基于CiteSpace的中國河流水質(zhì)評價研究熱點和趨勢分析

馮浩乾 鄧欣 汪興中

摘 要：以CNKI數(shù)據(jù)庫中1980至2019年9月的487篇文獻為原始數(shù)據(jù)，基于文獻計量學(xué)分析方法，利用CiteSpace軟件探究中國河流水質(zhì)評價研究現(xiàn)狀及趨勢。結(jié)果表明：中國河流水質(zhì)評價研究的發(fā)文量總體呈上升趨勢，作者之間合作關(guān)系弱，綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法、模糊綜合評價法、綜合污染指數(shù)法、主成分分析法等水質(zhì)評價方法是中國河流水質(zhì)評價的研究熱點，中國河流水質(zhì)評價研究往改善水體黑臭狀況和進行水質(zhì)監(jiān)測研究方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)評價;文獻計量分析;可視化分析;研究熱點;中國河流

中圖分類號 X824文獻標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）15-0150-04

Abstract：A total of 487 articles published in the CNKI databases from 1980 to September 2019 were analyzed using bibiometric analysis with Citespace software. The aim of the study was to make a knowledge map about Chinese river water quality assessment research to explore the research status and perspectivesin this area. The results showed that the number of papers published aboutChinese river water quality assessment research was on the growing stage;the cooperation between authors was weak;water quality assessment methods such as comprehensive water quality identification index， fuzzy comprehensive evaluation， comprehensive pollution index and principal component analysis were the hot spots of river water quality assessmentin China;the research trend of river water quality assessment in China was to develop the malodorous black water improvement and monitoring research which is beneficial to water quality management.

Key words：Water quality assessment;Bibliometric analysis;Visualized analysis;Research hotspot;Chinese river

河流能夠影響全球生物地化循環(huán)以及為人類提供眾多有價值的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[1-3]。然而，河流容易受到人為活動的干擾，世界上超過1000km的河流中，只有37%的河流在其整個長度上保持自由流動[2]。全球65%的河流以及依靠河水維持的水生生境，已經(jīng)受到人類活動的強烈威脅[4];河流水質(zhì)的好壞對公眾健康非常重要，被認為是影響人畜健康狀態(tài)的主要因素[5]。因此，河流水質(zhì)管理在全世界范圍都受到了重視[6]。綜合評價水環(huán)境質(zhì)量，全面把握流域水環(huán)境污染特征是河流水質(zhì)管理的重要基礎(chǔ)性工作[7]。只有采取合理的水質(zhì)評價方法，才能真正了解河流水質(zhì)狀況，從而滿足水環(huán)境管理和決策的需要[8]。因此，對河流水質(zhì)評價研究進行綜述總結(jié)及梳理工作非常重要。

研究綜述可以幫助研究者了解和推動水質(zhì)評價研究的發(fā)展，但是以閱讀文獻為主要方法的傳統(tǒng)綜述由于受到了綜述者自身觀念的影響而存在較大的局限性。文獻計量分析通過對文獻主題、關(guān)鍵詞和作者等信息進行計量，可以客觀反映綜述對象的發(fā)展脈絡(luò)，彌補傳統(tǒng)文獻綜述的不足，因而得到了廣泛的應(yīng)用[9-11]。然而，目前國內(nèi)針對河流水質(zhì)評價方面的研究仍缺乏文獻計量分析。為此，本研究基于CNKI數(shù)據(jù)庫，對中國河流水質(zhì)評價相關(guān)文獻進行全面梳理，旨在探索中國河流水質(zhì)評價研究發(fā)文數(shù)量情況及趨勢，中國河流水質(zhì)評價研究主要研究力量及合作情況以及中國河流水質(zhì)評價目前研究熱點和發(fā)展趨勢。

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 為保證原始數(shù)據(jù)全面準(zhǔn)確且具有較高的解釋度、真實度和可信度，本研究以文獻數(shù)量最多、覆蓋最全的CNKI中國學(xué)術(shù)期刊（網(wǎng)絡(luò)版）為樣本數(shù)據(jù)源。同時，為了精確把握河流水質(zhì)評價方向，提高文獻分析質(zhì)量，選擇CNKI收錄期刊中的學(xué)術(shù)論文為數(shù)據(jù)來源。選擇“河流水質(zhì)評價”為檢索詞，以“主題”為檢索途徑，檢索時間跨度為1980—2019年，共得500余篇文獻。通過對檢索結(jié)果反復(fù)檢查、整理，同時刪除會議通知、會議征稿、報紙報道、成果介紹等不相關(guān)條目，最終共得到有效樣本文獻487篇。每篇文獻包含作者、機構(gòu)、關(guān)鍵詞、摘要、發(fā)表日期等信息。檢索時間為2019年9月15日。

