基于Citespace軟件的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)圖譜分析

祝 薇,向雪琴,侯麗朋,王保盛,唐立娜

1 中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所城市環(huán)境與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廈門 361021 2 中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049

由于全球城市化的不斷發(fā)展,生態(tài)環(huán)境日趨惡化、各種突發(fā)環(huán)境事件、生態(tài)問題層出不窮,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的危害及其不確定性對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境造成巨大威脅。20世紀(jì)80年代后,產(chǎn)生了“風(fēng)險(xiǎn)管理”這一全新的環(huán)境政策,著重權(quán)衡風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別與減少風(fēng)險(xiǎn)的成本[1]。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究因能為風(fēng)險(xiǎn)管理提供有效的理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)而得到迅速發(fā)展,相關(guān)文獻(xiàn)大量涌現(xiàn)。環(huán)境管理和決策的需要推動(dòng)了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,研究主題、視角、方法日益豐富,很有必要對(duì)整個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究領(lǐng)域進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析。

目前,國內(nèi)外對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的綜述多集中在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)部分,一種是理論和方法綜述,如生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)內(nèi)涵及方法研究[2-3]、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究進(jìn)展[4-5],生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的模型和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[6-7]等;一種是對(duì)城市[8-10]、景觀[11]、流域[12]、海岸帶[13]、礦區(qū)[14]、農(nóng)藥[15]、個(gè)人護(hù)理用品[16]等具體專題部分的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究進(jìn)展。這些綜述各有側(cè)重,對(duì)于具體研究方向上的深入挖掘發(fā)揮了重要作用。但要了解當(dāng)前生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究現(xiàn)狀,前沿?zé)狳c(diǎn)和主題演進(jìn),則需從宏觀的研究領(lǐng)域范疇開展。

面對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究多學(xué)科交叉的海量研究文獻(xiàn),定量與定性相結(jié)合的可視化綜述可以對(duì)研究領(lǐng)域進(jìn)行更加全面、精準(zhǔn)的分析。引文分析軟件Citespace著眼于挖掘文獻(xiàn)大數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的潛在知識(shí),能對(duì)一定時(shí)期內(nèi)某一學(xué)科或研究領(lǐng)域的全部文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析[17]。國內(nèi)學(xué)者已將其應(yīng)用于西方經(jīng)濟(jì)地理學(xué)[18]、海綿城市[19]、心理測量學(xué)[20]、生態(tài)補(bǔ)償[21]、生態(tài)安全[22]等多個(gè)研究領(lǐng)域的分析。本文運(yùn)用Citespace軟件,對(duì)1980—2017年間Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫中收錄的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行全面梳理,旨在清晰、直觀地展示該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)趨勢、主題演進(jìn)、研究概況,為未來的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究提供有益的參考及啟示。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本文所使用的數(shù)據(jù)來源于Web of Science核心合集,數(shù)據(jù)采集時(shí)間為2017年11月25日,檢索條件是:標(biāo)題為ecological risk或ecological risks,時(shí)間段為“1980—2017”年,共檢索得2304篇文獻(xiàn)。

利用Citespace軟件,對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的熱點(diǎn)趨勢,主題演進(jìn),主要研究力量等進(jìn)行文獻(xiàn)可視化分析。Citespace是在科學(xué)計(jì)量學(xué)、數(shù)據(jù)可視化背景下逐漸發(fā)展起來的一款引文可視化分析軟件,能夠直觀的展示每個(gè)節(jié)點(diǎn)在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的位置與大小,通過不同的功能選擇,分析相關(guān)領(lǐng)域研究文獻(xiàn)的來源地區(qū)、研究學(xué)者、研究熱點(diǎn)及其演變情況[23]。

2 結(jié)果及分析

2.1 發(fā)文數(shù)量時(shí)間分布

發(fā)文數(shù)量的時(shí)間變化可以反映該研究領(lǐng)域的發(fā)展速度。國際生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的發(fā)文數(shù)量經(jīng)歷了緩慢增長-平穩(wěn)增長-迅速增長3個(gè)階段,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究不斷受到國內(nèi)外學(xué)者們的重視(圖1)。20世紀(jì)90年代以前,國際上主要關(guān)注環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),從20世紀(jì)80年代起,逐漸將研究熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。Web of Science核心合集中,在1980—1990年間發(fā)文數(shù)量均在10篇以下,處于提出問題,形成基本概念的階段。此后20年文獻(xiàn)數(shù)量平穩(wěn)增長,理論奠基基本完成,大量實(shí)證研究發(fā)表。到2010年后,突破100篇,2016年達(dá)到最高點(diǎn)206篇,這期間來源于中國的文獻(xiàn)明顯增多,與中國在2011年出臺(tái)的 《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》中強(qiáng)調(diào)“加強(qiáng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控”的背景相吻合。

