基于Web of Science的腐植酸文獻(xiàn)計(jì)量研究

陸中桂 黃占斌 贠智超

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 北京 100083

腐植酸是由動(dòng)、植物（主要是植物）殘?bào)w在微生物以及地球化學(xué)作用下分解和合成的一類天然有機(jī)大分子聚合物，廣泛存在于土壤、河泥、海洋以及褐煤、風(fēng)化煤、泥炭中[1]，占土壤和水圈生態(tài)體系總有機(jī)質(zhì)50%～80%[2]，其中褐煤、泥炭和風(fēng)化煤中腐植酸含量較高，是提取腐植酸的主要來(lái)源。

腐植酸的元素組成非常復(fù)雜，分子組成尚不確定。研究表明，腐植酸主要組成元素有C、H、O、N、S、P，缺乏明確分子量，僅知其分布范圍?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，含有羰基、羧基、醇羥基、酚羥基、醌型羰基和酮型羰基等多種活性官能團(tuán)[3]，具有很高的反應(yīng)活性（如吸附作用、交換作用、絡(luò)合作用、氧化還原作用），能與環(huán)境中金屬離子、礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、氧化物、氫氧化物、有毒活性污染物等發(fā)生相互作用。

腐植酸按存在環(huán)境可分為土壤腐植酸、水體腐植酸和煤炭腐植酸三類。腐植酸應(yīng)用農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)等方面[4]。腐植酸改良土壤作用明顯，能夠改良土壤理化性質(zhì)，如使土壤疏松、吸水量增多；促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成；提高土壤肥力和活性，調(diào)控土壤營(yíng)養(yǎng)元素的供給。腐植酸能夠調(diào)控土壤和水中金屬離子和微量元素含量[5]，能夠和重金屬發(fā)生各種形式的結(jié)合，從而影響重金屬在土壤環(huán)境中的形態(tài)轉(zhuǎn)化、移動(dòng)性和生物有效性[6～8]，對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)和生態(tài)平衡有重要意義[9]。但是，因水體酸化等會(huì)引起水中腐植酸變性，從而對(duì)環(huán)境造成影響，如影響水的色度、混凝效果等[10]。腐植酸對(duì)水體中有毒有機(jī)物和重金屬離子有一定的吸附絡(luò)合作用，能夠形成復(fù)合污染物[11]。正是基于腐植酸的這種兩面性，相關(guān)研究一直為人們所關(guān)注。腐植酸研究已有一個(gè)多世紀(jì)，腐植酸結(jié)構(gòu)、性質(zhì)被深入研究，與金屬離子、氧化物、有毒物質(zhì)作用及對(duì)于生態(tài)環(huán)境的意義已經(jīng)成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

文獻(xiàn)計(jì)量法是用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，定性和定量分析一切知識(shí)載體的交叉科學(xué)。它是集數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、文獻(xiàn)學(xué)為一體，注重量化的綜合性知識(shí)體系。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)基于文獻(xiàn)事實(shí)，客觀定量地反映宏觀層面學(xué)科研究，揭示理論發(fā)展方向，廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。它從不同角度揭示了相關(guān)專題研究受重視程度，描述了相關(guān)領(lǐng)域文獻(xiàn)的時(shí)間、空間（文獻(xiàn)產(chǎn)出排名前列）分布特點(diǎn)和趨勢(shì)。至于腐植酸研究現(xiàn)狀究竟如何，論文產(chǎn)出量呈何種趨勢(shì)，至今尚未見報(bào)道。為了解腐植酸研究的發(fā)展趨勢(shì)，本研究通過(guò)Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)基于文獻(xiàn)計(jì)量分析，對(duì)2008-2017年世界范圍內(nèi)腐植酸發(fā)文量與年度關(guān)系、腐植酸發(fā)文文獻(xiàn)類型、國(guó)家發(fā)文量、來(lái)源期刊、學(xué)科分布、高被引論文及基金資助機(jī)構(gòu)進(jìn)行了探討，以期使腐植酸領(lǐng)域的研究者準(zhǔn)確掌握該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及前沿動(dòng)態(tài)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及分析方法

