環(huán)境微塑料污染研究熱點(diǎn)與前沿
——基于VOSviewer和CiteSpace的數(shù)據(jù)可視化分析①

王磊

(東北師范大學(xué) 環(huán)境學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130117)

微塑料(microplastics)是一種新型的環(huán)境污染物，其造成的環(huán)境污染問題已引起了全世界的密切關(guān)注[1]。微塑料是指尺寸小于5 mm的塑料碎片或顆粒物，因其直徑小、數(shù)量多、降解周期長(zhǎng)等特性，可在環(huán)境中穩(wěn)定存在，并極易富集于生物體內(nèi)，對(duì)生物體造成影響[2]。近年來(lái)，媒體不斷報(bào)道微塑料的存在，特別是在海洋生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)有其廣泛的分布[3]，微塑料污染的影響涉及食物、河流、土壤、沉積物等方面[4-8]，關(guān)注環(huán)境當(dāng)中微塑料的污染狀況及其毒性效應(yīng)的研究等已經(jīng)成為一大熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。

目前，關(guān)于環(huán)境微塑料污染研究的文獻(xiàn)資料快速地增長(zhǎng)，研究涉及的內(nèi)容十分廣泛。關(guān)于環(huán)境當(dāng)中微塑料污染方面的研究綜述也不少，且此類研究多集中于微塑料的分布、分離與鑒定、毒性效應(yīng)、污染防治等方面[9-12]。這些研究結(jié)果對(duì)了解環(huán)境中微塑料的危害與防治等提供了重要的參考，但使用文獻(xiàn)綜述的傳統(tǒng)方法進(jìn)行文獻(xiàn)資料的總結(jié)與探討存在明顯的不足，綜述參考的價(jià)值往往取決于研究人員對(duì)參考文獻(xiàn)的總結(jié)，這也就造成了無(wú)法全面客觀地反映出研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)等重要內(nèi)容[13]，因此，采用科學(xué)的方法全面展現(xiàn)研究領(lǐng)域的發(fā)展及完整地進(jìn)行綜述是此類工作的重要內(nèi)容。

近年來(lái)，隨著文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)的可視化成了分析的重要途徑，在一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的不足。知識(shí)圖譜作為新興的文獻(xiàn)分析方法，因其具有處理文獻(xiàn)量大、直觀可視化、分析角度多樣、數(shù)據(jù)分析結(jié)果可信度高等優(yōu)點(diǎn)，已被大量研究者廣泛應(yīng)用[14]。其中知識(shí)圖譜軟件CiteSpace和VOSviewer是應(yīng)用較廣泛的兩款軟件，在聚類、可視化等內(nèi)容上具有一定的優(yōu)勢(shì)[15]，因此，本文選用VOSviewer和CiteSpace兩款軟件為分析工具，對(duì)2000年至今環(huán)境微塑料污染方面的文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與可視化分析，得到近20年間該研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)，以便為此后的相關(guān)研究提供參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)采集與處理

本文所使用的全部數(shù)據(jù)來(lái)源于Web of Science(WOS)核心數(shù)據(jù)庫(kù)與中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)全文數(shù)據(jù)庫(kù)。信息采集時(shí)間為2020年3月25日。在WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中，以微塑料為檢索詞進(jìn)行主題檢索，文獻(xiàn)類型選擇Article，時(shí)間范圍選擇2000年至今，精煉后共檢索出2349條相關(guān)文獻(xiàn)，每篇文獻(xiàn)檢索中包括文獻(xiàn)標(biāo)題、作者、摘要、關(guān)鍵詞、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容，全部選擇后導(dǎo)出并保存為文本。在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中，以微塑料污染為檢索詞進(jìn)行主題檢索，選擇2000年至今的文獻(xiàn)資料，共計(jì)檢索出340條相關(guān)文獻(xiàn)，每篇文獻(xiàn)中選擇文獻(xiàn)標(biāo)題、作者、摘要、關(guān)鍵詞、參考文獻(xiàn)后以Refworks格式導(dǎo)出并保存文獻(xiàn)資料。共檢索獲得2689篇文獻(xiàn)資料作為本文分析所需的基礎(chǔ)資料。

