2 農(nóng)村生活污水的研究熱點(diǎn)

出版物的關(guān)鍵詞可以用來總結(jié)論文的主要內(nèi)容，提煉論文中有用的信息，如目標(biāo)、方法和觀點(diǎn)[17]。而關(guān)鍵詞的頻率分析是研究與給定領(lǐng)域相關(guān)聯(lián)的熱點(diǎn)話題和發(fā)展的關(guān)鍵[18]。因此，一個(gè)研究領(lǐng)域基于關(guān)鍵詞頻率的共現(xiàn)分析可以幫助識(shí)別該研究熱點(diǎn)，如果發(fā)現(xiàn)在眾多的文獻(xiàn)中反復(fù)出現(xiàn)某一個(gè)或某幾個(gè)關(guān)鍵詞，那么這些關(guān)鍵詞所表征的主題就是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[19-20]。為了分析使用頻率較高的關(guān)鍵詞及其網(wǎng)絡(luò)映射，將CiteSpace 運(yùn)行節(jié)點(diǎn)類型更改為“Keyword”，結(jié)果如圖5 所示。該共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共有162 個(gè)節(jié)點(diǎn)、502條相關(guān)鏈路，網(wǎng)絡(luò)密度為0.038 5，說明關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系雖然較多，但關(guān)聯(lián)并不緊密，這可能是由于關(guān)鍵詞之間存在不同的模塊區(qū)別，使得關(guān)鍵詞整體聯(lián)系變?nèi)酢ｊP(guān)鍵詞頻率排名前5 位為“constructed wetland”“performance”“removal”“system”“nitrogen”，頻率分別為83、56、53、42、38 次。這說明2000—2020 年以上5個(gè)方面為農(nóng)村生活污水領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。同時(shí)，與CNKI 數(shù)據(jù)庫中文文章的關(guān)鍵詞共現(xiàn)關(guān)系（圖6）比較發(fā)現(xiàn)，中文文章高頻關(guān)鍵詞為“人工濕地”“脫氮除磷”“潛流人工濕地”“污水處理”“處理模式”，與英文文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞研究內(nèi)容具有一致性，這可能是中國及中國科研機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量處于世界前列的緣故。

圖5 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析（WOS）Figure 5 Co-occurrence analysis of keywords（WOS）

圖6 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析（CNKI）Figure 6 Co-occurrence analysis of keywords（CNKI）

為了探究各研究內(nèi)容在農(nóng)村生活污水領(lǐng)域發(fā)展中的熱度與重要程度，進(jìn)一步根據(jù)關(guān)鍵詞的頻率和中心性對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行排列，兩種排序結(jié)果的前5 名在表4 列出，在此之前，為捕捉有效熱點(diǎn)，除去“農(nóng)村生活污水”“生活污水”“污水”此類相似關(guān)鍵詞。其中，中心性（Centrality）是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)節(jié)點(diǎn)影響力的度量，具有高中介中心性值的關(guān)鍵詞和主題表明其對(duì)農(nóng)村生活污水領(lǐng)域研究進(jìn)展的影響較大，且該部分非關(guān)鍵詞在連接其他幾個(gè)研究主題時(shí)發(fā)揮重要作用。表4顯示了基于頻率和中心性的顯著差異，其中檢索數(shù)據(jù)集中關(guān)鍵詞“constructed wetland”出現(xiàn)頻率最高（83次），“performance”次之（56 次），其后是“removal”（53次）、“system”（42 次）和“nitrogen”（38 次）。另一方面，“performance”顯示中心性值最高，為0.19。其他關(guān)鍵詞中心性得分為0.14～0.15，這表明該部分詞語在農(nóng)村生活污水研究進(jìn)程中被廣泛討論，且在研究領(lǐng)域的各類主題和概念的聯(lián)系中發(fā)揮積極作用。

