關(guān)鍵詞： 汞污染 計(jì)量分析 Web of Science VOSviewer CiteSpace

隨著現(xiàn)代工業(yè)、采礦、冶煉、電子、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等行業(yè)的快速發(fā)展，汞的消耗量與排放量急劇增加[1-2]，對(duì)人類的健康和生存環(huán)境造成一定的威脅[3-4]。汞被聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署列為全球性污染物，是除溫室氣體外唯一一種對(duì)全球范圍產(chǎn)生影響的化學(xué)物質(zhì)[5]，已成為廣泛關(guān)注的全球性污染物之一[6]。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署在全球汞評(píng)價(jià)報(bào)告中指出，每年釋放到大氣的汞有30% 為人為排放源貢獻(xiàn)，人類活動(dòng)使大氣中汞的總濃度比自然狀態(tài)下高出約450%[2]。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是運(yùn)用數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法定性和定量分析某一領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)，以探明文獻(xiàn)的分布結(jié)構(gòu)、數(shù)量關(guān)系和變化規(guī)律，進(jìn)而評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)的研究方法[7]。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的基礎(chǔ)在“量”，通過收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，從中找出變化規(guī)律，進(jìn)而預(yù)測(cè)未來的發(fā)展趨勢(shì)[8-10]。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)已應(yīng)用在環(huán)境工程與科學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)、食品安全、新能源利用等方面[11-15]，但從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的角度揭示環(huán)境汞污染相關(guān)研究報(bào)道較少。

在從互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到大數(shù)據(jù)時(shí)代的劇烈變革中，全球知識(shí)爆炸式增長(zhǎng)，帶來了知識(shí)與信息選擇的困難[16]。在“互聯(lián)網(wǎng)+”大數(shù)據(jù)時(shí)代，如何站在時(shí)代的潮流中去認(rèn)識(shí)、去思考信息時(shí)代帶來的挑戰(zhàn)，深入了解數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)及其影響，樹立以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的科研思路，是科研工作者面臨的重大問題[17]。

因此，研究以Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，利用VOSviewer、CiteSpace 和Qrigin 2017 等分析工具，對(duì)1990—2019 年間發(fā)表的有關(guān)環(huán)境汞污染的文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量統(tǒng)計(jì)分析，從全球研究趨勢(shì)、研究機(jī)構(gòu)、高產(chǎn)作者、國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)等層面進(jìn)行探討，初步解析該研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)特征，以期為相關(guān)研究者了解該領(lǐng)域研究趨勢(shì)、聚焦學(xué)科研究熱點(diǎn)、跟蹤學(xué)科動(dòng)態(tài)提供一定參考價(jià)值。

1 材料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)庫(kù)：研究數(shù)據(jù)來源于Web of Science 核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)，采用高級(jí)檢索方式。檢索式：TS=（（“metallicmercury” OR mercury OR Hg OR quicksliver OR hydrargyrumOR“ Inorganic mercury” OR IHg or“ elementalmercury” OR “gaseous mercury” OR “Organic mercury”O(jiān)R organomercury OR“ organic mercury compounds” ORmethylmercury OR MeHg OR “total mercury” OR THg）AND （pollut* OR contaminat*））。在Web of Science 核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索發(fā)表于1990—2019 年間國(guó)內(nèi)外關(guān)于環(huán)境汞污染研究文獻(xiàn)，共檢索出18 321 篇文獻(xiàn)，其中我國(guó)發(fā)文量為3 042 篇。檢索年限為1990 年1 月1日至2019 年6 月20 日，最后檢索執(zhí)行時(shí)間為2019 年6月20 日。

1.2 統(tǒng)計(jì)方法

利用WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)自帶的分析工具、CiteSpace、VOSviewer 軟件以及Origin 2017 等軟件，對(duì)1990—2019年間發(fā)表的有關(guān)汞污染的相關(guān)文獻(xiàn)從全球研究趨勢(shì)、研究機(jī)構(gòu)、高產(chǎn)作者、國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)等角度進(jìn)行計(jì)量統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 全球研究趨勢(shì)

學(xué)術(shù)論文數(shù)量的時(shí)序變化在一定程度上可以反映該領(lǐng)域所處的研究階段、研究狀況、研究水平及發(fā)展速度，預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)和動(dòng)態(tài)[18-19]。