圖1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的發(fā)文數(shù)量(1980—2017)Fig.1 The number of published papers on ecological risk research from 1980 to 2017

2.2 研究熱點(diǎn)及趨勢

Citespace的時(shí)區(qū)演化圖能直觀反映不同時(shí)間階段某一領(lǐng)域的研究前沿及其衍生關(guān)系,進(jìn)而對(duì)未來的發(fā)展方向作出合理的預(yù)測[19]。關(guān)鍵詞是對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容和主題的濃縮與概括,對(duì)整個(gè)領(lǐng)域的高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行分析,可探究該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與前沿。具有突現(xiàn)性的關(guān)鍵詞,是在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)頻次變化率高的詞,可以反映研究趨勢。繪制生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)演化圖(圖2),據(jù)屬性表整理出各時(shí)期具有突現(xiàn)性和高頻的關(guān)鍵詞信息表(表1)。

20世紀(jì)80年代,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究處于人體健康評(píng)價(jià)階段,針對(duì)極小尺度的評(píng)價(jià)對(duì)象[11],這段時(shí)間沒有出現(xiàn)具有突現(xiàn)性和高頻的關(guān)鍵詞,相關(guān)的理論方法尚未達(dá)成共識(shí),標(biāo)準(zhǔn)化。

圖2 熱點(diǎn)關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)演化圖Fig.2 The time-zone view of hot keywords節(jié)點(diǎn)大小和頻次成正比;圖譜顏色從藍(lán)到橙代表時(shí)間的推進(jìn),節(jié)點(diǎn)年輪圈上的顏色對(duì)應(yīng)時(shí)間色譜。大紅色圈層表示節(jié)點(diǎn)具有突現(xiàn)性,即在相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)頻次變化率高,一定程度上代表研究方向的轉(zhuǎn)變。Citespace設(shè)置:Node Types: Keyword; Selection Criteria: Top10%; 其余采用默認(rèn)設(shè)置

20世紀(jì)90年代關(guān)注生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基本概念、理論方法,是該領(lǐng)域的奠基時(shí)期。1992年,USEPA將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)定義為“評(píng)價(jià)因暴露于一個(gè)或多個(gè)脅迫性刺激而發(fā)生不利生態(tài)效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)”,并提出了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架,被普遍接受。“生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)”在1992年成為關(guān)注焦點(diǎn),突現(xiàn)性和頻次均最大(圖2,表1),是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究領(lǐng)域最關(guān)鍵且經(jīng)久不衰的研究熱點(diǎn)?！氨┞丁薄绊憫?yīng)”過程是重要的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)要素,早期的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序中通常需要對(duì)其進(jìn)行描述和評(píng)價(jià);生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)源于“風(fēng)險(xiǎn)管理”這一環(huán)境政策,風(fēng)險(xiǎn)管理是根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果,采取適當(dāng)?shù)墓芾泶胧﹣斫档突蛳L(fēng)險(xiǎn),以保護(hù)人體健康與生態(tài)系統(tǒng)的安全[24];在對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定義時(shí)多會(huì)涉及“不確定性”,為使評(píng)價(jià)結(jié)果更為可靠,“不確定性”分析需貫穿整個(gè)評(píng)價(jià)階段;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的定量化需要構(gòu)建相關(guān)“模型”,如概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型等;以上熱點(diǎn)關(guān)鍵詞均側(cè)重于對(duì)理論方法的完善。其余關(guān)鍵詞為:毒性、生態(tài)毒理學(xué)、化學(xué)、人口、魚、重金屬、殺蟲劑、水、土壤、沉積物,可以看出,這段時(shí)間的研究多從生態(tài)毒理學(xué)角度,分析環(huán)境中污染物,特別是化學(xué)污染物的毒性,探索對(duì)人體健康損害的早期檢測指標(biāo)和生物標(biāo)記物(如:魚)[25],評(píng)定人類健康的潛在危害。