表4 頻率與中心值排名前5的關(guān)鍵詞Table 4 The frequency and centrality of keywords at top 5

根據(jù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，進(jìn)一步對(duì)共現(xiàn)關(guān)鍵詞信息進(jìn)行聚類，從而形成了如圖7所示的8個(gè)聚類簇，以期更好地呈現(xiàn)農(nóng)村生活污水研究的主題。聚類效果判定是以關(guān)鍵詞間連線、圖譜信息模塊性（Modularity Q，Q）以及圖譜輪廓系數(shù)（Sihouette，S）為標(biāo)準(zhǔn)，連線越多，Q值越大說明聚類效果越好，當(dāng)Q＞0.3 時(shí)，圖譜信息模塊性顯著，S值大于0.5 則表示聚類結(jié)果較合理[11]。YE 等[21]的研究中也提到，聚類分析匯中的S通常用于衡量聚類的內(nèi)部同質(zhì)性，其介于0和1之間，該值越高表明形成的聚類越有效，并且對(duì)象在其自身的聚類中匹配性越好。圖7 中具有模塊性的關(guān)鍵詞聚類Q值為0.517 4，平均輪廓為0.821 6，表明聚類結(jié)果適合用于分析。圖中數(shù)字標(biāo)號(hào)的順序代表各熱點(diǎn)話題在該領(lǐng)域的重要程度。由圖7 可知，農(nóng)村生活污水研究領(lǐng)域近20 年期間的前3 位的熱點(diǎn)研究內(nèi)容為#0 nitrogen removal、#1 treatment wetlands 以 及#2 water quality，其 后 為#3 principal component analysis、#4 wastewater、#5 vermifilter、#6 temperature 以及#7 grey water。因此，農(nóng)村生活污水研究領(lǐng)域的主要熱點(diǎn)包括以下7 個(gè)：①氮素的去除；②人工濕地處理工藝；③水體質(zhì)量；④基于數(shù)學(xué)模型（如Principal component analysis，PCA）探究污水處理性能；⑤生物濾池處理工藝；⑥溫度對(duì)農(nóng)村生活污水處理的影響；⑦灰水處理。需要注意的是，不同的熱點(diǎn)話題包含多個(gè)關(guān)鍵詞，在農(nóng)村生活污水處理研究的進(jìn)程中，熱點(diǎn)關(guān)鍵詞是隨時(shí)間不斷變化的，因此需要進(jìn)一步探究農(nóng)村生活污水研究熱點(diǎn)在時(shí)間上的變化，并據(jù)此分析該領(lǐng)域的研究前沿與研究趨勢(shì)。

2.3 農(nóng)村生活污水處理的研究前沿與趨勢(shì)

2.3.1 農(nóng)村生活污水處理的研究前沿

在CiteSpace分析中，時(shí)區(qū)（Timezone）圖是一種從時(shí)間跨度上顯示知識(shí)演進(jìn)的視圖，用來分析時(shí)間序列下某一領(lǐng)域的研究脈絡(luò)和熱點(diǎn)變遷[22]。本研究對(duì)檢索數(shù)據(jù)集中的關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并展示時(shí)區(qū)圖，表示農(nóng)村生活污水研究進(jìn)程中使用的流行學(xué)術(shù)短語，以此表明該領(lǐng)域不同階段的研究前沿。如圖8 所示，早在2003年，關(guān)鍵詞“removal”就出現(xiàn)在相關(guān)文章中，這表明最早的農(nóng)村生活污水研究與污染物的去除密切相關(guān)。2005 年，首次出現(xiàn)了該領(lǐng)域的處理工藝關(guān)鍵詞“constructed wetland”。2007 年“nitrogen”“performance”也相繼成為了流行學(xué)術(shù)短語。在20年的研究進(jìn)程中，“removal”“constructed wetland”“performance”以及“nitrogen”與大量高頻關(guān)鍵詞產(chǎn)生共現(xiàn)關(guān)系，貫穿該領(lǐng)域的整個(gè)時(shí)區(qū)，這表明以上4 個(gè)研究內(nèi)容在農(nóng)村生活污水研究進(jìn)程（2000—2020 年）中始終是研究前沿。而在2018—2020 年，“bacterial community”“temperature”“sediment”成為頻率較高的關(guān)鍵詞，諸多學(xué)者對(duì)這3 個(gè)研究方向進(jìn)行了大量的研究。綜上所述，當(dāng)前對(duì)于農(nóng)村生活污水的研究前沿主要為氮素等污染物的去除、人工濕地處理工藝、農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)與效能的優(yōu)化、農(nóng)村生活污水處理過程中微生物群落的變化、農(nóng)村生活污水沉積物中的環(huán)境問題以及溫度對(duì)農(nóng)村生活污水處理的影響等6 個(gè)方面。

