基于知識圖譜的中國地下水污染研究量化分析

李一琳，王 樂，馮 緣，3

（1.南京警察學院，南京 210023；2.野生動植物物證技術(shù)國家林業(yè)和草原局重點實驗室，南京 210023；3.天津市濱海新區(qū)公安局塘沽派出所，天津 300456）

我國擁有豐富的淡水資源，為了滿足巨大的用水需求，自90 年代以來，持續(xù)開展水利現(xiàn)代化研究[1]，加強了開采地下水資料的力度。但龐大的人口基數(shù)加上南北水量分布不均，使得人均占有量相對較低。

截至2022 年我國地下水資源開采規(guī)模已達2.7 億m3，且數(shù)字還在持續(xù)上升。全國超過六成的城市都以地下水作為飲用水源。在華北地區(qū)的城市供水量中地下水占比72%，西北地區(qū)的地下水比例為66%，部分城市以地下水為唯一的供水水源。

由于不合理的開采，工礦企業(yè)的排廢，城市垃圾滲濾液的泄露，化肥農(nóng)藥過量使用，以及生活污水排放等原因，導致地下水資源被污染。目前，我國約九成的城市地下水遭到不同程度的污染，華北地區(qū)尤其嚴重[2]。

地下水污染有很強的隱蔽性與難恢復性，其治理問題也是我國現(xiàn)階段面臨的一個難題。本文對地下水污染領(lǐng)域的研究熱點和趨勢進行分析，為推進地下水污染治理的研究工作提供參考。

1 研究方法

在CNKI 數(shù)據(jù)庫中選擇“高級檢索”，檢索條件為：主題=“地下水污染”“地下水質(zhì)污染”“地下水有機污染”，時間跨度為1980—2022 年，共檢索到7 611 篇文獻，剔除會議文稿、特色期刊、書評、征稿啟事和專欄介紹等非學術(shù)文獻以及相關(guān)性較小的條目，得到期刊文獻5 327 篇。使用CiteSpace 文獻定量分析軟件對國內(nèi)地下水污染的研究進行可視化分析，繪制知識圖譜。

使用美國科學計量學專家普萊斯設計的界定公式[3]，篩選該領(lǐng)域的核心機構(gòu)和核心作者，公式為

式中：m1、m2分別為核心機構(gòu)、核心作者的篩選標準；n1、n2分別為最高產(chǎn)機構(gòu)、最高產(chǎn)學者的發(fā)文量，篇。

2 國內(nèi)地下水污染研究的量化分析

2.1 地下水污染的發(fā)文量及研究類型

國內(nèi)最早研究地下水污染的論文可以追溯到1974 年，自1980 年以來，有關(guān)地下水污染的發(fā)文量總體呈上升趨勢，年均發(fā)文量約為123 篇（圖1）。1980—2000 年為研究的起步階段（總量626 篇，年均發(fā)文31篇）、2001—2010 年為成長階段（總量1 232 篇，年均發(fā)文123 篇）、2011—2022 年為發(fā)展階段（總量3 469 篇，年均發(fā)文289 篇）。2013 年達到發(fā)文量的峰值（320篇），2013 年之后每年的發(fā)文量均保持在250 篇以上。這一研究結(jié)果與郭芳芳[4]分析近10 年地下水污染發(fā)文量自2013 年發(fā)展較為成熟一致。

圖1 1980—2022 年中國地下水污染研究的發(fā)文量

地下水污染的研究類型主要集中在工程研究、技術(shù)研究、應用基礎研究和技術(shù)開發(fā)4 個方面，占總類型的57%，其次為政策研究、學科教育和行業(yè)技術(shù)發(fā)展等。

梳理文獻可知，應用基礎研究和技術(shù)研究均始于2013 年，工程研究于2014 年起步，基于前期的研究成果使“技術(shù)開發(fā)”在2015 年集中發(fā)文14 篇。2016—2019 年，上述4 個主要研究領(lǐng)域均快速發(fā)展，2020 年至今除技術(shù)研究持續(xù)增長之外，其他3 個研究類型基本保持平穩(wěn)。