本文數(shù)據(jù)來(lái)源基于Web of Science文獻(xiàn)檢索數(shù)據(jù)庫(kù)，Web of Science是全球領(lǐng)先的大型綜合型、跨學(xué)科、核心期刊的引文索引數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的文獻(xiàn)覆蓋了全世界最權(quán)威和最有影響力的研究成果，是獲取全球?qū)W術(shù)信息的重要檢索平臺(tái)。檢索2008-2017年10年腐植酸相關(guān)文獻(xiàn)，采用高級(jí)檢索的方式，以humic acid作為檢索主題詞搜索全文，檢索時(shí)間跨度為2008年1月1日～2017年12月31日，共檢索出文獻(xiàn)14213篇，其中中國(guó)發(fā)文量4148篇，占全世界發(fā)文量的29.18%。以這些文獻(xiàn)作為分析數(shù)據(jù)集，對(duì)腐植酸領(lǐng)域文獻(xiàn)的年度分布、來(lái)源期刊、研究機(jī)構(gòu)、學(xué)科構(gòu)成、項(xiàng)目來(lái)源以及高被引論文等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 統(tǒng)計(jì)與分析

2.1 世界范圍內(nèi)腐植酸發(fā)文量與年度關(guān)系分析

文獻(xiàn)總量與年度關(guān)系可在一定程度上反映該領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究的趨勢(shì)、規(guī)模、發(fā)展速度等。檢索2008-2017年期間Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的文獻(xiàn)，年度發(fā)文分布結(jié)果圖1顯示：2008年世界范圍內(nèi)有關(guān)腐植酸的發(fā)文量1099篇，除2014和2017年輕度下降外，總體呈上升趨勢(shì)，其中2017年發(fā)文量1678篇，占10年發(fā)文量的11.81%。從圖1的發(fā)展趨勢(shì)可以看出，腐植酸領(lǐng)域研究在2008年已經(jīng)受到研究人員的高度重視，并且研究熱度在未來(lái)仍然會(huì)繼續(xù)升高。

2.2 文獻(xiàn)類型

分析文獻(xiàn)類型可以探討該領(lǐng)域研究整體發(fā)展?fàn)顩r，同時(shí)也便于該領(lǐng)域研究者快速獲取所需要的文獻(xiàn)。2008-2017年腐植酸發(fā)文文獻(xiàn)類型主要包括研究論文、會(huì)議論文、綜述和專著等（圖2），其中以研究論文為主，13514篇，說(shuō)明學(xué)術(shù)論文是腐植酸領(lǐng)域的主要發(fā)表形式。其他形式文獻(xiàn)類型論文較少，其中會(huì)議論文只有1252篇，只占8.81%，可見腐植酸領(lǐng)域科研技術(shù)交流較少，受社會(huì)重視程度不高。

圖1 2008-2017年世界范圍內(nèi)腐植酸發(fā)文量分布Fig.1 Articles distribution of humic acid in world wide during 2008-2017

圖2 2008-2017年腐植酸發(fā)文文獻(xiàn)類型Fig.2 Document types of published papers about humic acid during 2008-2017

2.3 國(guó)家發(fā)文總量分析

國(guó)家發(fā)文總量在一定程度上能夠反映該國(guó)在該領(lǐng)域研究的活躍程度和研究水平。腐植酸領(lǐng)域發(fā)文量排名前10的國(guó)家如表1所示?？梢钥闯觯袊?guó)、美國(guó)和德國(guó)的發(fā)文量居于世界前三位，在該領(lǐng)域研究中占據(jù)著主導(dǎo)地位。中國(guó)在腐植酸研究領(lǐng)域的發(fā)文總量占全部文獻(xiàn)量的38.36%，是德國(guó)發(fā)文量的6.5倍，但篇均被引頻次為15.23，僅居第5位。美國(guó)腐植酸研究文獻(xiàn)發(fā)文量雖居于第2位，但是篇均被引頻次最高，可見其發(fā)文質(zhì)量較高，影響力較大。通過(guò)對(duì)高被引文分析，發(fā)現(xiàn)中美兩國(guó)有多位學(xué)者是高被引作者，反映了兩國(guó)在腐植酸研究領(lǐng)域擁有世界一流的研究人才和較高的學(xué)術(shù)研究水平。

表1 2008-2017年腐植酸領(lǐng)域發(fā)文量前10的國(guó)家Tab.1 Top 10 countries about humic acid during 2008-2017

