付潔婷，梁美霞，盧彬彬

（泉州師范學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，福建泉州 362000）

依據(jù)國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC）的定義，稀土是指化學(xué)元素周期表中的第6 周期第Ⅲ副族，包括原子系數(shù)從57 到71 的鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、钷（Pm）、釤（Sm）、銪（Eu）、釓（Gd）、鋱（Tb）、鏑（Dy）、鈥（Ho）、鉺（Er）、銩（Tm）、鐿（Yb）、镥（Lu）15 個鑭系元素及化學(xué)性質(zhì)極為相似的釔（Y）、鈧（Sc）等共17 種元素[1-3]。稀土是21 世紀(jì)重要的不可再生戰(zhàn)略資源，素有“工業(yè)維生素”和新型材料“寶庫”之稱[4，5]。由于科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，稀土成為稀缺的戰(zhàn)略物質(zhì)，是各個國家競相開發(fā)的資源之一。中國是世界稀土儲量最多的國家，其生產(chǎn)量和出口量位居全球首位[6]。

CiteSpace 軟件是陳超美學(xué)者開發(fā)的科學(xué)文獻(xiàn)知識圖譜工具，它可以對文獻(xiàn)進(jìn)行科學(xué)分析，根據(jù)文獻(xiàn)的年份為時間序列，并形成一個綜合知識網(wǎng)絡(luò)為研究領(lǐng)域的知識結(jié)構(gòu)建模，通過模型運(yùn)行結(jié)果可探究研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，并以可視圖譜的方式加以直觀地呈現(xiàn)[7]。CiteSpace 軟件通過分析文獻(xiàn)作者、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞等所蘊(yùn)含的信息，構(gòu)建相關(guān)學(xué)科知識的結(jié)構(gòu)、規(guī)律和分布，揭示某一學(xué)科或領(lǐng)域在一定時期內(nèi)的綜合研究狀況和動態(tài)，預(yù)測相關(guān)學(xué)科或領(lǐng)域的發(fā)展[8]。

南方稀土指的是在我國南方廣泛存在的離子吸附型稀土礦，也稱淋積型風(fēng)化殼稀土礦，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值，在高科技、新材料和國防軍事等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛而備受關(guān)注[9]。近些年來，不少學(xué)者對于南方稀土開展了諸多研究，主要集中在離子型稀土形成的地學(xué)分析、稀土的開采與提取、污染和治理三大方面，已取得了相當(dāng)?shù)恼撐难芯砍晒鸞10-16]，但使用CiteSpace 圖譜化剖析南方稀土研究則鮮見報道。本文嘗試運(yùn)用CiteSpace 軟件對南方稀土的研究文獻(xiàn)的作者、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞等進(jìn)行可視化分析，旨在理清南方稀土研究的歷史與現(xiàn)況，方便研究人員后續(xù)的研究，可為該領(lǐng)域的學(xué)者提供一定的參考與理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

南方稀土是富含稀土元素的花崗巖或火山巖經(jīng)多年風(fēng)化下形成的，其礦體覆蓋淺，礦石較松散，顆粒很細(xì)，富含稀缺的中重稀土元素，是我國寶貴的礦產(chǎn)資源，也是外國競相爭奪的物資。據(jù)統(tǒng)計，南方稀土的礦產(chǎn)資源主要集中分布在江西、廣東、福建、云南、廣西、湖南和浙江等7 省區(qū)[17]。除此之外，安徽省、海南省和貴州省均有發(fā)現(xiàn)并開發(fā)南方稀土礦。隨著我國南方離子型稀土的經(jīng)濟(jì)價值和戰(zhàn)略地位日益凸顯，南方稀土礦的勘查和探索力度不斷加強(qiáng)。

1.2 研究資料

采用中國知識資源總庫（CNKI）為主要檢索平臺，檢索策略為：運(yùn)用“高級檢索”方式，檢索主題為“南方稀土”“離子型稀土”“吸附型稀土”“風(fēng)化殼淋積型稀土”，排除主題中有“產(chǎn)業(yè)”“行業(yè)”“價格”“集團(tuán)”，來源類別為全部文獻(xiàn)，檢索時間設(shè)置1974-2021 年，最后輸出結(jié)果為1847條，經(jīng)過對文獻(xiàn)資料的內(nèi)容主題判斷其相關(guān)性，篩選甄別，最終符合條件的文獻(xiàn)有1192 篇。將其以txt 文件格式導(dǎo)出并命名為CiteSpace 軟件可識別的download_XX 文件名。經(jīng)過CiteSpace（5.8.R3）軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化功能，去除無效文獻(xiàn)剩下有效文獻(xiàn)1148 篇。