表1 高頻和具有突現(xiàn)性的關(guān)鍵詞信息表

高頻關(guān)鍵詞為每年頻次靠前的關(guān)鍵詞,中間一列為高頻詞匯中具有突現(xiàn)性的關(guān)鍵詞

進(jìn)入21世紀(jì),研究內(nèi)容不斷細(xì)化和深入,出現(xiàn)大量實(shí)證研究文獻(xiàn),進(jìn)入生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的穩(wěn)定成長期,發(fā)文數(shù)量逐年上升(圖1)。過去簡單用污染物的總量來衡量污染程度,而實(shí)際上只有被生物吸收利用的部分才是衡量污染程度的有效部分,因而,在這個(gè)階段“生物可利用性”成為頻次急劇增長的熱點(diǎn)(表1)。在風(fēng)險(xiǎn)受體的選擇上,從對(duì)人類健康、個(gè)體、種群的關(guān)注,擴(kuò)大到對(duì)“生態(tài)系統(tǒng)”、“環(huán)境”、“區(qū)域”的風(fēng)險(xiǎn)研究?！拔廴尽薄肮芾怼币廊皇茄芯繜狳c(diǎn)。在中國政府2007年提出建設(shè)生態(tài)文明的背景下,中國與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的研究成果層出不窮,中國作為關(guān)鍵詞出現(xiàn)高達(dá)162次。其余熱點(diǎn)關(guān)鍵詞較90年代更為細(xì)化,如風(fēng)險(xiǎn)源從重金屬到痕量金屬。

2010年后,伴隨著新的理論和技術(shù)突破,出現(xiàn)了新的研究熱點(diǎn),進(jìn)入拓展期。空間分布、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、城市土壤、源解析、海洋沉積物等關(guān)鍵詞均在目前引起了廣泛關(guān)注(圖2,表1)。RS和GIS等新技術(shù)和新方法加強(qiáng)了對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)“空間分布”的描述與現(xiàn)象的可視化表達(dá),GIS的空間關(guān)聯(lián)和分析技術(shù),與生態(tài)模型,改進(jìn)算法相結(jié)合,為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的定量化評(píng)價(jià)和行管模型的建立提供了更加快速、準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)可行的方法[26]?，F(xiàn)有研究將“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”作為評(píng)價(jià)終點(diǎn)引入到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中,從人類福祉角度結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)過程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)表征可極大提高評(píng)價(jià)的時(shí)效性[27]。隨著城市化的發(fā)展,經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、自然耦合的城市生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究視野,成為新的研究熱點(diǎn),因而“城市土壤”的出現(xiàn)頻次快速增加。此外,“海洋沉積物”“廢水”“農(nóng)業(yè)土壤”也是同期的風(fēng)險(xiǎn)受體焦點(diǎn)。由對(duì)“脆弱性”的關(guān)注,可以看出該領(lǐng)域的研究不僅強(qiáng)調(diào)外來風(fēng)險(xiǎn)源的干擾,也開始重視風(fēng)險(xiǎn)受體自身結(jié)構(gòu)等內(nèi)在屬性。值得一提的是,“人類健康風(fēng)險(xiǎn)”“健康風(fēng)險(xiǎn)”繼20世紀(jì)80年代后,再一次成為研究熱點(diǎn),生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究最終還是要致力于對(duì)人類健康的保護(hù)。

2.3 研究主題

進(jìn)行文獻(xiàn)共被引分析的前提假設(shè)是:同一篇論文的參考文獻(xiàn)(即共被引參考文獻(xiàn))間會(huì)秉承同一研究脈絡(luò)或有著類似研究主題,因此對(duì)原始數(shù)據(jù)的參考文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聚類,可得到細(xì)分的研究主題。導(dǎo)入2304篇文獻(xiàn),共65840篇被引參考文獻(xiàn),對(duì)其進(jìn)行聚類,從所引文獻(xiàn)的標(biāo)題中提取術(shù)語為聚類命名,并以時(shí)間線視圖呈現(xiàn)(圖3)。由于聚類較多,圖3僅顯示聚類中文獻(xiàn)數(shù)量大于25的主題。