對(duì)1990—2019 年WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄的18 321 篇文獻(xiàn)進(jìn)行年度產(chǎn)出趨勢(shì)分析，結(jié)果具體見圖1。分析發(fā)現(xiàn)：30 年中全球環(huán)境汞污染研究大致分為3 個(gè)階段，1990 年之前為萌芽階段，相關(guān)研究在這一時(shí)期關(guān)注度較少，這一階段的研究成果主要來源于美國(guó)、加拿大等；1991—1994 年為起步階段，出現(xiàn)第一次研究熱潮，總發(fā)文量為676 篇，總占比3.6%，這與1990 年在瑞典召開的第一屆汞全球污染物國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議有直接關(guān)系；1995—2001 年第二次研究熱潮出現(xiàn)，年均發(fā)文量超過300 篇，總占比11.9%，在這一階段主要的研究力量為美國(guó)、加拿大、意大利、德國(guó)等國(guó)家；2002 至今為盛行期，這一階段共發(fā)文15 433 篇，占總發(fā)文量的84.23%，年均發(fā)文858 篇。將文獻(xiàn)范圍設(shè)定為1900—2019 年，發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域出現(xiàn)的第一篇以汞污染為主題的文獻(xiàn)是在1959年，由WYATT I A發(fā)表在American Journalof Clinical Pathology 上的A Rapid and Efficient Methodfor Cleaning Gasometric Machines and Contaminated Mercury。1959—1989 年，共發(fā)表文章315 篇，這25 年間平均每年出現(xiàn)12.6 篇文獻(xiàn)。

對(duì)發(fā)文量隨年度的變化情況通過多項(xiàng)式模型擬合出一條曲線y = 1.0244x2 + 12.39x + 95.995，該曲線可較好地?cái)M合每年文獻(xiàn)的增長(zhǎng)趨勢(shì)，具有較好的測(cè)定系數(shù)（R2=0.8959）；通過分析可以預(yù)測(cè)，在未來10年里這種研究趨勢(shì)不會(huì)消減，但隨著研究的不斷深入和拓寬，這種趨勢(shì)在未來的某一年之后會(huì)逐漸趨于平緩，進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展期。

2.2 研究機(jī)構(gòu)

根據(jù)Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)的文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，該領(lǐng)域共涉及11 611 個(gè)研究機(jī)構(gòu)，分布極其廣泛。對(duì)產(chǎn)出量前十的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，其中美國(guó)有4 家，加拿大有2家，中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)科學(xué)院大學(xué)也位列其中，可以看出美國(guó)在該領(lǐng)域有絕對(duì)的實(shí)力。1990—2019 年，中國(guó)科學(xué)院發(fā)文量遠(yuǎn)高于第二位的美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，發(fā)文量為832 篇，其發(fā)文總被引頻次也領(lǐng)先于其他機(jī)構(gòu)，在該領(lǐng)域具有絕對(duì)的權(quán)威性，但其均篇被引頻次較低，其發(fā)文質(zhì)量還需得到進(jìn)一步提升。加拿大環(huán)境部產(chǎn)出198 篇，但其均篇被引頻次穩(wěn)居第一，總被引頻次為9 315，其發(fā)文質(zhì)量較高，在國(guó)際上有較高的影響力。中國(guó)科學(xué)院作為我國(guó)主要的科研機(jī)構(gòu)，無論在科研的投入、人員規(guī)模以及成果產(chǎn)出上，均處于國(guó)際領(lǐng)先水平，但其影響力不如歐美國(guó)家的科研機(jī)構(gòu)，可能與語言及研究創(chuàng)新性有關(guān)。

在VOSviewer 中選擇產(chǎn)出量18 篇以上的研究機(jī)構(gòu)繪制機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖，max.lines 設(shè)置為1 500，具體情況見圖2；從圖中可以看出，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、加拿大環(huán)境部、阿威羅大學(xué)等機(jī)構(gòu)和中科院有密切合作。在環(huán)境汞污染領(lǐng)域，研究機(jī)構(gòu)大多集中在北美及歐洲國(guó)家，而亞洲以中國(guó)為樞紐中心。另外，各科研機(jī)構(gòu)表現(xiàn)出明顯的跨區(qū)域合作現(xiàn)象。一些中國(guó)高校及其他研究機(jī)構(gòu)圍繞中國(guó)科學(xué)院形成一類聚類環(huán)，并且聚類程度較高。由此表明，科研實(shí)力越強(qiáng)的機(jī)構(gòu)越容易形成聚集合作。

