基于WOS的土壤修復(fù)主題變化趨勢研究

武 丹，齊 麗

(1.陜西省土地工程建設(shè)集團有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075；2.陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075；3.自然資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室，陜西 西安 710075；4.陜西省土地整治工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710075)

1 引言

土壤是一種重要的自然資源，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是生態(tài)環(huán)境中重要的組成部分，它是具有生命的活的自然體，其自身有一定的凈化能力，對污染物也有一定的緩沖作用，但這種承載力也是有限的[1]。隨著經(jīng)濟全球化的快速發(fā)展，對土地的利用強度也呈快速、持續(xù)增加的發(fā)展趨勢，發(fā)展過程中所引起的污染問題也愈加突出和嚴重，而工業(yè)、城市污染的加劇和農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)種類、數(shù)量的增加,使得土壤污染日益嚴重[2]。

文獻計量學(xué)(Bibliometrics)是用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)方法，定量分析一切知識載體的交叉科學(xué)。文獻計量學(xué)可以客觀、定量地反映某一學(xué)科的宏觀發(fā)展態(tài)勢，并被不少學(xué)科所采用[3]。在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境科學(xué)、新能源利用等方面，學(xué)者已經(jīng)做過大量的文獻計量分析，研究方法也較為成熟[4～7]。也有學(xué)者在土壤污染修復(fù)、土壤重金屬污染、水土保持研究、土壤團聚體研究等領(lǐng)域做過相關(guān)分析[8～11]。

通過對 Web of Science(簡稱WOS)數(shù)據(jù)庫檢索，1999～2018年就發(fā)表土壤修復(fù)相關(guān)學(xué)術(shù)論文有15245篇。由于造成土壤污染的因素多種多樣，對土壤的修復(fù)也存在多樣性，科研人員很難掌握和梳理土壤修復(fù)領(lǐng)域的文獻成果產(chǎn)量分布、學(xué)者貢獻分布、研究關(guān)鍵熱點等信息。因此，本研究擬從文獻計量學(xué)角度，探討該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、研究重點及發(fā)展趨勢，為土壤環(huán)境學(xué)科的發(fā)展、研究布局的規(guī)劃提供參考與借鑒。

2 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于Web of Science(簡稱WOS)核心數(shù)據(jù)庫中的“SCIE”“SSCI”“CPCI”“CPCI-SSH”“ESCI”五個子庫。檢索文獻的時間跨度為1999～2018年，檢索關(guān)鍵詞為“土壤修復(fù)”，字段為“主題”，其中包含標(biāo)題，摘要與關(guān)鍵字，最終檢索到公開發(fā)表的總論文數(shù)量15245篇。

3 研究方法

3.1 主題類型劃分

根據(jù)主題在領(lǐng)域中不同作用，本文將主題詞劃分為以下三類：核心主題、一般主題和新興主題(表1)。

表1 主題詞類型及特點

3.2 突變詞的提取

突變詞提取的本質(zhì)通過計算所提取的關(guān)鍵詞在不同時間段范圍內(nèi)的貢獻度的大小，根據(jù)對比每個時間段貢獻度的變化幅度判定其是否為突變詞，某一時間窗內(nèi)詞頻貢獻度的計算公式為：

(1)

式(1)中，C(i,n)表示關(guān)鍵詞i在時間窗n的詞頻變化貢獻度；freq(i,n)表示關(guān)鍵詞i在時間窗n的詞頻；freq(i,all)表示關(guān)鍵詞i的總詞頻；doc(n)表示時間窗n內(nèi)產(chǎn)出的文獻數(shù)；doc(all)表示全部文獻產(chǎn)出量。為了消除不同時間窗內(nèi)文獻產(chǎn)出規(guī)模不同對關(guān)鍵詞貢獻度的影響，公式中采用doc(n)和doc(all)的比值進行標(biāo)準(zhǔn)化。