Citespace根據(jù)圖譜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和聚類清晰度計(jì)算出模塊值Q和平均輪廓值S兩個(gè)指標(biāo),用來評(píng)判繪圖效果。Modularity Q值在0.4—0.8視為符合要求的圖譜,本圖譜中Q值達(dá)0.9382,即網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分顯著。聚類內(nèi)部相似程度的指標(biāo)Silhouette 為0到1之間的小數(shù),數(shù)值越大,相似度越高。表2中的聚類S值均接近1,即各聚類內(nèi)部的研究主題明確;而圖3的Mean Silhouette僅為0.2531,表明生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的內(nèi)容廣泛,主題豐富,各聚類間的相似度較低。對(duì)研究主題進(jìn)行分類,分為風(fēng)險(xiǎn)源,理論方法,風(fēng)險(xiǎn)受體3個(gè)主題集群。結(jié)合圖3、表2及文獻(xiàn)閱讀,對(duì)各主題集群的演化路徑做一個(gè)梳理。

圖3 文獻(xiàn)共被引聚類時(shí)間線圖Fig.3 The time-line view of co-cited literature cluster聚類的顏色對(duì)應(yīng)上方時(shí)間色譜;Citespace設(shè)置: Node Types: Cited Reference; Selection Criteria: Top10%; links: Dice; 其他采用默認(rèn)設(shè)置

主題集群Community編號(hào)Rank聚類主題Theme聚類大小Size聚類輪廓值Silhouette重要文獻(xiàn)Important literature風(fēng)險(xiǎn)源Risk source#0重金屬污染1020.894Li, RY(2015)[28]#3ddt相關(guān)污染物570.998Wang, Y (2013)[29]#13多環(huán)芳烴330.942Feng, CL (2009)[30]理論方法#1生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架730.951Van den Brink, PJ (2013)[31]Theory method#2生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)表征590.873Kaufman, CA (2007)[32]#4生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)550.956Gentile, JH (2000)[33]#7概率水生生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)450.904Rand, GM (2010)[34]#8模型結(jié)構(gòu)440.945Ferson, S (1996)[35]#5分布特征510.9Guo, GH (2012)[36]#10底棲生物多樣性370.957Preston, BL (2002)[37]風(fēng)險(xiǎn)受體Risk receptor#6典型發(fā)展中城市510.971Xue, BM (2013)[38]#9大型河流水庫410.981Sample, BE (1999)[39]#11不同土地利用土壤340.993Islam, MS (2015)[40]#12灌河口330.956He, XR (2014)[41]#14污染土壤330.907Wu, YG (2010)[42]#15大型水生植物為主的湖泊261Zhang, LL (2014)[43]

風(fēng)險(xiǎn)源分為自然風(fēng)險(xiǎn)源和人為風(fēng)險(xiǎn)源。前者主要是臺(tái)風(fēng)、地震等突發(fā)型災(zāi)害,其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)側(cè)重于估算風(fēng)險(xiǎn)源發(fā)生的概率、強(qiáng)度,評(píng)價(jià)危險(xiǎn)性,劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí);還有全球氣候變化,水土流失等與人類活動(dòng)密切相關(guān)的緩發(fā)型風(fēng)險(xiǎn)源。人為風(fēng)險(xiǎn)源包括化學(xué)污染物、重金屬、城市化進(jìn)程、國際旅游和貿(mào)易導(dǎo)致的外來物種與病原菌入侵等[44]。對(duì)于人為污染物,早期研究多從生態(tài)毒理學(xué)角度分析其毒性對(duì)健康的影響。相比自然風(fēng)險(xiǎn)源,目前更關(guān)注人為活動(dòng)引起的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。重金屬污染和持久性有機(jī)污染物是最受關(guān)注的風(fēng)險(xiǎn)源類型(表2),因能在環(huán)境中長時(shí)間存在而具有更大的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。城市化進(jìn)程等復(fù)合風(fēng)險(xiǎn)源的出現(xiàn),表明生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)不再局限于單一風(fēng)險(xiǎn)源,發(fā)展為多重風(fēng)險(xiǎn)源,多脅迫因子。