2.4 國(guó)家發(fā)文量年度分析

國(guó)家發(fā)文量年度分析能夠反映某一領(lǐng)域在該國(guó)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，年度總發(fā)文量前5位國(guó)家變化如圖3所示。中國(guó)在腐植酸領(lǐng)域發(fā)文量自2008年開始逐年增加，并且于2009年發(fā)文量超過(guò)美國(guó)，成為2009-2017年發(fā)文量最多的國(guó)家，其中2011年和2015年發(fā)文量迅速增加，腐植酸研究引起重視，中國(guó)在腐植酸領(lǐng)域的研究處于非?；钴S的態(tài)勢(shì)。根據(jù)趨勢(shì)可以推測(cè)，在2017年之后，中國(guó)仍是發(fā)文量最多的國(guó)家。美國(guó)在腐植酸領(lǐng)域的發(fā)文量除了2013年輕微波動(dòng)外，基本呈現(xiàn)平穩(wěn)狀態(tài)。德國(guó)、西班牙和法國(guó)在腐植酸領(lǐng)域的發(fā)文量變化較為平穩(wěn)。

圖3 2008-2017年腐植酸領(lǐng)域年度發(fā)文量前5位的國(guó)家變化Fig.3 Top 5 countries changes changes in annual publication quantity about humic acid during 2008-2017

2.5 來(lái)源期刊

2008-2017年腐植酸研究發(fā)文量前10名的載文期刊見表2，占全部發(fā)文量的25%?！禘NVIRONMENTAL SCIENCE TECHNOLOGY》發(fā)文量和總被引頻次遙遙領(lǐng)先，影響因子6.960，且篇均被引頻次高達(dá)40.36，均居第1位，可見該刊收錄的論文質(zhì)量相對(duì)較高，是獲取有關(guān)腐植酸研究信息的重要載體和平臺(tái)。發(fā)文量居于第4位的《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》，影響因子6.393，篇均被引頻次高達(dá)28.61，可見該雜志在該領(lǐng)域內(nèi)也具有很強(qiáng)的影響力，被廣泛認(rèn)可和關(guān)注。

表2 2008-2017年腐植酸研究發(fā)文量前10名的載文期刊Tab.2 Top 10 journals about humic acid in world wide during 2008-2017

2.6 學(xué)科分布

腐植酸研究發(fā)文涉及100多個(gè)研究領(lǐng)域，圖4顯示了腐植酸發(fā)文量最多的前10個(gè)研究方向?？梢钥闯?，研究文獻(xiàn)主要集中在前5個(gè)學(xué)科，分別是ENVIRONMENTAL SCIENCES ECOLOGY（環(huán)境生態(tài)學(xué)）、AGRICULTURE（ 農(nóng) 業(yè)）、CHEMISTRY（ 化 學(xué)）、PUBLIC ENVIRONMENTAL OCCUPATIONAL HEALTH（環(huán)境健康）和ENGINEERING（工程學(xué)），其中環(huán)境生態(tài)學(xué)領(lǐng)域發(fā)文量最多，達(dá)9120篇，占總發(fā)文量的64.17%；其次是農(nóng)業(yè)學(xué)，發(fā)文量達(dá)6825篇，占總發(fā)文量的48.01%；第3位是化學(xué)，發(fā)文量達(dá)6334篇，占總發(fā)文量的44.56%。這10個(gè)領(lǐng)域的總發(fā)文量超過(guò)這10年發(fā)文量總和，說(shuō)明目前腐植酸研究已經(jīng)涉及多個(gè)領(lǐng)域，這是由其特殊的性質(zhì)決定的。

2.7 研究機(jī)構(gòu)

