基于Web of Science的人工濕地研究計(jì)量分析

徐 揚(yáng)，吳 志，劉曉榮，陳金峰，韓慶斌，劉 平，王佳友，王代容

（1廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境園藝研究所/廣東省園林花卉種質(zhì)創(chuàng)新綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州510640；2廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與信息研究所，廣州510640）

0 引言

人工濕地指人為地將飽和基質(zhì)、水生植物、動(dòng)物和水體組成的模擬自然濕地的復(fù)合體，是一種以人類利用和利益為目的而建造的濕地景觀[1-2]。人工濕地一般作為一種廢水處理工藝，用以處理和凈化由工業(yè)、農(nóng)業(yè)及人類日常生活等產(chǎn)生的各類廢水。相較于其他廢水處理工藝，人工濕地具有氮磷去除率高、維護(hù)管理方便與運(yùn)營耗費(fèi)低等優(yōu)勢，尤其在國內(nèi)農(nóng)村地區(qū)具有很高的普適性[3]。此外，人工濕地也具備較高的景觀可塑性，使其兼具水環(huán)境凈化與景觀美化等功能。隨著環(huán)境問題逐漸得到重視，人工濕地技術(shù)吸引了國內(nèi)外大量的學(xué)者開展研究，在濕地植物配植[4-6]、污染物去除效率[7-8]、生物影響因素[9-12]及防堵塞[13-16]等方面積累了大量的研究成果。因此，了解學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀并把握研究熱點(diǎn)及趨勢，是人工濕地研究領(lǐng)域?qū)W者需要關(guān)注的問題。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)通過對(duì)知識(shí)載體進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與定量分析，一方面可概覽某研究領(lǐng)域已取得的發(fā)展成果，另一方面可探索該領(lǐng)域在未來的研究熱點(diǎn)與發(fā)現(xiàn)趨勢，文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)已成為情報(bào)學(xué)與文獻(xiàn)學(xué)的一個(gè)重要分支[17-19]。本研究基于Web of Science核心數(shù)據(jù)庫，通過文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析方法，對(duì)2000—2019年人工濕地研究領(lǐng)域的相關(guān)研究進(jìn)行總結(jié)與動(dòng)態(tài)分析，并探討該領(lǐng)域研究的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢，以期為相關(guān)學(xué)者提供依據(jù)與參考。

1 材料與方法

以Web of Science核心合集中的SCI-E(Science Citation Index Expanded)數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，以主題詞“Constructed wetland”和“Artifical wetland”進(jìn)行檢索，并排除醫(yī)學(xué)等非相關(guān)領(lǐng)域檢索結(jié)果，檢索式為“TS=(("Constructed wetland*" OR "Artificial wetland*")NOT(disease OR cancer*OR cardio*OR surg*OR carcin*OR therap*OR drug OR vaccinate*))”，檢索時(shí)間跨度為2000年1月1日—2019年12月31日，文獻(xiàn)類型選擇“Article”或“Review”，語種選擇“English”，檢索時(shí)間為2021年2月4日，共檢索得到文獻(xiàn)7324篇?；跈z索結(jié)果，利用R語言軟件的“bibliometrix”分析包對(duì)檢索到的文獻(xiàn)從發(fā)文趨勢、作者、機(jī)構(gòu)、國家、來源刊物及關(guān)鍵詞等進(jìn)行計(jì)量分析[20-21]。

2 結(jié)果與分析

2.1 刊文總體情況

2.1.1 刊文量變化 2000—2019年共刊登人工濕地研究領(lǐng)域文獻(xiàn)7324篇，其中屬“Article”類型文獻(xiàn)6924篇，占94.54%；屬“Review”類型文獻(xiàn)400篇，占5.46%。2000—2008年發(fā)文量變化相對(duì)較小，各年發(fā)文量均不足230篇，年均發(fā)文量172.4篇；2009—2014年發(fā)文量總體有了一定提高，各年發(fā)文量均達(dá)到400篇以上，年均發(fā)文量達(dá)到417.8篇；2015—2019年發(fā)文量有了較為顯著的增加，各年發(fā)文章均超過540篇并呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，年均發(fā)文量達(dá)到653篇（圖1）。

圖1 2000—2019年人工濕地領(lǐng)域研究文獻(xiàn)的年代分布

2.1.2 刊文期刊來源 表1顯示了2000—2019年人工濕地研究領(lǐng)域論文發(fā)表的Top10期刊，這10個(gè)期刊在該領(lǐng)域的總刊文量達(dá)3428篇，占本研究總檢索結(jié)果的46.8%。《Ecological Engineering》是在該領(lǐng)域刊文量最多的期刊，其刊文量占本研究總檢索結(jié)果的14.75%。

表1 2000—2019年人工濕地研究領(lǐng)域刊文量Top10期刊

此外，《Ecological Engineering》也是總被引頻次最多的期刊，其總被引頻次達(dá)到38590次；《Water Research》、《Bioresource Technology》和《Science of the Total Environment》3本期刊的總被引頻次也達(dá)到了10000次以上，同時(shí)它們的影響因子也相對(duì)較高，均在5以上（表1）。