理論方法主要圍繞生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)展開。荷蘭、美國、澳大利亞、新西蘭、英國、加拿大等國家都曾致力于構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架[45]。最終USEPA在1992年提出的框架被普遍接受,從而推動(dòng)了整個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。該框架將評(píng)價(jià)過程分為問題表述、分析、風(fēng)險(xiǎn)表征三步,風(fēng)險(xiǎn)表征是指將評(píng)價(jià)結(jié)果以一定的方式組織成表格、圖片、報(bào)告等材料,供管理者制定相關(guān)環(huán)境政策。確定評(píng)價(jià)程序后,構(gòu)建模型方法是定量化評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。目前已取得一系列成果,如在微觀的污染物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)上主要有:潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法、地累積指數(shù)法、內(nèi)梅羅指數(shù)法、等;宏觀生態(tài)功能的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法主要有:相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型、3MRA模型、景觀生態(tài)分析法等。早期對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的研究最為豐富,較陸地生態(tài)系統(tǒng)成熟,圖3、表2中出現(xiàn)的概率水生生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、底棲生物多樣性驗(yàn)證了這一點(diǎn)。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的理論、框架、模型逐漸成熟,全面綜合的評(píng)價(jià)不僅包括風(fēng)險(xiǎn)的概率、強(qiáng)度,還兼顧時(shí)空分布特征。

20世紀(jì)90年代初,美國科學(xué)家Joshua Lipton等提出,環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的最終受體不僅限于人類,還包括生態(tài)系統(tǒng)要素。逐步在人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上演進(jìn)為以生態(tài)系統(tǒng)及其組分為風(fēng)險(xiǎn)受體的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)概念。風(fēng)險(xiǎn)受體的尺度不斷擴(kuò)大,已由個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)發(fā)展到區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的階段,如從水生生物到湖泊、河流、河口、海岸帶再到整個(gè)流域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),由單一風(fēng)險(xiǎn)受體發(fā)展到多種風(fēng)險(xiǎn)受體。除了以土壤、水體為環(huán)境介質(zhì)的自然風(fēng)險(xiǎn)受體,城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)也越來越受關(guān)注(圖3,表2)。城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有大尺度、綜合性、社會(huì)自然經(jīng)濟(jì)耦合、人為干擾強(qiáng)等復(fù)雜特點(diǎn),邊界界定也與一般區(qū)域不同[8]。隨著城市化的發(fā)展,對(duì)可持續(xù)城市建設(shè)的需要,城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的原理和方法研究將成為焦點(diǎn)。

2.4 主要研究力量分析

2.4.1 主要研究國家(或地區(qū))

美國在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究領(lǐng)域,發(fā)文數(shù)量最多(720篇),中心度0.56,突現(xiàn)性133.38, 3項(xiàng)指標(biāo)均遠(yuǎn)超過其他國家,表明美國奠定了該領(lǐng)域的研究基礎(chǔ),在理論和研究創(chuàng)新上發(fā)揮過重要作用,影響深遠(yuǎn)。中國起步較晚,但發(fā)展迅速,發(fā)文量居第二,這得益于中國政府對(duì)生態(tài)文明建設(shè)的重視;中心性0.13,可見中國在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究上發(fā)表的相關(guān)論文具有一定的影響力(圖4,表3)。發(fā)文量居前十的國家中,美國(1992年)、荷蘭(1989年)、德國(1995年)、加拿大(1991年)、英國(1995年)等在20世紀(jì)90年代都先后提出了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理框架[45],在該領(lǐng)域起步較早。

圖4 國家合作網(wǎng)絡(luò)圖譜Fig.4 The network map of national cooprtation節(jié)點(diǎn)大小與發(fā)文量成正比;外圈用紫色圓環(huán)標(biāo)注表示該節(jié)點(diǎn)有較大中心度(不小于0.1),是圖譜中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn);突現(xiàn)性表征節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的研究內(nèi)容在短時(shí)間內(nèi)頻次變化率高,相應(yīng)的年輪圈層變?yōu)榇蠹t色。Citespace設(shè)置:Node Types: Country; Selection Criteria: Top50; Pruning: Pathfinder; 其他均采用默認(rèn)設(shè)置