2.3 高產(chǎn)作者

核心作者對(duì)推動(dòng)學(xué)科發(fā)展、開拓研究領(lǐng)域的深度和廣度起著決定性的作用。對(duì)高產(chǎn)作者的分析，有利于發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的高產(chǎn)出研究人員，通過作者的發(fā)文數(shù)量、被引頻次可以找到重要作者和核心作者，實(shí)現(xiàn)對(duì)該領(lǐng)域的跟蹤研究；根據(jù)普賴斯定律，核心著者至少發(fā)表論文數(shù)為Mp 篇，計(jì)算公式為

式（1）中：Npmax為統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)發(fā)表論文最多的作者發(fā)表的論文數(shù)，只有當(dāng)發(fā)文量在Mp 篇以上的作者，才能稱為核心作者[20-21]。分析可知：產(chǎn)出量最多的是中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所的馮新斌教授，共143 篇，這里Npmax=143，代入公式（1）得Mp=8.96。按照取整原則，Mp 整數(shù)值為9，因此在環(huán)境汞污染相關(guān)研究發(fā)文量在9 篇及以上的作者，才可以被看作該領(lǐng)域的核心作者。該領(lǐng)域共涉及48 595 位作者，發(fā)文量排名前十的作者如表1 所示，前十名的總發(fā)文量為861 篇，占全部作者發(fā)文數(shù)量的4.69%；其中我國(guó)有4 位，分別是中科院的馮新斌與邱廣樂、中國(guó)海洋大學(xué)王燕、安徽大學(xué)李楊，說明我國(guó)在該領(lǐng)域已擁有相當(dāng)?shù)膶?shí)力。作為后起之秀，我國(guó)有望在該領(lǐng)域做出更大的貢獻(xiàn)。

利用CiteSpace 圖譜工具分析作者合作關(guān)系，時(shí)間切片設(shè)置為years per slice=5，將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為作者，選擇每個(gè)時(shí)間切片內(nèi)發(fā)文量最多的前100 位作者構(gòu)建作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜，選擇尋徑網(wǎng)絡(luò)算法（pathfinder network），對(duì)合并后的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修剪（pruning the mergednetwork），得到690個(gè)節(jié)點(diǎn)，1 393 條連線，呈現(xiàn)作者共現(xiàn)知識(shí)圖譜。如圖3 所示，每個(gè)圓形節(jié)點(diǎn)代表一位作者，圈的大小表示作者的發(fā)文量；節(jié)點(diǎn)直徑越大發(fā)文量越多；節(jié)點(diǎn)之間的連線代表了作者之間具有相互合作。節(jié)點(diǎn)年輪最外圈的顏色深度則表明該文獻(xiàn)具有較高的中介中心性（中介中心性的高低代表該節(jié)點(diǎn)在聯(lián)系整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮的作用大小，以中心度來表示）；而關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)一般是被引頻次和中心度均較高的節(jié)點(diǎn)，提示該文獻(xiàn)具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值[22]。圖3 顯示的標(biāo)簽為發(fā)表20 篇以上文獻(xiàn)的作者。

從圖3 可以看出，該領(lǐng)域的研究者分布廣泛，形成以樹形發(fā)展合作模式；節(jié)點(diǎn)最大的是馮新斌，其與仇廣樂、李平、張華等作者形成了一個(gè)小范圍的團(tuán)隊(duì)合作關(guān)系；此外，還有DUARTE A C 和PEREIRA E 等作者具有顯著的共現(xiàn)性；HORVAT M、BURGER J、FALANDYSZJ、BUSTAMANTE P 以及中國(guó)海洋大學(xué)的王艷也是圖譜中的重要節(jié)點(diǎn)，他們都與多位作者有科研合作關(guān)系。從圖中可以看出，在該領(lǐng)域已經(jīng)形成了小集中、大合作的現(xiàn)象，形成了一個(gè)穩(wěn)定的學(xué)術(shù)共同體。總體來看，重要作者之間存在著顯著的合作關(guān)系。

2.4 國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)

關(guān)鍵詞能體現(xiàn)文章的研究主題與方向，是一篇文章核心思想的高度概括和凝練，反映該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)，一個(gè)關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次等于附有該關(guān)鍵詞的學(xué)術(shù)論文的總數(shù)[23-25]。