2.1.3 高被引論文 表2結(jié)果顯示，2000—2019年人工濕地研究領(lǐng)域總被引頻次最多的論文是由Vymazal于2007年發(fā)表在《Science of the Total Environment》的文章，總被引頻次達(dá)到了1416次，主要研究不同類型人工濕地各類營養(yǎng)物的去除。其次為De-Bashan于2004年發(fā)表在《Water Research》的文章，總被引頻次為905次，其他排名較高的文章總被引頻次相對(duì)較低，均少于700次。

此外，結(jié)果顯示捷克學(xué)者Vymazal是2000—2019年人工濕地研究領(lǐng)域影響較高的學(xué)者，他作為第一作者發(fā)表的論文有3篇進(jìn)入了該領(lǐng)域高被引論文前10名。同時(shí)，本結(jié)果進(jìn)一步表明《Ecological Engineering》是本研究領(lǐng)域影響較高的期刊，其刊載的文章有4篇進(jìn)入了該領(lǐng)域高被引論文前10名（表2）。

表2 2000—2019年人工濕地研究領(lǐng)域高被引論文Top10

2.2 研究力量分析

2.2.1 國家研究力量分析 2000—2019年，在人工濕地領(lǐng)域發(fā)表論文排名前10名的國家分別是中國、美國、西班牙、加拿大、德國、英國、澳大利亞、法國、意大利及印度（表3），其中有中國參與研究的文獻(xiàn)數(shù)量遠(yuǎn)超其他國家，達(dá)到了4447篇，占本研究檢索結(jié)果總數(shù)的60.7%；其次為美國，有美國參與研究的文獻(xiàn)數(shù)量為2939篇。同時(shí)，有中國和美國參與研究的文獻(xiàn)總被引頻次遠(yuǎn)超其他國家，均達(dá)到了34000次以上。然而，有中國參與研究的文獻(xiàn)的篇均被引頻次未排在前列，僅為19.15。西班牙、德國與美國等參與研究的文獻(xiàn)的篇均被引頻次相對(duì)較高，分別為33.58、31.20與29.32，表明這些國家在該領(lǐng)域的研究具有較強(qiáng)的影響力。

表3 2000—2019年人工濕地研究領(lǐng)域論文高產(chǎn)出國家Top10

2.2.2 機(jī)構(gòu)研究力量分析 2000—2019年，人工濕地研究領(lǐng)域發(fā)文量排在前10名的機(jī)構(gòu)中有6家隸屬于中國（表4），其中發(fā)文量最高的為德國的赫爾姆霍茲環(huán)境研究中心與中國的山東大學(xué)，發(fā)文量分別為206篇與198篇，占總體比例分別為2.82%與2.7%；其次為丹麥的奧爾胡斯大學(xué)，發(fā)文量為141篇，但其與前2名的研究機(jī)構(gòu)存在一定差距，其他研究機(jī)構(gòu)的發(fā)文量相對(duì)較少，在90～110篇之間。

表4 2000—2019年人工濕地研究領(lǐng)域論文高產(chǎn)出研究機(jī)構(gòu)Top10

2.2.3 作者研究力量分析H指數(shù)可用于衡量學(xué)者的論文影響力，例如，某位作者有N篇論文被引用了至少N次，則該作者的H指數(shù)數(shù)值為N，某學(xué)者的H指數(shù)數(shù)值越高，表示該作者的論文影響力越大[22]。2000—2019年，共統(tǒng)計(jì)到15527名作者在人工濕地研究領(lǐng)域發(fā)文，表5展示了發(fā)文量排名前10位的作者信息。其中，發(fā)文量排在前列的作者分別為Brix、Scholz、Zhao、Garcia、Zhang與Vymazal等，發(fā)文量均達(dá)到了80篇以上。然而，從文章被引情況看，Vymazal的總被引頻次與篇均被引頻次顯著高于其他作者，分別達(dá)到了6780與83.7次/篇，其H指數(shù)為34。文章總被引頻次較高的還有Brix與Garcia等學(xué)者，均達(dá)到4000次以上；文章篇均被引頻次較高的還有Brix、Garcia與Kuschk等學(xué)者，均達(dá)到49次每篇以上；H指數(shù)較高學(xué)者還有Garcia與Brix等，均達(dá)到37以上。綜上，Vymazal、Brix與Garcia是本領(lǐng)域影響力較高的學(xué)者。

表5 2000—2019年人工濕地研究領(lǐng)域論文高產(chǎn)出作者Top10

2.3 研究熱點(diǎn)分析

2000—2019年，在人工濕地領(lǐng)域發(fā)表的論文共統(tǒng)計(jì)到8225個(gè)關(guān)鍵詞，通過合并同義關(guān)鍵詞及排除干擾項(xiàng)后，統(tǒng)計(jì)得到出現(xiàn)頻次最多的15個(gè)關(guān)鍵詞（圖2）。其中，以waste-water出現(xiàn)頻次最多，達(dá)2122次，其次為removal、performance和nitrogen removal等，出現(xiàn)頻次均超過了1200次。