1.3 研究方法

運(yùn)用Excel 統(tǒng)計并分析1974-2021 年期間南方稀土研究的發(fā)文量、作者數(shù)量和機(jī)構(gòu)數(shù)量在時間推移中的變化。然后利用CiteSpace 軟件對文獻(xiàn)的作者、關(guān)鍵詞和機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，并得出相應(yīng)的知識圖譜。

整體的操作流程大體分為5 步：

（1）建立一個新文件夾，里面再分別新建“data”“project”“input”“output”四個文件夾。將知網(wǎng)中尋找的文獻(xiàn)以Refworks 格式下載下來，以“download_XX”文件名命名并放置“input”文件夾中。

（2）運(yùn)用CiteSpace 軟件自帶的功能對“input”文件夾中數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化，所得數(shù)據(jù)存于“output”文件夾中，并復(fù)制到“data”文件夾。

（3）導(dǎo)入數(shù)據(jù)后，設(shè)定時間范圍是1974 至2021 年，設(shè)定時間切片為1 年，選擇作者、機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵詞作為聚類詞。

（4）選擇可視化分析，得到知識圖譜，對圖譜進(jìn)行調(diào)整使其更加清晰美觀。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文數(shù)量及時間分布統(tǒng)計分析

通過對文獻(xiàn)數(shù)量的時間變化研究，可以揭示南方離子型稀土研究所處的階段、趨勢和動態(tài)。通過對1974-2021 年期間南方離子型稀土文獻(xiàn)數(shù)量的分析，將文獻(xiàn)發(fā)表的時間跨度分為四個階段，如表1 所示。1974-1983 年是南方離子型稀土研究的起始階段，這一時期最早的文獻(xiàn)總結(jié)了離子吸附型稀土的重要特點(diǎn)，即稀土元素以離子形式吸附于黏土礦物中，而且稀土元素能在水溶液中被某些陽離子交換進(jìn)入溶液[18]。1984-2011 年是南方離子型稀土研究的穩(wěn)定發(fā)展時期，這一時期國家越來越重視稀土行業(yè)的發(fā)展，在南方各省出現(xiàn)了“稀土熱”，但這個時期存在資源開采混亂，產(chǎn)業(yè)發(fā)展無序，環(huán)境破壞嚴(yán)重等問題[12]。為了減少對環(huán)境的影響，相關(guān)研究人員先后研發(fā)了三代采用電解質(zhì)水溶液進(jìn)行離子交換浸出稀土的開采工藝，1985 年、1996 年分別獲國家發(fā)明獎和國家科技攻關(guān)重大科技成果獎[19-20]。此階段的研究側(cè)重于稀土礦成礦特征、淋洗液的研究、浸出方法，浸出液稀土離子的提取和原地浸礦的相關(guān)研究。2012-2015 年是南方離子型稀土研究的突增時期，主要集中于尾礦回收、礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)、環(huán)境防治問題、原地浸礦、離子型稀土的綜合利用以及浸取沉淀的工藝優(yōu)化研究。2016-2021 年是南方離子型稀土研究的穩(wěn)定增長時期，側(cè)重于生態(tài)環(huán)境、原地浸礦、浸取劑、成礦特征等研究。

表1 南方稀土研究不同時間段發(fā)文量情況

2.2 發(fā)文作者規(guī)模變化分析

對各個時期的南方稀土研究作者人數(shù)進(jìn)行整理統(tǒng)計，如圖1。1974-1985 年期間作者數(shù)量不足10位。1988-2011 年期間最高可達(dá)53 位作者，呈現(xiàn)波動并略有下降趨勢，于2012-2013 年增至81位，由此開啟了一個全新的階段：發(fā)文作者不斷增長的階段，并于2016-2017 年突破三位數(shù)，此后仍然不斷增加。這說明南方離子型稀土不斷受到學(xué)者們的關(guān)注。