利用VOSviewer 軟件中的all keyword 進(jìn)行分析，選取出現(xiàn)次數(shù)在50 以上的關(guān)聯(lián)最多的前541 個(gè)關(guān)鍵詞，并構(gòu)建研究主題知識(shí)圖譜，max.lines=1 500。出現(xiàn)次數(shù)最多的前十關(guān)鍵詞是mercury（5 718）、heavy-metals（2561）、contamination（2 508）、pollution（2 358）、heavymetals（1 956）、methylmercury（1 885）、cadmium（1 878）、sediments（1 512）、lead（1 486）、accumulation（1 362）。在關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)圓圈越大，表示其關(guān)鍵詞詞頻越大，即為熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容；節(jié)點(diǎn)圓圈位置越接近中心，表示其所代表的關(guān)鍵詞重要性越強(qiáng)，即為該領(lǐng)域的重要概念；同一種顏色的節(jié)點(diǎn)表示同一類研究主題[26]。從圖4 可以看出，把541 個(gè)關(guān)鍵詞分成7 個(gè)不同的主題聚類，其中每個(gè)聚類中出現(xiàn)最多的關(guān)鍵詞分別為wa、accumulation、heavy-metals、mercury。

為進(jìn)一步分析該領(lǐng)域的演進(jìn)方向，利用CiteSpace進(jìn)行突發(fā)性關(guān)鍵詞檢測(cè)。突現(xiàn)詞檢測(cè)是依靠詞頻的變動(dòng)趨勢(shì)來發(fā)掘頻次變化較高和新興研究熱點(diǎn)詞匯，具有動(dòng)態(tài)全面的特點(diǎn)。CiteSpace 中的burst 突發(fā)性檢測(cè)是檢測(cè)突變?cè)~的年代分布和突變?cè)~強(qiáng)度，strength 表示突變強(qiáng)度，在某一段時(shí)間內(nèi)該關(guān)鍵詞突變強(qiáng)度越大，表示該領(lǐng)域的研究越活躍或者是新興的研究熱點(diǎn)。利用CiteSpace 圖譜軟件得到檢索范圍內(nèi)復(fù)合參數(shù)設(shè)置的關(guān)鍵突現(xiàn)詞112 個(gè)，通過篩選得到結(jié)果如圖5 所示。

最近幾年的主要突現(xiàn)詞有China、health risk、bioavailability、removal、polycyclic aromatic hydrocarbon 等，這些關(guān)鍵詞可以認(rèn)為是近幾年的研究熱點(diǎn)主題。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)：不同時(shí)期研究熱點(diǎn)分布的國(guó)家和地區(qū)有所不同，1991—1999年，Canada成為一個(gè)主要的突現(xiàn)詞，在這期間加拿大是在該領(lǐng)域主要的研究對(duì)象或者研究主體；1991—2001 年是Otario；2001—2005 年是美國(guó)；2006—2007年是巴西；2010—2012年是西班牙；2014—2019年是中國(guó)。其中，突變強(qiáng)度很高的關(guān)鍵詞有spatial distribution、health risk、surface sediment，這幾個(gè)突變?cè)~都是2015—2019年間的研究熱點(diǎn)。

3 結(jié)論

3.1 結(jié)果

文獻(xiàn)計(jì)量是展現(xiàn)科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展的一個(gè)重要途徑。研究對(duì)1990—2019 年WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的環(huán)境汞污染文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如下。

（1）一些國(guó)際重要會(huì)議極大地影響了該領(lǐng)域的發(fā)展，當(dāng)前該領(lǐng)域正處于研究的鼎盛時(shí)期。

（2）在不同時(shí)期，該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)分布國(guó)家有時(shí)代的遷移性。其中美國(guó)、中國(guó)和加拿大等國(guó)家是該領(lǐng)域的引領(lǐng)者。

（3）馮新斌、Duarte AC、Burger J 等都是該領(lǐng)域的優(yōu)秀學(xué)者、領(lǐng)軍人物，這些作者主要分布在中國(guó)、葡萄牙、美國(guó)等國(guó)家。

（4）美國(guó)在該領(lǐng)域有絕對(duì)的領(lǐng)先地位；美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局、新羅謝爾學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院等機(jī)構(gòu)均頗有建樹。

（5）隨著時(shí)代發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和方向也不斷拓展：近年來主要熱點(diǎn)集中在aqueoussolution、waste water、surface sediment、bio-availabilityremoval、poly-cyclic aromatic hydrocarbon 等領(lǐng)域。

3.2 局限性

在分析中，存在以下局限：（1）Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋了10 000 多種世界范圍內(nèi)最有影響力的高質(zhì)量期刊，但其側(cè)重于收錄以英語為主體的期刊，來源期刊地域分布的不平衡性對(duì)分析結(jié)果有一定的影響；（2）文章僅分析了1990—2019 年的數(shù)據(jù)，文獻(xiàn)數(shù)據(jù)方面不夠全面；（3）由于檢索式的不全面，可能會(huì)漏掉一些論文，但基本能反映全球環(huán)境汞污染相關(guān)研究的發(fā)展情況。