圖8 關(guān)鍵詞的時(shí)區(qū)視圖Figure 8 Timezone view of popular keywords

2.3.2 農(nóng)村生活污水處理的研究趨勢(shì)

短時(shí)間內(nèi)激增的突發(fā)術(shù)語或具有高引用頻數(shù)的關(guān)鍵詞可以用來判斷領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)和未來研究方向。類似地，文章及研究領(lǐng)域的突發(fā)引用也可作為研究前沿和趨勢(shì)的評(píng)判指標(biāo)，關(guān)鍵詞和文章的引用突發(fā)情況見表5 和表6。藍(lán)色線條表示時(shí)間間隔，紅色線條表示突發(fā)關(guān)鍵詞的周期，紅色線條的端點(diǎn)表示每個(gè)突發(fā)時(shí)段的開始和結(jié)束[23]。由表5 可知，近3 年發(fā)表的英文文章的突發(fā)關(guān)鍵詞包括“horizontal subsurface flow”“river”“Phragmites australi”“sediment”“temperature”。其中，“river”的突發(fā)強(qiáng)度最大，為3.44，其相關(guān)的文章內(nèi)容主要關(guān)注農(nóng)村生活污水及其沉積物（包含氮磷等營養(yǎng)元素、內(nèi)分泌干擾物以及抗生素耐藥基因等）流入河流后產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)，以及如何消減污水與沉積物中的污染物[24-30]。以上結(jié)果表明，關(guān)于農(nóng)村生活污水處理的研究未來可能集中在：①利用人工濕地工藝，尤其是水平潛流人工濕地工藝處理污水；②利用植物（以黃河三角洲蘆葦為主要種類代表）處理污水；③農(nóng)村生活污水沉積物產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)；④溫度（季節(jié)性）對(duì)農(nóng)村生活污水處理的作用效果。而近3 年中文文章包括兩個(gè)突發(fā)關(guān)鍵詞，其一為“潛流人工濕地”，與英文文章的突發(fā)關(guān)鍵詞一致；其二為“脫氮除磷”。王田天等[31]設(shè)計(jì)了一種改良款A(yù)AO 一體化設(shè)備用于農(nóng)村生活污水脫氮除磷。李發(fā)站等[32]根據(jù)倒置A2/O 的基本原理，設(shè)計(jì)C-CBR 一體化生物反應(yīng)器，其對(duì)農(nóng)村生活污水總氮、總磷平均去除率分別為50.1%和60.3%。凌琪等[33]發(fā)現(xiàn)向A2/O-動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器投加改性粉煤灰對(duì)農(nóng)村生活污水的氮磷去除具有強(qiáng)化作用，去除率分別提高22.1%和4.64%。王翔宇等[34]則采用A2/O+潛流人工濕地處理農(nóng)村生活污水，總氮、總磷的去除率分別為85.88%、91.56%。由此可見，采用一體化、組合式工藝脫氮除磷仍是農(nóng)村生活污水處理的重要目標(biāo)之一。