4 結(jié)果與分析

4.1 發(fā)文主題變化趨勢分析

根據(jù)詞頻貢獻度提取出土壤修復(fù)文獻中的突變詞。以五年為一個時間段間隔，統(tǒng)計突變詞在每個時間段內(nèi)在文獻關(guān)鍵詞中出現(xiàn)的詞頻貢獻度，根據(jù)詞頻貢獻度的變化提取突變詞，本文中提取出的突變詞共有18個，分別是heavy-metals(重金屬)、phytoremediation(植物修復(fù))、contaminated soil(土壤污染)、cadmium(鎘污染)、bioavailability(生物利用度)、polycyclic aromatic-hydrocarbons(多環(huán)芳烴化合物)、immobilization(固態(tài))、plants(植物)、toxicity(毒性)、bacteria(細菌、菌種)、iron(鐵元素)、edta(緩沖液)、sorption(吸附作用)、soils(土壤)、zinc(鋅)、kinetics(動力學(xué))、transport(運移、遷移)、hydrocarbons(碳氫化合物)。頻次突變的關(guān)鍵詞所代表的主題更有可能是學(xué)科領(lǐng)域未來主題演化的方向所在。突變詞又包含了上升型突變詞和下降型突變詞。通過總結(jié)概括突變詞詞頻貢獻度的時間變化趨勢可以側(cè)面表征其主題突變類型。

4.2 上升型突變詞

上升型主題突變的特點是隨著時間的變化，詞或詞組出現(xiàn)的頻次逐漸上升，對其研究趨勢也呈上升趨勢。從1999～2018年，有關(guān)土壤修復(fù)領(lǐng)域的論文中共提取出上升型突變詞12個，將1999～2018年分成4個時間窗口，窗口1是1999～2003年，窗口2是2004～2008年，窗口3是2009～2013年，窗口4是2014～2018年。計算4個時間窗口詞頻貢獻度和詞頻貢獻度變化率，如表2所示。

表2 上升型主題詞及詞頻貢獻度

從表2來看，從12個突變詞詞頻貢獻度的發(fā)展趨勢發(fā)現(xiàn)，除contaminated soil和immobilization外，其余10個詞的最大突變率均發(fā)生在2004～2008年時間窗口，說明該時間段是土壤修復(fù)研究方向的發(fā)生轉(zhuǎn)變的一個時期，對前期涉及較少的領(lǐng)域開始有的較高的關(guān)注和較大的研究成果突破，從2009～2018年，這10個詞詞頻貢獻度維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)，說明這些關(guān)鍵詞的研究熱度和關(guān)注度仍然處于較高的狀態(tài)。

4.3 下降型突變詞

下降型主題突變是指詞或詞組研究頻次隨時間變化而減少，它的特點是該主題的研究已經(jīng)比較成熟，研究熱度逐漸衰弱至平穩(wěn)(表3)。

對比各時間窗口突變詞的詞頻貢獻度變化趨勢，發(fā)現(xiàn)hydrocarbons(碳氫化合物)、Zinc(鋅)、Kinetics(動力學(xué))、Sorption(吸附作用)、Transport(運移)、Soils(土壤)從2008年后詞頻貢獻度均有所下降，所以在土壤修復(fù)領(lǐng)域，以這些詞作為關(guān)鍵詞的研究已逐漸減少，關(guān)注度也逐漸降低，但是將土壤與其他詞結(jié)合成的復(fù)合詞的研究熱度越來越高。

5 結(jié)論

(1)上升型突變詞主要體現(xiàn)在重金屬污染、生物修復(fù)技術(shù)和化學(xué)修復(fù)技術(shù)三個方面，這三個方面的上升型突變詞較多，重金屬、鎘污染、多環(huán)芳烴化合物、毒性等主題逐漸成為科研工作者的關(guān)注熱點，尤其是生物修復(fù)技術(shù)中的植物修復(fù)、生物利用度、植物固定、細菌、EDTA等主題，這些研究主題代表了未來研究的熱點和核心。

表3 下降型主題詞及詞頻貢獻度

(2)下降型突變詞主要體現(xiàn)在物理修復(fù)技術(shù)的研究方面，研究熱度呈現(xiàn)出逐漸衰弱至平穩(wěn)的狀態(tài)。物理修復(fù)技術(shù)已發(fā)展的比較成熟，吸附作用、動力學(xué)、運移、遷移等這些主題詞研究熱度降低，這些主題研究在未來存在一定的局限性。