圖1 南方稀土研究發(fā)文作者歷年人數(shù)分布圖

2.3 高產(chǎn)作者分析

對南方稀土的高產(chǎn)作者的發(fā)文量、被引用數(shù)、研究領(lǐng)域和發(fā)文單位進(jìn)行整理統(tǒng)計，見表2。王觀石發(fā)文量44 篇排名第一，被引頻次位居第八名，這說明作者科研成果非常豐碩。該作者重點(diǎn)關(guān)注的是浸礦機(jī)制、礦體孔徑分布及其滲透規(guī)律、離子交換模型、浸礦劑用量以及臨界注液強(qiáng)度，并且從浸取動力學(xué)角度提出溫度升高、強(qiáng)化磁場和使用復(fù)合浸取劑可以提高浸取速率，還提出浸礦后礦土顆粒更均勻，其強(qiáng)度降低，邊坡穩(wěn)定性更差，為稀土開采中的邊坡穩(wěn)定提供理論指導(dǎo)[21，22]。羅嗣海發(fā)文量30篇排名第二，被引頻次位居第五名，說明該作者的研究成果豐富且影響較為深遠(yuǎn)，羅嗣海重點(diǎn)關(guān)注的是礦體強(qiáng)度特性、氨氮污染、浸礦機(jī)制和污染治理，對礦區(qū)氨氮污染提出氨氮淋洗技術(shù)和優(yōu)化原地浸礦工藝，開發(fā)新型無銨浸取工藝等措施[23]。池汝安早期關(guān)于南方稀土發(fā)文達(dá)20 篇，而且被引頻次高達(dá)859 次，位居第一，由此看出池汝安科研成果影響深遠(yuǎn)，對于南方離子型稀土有著獨(dú)到且具有代表性的認(rèn)識和見解。

表2 南方稀土研究高產(chǎn)作者（前10 位）

2.4 作者合作網(wǎng)絡(luò)分析

在CiteSpace（5.8.R3）中選定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)Author（作者），時間選擇1974-2021 年期間，時間切片為一年，對南方稀土作者進(jìn)行可視化處理與分析，適當(dāng)調(diào)整圖譜得到圖2。

Modularity Q 是網(wǎng)絡(luò)模塊化的評價指標(biāo)，范圍是0～1，Modularity Q＞0.3 就意味著聚類的社團(tuán)結(jié)構(gòu)是顯著的；Silhouette 值是網(wǎng)絡(luò)同質(zhì)性的衡量指標(biāo)，越接近1 同質(zhì)性越高，Silhouette 為0.7 時，聚類結(jié)果是具有高信度的[24]。圖2 中，作者總數(shù)N=680 位，作者合作關(guān)系總數(shù)E＝1002 位，表明多數(shù)研究學(xué)者產(chǎn)生了兩人或兩人以上的合作關(guān)系；合作密度Density＝0.0043，說明作者之間的合作密度較小；Modulartiy Q＝0.634，表明其網(wǎng)絡(luò)聚類結(jié)果較明顯；Silhouette＝0.9069，表明我國南方稀土研究作者合作共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)顯著，聚類結(jié)果信度較高。由南方稀土研究作者網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)分析結(jié)果可知，南方稀土作者數(shù)量較多，并且作者之間已產(chǎn)生了一定的聯(lián)系與合作，但合作密度較小，分布較離散。

如圖2，可以看出南方稀土作者之間主要以團(tuán)體形式合作為主，團(tuán)體內(nèi)聯(lián)系較為緊密，團(tuán)體之間聯(lián)系較少。如其中發(fā)文量較多且聯(lián)系緊密的王觀石和羅嗣海，主要研究南方稀土的浸礦過程對離子型稀土礦物理力學(xué)性質(zhì)的影響[25]；羅仙平、方夕輝和邱廷省的合作，主要研究南方稀土礦提取和除雜技術(shù)；池汝安的團(tuán)隊主要是對于南方稀土礦的基礎(chǔ)研究[19]；李永繡、李靜和劉艷珠的合作，主要研究南方稀土高效分離和綠色提取[26]。

圖2 南方稀土研究作者合作圖譜

總而言之，南方離子型稀土的研究學(xué)者普遍具有合作關(guān)系，并且是四五人以上的合作，少有獨(dú)立發(fā)表文獻(xiàn)的情況，且合作情況長期穩(wěn)定，自然而然形成了各自的研究團(tuán)隊，且研究團(tuán)隊內(nèi)部聯(lián)系緊密，但各個團(tuán)隊之間的聯(lián)系較少，這就造成了合作關(guān)系普遍存在，可是合作密度卻較低。因此，南方稀土研究應(yīng)進(jìn)行更加深入和廣闊的合作，應(yīng)勇于突破固定團(tuán)隊，大膽地與其他團(tuán)隊進(jìn)行合作，還可以進(jìn)行跨學(xué)科的合作，豐富南方稀土的研究領(lǐng)域。

2.5 機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)分析

機(jī)構(gòu)發(fā)表的論文數(shù)量表明其對南方稀土科學(xué)研究的重視，而各機(jī)構(gòu)之間的合作則表明科研單位之間的整合和聚集。運(yùn)行CiteSpace（5.8.R3）軟件，時間軸設(shè)為1974-2021 年，時間長度分區(qū)設(shè)為1年，節(jié)點(diǎn)類型選擇“institution”，生成圖3 所示的機(jī)構(gòu)共現(xiàn)圖譜。

