文獻計量視域下水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水治理態(tài)勢研究

摘要：為探究國內(nèi)外近20年來水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)的相關(guān)研究現(xiàn)狀和熱點，通過檢索中國知網(wǎng)（CNKI）和Web of Science（WOS）自2004年1月1日—2023年12月31日發(fā)表的養(yǎng)殖尾水處理的相關(guān)文獻，應(yīng)用VOSviewer 1620軟件進行發(fā)文量和關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，利用CiteSpace 63R1軟件進行發(fā)文機構(gòu)和關(guān)鍵詞演化分析。結(jié)果表明，國內(nèi)外對養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)的探索呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，當前已經(jīng)進入到成熟穩(wěn)定階段；中國在養(yǎng)殖尾水處理研究方面處于主導(dǎo)領(lǐng)先地位，國內(nèi)外機構(gòu)合作仍應(yīng)加強；中國在養(yǎng)殖尾水處理研究領(lǐng)域集中于探索尾水處理系統(tǒng)的構(gòu)建，國際研究機構(gòu)聚焦于水處理技術(shù)的探索。

關(guān)鍵詞：水產(chǎn)養(yǎng)殖；尾水處理；文獻計量；VOSviewer；CiteSpace

中圖分類號：X714文獻標識碼：A

近年來，漁類產(chǎn)品的大量需求推動著世界范圍內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖的快速發(fā)展。養(yǎng)殖業(yè)者為了追求更高的效益不斷改進生產(chǎn)操作方法，在養(yǎng)殖面積擴大和產(chǎn)量提高的同時，潛在環(huán)境問題也顯著增加［1］。這種對自然棲息地的集中利用通常超出生態(tài)系統(tǒng)的負荷，使得水產(chǎn)養(yǎng)殖與資源環(huán)境的矛盾日益嚴重［2］。

為了克服上述問題，人們進行了大量研究來治理和改善養(yǎng)殖廢水污染。治理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水污染最常見、最直接的方法是采用傳統(tǒng)的環(huán)境修復(fù)技術(shù)，如曝氣、過濾、厭氧-缺氧-好氧系統(tǒng)去除廢水中的營養(yǎng)物質(zhì)。而單一的處理技術(shù)已不能滿足生產(chǎn)和尾水排放的要求，難以對復(fù)雜的養(yǎng)殖水體環(huán)境的改善起到良好的效果。因此，針對新時代的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式和養(yǎng)殖尾水“零排放”的要求，探索符合要求的養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)迫在眉睫，而基于生物-生態(tài)方法的養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)綜合考慮水體修復(fù)的各個環(huán)節(jié)后，對各項水生態(tài)修復(fù)技術(shù)篩選后的系統(tǒng)集成，發(fā)揮各自功能的同時養(yǎng)殖尾水達標排放或循環(huán)利用。

程果鋒等［3］搭建了一種養(yǎng)殖池與人工潛流濕地循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于潛流濕地凈化的較高密度的循環(huán)水養(yǎng)殖，同時有效去除了總氮、總氨氮和亞硝酸鹽氮等主要污染物。Wu等［4］在不同溫度條件下，夏季和秋季（高溫），冬季和春季（低溫），以水生植物-微生物-水生動物共生系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)建兩種使用不同復(fù)合微生物菌劑的生態(tài)溝渠系統(tǒng)實現(xiàn)了養(yǎng)殖尾水全年凈化的目標，為淡水養(yǎng)殖業(yè)提供了借鑒。Liu等［5］構(gòu)建的新型稻魚異地共養(yǎng)系統(tǒng)不僅有截污減排的效果，而且相比于傳統(tǒng)的稻漁共養(yǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟效果顯著提高。劉梅等［6］結(jié)合淡水養(yǎng)殖池塘養(yǎng)殖尾水的分布和污染特點，提出了針對不同養(yǎng)殖品種尾水的三池兩壩尾水處理技術(shù)，對養(yǎng)殖尾水起到了良好的處理效果。綜上所述，因地制宜構(gòu)建和選擇養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)成為尾水處理方面的研究熱點。本文利用CiteSpace和VOSviewer軟件對養(yǎng)殖尾水治理領(lǐng)域的國內(nèi)外文獻進行可視化分析，對該領(lǐng)域的研究進行定量化綜述，為養(yǎng)殖尾水治理的深入發(fā)展提供科學(xué)參考。