國家Country發(fā)文量/篇Publications中心度Centrality突現(xiàn)性Burst國家Country發(fā)文量/篇Publications中心度Centrality突現(xiàn)性Burst美國(USA)7200.56133.38日本(JAPAN)650.034.01中國(PEOPLES R CHINA)5960.1319.83德國(GERMANY)620.12加拿大(CANADA)1850.1315.56意大利(ITALY)520.118.54英國(ENGLAND)1240.21西班牙(SPAIN)470.063.69荷蘭(NETHERLANDS)840.074.82發(fā)文量平均值Mean number of publica-tions2.304澳大利亞(AUSTRALIA)760.07發(fā)文量方差Variance of publications100.407

2.4.2 主要研究機(jī)構(gòu)分析

在發(fā)文量TOP10的機(jī)構(gòu)中,中國機(jī)構(gòu)占了7家,中國科學(xué)院(Chinese Acad Sci)135篇,北京師范大學(xué)(Beijing Normal Univ)61篇,北京大學(xué)(Peking Univ)31篇,中國科學(xué)院大學(xué)(Univ Chinese Acad Sci)30篇,中國環(huán)境科學(xué)研究院(Chinese Res Inst Environm Sci)30篇,南京大學(xué)(Nanjing Univ)30篇,中國海洋大學(xué)(Ocean Univ China)19篇。美國環(huán)保局(US EPA)92篇位居第二,美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge Natl Lab)15篇居第十位。荷蘭瓦格寧根大學(xué)研究中心(Univ Wageningen & Res Ctr)18篇居第九位(圖5)。結(jié)合表1,中國在該領(lǐng)域發(fā)文總量居世界第二,但研究力量主要集中在上述七個(gè)機(jī)構(gòu)中。而美國在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域中,美國環(huán)保局占主導(dǎo)地位,其余研究力量較為分散。中心度在0.1以上的機(jī)構(gòu)有五個(gè),依然是來自于中美荷:中國科學(xué)院0.38,荷蘭瓦格寧根大學(xué)0.14,北京師范大學(xué)0.12,美國環(huán)保局0.11,荷蘭瓦格寧根大學(xué)研究中心0.1。荷蘭瓦格寧根大學(xué)的發(fā)文量雖然只有6篇,但具有較高的中心性,可見其所發(fā)表論文具有重要學(xué)術(shù)價(jià)值。

圖5 機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜Fig.5 The network map of institutional cooprtation節(jié)點(diǎn)大小與發(fā)文量成正比;Citespace設(shè)置:Node Types: Institution; Selection Criteria: Top50; 其他均采用默認(rèn)設(shè)置

2.4.3 關(guān)鍵作者及其代表文獻(xiàn)

在文獻(xiàn)計(jì)量中,通常采用普賴斯定律確定的最低發(fā)文數(shù)作為核心作者候選人入選標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)文數(shù)量能反映作者的科研產(chǎn)出能力,但忽視了發(fā)文質(zhì)量,不能有效的反映其學(xué)術(shù)影響力。被引頻次的高低可以更準(zhǔn)確客觀的表征作者的學(xué)術(shù)地位。關(guān)鍵作者發(fā)表的重要文獻(xiàn),通常是具有基礎(chǔ)性,奠基性的經(jīng)典文獻(xiàn),在領(lǐng)域內(nèi)具有關(guān)鍵作用或轉(zhuǎn)折意義。因此,本文繪制作者共被引網(wǎng)絡(luò)知識(shí)圖譜(圖6),綜合共被引頻次,突現(xiàn)性,半衰期這3個(gè)能反映作者在研究領(lǐng)域地位的指標(biāo),選取生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究領(lǐng)域的關(guān)鍵作者(表4),并簡要闡述排名靠前的關(guān)鍵作者代表文獻(xiàn)。

圖6 作者共被引時(shí)區(qū)視圖Fig.6 The time-zone view of co-cited author為使圖譜清晰,僅顯示共被引頻次大于80的作者,匿名作者不做分析,重復(fù)出現(xiàn)的作者只顯示一次。節(jié)點(diǎn)大小與共被引頻次成正比。Citespace設(shè)置:Node Types: Cited Author; Selection Criteria: Top50; 其他均采用默認(rèn)設(shè)置

序號(hào) Rank12345678910作者AuthorSuter GWHakanson LLong ERUSEPAChapman PMMacdonald DDLandis WGSolomon KRForbes VEMuller G共被引頻次Co-cited frequency27026116816116111594928381突現(xiàn)性 Burst8.4754.4826.3624.9622.497.3827.42半衰期 Half-life1411171514151113144

