基于WOS引文數(shù)據(jù)庫對土壤鎘污染研究文獻的計量分析

丁 寒，呂金印

(1.安徽理工大學 學術出版中心，安徽 淮南 232001；2.西北農林科技大學 生命科學學院，陜西 楊凌 712100)

近年來，土壤重金屬污染已成為一個日益嚴重的環(huán)境問題[1].根據(jù)2014年中國環(huán)境保護部和國土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，我國土壤污染主要以無機類污染為主，鎘污染物的超標率高達7.0%，屬于無機污染物中污染最嚴重的元素[2].陳雅麗等[3]研究發(fā)現(xiàn)我國土壤中的主要重金屬污染元素為Cd，土壤中Cd主要來自施肥等農業(yè)生產(chǎn)活動.李霞等[4]利用GIS模型發(fā)現(xiàn)Cd主要以點源形式進入土壤，移動性較大.李嬌等[5]通過收集134 篇文獻發(fā)現(xiàn)國內外土壤污染物源解析研究對象出現(xiàn)頻率最多的是鉛和鎘.Gope 等[6]對印度工業(yè)城市阿桑索爾進行健康風險研究，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)地球化學指數(shù)如富集因子、地球累積指數(shù)和污染因子排序為Pb>Cd>Zn>Cu.

文獻計量學(Bibliometrics)的概念由英國情報學家普里查德(Pritchard A.)于1969 年提出，是對文獻和文獻工作進行定量的方法，它的基礎在“量”，所以必須進行一系列的統(tǒng)計工作以獲得必要的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析從中找出變化規(guī)律，進而預測未來的發(fā)展趨勢[7].文獻計量分析可在某一領域內系統(tǒng)地評估科研結果的相對重要程度，預示該領域近一段時期的研究方向，表征該項研究的地域分布情況.21世紀以來，文獻計量學以其顯著的客觀性、定量化、模型化的宏觀研究優(yōu)勢被廣泛應用于許多學科前沿進展的探討，例如，Oh等[8]通過文獻計量分析了2003—2019年某醫(yī)學期刊所刊發(fā)文獻，以期對該期刊研究內容和研究水平進行定位；Luo等[9]利用文獻計量分析農業(yè)食品供應鏈管理(ASCM)的知識結構，確定了ASCM的6個聚類，并在此基礎上提出了未來的研究方向；Guo等[10]對智慧城市研究進行了文獻計量分析，直觀地展示了智慧城市相關領域的全面概述和智能城市研究的特征；Martinez-Pulgarin 等[11]對全球Zika病毒研究進行文獻計量分析發(fā)現(xiàn)，為控制具有流行性的熱帶病毒，應將過去十年的相關研究結果轉化為合理有效的診斷和治療方法；李珊珊等[12]利用文獻計量分析發(fā)現(xiàn)中國土壤污染的主要類型有重金屬污染、有機物污染、農藥污染；Guo等[13]通過文獻計量發(fā)現(xiàn)1999—2012年全球土壤污染的研究主要集中在重金屬污染和生物修復；趙慶齡等學者[14]以印度芥菜為例，利用Web of Science引文數(shù)據(jù)庫研究了中美土壤重金屬污染，發(fā)現(xiàn)中國學者在芥菜方面的研究和美國學者相比還有一定差距，需提高科技論文的國際影響力.整體而言，應用文獻計量學的研究方法較為成熟[15].在土壤重金屬污染研究方面，文獻計量學的研究起步晚、基礎薄弱，針對該科學領域部分研究結果存在主體研究內容重復、重點與難點問題關注度不夠等問題，亟待從文獻計量角度進行整體梳理、分析，以期為該研究領域的研究內容分布、研究水平評價、研究機構分工等提供一個清晰的脈絡，從而為研究隊伍的科研選題提供參考，避免人、財、物的浪費.

筆者擬對 ISI Web of Knowledge 的Web of Science數(shù)據(jù)庫收錄的有關土壤鎘污染文獻進行計量分析，以期解讀土壤鎘污染的溯源，聚焦環(huán)境學科研究主題，為跟蹤環(huán)境鎘污染研究動態(tài)提供支撐.

1 數(shù)據(jù)來源與統(tǒng)計方法

該文數(shù)據(jù)來源是 ISI Web of Knowledge 的 WOS中核心合集 Web of ScienceTM下 SCIE 引文數(shù)據(jù)庫.以“((soil or field or farmland or cropland)AND(Cd or cadmium)AND(pollution or contamination))”為主題詞進行檢索，檢索時間跨度為2010—2019年，文獻類型選擇 Article或 Review，搜索與文獻下載時間為 2020 年 1 月 15日，共檢索出與土壤鎘污染相關文獻8 466篇，共計13種語種，其中英文文獻8 349篇，葡萄牙文37篇，中文22篇，西班牙文20篇，波蘭文16篇，法文 7篇，日文、捷克文、土耳其文各3篇，德文、意大利文各2篇，塞爾維亞文、克羅地亞文各1篇.