1.2 數(shù)據(jù)分析方法 利用CiteSpace 5.5.R2軟件對文獻數(shù)據(jù)進行可視化分析，追蹤研究熱點和前沿。知識圖譜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及聚類結(jié)果的清晰度用模塊值（ModularateQ）、輪廓值（MeanSilhouette）和密度值（Density）來表示。Modularity Q值越大，表示網(wǎng)絡(luò)得到的聚類越好，Modularity Q值>0.3就意味著得到的網(wǎng)絡(luò)社團結(jié)構(gòu)是顯著的，MeanSilhouette在0～1，越接近于1，說明同一聚類的內(nèi)部相似程度越大，Density值代表網(wǎng)絡(luò)整體密度，Density值越大，網(wǎng)絡(luò)整體密度越大[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 中國河流水質(zhì)評價研究 由圖1可知，1980至2019年5月期間，中國河流水質(zhì)評價研究論文數(shù)量總體呈上升趨勢。這與三峽地區(qū)水環(huán)境研究和生態(tài)風(fēng)險研究發(fā)文趨勢相一致[9-10]。但在年平均發(fā)文量方面，中國河流水質(zhì)評價研究比三峽地區(qū)水環(huán)境研究和生態(tài)風(fēng)險研究低[9-10]。說明該領(lǐng)域的研究正處于起步階段，發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆陌l(fā)文趨勢看，中國河流水質(zhì)評價研究經(jīng)歷了緩慢發(fā)展和階梯形增長2個階段。1980—2000年期間緩慢發(fā)展，表明該期間中國河流水質(zhì)評價研究的熱度和受重視程度不高;2000—2018年期間中國河流水質(zhì)評價研究的發(fā)文數(shù)量迅速增長，開始受到較多學(xué)者的關(guān)注。這可能與1999年12月在廣州召開的全國綜合評價技術(shù)研討會提出，要把水環(huán)境綜合評價方法的統(tǒng)一和改進問題作為目前需要重點解決的問題之一有關(guān)[13]。

2.2 中國河流水質(zhì)評價研究作者合作情況 CiteSpace作者共現(xiàn)分析可以識別出一個研究領(lǐng)域的核心人物及研究人員之間的合作關(guān)系[14]。通過分析，網(wǎng)絡(luò)模塊化（Modularity）的評價指標(biāo)Q=0.8094，網(wǎng)絡(luò)同質(zhì)性平均值Mean Silhouette=0.3，說明圖譜網(wǎng)絡(luò)聚類較好，同質(zhì)性不高，聚類結(jié)果合理，但是Density值僅為0.00306（圖2）?？梢姡壳爸袊恿魉|(zhì)評價研究仍缺乏較強的領(lǐng)軍人物和緊密的研究團隊。研究人員學(xué)術(shù)聯(lián)系較少，互相之間學(xué)術(shù)認可度較低，尚未形成廣泛的學(xué)術(shù)共識。目前學(xué)者之間目前這種分散的狀態(tài)，也是造成水質(zhì)評價方法的基本概念和理論問題一直難以達成共識的原因之一。因此，加強河流水質(zhì)評價研究的學(xué)術(shù)交流能夠有效地促進該領(lǐng)域的發(fā)展。從發(fā)文量看，主要作者的發(fā)文量都不高，王濤、李奇、廖杰、丁晶和袁偉等是其中較高發(fā)文作者（圖2），發(fā)文量皆為3篇。王濤和袁偉研究的主要是運用三角模糊數(shù)與集對分析耦合的方法構(gòu)建河流水質(zhì)評價模型，結(jié)合評價指標(biāo)的主觀權(quán)重和客觀權(quán)重，利用最小相對熵原理確定評價指標(biāo)的組合權(quán)重，從而探究更加合理的河流水質(zhì)評價方法[15-16]。廖杰和丁晶的研究主要是探討B(tài)ayes公式在河流水質(zhì)評價中的可能性[17]。李奇的研究主要是關(guān)于內(nèi)梅洛污染指數(shù)法和水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法在宿州河流的評價[18]?？梢姡袊恿魉|(zhì)研究的關(guān)注點可能是尋找合適的評價方法。

