基于CiteSpace文獻(xiàn)計(jì)量的微塑料相關(guān)進(jìn)展與熱點(diǎn)研究

中圖分類號：X32文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Research Progress and Hotspots Analysis of Microplastics Based on CiteSpace Bibliometrics

Liu Xuan1，Li Jun2，Li Guijie3，Liu Hanhu1，Zhang Shuangsheng4 （1.Schlof Environmentand Spatial Informatics，ChinaUniversityof Miningand Technology，Xuzhou22116，China； 2.Huaibei City Drainage Limited Liability Company，Huaibei 2350o，China; 3.Zhaoyuan Construction Engineering Quality Supervision Station，Zhaoyuan 265199，China; 4.School of Environmental Engineering，Xuzhou University of Technology，Xuzhou ，China）

AbstractMicroplasticsasmeringplutants，avebecomeafocalpontofglobalresearch，atractingtheattentionofumrousscientificresearchesIndertoeterunderstandteresearchsatusaddevelopmenttrendinthefieldofmicroplastics，Citpacesoft warewasusedtonalyetealpublicationvolume，ontributingutorsublisngcountris，eyodsofcroplastiliteatue published from2OOtoO23.Theresultsshowedthattheaualumberofpublicationsonmicroplasticsasonupwardtrendadexperiencedrapidgrowthafter2Ol7.ChineseresearcherWangJunpublished139papers，andShiHuahongpublishd98papers，bothofwhich hadsignificantinfluence.TheinstitutionswithahighernumberofpublicationsweretheChineseAcademyofScienceswith8l7papers andtheUiversityofChineseAcademyofScienceswith409papers.Theanalysisofkeywordsshowedthathumanhealth，marinepolu tion，andthedsoptionefectsoficrolasticsweretherseachotspotsintisfeldasedonteaalysisofurstkeywods，heod “demersalfis”remaindinasageofemergene，potentiallindicatingafutureresearchtrendinthefeldofmicroplastics.Thisartice reviews the research status of microplasticand providesareference for futureresearch trends inmicroplastics.

Keywords：microplastics；bibliometric analysis；citeSpace；research hotspots

前言

微塑料（microplastics）是指直徑小于5毫米的塑料顆粒[1]。微塑料的來源主要有兩種：一種是初級微塑料，由工業(yè)生產(chǎn)直接制成的微小塑料顆粒;另一種是次級微塑料，由大型塑料在環(huán)境中經(jīng)過物理、化學(xué)或生物過程破碎形成。微塑料的疏水性強(qiáng)，比表面積大，能為微生物群落生長提供理想的附著點(diǎn)，是致病菌的重要載體。在遷移過程中，微塑料容易吸附并富集環(huán)境中的共存污染物，如重金屬、有機(jī)污染物等，微塑料與持久性有機(jī)污染物之間還存在協(xié)同效應(yīng)，會增強(qiáng)污染物對生物體的毒性，通過氧化應(yīng)激、神經(jīng)損傷、內(nèi)分泌干擾、免疫損傷等機(jī)制威脅生物健康[2]，可能對生態(tài)系統(tǒng)的多個層面造成潛在威脅。

對微塑料相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行量化的回顧和總結(jié)，可以更好地把握該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。文章利用WebofScience（WOS）數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)源，采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析軟件CiteSpace對微塑料相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以期能夠梳理出全球范圍內(nèi)對微塑料的研究現(xiàn)狀及未來的研究趨勢。

1數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

文章研究數(shù)據(jù)全部來源于2023年1月27日在WOS的WebofScience核心合集數(shù)據(jù)庫檢索的文獻(xiàn)，檢索的主題詞為 TS= （\"microplastic”or“microplastics\"）、索引日期為 2000-01-01 至2023-12-31、文獻(xiàn)類型選擇Article和ReviewArticle，通過檢索共獲得16204篇文獻(xiàn)，其中Article和ReviewArticle各有14058、2146篇。所獲得的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)用于分析微塑料研究現(xiàn)狀和熱點(diǎn)方向。

1.2 研究方法與圖譜分析

文章采用Excel對近24年（2000－2023年）的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行年發(fā)文量分析，用CiteSpace（6.1.R6）對發(fā)文作者、機(jī)構(gòu)、國家等進(jìn)行協(xié)作網(wǎng)絡(luò)分析，對關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)、聚類和突現(xiàn)詞分析以了解微塑料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢。