由圖3 可知，CiteSpace 軟件處理分析所得我國研究南方稀土領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)有484 個，機(jī)構(gòu)合作關(guān)系總數(shù)E=383，表明各機(jī)構(gòu)之間具有一定的合作關(guān)系，但并不緊密；合作密度Density=0.0033，表明合作密度也并不大，未形成有效的合作機(jī)制；Modularity Q=0.8984，表明其網(wǎng)絡(luò)聚類結(jié)果高；Silhouette=0.9768，表明共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜結(jié)果合理。

圖3 中發(fā)文量最多的是江西理工大學(xué)的資源與環(huán)境工程學(xué)院、建筑與測繪工程學(xué)院、冶金與化學(xué)工程學(xué)院，且三個機(jī)構(gòu)很自然地形成了緊密且穩(wěn)定的合作關(guān)系，另外還與江西省礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家離子型稀土資源高效開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心以及江西理工大學(xué)工程研究院有一定的合作關(guān)系，這些機(jī)構(gòu)間的合作形成了南方稀土研究的支柱；江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院和中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所的合作也較為緊密，發(fā)文量與研究成果具有一定影響力；福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院的發(fā)文量與成果也較為豐富。

圖3 中機(jī)構(gòu)合作關(guān)系總數(shù)不低，說明有相當(dāng)一部分研究成果是機(jī)構(gòu)通力合作的產(chǎn)物，但是合作密度卻很小，說明合作網(wǎng)絡(luò)并不嚴(yán)密。發(fā)文量前三名的江西理工大學(xué)內(nèi)三個學(xué)院間合作緊密，成果眾多，在南方稀土研究領(lǐng)域內(nèi)影響重大深遠(yuǎn)，而其他機(jī)構(gòu)間的合作多為三五個機(jī)構(gòu)間的合作，且發(fā)文量少，影響一般。同時，機(jī)構(gòu)之間的合作多是形成固定的團(tuán)隊，這些團(tuán)隊之間合作穩(wěn)定且頻繁，碩果累累，不同團(tuán)隊之間少有合作，不同地區(qū)間的機(jī)構(gòu)合作也較少，所以造成合作密度較小。

圖3 南方稀土研究機(jī)構(gòu)合作圖譜

2.6 南方稀土的研究重點(diǎn)分析

研究重點(diǎn)是隨學(xué)科發(fā)展而隨之變化，它反映了科研人員在一定時期內(nèi)對該領(lǐng)域的研究興趣。利用CiteSpace（5.8.R3）軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，時間設(shè)為1974-2021 年，時間長度分區(qū)設(shè)為1 年，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型選擇“Keyword”，閾值項選擇“TopN=25”，點(diǎn)擊“Go!”運(yùn)行軟件，對出現(xiàn)頻次排名前十的關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計得到表3，對關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜進(jìn)行調(diào)節(jié)得到圖4。

表3 中南方稀土的研究有原地浸礦和風(fēng)化殼稀土礦兩大重點(diǎn)。“原地浸礦”的頻次有100 次，排名第一，足以說明原地浸礦是南方離子型稀土研究的一大重點(diǎn)，原地浸礦是南方稀土如今普遍使用的浸出工藝，相比先前的池浸和堆浸更加環(huán)保，同時在實(shí)行原地浸礦下的浸取劑、浸取效率和抑雜研究仍不斷開展中，因此原地浸礦仍是研究重點(diǎn)。頻次排名后四位的是“稀土礦”“稀土”“稀土元素”“風(fēng)化殼”，是研究稀土礦地性質(zhì)的，這是因?yàn)檠芯磕戏较⊥恋V的性質(zhì)既可以幫助稀土礦的提取開采研究，又可以為地質(zhì)勘察隊提供參考，有助于尋找新礦藏。圖4 中節(jié)點(diǎn)越大，標(biāo)簽字體越大的關(guān)鍵詞，被研究的頻次也越多，由此可知方稀土研究較為分散，形成了以原地浸礦、稀土礦、稀土、稀土元素、風(fēng)化殼、氨氮、地質(zhì)特征等幾大研究重點(diǎn)，說明南方稀土的研究較為豐富，并不是圍繞一個絕對中心的主題，具有研究重心多元化的特點(diǎn)。