2.3 中國河流水質(zhì)評價方法研究 關(guān)鍵詞是一篇論文的核心觀點，是論文主題的高度概括，因此，對某一領(lǐng)域相關(guān)文獻關(guān)鍵詞的分析，有助于挖掘該領(lǐng)域的研究熱點[19]。研究結(jié)果表明，綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法、模糊綜合評價、綜合污染指數(shù)、主成分分析和水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)等水質(zhì)評價方法為中國河流水質(zhì)評價研究的熱點（表1、圖3）。綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法是將大量的水質(zhì)數(shù)據(jù)（比如氮磷含量）通過一定的方法轉(zhuǎn)化為單一的數(shù)值來代表水體的健康狀況[7]。模糊綜合評判法是采集影響水質(zhì)的各主要因素，確定評價因子集、評價集、隸屬函數(shù)，然后通過計算各因素的權(quán)重和隸屬度，得到綜合隸屬度，確定水質(zhì)級別[20]。綜合污染指數(shù)評價法是用水體各監(jiān)測項目的監(jiān)測結(jié)果與其評價標(biāo)準(zhǔn)之比作為該項目的污染分指數(shù)，然后通過各種數(shù)學(xué)手段將各項目的分指數(shù)綜合得到該水體的污染指數(shù)，作為水質(zhì)評定尺度[21]。主成分分析方法是一種將多個指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個綜合指標(biāo)的統(tǒng)計分析方法[22]。這幾種河流水質(zhì)評價方法在中國河流水質(zhì)評價中應(yīng)用廣泛[23]。但是這幾種水質(zhì)評價方法評價同一條河流的結(jié)果可能不一致。目前也沒有一個被大家公認通用的、具有可比性的水質(zhì)評價數(shù)學(xué)模型，是對水環(huán)境進行科學(xué)管理的瓶頸[13]。因此，建立統(tǒng)一的水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)可能是未來中國河流水質(zhì)評價研究的方向之一。

關(guān)鍵詞時區(qū)演化圖可以反映中國河流水質(zhì)評價研究的發(fā)展趨勢及其衍生關(guān)系，進而對未來的發(fā)展方向作出合理的預(yù)測（見圖3）。圖中節(jié)點大小代表關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率，節(jié)點間的連線代表其共現(xiàn)關(guān)系。研究結(jié)果顯示，中國河流水質(zhì)評價研究早期關(guān)注河流水資源健康評價，對富營養(yǎng)化水體等進行評價，以保護河流水資源[24-26]。中期關(guān)注各種水質(zhì)評價方法，水質(zhì)評價處于一個比百家爭鳴的狀態(tài)，主流評價方法有綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法，主成分分析法等，新興的評價方法有集對分析法，因子分析法等，學(xué)者們主要探討各種高級算法應(yīng)用于水質(zhì)評價方法的效果，并建立水質(zhì)模型預(yù)測水質(zhì)[27-30]。可見，通過建立數(shù)學(xué)模型研究河流水質(zhì)評價是一種科學(xué)有效的方式，有利于得到水質(zhì)評價方法的最優(yōu)解。后期往管理水體黑臭狀況和進行水質(zhì)監(jiān)測研究方向發(fā)展，不僅形成水質(zhì)監(jiān)測體系能夠更好地進行水質(zhì)評價，而且適合的水質(zhì)評價方法為治理水體黑臭提供了方法[31-32]。

3 結(jié)論

（1）中國河流水質(zhì)評價發(fā)文量總體呈上升趨勢，尤其在2000年后上升趨勢明顯，但發(fā)文數(shù)量仍明顯不足，未來期待更多研究者的投入與關(guān)注。

（2）中國河流水質(zhì)評價發(fā)文作者合作關(guān)系弱且發(fā)文數(shù)量不高，發(fā)文量較高的作者較為關(guān)注水質(zhì)評價方法研究。

（3）采用關(guān)鍵詞分析研究發(fā)現(xiàn)，“綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法”“模糊綜合評價”“綜合污染指數(shù)”和“主成分分析”等是出現(xiàn)頻率最高的關(guān)鍵詞。當(dāng)前，中國河流水質(zhì)評價的研究熱點是對水質(zhì)評價新方法的發(fā)明以及舊方法的改進，并且積極應(yīng)用于不同水域、水體，試圖建立統(tǒng)一的水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)，研究改善黑臭水體和水質(zhì)監(jiān)測方向發(fā)展。

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（責(zé)編：張宏民）