利用 Web of ScienceTM數(shù)據(jù)庫自帶的分析工具、Citespace軟件、Excel軟件，對2010—2019年間發(fā)表的有關土壤鎘污染文獻從年度發(fā)文量、發(fā)文國家和機構、來源期刊分析、關鍵詞分析、研究方向以及熱點等方面進行計量統(tǒng)計.

2 結果與討論

2.1 年度發(fā)文量統(tǒng)計分析

通過檢索 WOS 中 SCIE 數(shù)據(jù)庫 2010—2019年間的文獻，共得到8 466篇關于土壤鎘污染的文獻，其年度發(fā)文量和變化趨勢如圖1所示.

圖1 土壤鎘污染年度發(fā)文量統(tǒng)計

由圖1可知，近10年來，土壤鎘污染領域的發(fā)文量總體呈上升趨勢，2019年發(fā)文量(1 331篇)為2010年(508篇)的1.6倍，2017年發(fā)文量有小幅下降.2010—2019年該領域年度發(fā)文量的年均增長率為11.73%，年均發(fā)文量約847篇，說明2010—2019年國際學者對土壤鎘污染的研究越來越重視，關注度在不斷增強.根據(jù)近10年有關土壤鎘污染的研究文獻數(shù)量和逐年變化趨勢可以預測，有關土壤鎘污染仍是未來學術界的研究熱點之一.

2.2 土壤鎘污染的研究國家和機構分析

通過SCI收錄發(fā)文量和總被引頻次，可反映一個國家或地區(qū)的整體科研實力和影響力，h指數(shù)能夠比較準確地反映一個人的學術成就[16].h指數(shù)(H-index)是一個混合量化指標，用于評估研究人員的學術產(chǎn)出數(shù)量與學術產(chǎn)出水平.一個人的h指數(shù)越高，則表明他的論文影響力越大.筆者共檢索出144個國家/地區(qū)發(fā)表了有關土壤鎘污染的研究論文.統(tǒng)計并分析了2010—2019年發(fā)文量位居前10的國家和地區(qū)，結果列于表1.

表1 發(fā)文量位居前10名的國家

由表1可知，中國在土壤鎘污染研究領域的發(fā)文量居全球第一，共2 962篇，占總發(fā)文量的35%，遠高于排名第二的美國和第三的印度，從一定程度上可看出中國研究者對土壤鎘污染研究較為關注.從文獻的總被引頻次來看，中國文獻被引頻次最高，接近50 000次，美國的文獻被引頻次超過10 000次，其次是印度和巴基斯坦軍超過7 000次；但中國的文獻篇均被引頻次偏低，排名第6位，巴基斯坦和美國的論文篇均被引頻次較高，超過了18次/篇.通過統(tǒng)計高被引論文數(shù)(被引頻次≥50次)和h指數(shù)發(fā)現(xiàn)，中國均居第一，高被引論文220篇，h指數(shù)87，均明顯高于其他國家.雖然中國在篇均被引頻次上排名低于其他國家，但在發(fā)文量、總被引頻次、高被引論文和h指數(shù)上均排名第一.說明中國在土壤鎘污染研究領域具有一定的科研實力，但篇均被引頻次的偏低降低了國際影響力，因此我國科研人員在追求發(fā)文數(shù)量的同時應注重論文質量的提高.

筆者利用Citespace軟件制作了2010—2019年土壤鎘污染領域中國大陸和臺灣地區(qū)以及世界各國之間的合作關系圖，如圖2所示，圓圈大小代表國家/地區(qū)的活躍程度及發(fā)文量，連線表示國家/地區(qū)之間合作的密切程度.

圖2 中國大陸和臺灣地區(qū)以及世界各國之間的合作關系

由圖2可知，世界各國/地區(qū)均有學者致力于土壤鎘污染的研究，并存在不同程度的合作關系，國家/地區(qū)之間的合作有利于了解國際研究態(tài)勢和學術交流；與中國合作的國家/地區(qū)主要有新加坡、馬來西亞、以色列、愛爾蘭、蘇格蘭，但合作網(wǎng)絡較為簡單，我國在今后研究中應加強與歐美國家的合作交流.

統(tǒng)計分析發(fā)文量位居前20的機構見表2，該領域研究文獻共涉及5 986個研究機構，以高校和科研機構為主，發(fā)文量最多的是中國科學院，共計818篇，占全部發(fā)文量的9.66%，其次是中國科學院大學和法國國家科研中心，發(fā)文量分別是279,187篇.此外，來自中國的機構占所統(tǒng)計機構的55%，由此可見，我國研究學者對土壤鎘污染的高度重視以及我國科研院所和高校對該領域的突出貢獻.