1 材料和方法

11 數(shù)據(jù)來源

在Wos of Science（WOS）核心數(shù)據(jù)庫中以“TS=［（aquaculture OR aquaculture industry OR aquacultural OR aquaculture） AND （wastewater OR tailwater OR “tail water”） AND （treatment OR techonlogy OR purification）］”為檢索式，檢索結(jié)果為989條。在中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫高級檢索中以“（主題：養(yǎng)殖尾水技術(shù)） OR （主題：養(yǎng)殖尾水處理） OR （主題：養(yǎng)殖尾水凈化）”為檢索式進行檢索，檢索結(jié)果為1158條，檢索時間范圍均為2004年1月1日起至2023年12月31日。為提高結(jié)果分析的準確性，過濾會議及作者信息不全等文獻類型，經(jīng)過CiteSpace軟件去重處理，最終得到英文文獻804篇和中文文獻882篇。

12 研究方法

文獻計量學(xué)是一門基于數(shù)理統(tǒng)計方法，對出版物基本信息進行分類和定量的交叉學(xué)科，相比于定性分析過程占主要方面的內(nèi)容分析法，減少了人力和時間的要求，計量結(jié)果能夠客觀反映各領(lǐng)域及其技術(shù)的研究內(nèi)容和發(fā)展規(guī)律，有助于尋找領(lǐng)域技術(shù)的未來發(fā)展方向和研究價值［7］。目前利用文獻計量學(xué)系統(tǒng)完整分析養(yǎng)殖尾水治理的文章鮮見報道。因此，本文利用VOSviewer軟件對發(fā)文量、關(guān)鍵詞聚類圖譜進行分析，利用CiteSpace軟件對養(yǎng)殖尾水技術(shù)研究的發(fā)文機構(gòu)、關(guān)鍵詞共現(xiàn)時序圖譜進行了分析。

2 結(jié)果與分析

21 發(fā)文量分析

分析相關(guān)論文的發(fā)文趨勢有利于了解該學(xué)科領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、成長速度和未來發(fā)展方向。從圖1中可以清晰觀察到近20年來養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)相關(guān)文獻的發(fā)文量經(jīng)歷了不同階段，整體呈現(xiàn)增長趨勢。具體可以分為三個階段。第一階段是2004—2008年，為起步期，這一階段國內(nèi)外對養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)的研究均不太重視。國外對相關(guān)研究起步較晚，這一階段發(fā)文量為零，中文文獻也僅有44篇，處于摸索積累階段。第二階段為發(fā)展期，跨越了2009—2018年，這一時期對養(yǎng)殖尾水治理的研究呈現(xiàn)出漸進增長態(tài)勢，國內(nèi)外對該領(lǐng)域持續(xù)關(guān)注，研究逐漸成熟。第三階段為2019—2023年，這一階段屬于迅猛增長的時期，國內(nèi)外在該領(lǐng)域的發(fā)文量迅速增長，屬于爆發(fā)期?？傮w來說，近些年養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)的研究正在得到全球科研工作者的持續(xù)和廣泛關(guān)注，熱度較高，在經(jīng)歷科研成果產(chǎn)出的大規(guī)模增長后，已經(jīng)進入一個漸趨成熟的穩(wěn)定發(fā)展階段。

22 國家、合作機構(gòu)分析

221 國家分析

國家、機構(gòu)、團隊等分析有助于了解各個國家對研究領(lǐng)域的研究情況以及各國的合作關(guān)系。從WOS核心數(shù)據(jù)庫來看各個國家對養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)的研究，全球范圍內(nèi)，共有78個國家和地區(qū)參與養(yǎng)殖尾水技術(shù)的研究。由圖2可見，中國的論文貢獻量為317篇，而排名第二位的是美國，為80篇，第三位印度59篇，其余國家發(fā)文量均低于50篇。從合作強度看，中國和東南亞地區(qū)國家對于該領(lǐng)域的研究更為頻繁和密切，歐洲國家發(fā)文較為廣泛，但合作強度較低。根據(jù)FAO發(fā)布的《2024年世界漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖狀況》，2022年亞洲國家的水生動物產(chǎn)量占全球國家產(chǎn)量的70%，中國繼續(xù)保持主要生產(chǎn)國的地位，在總產(chǎn)量中占比36%，這說明中國在養(yǎng)殖尾水治理方面較其他國家有較大的應(yīng)用需求，在該領(lǐng)域的關(guān)注和研究處于領(lǐng)先地位。