據(jù)國土資源部發(fā)布的《2013 中國國土資源公報》顯示，2013 年我國198 個地市級行政區(qū)有地下水水質(zhì)監(jiān)測點共4 929 個，其中綜合評價水質(zhì)呈較差級的監(jiān)測點有1 999 個，占40.6%；水質(zhì)呈極差級的監(jiān)測點有826 個，占16.8%。據(jù)《華北平原地下水污染調(diào)查評價》報告顯示，華北平原淺層地下水污染嚴重，淺層中直接可以飲用的Ⅰ—Ⅲ類地下水僅占22.2%。

為緩解地下水污染的嚴重情況，2013 年我國環(huán)境保護部聯(lián)合國土資源部等有關(guān)部門編制了《清潔水行動計劃（2013—2017 年）》和《華北平原地下水污染防治工作方案》，對地下水污染防治工作進行重要部署，推進了我國地下水污染的整治工作。2013 年是我國推進地下水污染治理工作具有轉(zhuǎn)折意義的一年。

2.2 核心機構(gòu)及核心作者特征分析

經(jīng)統(tǒng)計該領(lǐng)域的主要作者和所屬機構(gòu)可知，中國地質(zhì)大學（290 篇）的文獻總量最高，作者以北京師范大學的王金生（35 篇）居首，因此n1=290、n2=35。由公式（1）得，m1=13、m2=4，表明發(fā)文量超過13 篇為核心機構(gòu)，個人發(fā)文量超過4 篇為核心作者。受版面所限，本文僅列出發(fā)文量超過20 篇的核心機構(gòu)和發(fā)文量超過10 篇的核心作者，見表1。

表1 1980—2022 年中國地下水污染研究領(lǐng)域的核心機構(gòu)和核心作者

文獻被引用的頻次是評價一篇論文質(zhì)量高低和影響力的重要指標，常常被用來衡量一篇論文的重要性。被引率最高的論文是賀纏生1998 年發(fā)表在《環(huán)境科學》期刊上的《非點源污染的管理及控制》，引用率高達954 次。該論文引入了美國在非點源污染管理與控制方面的經(jīng)驗，對我國早期在該領(lǐng)域的研究起到了指引作用。核心作者的文獻被引率排名前10 的文獻信息見表2。

表2 核心作者的高被引文獻（1980—2022 年）

中國地質(zhì)大學的陳鴻漢教授共發(fā)表高水平論文30 篇，總被引998 次；吉林大學的趙勇勝教授發(fā)表高水平論文22 篇，總被引986 次。高被引文獻的研究主題集中在地下水污染的研究與治理方面，這些文獻為該研究領(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎。

通過分析機構(gòu)和作者之間的合作關(guān)系得圖2。圖2中的圓點代表相應的作者和所屬機構(gòu)，圓點的大小與發(fā)文量呈正相關(guān)性，圓之間的連線表示機構(gòu)之間的合作關(guān)系。合作網(wǎng)絡越多越廣，說明該機構(gòu)和作者的學術(shù)交流、知識傳播的范圍越廣泛，在該領(lǐng)域具有較高的學術(shù)地位和影響力。

圖2 機構(gòu)和作者之間的合作關(guān)系圖譜

由圖2 可知，機構(gòu)和作者之間的合作基本形成了幾個緊密的核心機構(gòu)群：①中國地質(zhì)科學院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所-中國地質(zhì)大學-北京市水利規(guī)劃設計研究院-北京醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院；②中國環(huán)境科學院-吉林大學-常州大學-華南環(huán)境科學研究所-中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院；③中國地質(zhì)大學-河北地質(zhì)大學-西南大學-濟南大學；④北京師范大學-吉林大學-中國環(huán)境監(jiān)測總站。核心機構(gòu)群的形成代表了我國地下水污染領(lǐng)域的幾個主要研究方向，其研究成果也基本代表了我國在該領(lǐng)域最高水平。