節(jié)點(diǎn)最大的是Suter GW 和Hakanson L(圖6)。Suter GW在1993年出版了《Ecological Risk Assessment》,2011年又更新了第二版。作者詳細(xì)闡述了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(ERA)的理論、框架和實(shí)踐過程。對(duì)ERA進(jìn)行定義,探討重要概念如不確定性、尺度、暴露分析、風(fēng)險(xiǎn)表征等;從對(duì)化學(xué)污染的評(píng)價(jià)擴(kuò)展到其他脅迫因子,介紹不同ERA實(shí)踐的過程。作為該領(lǐng)域的權(quán)威專著,為后來的研究奠定了理論基礎(chǔ),影響深遠(yuǎn)。此外,在期刊上也發(fā)表了大量論文,如在1990年就開展了景觀尺度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,被廣泛引用[46]。Hakanson L在1980年提出了潛在生態(tài)危害指數(shù)法,是目前最為常用的評(píng)價(jià)重金屬污染程度的方法之一[47-49]。理論方法上的創(chuàng)新使他不僅被引頻次高同時(shí)也是突現(xiàn)性最大的作者。

USEPA是美國環(huán)境保護(hù)局(United States Environmental Protection Agency),作為機(jī)構(gòu)作者,在1992年公布ERA框架,1996年提出ERA準(zhǔn)則(Guidelines for Ecological Risk Assessment),1998年4月通過了ERA準(zhǔn)則,敘述了ERA的一般原理、方法、程序。逐步完善準(zhǔn)則的過程也代表了ERA研究的發(fā)展歷程,其研究方向從傳統(tǒng)的人類健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估擴(kuò)展到包括氣候變化、生物多樣性喪失、多種化學(xué)品對(duì)生物影響的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[24]。目前,許多國家都用該準(zhǔn)則來指導(dǎo)本國化學(xué)品和農(nóng)藥的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

Long ER、Macdonald DD、Chapman PM均關(guān)注沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)(SQG),以此評(píng)價(jià)沉積物中重金屬、化學(xué)污染物的毒性效應(yīng),開展實(shí)證研究,或評(píng)述各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)[50-53]。Chapman PM還介紹了證據(jù)權(quán)重法的應(yīng)用,討論了重點(diǎn)用于沉積物質(zhì)量評(píng)估的證據(jù)權(quán)重法問題及框架[54]。證據(jù)權(quán)重法是現(xiàn)存唯一的可為沉積物環(huán)境質(zhì)量狀況提供確定性結(jié)論的方法[55]。Landis WG于1997年提出相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)模型,是一種對(duì)區(qū)域復(fù)合壓力風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,諸多研究證明了其實(shí)用性[56-57]。Muller G提出了地累積指數(shù)法。該方法不但考慮了人為污染因素和環(huán)境地球化學(xué)對(duì)背景值的影響, 還考慮了由于自然成巖作用可能引起的背景值的變動(dòng)的影響,因此常被用來分析土壤重金屬污染的評(píng)價(jià)[58]。

綜上,關(guān)鍵作者通常對(duì)研究領(lǐng)域的理論和方法有創(chuàng)新,對(duì)研究領(lǐng)域的發(fā)展有突出貢獻(xiàn)。高被引作者關(guān)注的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)、重金屬污染、潛在生態(tài)危害指數(shù)法、證據(jù)權(quán)重法、地累積指數(shù)法、相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)模型等也是領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。

3 結(jié)論與展望

本文基于Citespace知識(shí)圖譜對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)文時(shí)間分布、研究熱點(diǎn)及趨勢、研究主題、主要研究國家(或地區(qū))/機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵作者等進(jìn)行全面分析。發(fā)現(xiàn):

國際生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的發(fā)文數(shù)量經(jīng)歷了緩慢增長-平穩(wěn)增長-迅速增長3個(gè)階段。歐美國家、學(xué)者逐步建立了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的理論框架、模型方法,奠定了該領(lǐng)域的研究基礎(chǔ),其中美國占主導(dǎo)地位,Suter GW、Hakanson L、USEPA等關(guān)鍵作者具有突出貢獻(xiàn)。中國起步較晚但發(fā)展迅速,發(fā)文數(shù)量居第二,中國科學(xué)院等機(jī)構(gòu)研究力量世界領(lǐng)先,得益于中國政府對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的支持。