圖2 關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次Top15

進(jìn)一步分析15個(gè)關(guān)鍵詞在2000—2019年期間各年度出現(xiàn)頻次的動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)waste-water、nitrogenremoval、removal與performance等關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次呈現(xiàn)顯著的逐年增多的趨勢，尤其在2015—2019年的出現(xiàn)頻次均超過了100次，均明顯地多于其他關(guān)鍵詞。此外，denitrification與nutrient removal等關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次也呈現(xiàn)了較為明顯的逐年增多趨勢，至2019年兩者的出現(xiàn)頻次均超過了60次（圖3）。

圖3 關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次時(shí)間動(dòng)態(tài)變化

3 結(jié)論與討論

刊文量變化結(jié)果顯示，人工濕地領(lǐng)域發(fā)表文獻(xiàn)在2000—2019年總體呈現(xiàn)上升趨勢，尤其2009年之后其上升趨勢愈發(fā)顯著，表明該領(lǐng)域逐漸受到研究者的重視。《Ecological Engineering》是該領(lǐng)域刊文量與總被引頻次最多的期刊，并且遠(yuǎn)超其他Top10刊物，表明《Ecological Engineering》在人工濕地研究領(lǐng)域具有較高影響力?！禬ater Research》雖然發(fā)文量相對(duì)較少，但該期刊所具有的高影響因子也體現(xiàn)了其在人工濕地研究領(lǐng)域的權(quán)威性。在人工濕地研究領(lǐng)域被引數(shù)較高的文章多數(shù)為綜述類文獻(xiàn)，符合文獻(xiàn)被引用趨勢的一般規(guī)律。同時(shí)，被引數(shù)較高的文獻(xiàn)以探討廢水中磷、氮、重金屬等污染物去除并評(píng)價(jià)人工濕地表現(xiàn)等方向居多，表明這類研究方向始終是該領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的話題。此外，Vymazal所發(fā)表的文章有3篇進(jìn)入了該領(lǐng)域高被引論文Top10，體現(xiàn)了他在該領(lǐng)域具有極高的影響力與權(quán)威性，而中國在該領(lǐng)域暫未有總被引頻次Top10論文，表明中國在該領(lǐng)域的高水平研究仍有較大的提升空間。

中國在人工濕地研究領(lǐng)域的發(fā)文量遠(yuǎn)超其他國家，表明該研究領(lǐng)域在國內(nèi)受到了較高的重視。同時(shí)，中國有6家研究機(jī)構(gòu)進(jìn)入了該領(lǐng)域高產(chǎn)出機(jī)構(gòu)Top10，綜合體現(xiàn)了在該領(lǐng)域研究的影響力。然而，在發(fā)表論文的篇均被引頻次方面，中國相較于西班牙、德國與美國等仍存在一定的差距。同時(shí)，在該領(lǐng)域的論文高產(chǎn)出作者方面，中國高產(chǎn)出學(xué)者的論文篇均被引頻次及H指數(shù)等在Top10作者中整體處于中間段，一方面體現(xiàn)中國在該領(lǐng)域研究已展現(xiàn)出了較好的發(fā)展勢頭，另一方面也表明國內(nèi)學(xué)者在該領(lǐng)域具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

根據(jù)對(duì)所有論文關(guān)鍵詞的分析發(fā)現(xiàn)，waste-water、nitrogen removal、removal與 performance等關(guān)鍵詞始終是該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞。由于人工濕地技術(shù)主要被運(yùn)用在處理各類廢水，而氮、磷等污染物的去除是人工濕地在廢水處理中發(fā)揮的主要功能，同時(shí)這些污染物的去除效率也是評(píng)價(jià)人工濕地表現(xiàn)的重要指標(biāo)，因此上述關(guān)鍵詞成為該領(lǐng)域的長期研究熱點(diǎn)[23-24]。此外，plant與system等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次的逐年增加，也暗示了以系統(tǒng)的視角去探討人工濕地內(nèi)、外各組成部分的合理配植進(jìn)而優(yōu)化系統(tǒng)整體表現(xiàn)已逐漸受到越來越多的關(guān)注。

筆者基于Web of Science核心數(shù)據(jù)庫2000—2019年人工濕地相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析，得出該領(lǐng)域在這20年間的刊文量總體呈現(xiàn)上升趨勢，并且中國學(xué)者在該領(lǐng)域做出了顯著貢獻(xiàn)。此外，中國相關(guān)學(xué)者在該領(lǐng)域應(yīng)找準(zhǔn)熱點(diǎn)并尋求創(chuàng)新，從而在高水平成果上實(shí)現(xiàn)突破。同時(shí)，由于本研究僅考慮了Web of Science數(shù)據(jù)庫收錄的文獻(xiàn)，存在一定的局限性，若需要充分探討國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究情況則需要進(jìn)一步考慮各大中文數(shù)據(jù)庫內(nèi)的文獻(xiàn)資料，以期獲得更全面的分析結(jié)果[25-26]?？傮w而言，本研究有助于相關(guān)學(xué)者了解人工濕地研究領(lǐng)域的學(xué)科研究現(xiàn)狀、聚焦研究熱點(diǎn)及跟蹤研究動(dòng)態(tài)。