從表3可以看出，腐植酸發(fā)文量前10名的機(jī)構(gòu)，分別來(lái)自中國(guó)、美國(guó)，德國(guó)、西班牙、法國(guó)和俄羅斯，除俄羅斯外。其余國(guó)家都是發(fā)文量排名前5的國(guó)家，可見這些機(jī)構(gòu)對(duì)本國(guó)的腐植酸領(lǐng)域研究發(fā)揮了重要作用。其中4個(gè)來(lái)自中國(guó)，可以看出中國(guó)在該領(lǐng)域的活躍程度較高。中國(guó)科學(xué)院654篇的發(fā)文量居于第1位，是排在第2位的法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心（309篇）發(fā)文量的2倍。中國(guó)科學(xué)院的總被引頻次也居于第1位，表明這家機(jī)構(gòu)在腐植酸研究領(lǐng)域的重要地位和影響力。值得注意的是，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)和麻省大學(xué)，這兩個(gè)機(jī)構(gòu)雖然發(fā)文量不多，分別為167篇和129篇，只占據(jù)發(fā)文總量的1.50%和1.16%，但是篇均被引頻次分別居于第1和第2位，使得單篇論文的影響力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國(guó)家。進(jìn)一步分析這兩個(gè)機(jī)構(gòu)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)機(jī)構(gòu)發(fā)表了多篇高被引論文，其中高被引論文排名第1的論文就出自CALIFORNIA SYSTEM機(jī)構(gòu)，顯示出這兩個(gè)機(jī)構(gòu)在腐植酸領(lǐng)域先進(jìn)的研究水平和國(guó)際影響力。

圖4 2008-2017年腐植酸發(fā)文涉及研究領(lǐng)域分析Fig.4 Analysis of humic aicd in research fi eld during 2008-2017

表3 2008-2017年腐植酸領(lǐng)域發(fā)文量前10名的機(jī)構(gòu)Tab.3 Top 10 institutions publishing articles about humic acid during 2008-2017

2.8 高被引論文分析

由表4可以看出，高被引論文前10名中，5篇來(lái)自中國(guó)，2篇來(lái)自美國(guó)，結(jié)合發(fā)文量前10的國(guó)家排名，顯示出中、美兩國(guó)在腐植酸領(lǐng)域重要的研究地位和研究水平?？偙灰l次最高的是M Hallquist等在2009年發(fā)表的1篇綜述：《The formation, properties and impact of secondary organic aerosol: current and emerging issues》，總被引頻次高達(dá)1524，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于總被引頻次排名第2的文章。值得特別注意的是，在總被引頻次排名前10名的論文中，《Extracellular polymeric substances(EPS) of microbial aggregates in biological wastewater treatment systems: A review》發(fā)表在BIOTECHNOLOGY ADVANCES雜志上，表明中國(guó)不僅在腐植酸研究中發(fā)文量最大，發(fā)文質(zhì)量也處于較高水平，中國(guó)對(duì)腐植酸的研究處于領(lǐng)先水平。

表4 2008-2017年腐植酸研究前10名高被引論文Tab.4 Top 10 cited humic acid papers during 2008-2017

表4 續(xù)

2.9 基金資助機(jī)構(gòu)

任何領(lǐng)域的研究都需要大量的項(xiàng)目和資金資助完成，從表5可看出，2008-2017年腐植酸研究基金資助前5名的機(jī)構(gòu)有4個(gè)來(lái)自中國(guó)?？梢?，中國(guó)對(duì)腐植酸領(lǐng)域研究的重視程度較高，資助力度較大。其中，來(lái)自中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的論文發(fā)文量最多，達(dá)1860篇，占腐植酸領(lǐng)域發(fā)文量的13.09%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他資助機(jī)構(gòu)的發(fā)文量。來(lái)自美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)雖然發(fā)文量不多，總發(fā)文量只有277篇，不到中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的論文發(fā)文量的1/6，但是篇均被引頻次居于第1位，這充分顯示出美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助的論文雖然發(fā)文量少，但是論文質(zhì)量和影響力高。

表5 2008-2017年腐植酸研究前5名資助機(jī)構(gòu)Tab.5 Top 10 fund agencies supporting research about humic acid during 2008-2017

3 討論與結(jié)論

腐植酸化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，含有多種活性官能團(tuán)，能與有機(jī)物、無(wú)機(jī)物發(fā)生相互作用，因而其用途廣泛。作為一類具有潛在開發(fā)利用價(jià)值的天然大分子物質(zhì)，開展腐植酸研究對(duì)于保護(hù)土壤、水等環(huán)境要素具有重要的實(shí)際意義。