從1980—2017近40年的時(shí)間里,研究熱點(diǎn)不斷發(fā)生變化:從20世紀(jì)90年代關(guān)注“生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、毒性、模型、重金屬、沉積物、暴露等”等的基本概念、理論方法的奠基時(shí)期,到2000—2010年關(guān)注“污染、中國、生物可利用性、表面沉積物、管理、痕量金屬”等的成長期,再到2010年后關(guān)注“空間分布、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、城市土壤、源解析、海洋沉積物”等的拓展期,研究尺度從極小尺度的人類健康擴(kuò)大到區(qū)域生態(tài)系統(tǒng),研究內(nèi)容不斷細(xì)化深入,隨著新的理論和技術(shù)突破,研究方法、角度日益豐富。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)始終是領(lǐng)域內(nèi)最關(guān)鍵的研究熱點(diǎn)。

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的理論方法從確定評(píng)價(jià)的程序框架,到構(gòu)建各種定量的評(píng)價(jià)模型逐步完善。最初局限在用生態(tài)毒理學(xué)的方法評(píng)價(jià)污染物對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)的影響,目前開展的綜合評(píng)價(jià)兼顧風(fēng)險(xiǎn)的概率、強(qiáng)度、時(shí)空分布特征和源解析等。由單一風(fēng)險(xiǎn)源、風(fēng)險(xiǎn)受體、小尺度的評(píng)價(jià)演化為多種風(fēng)險(xiǎn)源、多種風(fēng)險(xiǎn)受體的大尺度綜合評(píng)價(jià),在評(píng)價(jià)中,不僅關(guān)注外來的脅迫,亦考慮風(fēng)險(xiǎn)受體本身的空間結(jié)構(gòu)、脆弱性等自身屬性。當(dāng)前學(xué)界更關(guān)注人為活動(dòng)引起的風(fēng)險(xiǎn)源及人類干擾強(qiáng)烈的風(fēng)險(xiǎn)受體,如重金屬污染、持久性有機(jī)污染和城市、區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)。

迄今,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的理論框架,模型方法已有相當(dāng)豐富的研究成果,綜合前文的分析結(jié)果,認(rèn)為未來的研究應(yīng)關(guān)注以下幾方面:

(1)建立長期觀測的環(huán)境數(shù)據(jù)庫,依托環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的在線生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理平臺(tái)。目前多關(guān)注靜態(tài)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀,如污染物在某一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的濃度、含量、分布等,而生態(tài)系統(tǒng)的格局、過程、功能處在動(dòng)態(tài)的變化中,還需利用環(huán)境大數(shù)據(jù),GIS、RS等工具構(gòu)建動(dòng)態(tài)模型,模擬預(yù)測風(fēng)險(xiǎn)的遷移路徑、未來的時(shí)空分布變化等。集生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、模擬、預(yù)測、預(yù)警于一體的大數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng),將極大提高環(huán)境管理和決策水平。

(2)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源的辨識(shí)既要考慮外來的脅迫,還要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)受體本身進(jìn)行脆弱性、易損性分析,尤其是生態(tài)脆弱區(qū)。在評(píng)價(jià)終點(diǎn)的選擇上,可更加關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),景觀空間格局等角度。未來應(yīng)充分了解多風(fēng)險(xiǎn)源,多脅迫因子,多暴露途徑,多風(fēng)險(xiǎn)受體之間的多重生態(tài)效應(yīng),通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源的源解析、空間分布、多種風(fēng)險(xiǎn)源之間的復(fù)合效應(yīng)深入分析,探究風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的過程、機(jī)制。

(3)伴隨城市化進(jìn)程的加快,人口和產(chǎn)業(yè)聚集帶來的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)成為制約可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素,需加強(qiáng)對(duì)城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的研究。城市是社會(huì)-自然-經(jīng)濟(jì)復(fù)合的生態(tài)系統(tǒng),涵蓋諸多要素。風(fēng)險(xiǎn)源及風(fēng)險(xiǎn)受體多元化、行政邊界的確定、內(nèi)部功能分區(qū)的空間異質(zhì)性等復(fù)雜特點(diǎn)使得城市生態(tài)系統(tǒng)無法沿用一般區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法,構(gòu)建適用的城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架和模型方法將是未來的研究熱點(diǎn)。