表5 近3年突發(fā)關(guān)鍵詞Table 5 Keywords with bursts in the last three years

表6 近3年突發(fā)引用文章Table 6 Cation articles with bursts in the last three years

表6 中列出了近3 年突發(fā)引用文章，LATRACH等[35]發(fā)現(xiàn)多介質(zhì)土壤滲濾系統(tǒng)（Multi-soil-layering，MSL）和砂濾器的結(jié)合為農(nóng)業(yè)廢水再利用提供了一個(gè)很好的替代選擇。HO等[36]探究了MSL利用顆?；钚蕴?、沸石、膨脹黏土聚集體及牡蠣殼對(duì)污染物的去除效果。AN 等[37]描述了MSL 系統(tǒng)的處理機(jī)制，以及MSL 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作過程，同時(shí)也提出，今后應(yīng)重點(diǎn)探討過程優(yōu)化、溫度影響以及新興污染物去除等方面的內(nèi)容，這與上文關(guān)鍵詞突發(fā)的分析結(jié)果一致。SONG等[38]的研究通過交互因子分析探討了MSL系統(tǒng)對(duì)農(nóng)村生活污水中總氮、有機(jī)物、總磷和氨氮的處理能力，并建立了一個(gè)逐步聚類推理模型，用于理解MSL 系統(tǒng)中污染物去除的復(fù)雜過程。KUMWIMBA等[39]梳理了植物種類、堰、生物膜和基質(zhì)選擇等對(duì)污水中污染物去除的影響，并探究可能的去除機(jī)制。綜合以上結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，近年來，突發(fā)引用文章中所研究的內(nèi)容主要以MSL 系統(tǒng)為主，重點(diǎn)關(guān)注如何利用該系統(tǒng)提高農(nóng)村污水中污染物的去除率，以及如何優(yōu)化污水處理系統(tǒng)的工藝參數(shù)。這與突發(fā)關(guān)鍵詞的研究目的一致，均為污染物的去除，但引入了新的工藝體系。值得注意的是，通過表中線條顏色可發(fā)現(xiàn)，SONG等[38]的文章發(fā)表于2018 年，發(fā)表后迅速成為突發(fā)引用文章，也說明了該文章的研究內(nèi)容為當(dāng)前所亟需的。同時(shí)，該文章的引用突發(fā)強(qiáng)度為3.69，是農(nóng)村生活污水研究進(jìn)程中突發(fā)引用強(qiáng)度最高的文章，這說明該文章所研究的MSL 系統(tǒng)對(duì)農(nóng)村生活污水中總氮、有機(jī)物、總磷和氨氮的處理可能成為該領(lǐng)域未來研究熱點(diǎn)。

綜上所述，農(nóng)村生活污水處理研究的未來趨勢(shì)將是利用MSL 系統(tǒng)、人工濕地去除污染物，研發(fā)與優(yōu)化農(nóng)村生活污水處理工藝（如植物、溫度、工藝組合等）。與此同時(shí)，農(nóng)村生活污水沉積物中污染物的賦存、消控等問題也日益受到關(guān)注。

3 結(jié)論

（1）近年來，在農(nóng)村生活污水處理研究領(lǐng)域，無論從文章發(fā)表數(shù)量、研究機(jī)構(gòu)分布還是從國家間的協(xié)作關(guān)系分析，中國均處于優(yōu)勢(shì)地位，這可能與我國大力推進(jìn)農(nóng)村人居環(huán)境整治、實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略有關(guān)。

（2）農(nóng)村生活污水研究進(jìn)程中，人工濕地污水處理工藝、氮素等營養(yǎng)物質(zhì)的去除以及污水處理系統(tǒng)工藝的設(shè)計(jì)與效能問題始終是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，同時(shí)也反映了農(nóng)村生活污水處理研究中，污染物的消控、污水處理工藝性能與效果的優(yōu)化以及外界環(huán)境因素對(duì)農(nóng)村污水處理的影響為該領(lǐng)域亟需解決的問題。

（3）今后的農(nóng)村生活污水處理研究，可能聚焦于以人工濕地、土壤滲透系統(tǒng)為主的處理工藝對(duì)污水中氮素、耐藥基因等污染物的去除，結(jié)合主成分分析等數(shù)學(xué)模型對(duì)農(nóng)村生活污水處理工藝系統(tǒng)與效能進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)注重農(nóng)村生活污水處理過程中微生物群落的變化、污水中沉積物可能產(chǎn)生的環(huán)境問題以及溫度對(duì)處理效果的影響等方面。