1.2 分析方法

本文使用VOSviewer(1.6.14版本)與CiteSpace(5.6.R3版本)進(jìn)行數(shù)據(jù)的可視化分析以及知識(shí)圖譜分析繪制。其中使用VOSviewer進(jìn)行數(shù)據(jù)的熱點(diǎn)標(biāo)簽可視化分析與關(guān)鍵詞共現(xiàn)密度可視化分析，使用CiteSpace進(jìn)行數(shù)據(jù)的關(guān)鍵詞頻次分析、研究前沿時(shí)區(qū)可視化分析與突現(xiàn)關(guān)鍵詞分析。

2 環(huán)境微塑料污染研究熱點(diǎn)與前沿

2.1 文獻(xiàn)數(shù)量與發(fā)表年度分析

對(duì)檢索獲得的文獻(xiàn)資料發(fā)表年份與數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其結(jié)果見圖1，環(huán)境微塑料污染發(fā)文數(shù)量隨年份的增加而增加，表明近年來(lái)環(huán)境微塑料污染越來(lái)越受到人們的關(guān)注，相關(guān)學(xué)者在該領(lǐng)域內(nèi)的研究成果逐年增加，反映出該領(lǐng)域的研究水平和發(fā)展程度不斷提升。對(duì)于該領(lǐng)域的研究工作，CNKI晚于WOS。2015年后CNKI中相關(guān)研究開始大量發(fā)展，且研究成果逐漸增加，而WOS在2011年后相關(guān)研究成果快速增長(zhǎng)。這說(shuō)明環(huán)境微塑料污染問題越來(lái)越受到國(guó)際社會(huì)的重視，更多學(xué)者開始進(jìn)行相關(guān)問題的研究，未來(lái)該領(lǐng)域相關(guān)研究成果會(huì)快速增加。

圖1 2005—2019年環(huán)境微塑料發(fā)文數(shù)量分布

2.2 關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)分析

關(guān)鍵詞作為論文主要內(nèi)容的概括以及其出現(xiàn)的頻次等于含有該關(guān)鍵詞的文獻(xiàn)總數(shù)，其出現(xiàn)的頻次越高，表明相關(guān)研究成果越多，研究?jī)?nèi)容的集中性就越強(qiáng)[14]。使用CiteSpace對(duì)2689篇文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，頻次排名前19的關(guān)鍵詞如表1所示。

表1 2000年至今環(huán)境微塑料污染研究領(lǐng)域高頻次關(guān)鍵詞

由表1可知，該領(lǐng)域微塑料是熱點(diǎn)關(guān)鍵詞，頻次達(dá)1478，說(shuō)明微塑料作為研究的主體，是該領(lǐng)域內(nèi)的重要目標(biāo)對(duì)象。其次WOS中的研究還集中在海洋環(huán)境(頻次523)與污染(頻次396)等內(nèi)容上，表明微塑料在海洋環(huán)境中的分布、危害等研究?jī)?nèi)容方面是目前的主要方向。而對(duì)于累積效應(yīng)、微塑料來(lái)源與生物危害等的研究還處在不斷發(fā)展的階段。

2.3 研究熱點(diǎn)分析

使用VOSviewer的關(guān)鍵詞共現(xiàn)功能對(duì)2689篇含有關(guān)鍵詞信息的文獻(xiàn)資料進(jìn)行處理，得到熱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽視圖(圖2)。圖中，節(jié)點(diǎn)圓越大，表明其關(guān)鍵詞詞頻越大；節(jié)點(diǎn)圓位置越靠近中心，表明其關(guān)鍵詞重要性越強(qiáng)[14]。由圖2a可知，WOS中，影響(effect)、區(qū)域(area)、沉積物(sediment)、 暴露(exposure)等是研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)或重要研究方向。CNKI中相關(guān)研究的熱點(diǎn)集中在微塑料、微塑料污染及其來(lái)源上(圖2b)。

圖2 2000年至今WOS(a)、CNKI(b)數(shù)據(jù)庫(kù)中環(huán)境微塑料污染研究熱點(diǎn)

利用VOSviewer的密度視圖功能進(jìn)行分析，得到2689篇文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞共現(xiàn)密度視圖(圖3)。由圖3a可知，WOS中相關(guān)研究中微塑料(microplastics)、海洋污染(marine pollution)、監(jiān)測(cè)(monitoring)、生物累積(bioaccumulation)等主題詞是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由圖3b可知，微塑料、土壤、沉積物、吸附、海洋微塑料等是CNKI中相關(guān)研究的熱點(diǎn)。