通過(guò)Web of Science對(duì)腐植酸領(lǐng)域2008-2017年收錄的文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析，從獲得的數(shù)據(jù)來(lái)看，腐植酸領(lǐng)域自2008年已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)，在近10年期間發(fā)文量總體呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢(shì)。中國(guó)在2009年發(fā)文量超過(guò)美國(guó)，成為發(fā)文量最多的國(guó)家。這與中國(guó)對(duì)該領(lǐng)域基金資助力度有關(guān)。學(xué)術(shù)論文是腐植酸領(lǐng)域文獻(xiàn)的主要發(fā)表形式，其他形式文獻(xiàn)類型較少，應(yīng)該加強(qiáng)不同國(guó)家、地區(qū)和機(jī)構(gòu)間的交流合作?！禘NVIRONMENTAL SCIENCE TECHNOLOGY》是發(fā)文量和被引頻次最多的國(guó)際期刊，是腐植酸研究者獲取該領(lǐng)域信息的主要平臺(tái)。

分析發(fā)現(xiàn)，腐植酸研究涉及的學(xué)科廣泛，主要集中在環(huán)境生態(tài)學(xué)、農(nóng)業(yè)學(xué)、化學(xué)3個(gè)方向。發(fā)文量排名前10的研究機(jī)構(gòu)和腐植酸研究前5名基金資助機(jī)構(gòu)中來(lái)自中國(guó)的最多，總被引頻次均排名第一，表明中國(guó)在該領(lǐng)域的研發(fā)較為活躍，整體水平較高，但是篇均被引頻次要弱于美國(guó)。中國(guó)對(duì)腐植酸的研究與發(fā)達(dá)國(guó)家差別不是很大，主要都集中在腐植酸化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的研究，注重腐植酸對(duì)金屬離子吸附作用的研究（腐植酸對(duì)金屬離子吸附的數(shù)量、吸附行為和影響因素的研究），但是腐植酸對(duì)金屬離子吸附機(jī)制的研究還比較薄弱，不同來(lái)源腐植酸及不同階段腐植酸的生成規(guī)律及結(jié)構(gòu)特性的研究還不夠系統(tǒng)。

從發(fā)文總量、總被引頻次、研究機(jī)構(gòu)和高被引論文等綜合指標(biāo)來(lái)看，中國(guó)、美國(guó)是腐植酸領(lǐng)域研究的引領(lǐng)者，處世界領(lǐng)先水平，具有較高的國(guó)際綜合力和競(jìng)爭(zhēng)力。但相比于美國(guó)，中國(guó)學(xué)者應(yīng)加強(qiáng)腐植酸基礎(chǔ)研究，加強(qiáng)人才引進(jìn)、學(xué)術(shù)交流，才能進(jìn)一步提高我國(guó)的國(guó)際影響力。

[ 1 ]鄭平. 煤炭腐植酸的生產(chǎn)和應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1991.

[ 2 ]Hideko K, Naoki K, Yoshikazu H. Contribution of soil constituents in adsorption coefficient of aromatic compounds, halogenated alicyclic and aromatic compounds to soil[J]. Chemosphere,1990, 21（7）: 867～876.

[ 3 ]Wang H T, Zhu K, Wei X, et al. Desorption enhancement of diesel by humic sodium and surfactants in loess soil[J]. Journal of Safety and Environment, 2004, 4（4）: 52～55.

[ 4 ]曾憲成. 腐植酸從哪里來(lái)，到哪里去[J]. 腐植酸，2012（4）：1～10，30.

[ 5 ]Ohlenbusch G, Kumke M, Frimmel F. Sorption of phenols to dissolved organic mater investigated by solid phase microex-traction[J]. The Science of the Total Environment, 2000, 253: 63～74.

[ 6 ]Tao S, Lin B. Water soluble organic in soil and sediment[J]. Water Research, 2000, 34:1751～1755.

[ 7 ]Kaschl A, Romheld V, Chen Y. Cadmium binding by fractions of dissolved organic matter and humic substances from municipal solid waste compost[J]. Journal of Environmental Quality,2002, 31: l885～1892.

[ 8 ]馬明廣，周敏，蔣煜峰，等. 不溶性腐植酸對(duì)重金屬離子的吸附研究[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2006，6（3）：68～71.

[ 9 ]Andrade F V, Mendonca E S, Silva I R, et al. Drymatter production and phosphorus accumulation by maize plants inresponse to the addition of organic acid in oxisols[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2007, 38（19/20）:2733～2745.

[ 10 ]劉振中，宋剛福. 水源水中腐殖酸的危害及去除方法 [J]. 江西科學(xué)，2006，8（24）：247～252.

[ 11 ]王亞軍，馬軍. 水體環(huán)境中天然有機(jī)質(zhì)腐殖酸研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，21（6）：1155～1165.