222 國際研究機構(gòu)分析

利用英文文獻數(shù)據(jù)繪制相關(guān)機構(gòu)合作狀況可視化圖譜，如圖3、表1所示。機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜共有282個節(jié)點，257條連線，密度為00065。發(fā)文量大于10的機構(gòu)中，有8所來自中國，其中中國科學(xué)院發(fā)文量最多（58篇）。分析可知，目前對于養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)的研究中，我國屬于領(lǐng)先地位。發(fā)文機構(gòu)多為研究院，同時包括大學(xué)以及國家部門，體現(xiàn)了我國在養(yǎng)殖尾水處理研究領(lǐng)域的多方合作，政策支持的多維度。中國科學(xué)院位于圖譜中心且發(fā)文量最高，說明其積極與國內(nèi)外機構(gòu)開展合作交流，在該領(lǐng)域有重要地位和影響力。

223 國內(nèi)研究機構(gòu)分析

對比國內(nèi)養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)的發(fā)文機構(gòu)，可以幫助深入了解該領(lǐng)域在國內(nèi)研究的動態(tài)變化，為決策、研究和機構(gòu)管理提供決策參考。如圖4和表2所示，合作圖譜中共有285個節(jié)點，141條連線，密度為00035。圖譜分布稀疏，缺乏較為緊密的聯(lián)系。從發(fā)文機構(gòu)的地域位置來看，對于該領(lǐng)域的研究多集中于我國華東沿海和東南沿海地區(qū)。沿海地區(qū)靠近海洋，水資源更為豐富，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達，對于水體質(zhì)量管理和尾水處理的需求更為迫切，眾多的高校和科研機構(gòu)在尾水處理技術(shù)研究方面擁有較強的專業(yè)技術(shù)，為國內(nèi)養(yǎng)殖尾水技術(shù)的研究和運用提供了有力支持。上海海洋大學(xué)的研究集中于海水養(yǎng)殖領(lǐng)域，涵蓋人工濕地系統(tǒng)和生態(tài)溝渠等協(xié)同凈化系統(tǒng)搭建對氮、磷等污染物的去除效果，同時對養(yǎng)殖業(yè)綠色創(chuàng)新發(fā)展提供了建議［8–10］。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)聚焦于養(yǎng)殖尾水初沉區(qū)凈化材料對去除率的研究。不同材料的添加量，分布方式均對微生物活性和尾水凈化效果產(chǎn)生了不同影響［11–13］。

23 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

231 關(guān)鍵詞分析

利用VOSviewer 1620繪制中文文獻和外文文獻關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，閾值設(shè)置為5，去除檢索主題詞，得到74個和315個高頻關(guān)鍵詞。從中文關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜（圖5）可以看出，將74個關(guān)鍵詞分為9個聚類，出現(xiàn)頻次較高的是水產(chǎn)養(yǎng)殖、尾水處理、人工濕地、水處理和循環(huán)水養(yǎng)殖。（1）水產(chǎn)養(yǎng)殖。我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)頗具規(guī)模，但是養(yǎng)殖規(guī)范標準并不完善［14］，出于提高收益的目的，養(yǎng)殖戶多采用傳統(tǒng)的養(yǎng)殖與處理方式，引發(fā)了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的諸多問題［15］。其中，池塘養(yǎng)殖和工廠化養(yǎng)殖尾水污染情況最為普遍，不同的養(yǎng)殖模式帶來不同的污水排放量和污染物濃度［16］。水產(chǎn)養(yǎng)殖模式引發(fā)了對尾水處理的大量關(guān)注。（2）尾水處理。隨著中國生態(tài)文明建設(shè)的持續(xù)推進，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展步伐不斷加快。國家對于水產(chǎn)養(yǎng)殖的排放監(jiān)管不斷加強，持續(xù)推進水產(chǎn)綠色健康養(yǎng)殖的“五大行動”，養(yǎng)殖尾水處理受到持續(xù)關(guān)注。（3）人工濕地。人工濕地作為生態(tài)型凈水技術(shù)，結(jié)合了物理、化學(xué)、生物三大技術(shù)，模仿自然濕地構(gòu)建的人工生態(tài)系統(tǒng)具有強化氮磷去除功能，在循環(huán)水處理方面具有獨特優(yōu)勢，是水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的重要生態(tài)化處理技術(shù)［17］。（4）水處理和循環(huán)水養(yǎng)殖。循環(huán)水生態(tài)養(yǎng)殖系統(tǒng)是將水處理工藝引入水產(chǎn)養(yǎng)殖，以此來控制和改良養(yǎng)殖尾水［18］。為盡量減少因水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)擴張造成廢水大量排放，已經(jīng)開發(fā)了海水循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)和室內(nèi)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)（RAS）將循環(huán)利用的水經(jīng)過初次澄清、生物濾器、二次澄清、增氧等過程重新達到養(yǎng)殖的水質(zhì)要求，以其良好的循環(huán)可持續(xù)的生產(chǎn)特性成為養(yǎng)殖尾水處理的關(guān)注熱點［19］。