表2 發(fā)文量前20的研究機構

2.3 土壤鎘污染研究發(fā)文期刊分布

通過對刊載論文的出版物進行分析，可以確定該領域文獻SCI來源的核心期刊，有助于研究人員進行資料收集和撰寫論文[17].對2010—2019年土壤鎘污染研究領域進行檢索，檢索文獻共計發(fā)表在948種出版物上.如表3所示，10種期刊主要來自德國(4種)、荷蘭(3種)和英國(3種)，共發(fā)文3 018篇，占總發(fā)文量的35.65%，發(fā)文量最多的刊物是德國的Environmental Science and Pollution Research，10年間共發(fā)表文獻617篇，該刊物于1994創(chuàng)刊，SCI 2018年影響因子為2.914.總被引頻次和h指數(shù)最高的刊物是荷蘭的Science of the Total Environment，其影響因子、發(fā)文量和篇均被引頻次均居第二.根據(jù)總被引頻次分析，Science of the Total Environment，Chemosphere，Ecotoxicology and Environmental Safety的被引頻次分別為10 289，7 153，6 170，這3種均為該領域影響力較高的刊物.通過分析發(fā)文期刊，有利于研究人員有針對性地收集文獻、跟蹤最新的科研成果和寫作投稿.

據(jù)統(tǒng)計，近10年中國在該領域的研究文獻共計發(fā)表在356種刊物上，發(fā)文量前10的刊物發(fā)文量(1 100篇)占中國該領域總發(fā)文量(2 962篇)的37.14%，平均影響因子為4.047，有4種刊物影響因子在5以上，影響因子最高(7.65)的期刊是荷蘭的Journal of Hazardous Materials，10種期刊中來自荷蘭、德國和英國各有3種，1種來自瑞士.

表3 發(fā)文量位居前10名的期刊

2.4 高被引頻次文獻分析

筆者通過對被引頻次前10 的文獻統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)其中6篇綜述文章、4篇研究論文，有7篇論文發(fā)表在專業(yè)的環(huán)境科學類期刊.排名第一的是“Heavy metals, occurrence and toxicity for plants: a review”，被引頻次高達1 360次，由韓國作者Nagajyoti P C等于2010年發(fā)表在Environmental Chemistry Letters期刊上，該刊影響因子為5.922；其次是巴基斯坦作者Ali Hazrat等發(fā)表在Chemosphere(影響因子5.778)的綜述文章“Phytoremediation of heavy metals-concepts and applications”和中國作者Wei Binggan等發(fā)表在Microchemical Journal(影響因子3.594)的綜述文章“A review of heavy metal contaminations in urban soils, urban road dusts and agricultural soils from China”，被引頻次分別為1 226次和1 047次.高被引頻次的文章可以從數(shù)量上反映該領域的研究熱點，筆者通過分析被引頻次位居前10的文章，發(fā)現(xiàn)共計6篇文章是有關中國土壤重金屬污染，分析發(fā)現(xiàn)我國土壤受各種重金屬污染濃度均高于其背景值、礦區(qū)重金屬污染嚴重，研究熱點集中在健康風險評估和重金屬植物修復.

2.5 土壤鎘污染研究內容分析

關鍵詞是論文主要內容的概括，一個關鍵詞出現(xiàn)的頻次等于富有該關鍵詞的論文數(shù)，關鍵詞出現(xiàn)的頻次越高，說明相關的研究成果數(shù)越多，研究內容的集中性就越高[18].筆者通過引文網(wǎng)絡分析工具Citespace對關鍵詞進行統(tǒng)計分析，剔除該文檢索所用主題詞，列出出現(xiàn)頻次>10的關鍵詞，如表4所示.土壤鎘污染研究的主要內容：一是土壤鎘復合其他重金屬污染的研究；二是鎘污染土壤的植物修復研究；三是土壤和沉積物中鎘源解析和風險評估的研究.通過引文網(wǎng)絡分析工具Citespace生成關鍵詞共現(xiàn)可視化圖譜，可揭示目前該領域的研究熱點，如圖3所示.近10年土壤鎘污染領域研究熱點主要涉及鎘鉛等重金屬復合污染，鎘在土壤中的分布、累積、毒害、吸附性和植物修復、鎘污染的健康風險評估和溯源解析研究.

表4 土壤鎘污染研究出現(xiàn)頻次>10的關鍵詞

圖3 土壤鎘污染關鍵詞共現(xiàn)可視化圖譜

3 結束語

筆者通過對2010—2019年WOS數(shù)據(jù)庫土壤鎘污染領域的文獻分析發(fā)現(xiàn)，全球范圍內對土壤鎘污染的研究和關注度在逐年增加；中國、美國、印度在該領域發(fā)文較多；我國應加強與歐美國家合作交流，提升論文質量；該領域的論文主要發(fā)表在Environmental Science and Pollution Research，Science of the Total Environment，Chemosphere上；我國的科研院所和高校在該領域貢獻較大；該領域研究內容和熱點有鎘鉛等重金屬復合污染研究、鎘污染修復、鎘污染的健康風險評估和溯源解析研究.