圖3 WOS(a)、CNKI(b)數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)關(guān)鍵詞共現(xiàn)密度

2.4 研究前沿分析

CiteSpace 軟件所擁有的關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析功能可定量與形象地表示不同研究熱點(diǎn)的熱度及其時(shí)間變遷規(guī)律，能直觀地反映出研究前沿的交互關(guān)系和演進(jìn)路徑[14]。使用CiteSpace的關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析功能，對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后得到圖4、表2。

圖4 環(huán)境微塑料研究前沿時(shí)區(qū)

表2 前33個(gè)突現(xiàn)關(guān)鍵詞

結(jié)合圖4與表2可知，該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)不斷更新，2000—2001年，環(huán)境微塑料研究處于研究初期，此階段研究主要集中在微塑料的分布、來(lái)源及污染情況等。2002—2006年，此時(shí)期并未出現(xiàn)具有突現(xiàn)性和高頻的關(guān)鍵詞，相關(guān)研究尚未進(jìn)一步開展。2007—2019年，相關(guān)研究不斷細(xì)化和深入，出現(xiàn)了大量的研究文獻(xiàn)資料，進(jìn)入了微塑料研究的增長(zhǎng)期，在此階段內(nèi)微塑料成為強(qiáng)度最高的關(guān)鍵詞，且沉積物、土壤、累積、分布和豐度等相關(guān)關(guān)鍵詞也是微塑料研究的焦點(diǎn)。利用CiteSpace的詞貢獻(xiàn)分析功能對(duì)所有文章中的標(biāo)引詞進(jìn)行聚類后得到研究前沿內(nèi)容，其包括海洋垃圾、海洋生物、微塑料分析法、一次性塑料制品、塑料顆粒等方面內(nèi)容的研究。此階段內(nèi)，相關(guān)研究不僅僅局限于環(huán)境微塑料的來(lái)源以及分布等污染物本身的特性方面的研究?jī)?nèi)容，研究范圍還拓展到生物體、食物鏈、生態(tài)系統(tǒng)等不同層次上的研究，微塑料在環(huán)境當(dāng)中的遷移轉(zhuǎn)化、不同介質(zhì)中的分布、生物累積等內(nèi)容開始發(fā)展，相關(guān)研究開始關(guān)注于微塑料污染治理、分布情況的拓展、生物效應(yīng)等方面的研究工作[16]。就目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，環(huán)境微塑料污染的相關(guān)研究仍會(huì)以較快的速度發(fā)展，不斷拓展其研究?jī)?nèi)容與研究方向，隨著研究的不斷深入，對(duì)于環(huán)境當(dāng)中微塑料污染的了解也會(huì)不斷地深入，其在生物圈當(dāng)中的行為以及生物效應(yīng)等方面的內(nèi)容也會(huì)不斷得到豐富。

3 結(jié)語(yǔ)

環(huán)境微塑料污染問題是全球密切關(guān)注的環(huán)境問題之一，基于VOSviewer 和 CiteSpace的知識(shí)圖譜可視化功能，分析2000年至今環(huán)境微塑料污染領(lǐng)域發(fā)表的研究成果得到：發(fā)文量隨著年份增加呈顯著增長(zhǎng)；通過(guò)VOSviewer對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行分析后得到，微塑料、海洋環(huán)境、區(qū)域污染狀況、微塑料的影響、監(jiān)測(cè)、生物攝入累積、微塑料溯源等主題詞是本領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)；使用CiteSpace特有的時(shí)區(qū)圖譜分析及突現(xiàn)關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)功能分析得到，淡水、塑料制品、海洋污染、海洋垃圾與海洋生物效應(yīng)等是目前該領(lǐng)域的研究前沿內(nèi)容。未來(lái)環(huán)境微塑料污染研究的重點(diǎn)方向：海洋、淡水等水體當(dāng)中微塑料污染現(xiàn)狀；環(huán)境微塑料污染的來(lái)源與分布監(jiān)測(cè)；生物體內(nèi)微塑料累積與毒性效應(yīng)；微塑料在食物鏈、生態(tài)系統(tǒng)中的傳遞富集與生態(tài)效應(yīng)及危害。