外文關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜（圖6）中將315個高頻關(guān)鍵詞分為7個聚類，出現(xiàn)頻率較高的是nitrogen（氮），denitrification（反硝化作用），microalgae（微藻），antibiotics（抗生素）和adsorption（吸附）。（1）氮。養(yǎng)殖尾水中的氮元素以多種形式存在，包括氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。過量的未經(jīng)處理的氮直接排放到水體中將破壞水體環(huán)境，同時水中硝酸鹽含量過高會減速藻類生長，造成水體富營養(yǎng)化。在養(yǎng)殖尾水處理研究中脫氮技術(shù)持續(xù)作為關(guān)注的熱點，當前養(yǎng)殖廢水中氮的處理技術(shù)主要包括物化法、生物法及自然生態(tài)處理技術(shù)［20］。（2）反硝化作用。反硝化是氮循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，也是一種重要的脫氮方式，指硝酸鹽在微生物的作用下相繼還原為NO2-、NO、N2O、N2的過程。反硝化技術(shù)作為一種經(jīng)濟的生物脫氮技術(shù)［21］，當前對反硝化作用的研究廣泛關(guān)注于反硝化細菌的篩選，好氧反硝化的機制研究。（3）微藻。當前，在養(yǎng)殖尾水處理中，細菌或微藻生物處理仍然是最便宜有效的除氮處理方法。與細菌的反硝化過程將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為NXO、N2不同的是，微藻將吸收的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為用于魚粉或肥料的生物質(zhì)，關(guān)閉了養(yǎng)分的循環(huán)，且微藻的另一優(yōu)點是能夠增加水產(chǎn)養(yǎng)殖物種循環(huán)的溶解氧，起到調(diào)節(jié)水中微生物群落的作用。目前微藻處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的研究仍然屬于探索階段，尚未得到廣泛運用，但其運用在工業(yè)尾水處理的研究結(jié)果表明了微藻在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域運用的潛力巨大，使得微藻備受各研究機構(gòu)的關(guān)注。（4）抗生素?？股厥歉咝У臍⒕幬?，廣泛用于醫(yī)學(xué)和養(yǎng)殖畜牧領(lǐng)域。由于代謝水平和使用的增加，抗生素通過各種途徑進入水生環(huán)境［23］。在水產(chǎn)養(yǎng)殖較為發(fā)達的東亞和東南亞地區(qū)抗生素被大量運用于預(yù)防魚類疾病。這其中中國是世界上最大的抗生素使用和消費國家，因而關(guān)于水環(huán)境抗生素污染狀況的科學(xué)出版物逐漸增加［24］。在養(yǎng)殖尾水處理領(lǐng)域，關(guān)于水體中抗生素的減少不乏受到更多關(guān)注。（5）吸附。在養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)中，吸附因其成本低且簡單而受到青睞，尤其是當使用廢物或回收材料作為吸附劑前驅(qū)體時。吸附過程可以分為物理吸附、化學(xué)吸附［25］和生物吸附。已經(jīng)有許多研究［26-27］關(guān)于將活性炭、沸石等多孔結(jié)構(gòu)和較大表面積的材料用于養(yǎng)殖尾水的凈化處理。生物吸附當前多聚焦于植物吸附，如構(gòu)建人工濕地，魚菜共生系統(tǒng)等利用植物的根系和葉片吸附有機物和重金屬等，以起到凈化水體的作用。

232 關(guān)鍵詞研究演化分析

研究領(lǐng)域的演化分析主要是指使用時間序列類的圖譜，獲取學(xué)科領(lǐng)域在不同年份中的研究熱點與研究主題的分布情況［28］，以進一步得到養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)研究領(lǐng)域的演化趨勢。