除了機構(gòu)之間的合作外，同一機構(gòu)作者之間的合作更加緊密，如中國地質(zhì)大學的陳鴻漢-劉菲-何江濤、王焰新-周愛國-靳孟貴等，中國地質(zhì)科學院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所費宇紅-劉景濤-孫繼朝-張勝等，北京師范大學的滕彥國-左銳-瞿遠征，中國環(huán)境保護部南京環(huán)境科學研究所單正軍-蔡道基-朱忠林-華曉梅，中國環(huán)境科學院的席北斗課題組，吉林大學趙勇勝課題組等。

2.3 核心期刊

期刊的質(zhì)量一直都是評價一篇論文優(yōu)劣的標準，發(fā)文的頻率與期刊的專業(yè)性緊密相關(guān)。該領(lǐng)域有北大核心論文1 494 篇，CSSCI 論文131 篇，EI 論文188篇，共占文獻總量的34%。發(fā)文量和被引率較高的有《中國環(huán)境科學》《環(huán)境科學》《環(huán)境科學學報》《地學前緣》共占比47%。

排名前20 的主要期刊的發(fā)文總量為371 篇，成為地下水研究、地下水環(huán)境污染與防治、地下水開發(fā)利用、地下水動態(tài)監(jiān)測研究領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，廣泛受到環(huán)境科學與資源利用、地質(zhì)學、資源科學等學科的關(guān)注。

2.4 熱點主題

關(guān)鍵詞是論文精煉的主題，研究關(guān)鍵詞的分布可以了解文獻涉及的研究領(lǐng)域、內(nèi)容和研究熱點，能夠幫助把握該領(lǐng)域的發(fā)展進程和研究方向[1]。地下水污染研究的熱點主題集中在“地下水、地下水污染”總量2 925篇，其次是“淺層地下水、地下水環(huán)境、地下水資源、防治對策、地下水水質(zhì)、地下水污染防治、地下水有機污染”總量879 篇。

根據(jù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡分析可知，該領(lǐng)域研究熱點集中在地下水污染現(xiàn)狀、地下水污染防治技術(shù)、地下水污染風險評價3 個方面，并以地下水污染和防治為核心主題?！暗叵滤⒌叵滤廴尽钡臅r區(qū)分布揭示了研究熱點的演化進程，基本與圖1 展示的發(fā)文量的進程一致。

我國地下水污染的研究起步較晚，20 世紀70 年代中后期，我國部分城市才剛剛開始調(diào)查地下水污染的現(xiàn)狀，主要集中在地下水污染的調(diào)查、污染類型等問題的初探；80 年代，在調(diào)查的基礎上開始對水污染的治理展開研究，主要聚焦于地下水污染的防治對策，側(cè)重于無機污染物，比如鎘、鉛、汞等重金屬以及無機鹽，關(guān)于有機污染的研究在80 年代后期才開始；到21 世紀，地下水污染問題引起政府和社會的廣泛關(guān)注，研究內(nèi)容的層次、角度多樣，緊跟時代主題，集中在地下水污染風險評價、地下水污染修復和防控領(lǐng)域。

統(tǒng)計發(fā)文量排名前10 的學科如圖3 所示。環(huán)境科學與資源利用（82.5%）、地質(zhì)學（10.5%）是該領(lǐng)域的主體學科，承擔著基礎理論研究、技術(shù)創(chuàng)新和學科建設的主要責任。

圖3 地下水污染研究領(lǐng)域的主要學科

3 結(jié)論

地下水具有很高的生態(tài)價值和經(jīng)濟價值，黨和國家高度重視地下水污染問題，2019 年生態(tài)環(huán)境部、自然資源部、住房城鄉(xiāng)建設部、水利部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合印發(fā)了《地下水污染防治實施方案》，并先后出臺污染防治規(guī)劃和方案以及一系列的法律、政策，極大程度地激發(fā)了地下水污染研究領(lǐng)域的活躍度。

雖然我國關(guān)于地下水污染的研究起步稍晚，涉及的學科又交叉復雜，對研究隊伍有著更高的要求。但總體來看，該領(lǐng)域的研究比較活躍，研究成果逐年增加，技術(shù)研究不斷進步，機構(gòu)間的合作較為緊密。需要關(guān)注的是進一步引入企業(yè)的力量，加大研發(fā)力度，實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化，將科研成果應用到地下水污染治理的實際工作中。