圖4 南方稀土研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

表3 南方稀土研究高頻關(guān)鍵詞一覽表（前10 名）

2.7 南方稀土的研究前沿分析

研究前沿是特指科學(xué)研究中最為新進(jìn)的領(lǐng)域，象征著一個研究領(lǐng)域的最新內(nèi)容，通常代表著該領(lǐng)域日后的發(fā)展走向。確定研究前沿的主流詞主要通過計算其突變系數(shù)的加權(quán)值，即突現(xiàn)強(qiáng)度。突現(xiàn)強(qiáng)度越大，就表明此主流詞越接近前沿方向。將下載好的數(shù)據(jù)錄入軟件中，時間設(shè)為1974-2021 年，時間長度分區(qū)設(shè)為1 年，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型選擇“Keyword”，閾值項選擇“TopN=25”，點(diǎn)擊“Go!”運(yùn)行軟件。控制面板選擇“Burstness”，γ 值默認(rèn)為1，突現(xiàn)時間的最小單位選擇1 年，點(diǎn)擊“View”，結(jié)果顯示的所有關(guān)鍵詞，按照爆發(fā)年份排序，得到圖5 所示的關(guān)鍵詞突現(xiàn)情況圖。紅色區(qū)域代表突發(fā)性參數(shù)突變的時間長短，一格代表1 年。

根據(jù)圖5 可知1974-2021 年48 年間，我國南方稀土研究領(lǐng)域共出現(xiàn)了“原地浸析”“稀土”“動力學(xué)”“原地浸礦”“滲透系數(shù)”“離子交換”和“氨氮”7 個突現(xiàn)關(guān)鍵詞。從突現(xiàn)強(qiáng)度看，突現(xiàn)強(qiáng)度排名前兩位的分別是原地浸礦（10.72）和原地浸析（5.64），兩者指的是同一種浸出工藝。突現(xiàn)詞“原地浸礦”出現(xiàn)在1993 年，正是首次提出該浸出方法的那一年，被當(dāng)做可以替代當(dāng)時主要浸出方式——堆浸，成為全新的環(huán)保高效的新工藝。突現(xiàn)詞“原地浸析”出現(xiàn)在2015 年，又重新成為研究熱點(diǎn)，這時原地浸礦成為研究熱點(diǎn)，研究成果多是關(guān)于原地浸礦所引起的邊坡不穩(wěn)定以及對環(huán)境影響的評估。由于原地浸礦的突現(xiàn)強(qiáng)度很多，且多年來相關(guān)研究一直較為豐富，并且是南方離子型稀土普遍生產(chǎn)時使用的工藝，所以完全有可能再次成為研究熱點(diǎn)。從突現(xiàn)時間看，距離現(xiàn)在最近且突現(xiàn)強(qiáng)度最大的突現(xiàn)詞就是“氨氮”，氨氮是由于稀土礦浸取使用的銨鹽，使得尾礦氨氮化，造成土壤污染，由此開始了以生態(tài)恢復(fù)和污染防治的研究。隨著生態(tài)文明建設(shè)要求，綠色生產(chǎn)和污染治理的研究將會持續(xù)，因此氨氮這一突現(xiàn)詞仍會是熱點(diǎn)。

圖5 1974—2021 年南方稀土研究的突現(xiàn)關(guān)鍵詞（前7 名）

3 結(jié)論

運(yùn)用CiteSpace 軟件可視化剖析1974-2021年南方稀土研究的知識圖譜，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

（1）1974-2021 年期間南方離子型稀土文獻(xiàn)數(shù)量按時間變化分為起始階段、穩(wěn)定發(fā)展時期、突增時期、穩(wěn)定增長時期四個階段，48 年間發(fā)文量總體呈現(xiàn)上升趨勢，于2014-2015 年達(dá)到三位數(shù)，此后不斷增加。南方離子型稀土的研究作者、機(jī)構(gòu)和發(fā)文量變化趨勢是一致的，即均是穩(wěn)步上升的，這也顯示南方離子型稀土的研究作者在逐漸增多，機(jī)構(gòu)也在不斷增加，研究成果也是越來越豐富且深刻、多樣化的。

（2）高產(chǎn)作者主要來自高校，研究作者之間具有團(tuán)隊合作的特點(diǎn)，各個團(tuán)隊研究也有所側(cè)重，但是不同學(xué)者團(tuán)隊之間合作較少。

（3）研究機(jī)構(gòu)主要有高校、科研中心和地質(zhì)調(diào)查隊，研究機(jī)構(gòu)之間也具有合作的特點(diǎn)，除了江西理工大學(xué)內(nèi)各個學(xué)院的緊密合作外，其他團(tuán)隊的成員和成果都較少，且機(jī)構(gòu)團(tuán)隊之間合作少。

（4）南方稀土的研究有原地浸礦和風(fēng)化殼稀土礦兩大重點(diǎn)，研究前沿是土壤污染防護(hù)和生態(tài)治理。