利用中文文獻數(shù)據(jù)繪制相關(guān)研究領(lǐng)域的關(guān)鍵詞時序圖譜，如圖7所示。中文文獻關(guān)于養(yǎng)殖尾水處理的研究演化趨勢呈現(xiàn)以下特點。結(jié)合發(fā)文量的三個時期來看，在起步階段（2008年以前），中國學(xué)者的目光大多關(guān)注水產(chǎn)養(yǎng)殖，對尾水處理出現(xiàn)了水處理［29］、生物膜［30］方面的研究，該階段后期，由于養(yǎng)殖尾水帶來的生態(tài)問題的顯現(xiàn)，人們關(guān)注養(yǎng)殖尾水的處理，研究熱點出現(xiàn)了凈化效果、水質(zhì)和人工濕地［31］。此后，研究來到發(fā)展期（2009—2018年），這一階段對于養(yǎng)殖尾水的關(guān)注度明顯提高，研究熱點包括污染物的去除率、循環(huán)水養(yǎng)殖［32］、養(yǎng)殖模式和氮磷收支［33］等方面，尾水處理［34–36］主題有多篇成果發(fā)表。2019年以后的爆發(fā)期，出現(xiàn)了許多新概念關(guān)鍵詞，如研究者逐漸關(guān)注菌藻共生［37］，芽孢桿菌［38］等生物處理方法，生態(tài)溝渠［39］等系統(tǒng)構(gòu)建的方法用于尾水處理。總體來說，在整個研究期，養(yǎng)殖尾水的處理技術(shù)持續(xù)發(fā)展，至今已經(jīng)較為成熟。值得關(guān)注的是，三池兩壩（圖7聚類#9），在起步期出現(xiàn)了第一篇相關(guān)的參考文獻，原位生態(tài)修復(fù)和異位處理的三池兩壩集成生態(tài)修復(fù)技術(shù)在早期便有所研究，但之后該研究主題文獻鮮有報道，直至爆發(fā)期（2021年）該主題重新受到各學(xué)者的關(guān)注，表明我國在養(yǎng)殖尾水處理方面研究的推陳出新和健康發(fā)展。

利用外文文獻數(shù)據(jù)繪制相關(guān)研究領(lǐng)域的關(guān)鍵詞時序圖譜，如圖8所示。外文文獻關(guān)于養(yǎng)殖尾水處理的研究演化趨勢呈現(xiàn)以下特點。在外文發(fā)文的兩個階段中，2009—2018年的發(fā)展期出現(xiàn)了許多關(guān)鍵詞，bacteria（細菌）［40］、phosphorus removal（除磷）［41］、nitrogen removal（除氮）［42］和microbial community（微生物群落）［43］等。反觀發(fā)文爆發(fā)期并沒有出現(xiàn)新的關(guān)鍵詞，表明在養(yǎng)殖尾水處理研究方面，國外發(fā)文研究多持續(xù)關(guān)注于尾水水質(zhì)改善和水處理方面，缺乏新的研究主題，較少出現(xiàn)養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)構(gòu)建的相關(guān)文章。但總體來說，整個研究期，國外文獻為養(yǎng)殖尾水處理提供了大量水體治理的參考依據(jù)。

3 局限性分析

本研究通過文獻計量方式對養(yǎng)殖尾水治理進行了分析，在檢索詞的構(gòu)建和文獻過濾方面存在主觀差異，導(dǎo)致部分文獻可能不在檢索范圍內(nèi)。在利用VOSviewer和CiteSpace軟件進行聚類分析時，去除了部分檢索主題詞，同時由于軟件的局限性，本文設(shè)置的K指數(shù)偏小，這些可能會對分析結(jié)果產(chǎn)生影響。

4 結(jié)論

通過文獻計量法對中國知網(wǎng)和Wos of Science數(shù)據(jù)庫中養(yǎng)殖尾水治理研究領(lǐng)域的1686篇文獻進行了統(tǒng)計分析，通過研究國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)文量、研究機構(gòu)、關(guān)鍵詞和關(guān)鍵詞演化得出以下結(jié)論：（1）養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)研究不斷深化，受到各國廣泛關(guān)注，其中中國占據(jù)領(lǐng)先地位，研究熱度高于國外，尤其在5年的爆發(fā)期，研究發(fā)文量顯著增加，表明我國在養(yǎng)殖尾水治理的研究已經(jīng)達到國際一流水平。（2）研究機構(gòu)合作分析來看，國內(nèi)外對于養(yǎng)殖尾水處理的研究合作強度還有待提升，未來應(yīng)該更注重跨國家、跨機構(gòu)之間的合作交流。（3）國內(nèi)養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)的研究發(fā)文更注重于尾水系統(tǒng)的構(gòu)建，分析系統(tǒng)構(gòu)建的優(yōu)勢。國外對于養(yǎng)殖尾水的研究從微觀角度多方面展開，具有廣泛性，對國內(nèi)外研究的結(jié)合學(xué)習能夠?qū)崿F(xiàn)養(yǎng)殖尾水處理的優(yōu)化互補。

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