在CiteSpace（6.1.R6）中設(shè)置時(shí)間切片為4年，除 k 值需根據(jù)分析種類調(diào)整外，其余為默認(rèn)設(shè)置。所做圖中左上角N指節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的大小不僅反映此節(jié)點(diǎn)的發(fā)文量還反映了與其他節(jié)點(diǎn)的相關(guān)性，字體越大越粗則表示此節(jié)點(diǎn)發(fā)文量越多；E指連線，線條根據(jù)發(fā)文時(shí)間呈現(xiàn)不同顏色，代表節(jié)點(diǎn)間有合作關(guān)系，線條越粗表示合作越密切；網(wǎng)絡(luò)密度Density數(shù)據(jù)越大表明節(jié)點(diǎn)間合作關(guān)系越緊密，反之越松散；節(jié)點(diǎn)內(nèi)部顏色代表首次出現(xiàn)年份，外部代表最后出現(xiàn)年份，外圍有明顯紫色圈的節(jié)點(diǎn)代表該節(jié)點(diǎn)的中介中心性不低于0.1，中介中心性衡量的是一個節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)對之間最短路徑上的中介次數(shù)，一般認(rèn)為中介中心性centrality值大于0.1的節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中起到橋梁作用[3]

2 結(jié)果與分析

2.1 年發(fā)文量分析

用Excel對文獻(xiàn)年發(fā)文量進(jìn)行分析（如圖1所示）可得出，2000年至2023年這24年間關(guān)于微塑料的文章發(fā)表數(shù)量整體呈上升趨勢。整個發(fā)展時(shí)期可以分為三個階段，2000年－2008年為發(fā)展初期，表明當(dāng)時(shí)對于微塑料的重視程度不高。盡管1972年在海洋中就發(fā)現(xiàn)了塑料碎片，但是“微塑料（microplastics）”一詞是2004年才正式在文章中出現(xiàn)，自此微塑料污染逐漸成為環(huán)境學(xué)科熱門話題[4]。2009年-2016年為緩慢增長階段，人們逐漸了解塑料危害，對微塑料的研究逐漸重視。2017年－2023年為快速發(fā)展階段，尤其是2020年和2021年發(fā)表數(shù)量激增。

2.2 發(fā)文作者分析

在CiteSpace（6.1.R6）中選擇“NodeTypes”為“Author”進(jìn)行作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜分析，時(shí)間切片為4年，k值設(shè)置為25，其余為默認(rèn)設(shè)置，擇發(fā)文量前十的作者信息如表1所示。在753位研究者中，發(fā)文量最多的是學(xué)者王俊，發(fā)文量為139篇，首次發(fā)文在2017年。其次發(fā)文量較多的是華東師范大學(xué)的施華宏，從2016年開始共發(fā)文98篇，發(fā)文中介中心性最高達(dá)到0.25，此外GalganiFrancois（O.16）和LusherAmyL（0.1）兩位作者在微塑料研究領(lǐng)域也有很大貢獻(xiàn)和影響力。分析得出共有2182條連線，可見學(xué)者間有較多合作，但作者合作網(wǎng)絡(luò)圖的網(wǎng)絡(luò)密度 D=0.0077 ，表明學(xué)者合作并不密集沒有形成真正的核心區(qū)域。

2.3 發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

用CiteSpace（6.1.R6）軟件對發(fā)文機(jī)構(gòu)進(jìn)行可視化分析，運(yùn)行調(diào)整后結(jié)果如圖2所示。分析得出共有863個發(fā)文機(jī)構(gòu)，俄羅斯科學(xué)院是發(fā)文較早且中心性較高的機(jī)構(gòu)，發(fā)文量最多的機(jī)構(gòu)是中國科學(xué)院（817篇），首次發(fā)文在2005年。其次為中國科學(xué)院大學(xué)（409篇）、華東師范大學(xué)（255篇）等。雖然發(fā)文量最多的是中國機(jī)構(gòu)，但法國海洋開發(fā)研究院的中介中心性（0.08）最高，說明其影響力相對較大，其次是英國的普利茅斯大學(xué)（0.07）、中國科學(xué)院（0.06）、美國國家海洋和大氣管理局（0.06）等。機(jī)構(gòu)中最大中心性值只有0.08，各國研究機(jī)構(gòu)仍需提高文章質(zhì)量和影響力[3]

2.4 發(fā)文國家分析

將文獻(xiàn)導(dǎo)入CiteSpace（6.1.R6）軟件進(jìn)行國家可視化圖譜分析，運(yùn)行調(diào)整后結(jié)果如圖3所示。由軟件分析可得“ 共有154個國家節(jié)點(diǎn)和778條連線，參與微塑料研究的國家眾多，微塑料污染已成為世界污染問題及研究熱點(diǎn)。微塑料相關(guān)領(lǐng)域發(fā)文量最多的國家是中國，從2001年開始共發(fā)表5554篇相關(guān)論文，其次是美國（1730篇）、德國（1215篇）、意大利（1064篇）等國家。美國（0.16）、法國（0.17）、英國（0.2）等國家的中介中心性都不低于0.1，和其他國家相比具有更大的影響力，在網(wǎng)絡(luò)中起橋梁作用。中國發(fā)文量位居第一，但中心性只有0.02，發(fā)表論文雖多，但論文質(zhì)量仍有待提高。

2.5關(guān)鍵詞與研究熱點(diǎn)分析

2.5.1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

對文獻(xiàn)包含的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，論文發(fā)表時(shí)間集中在2020年－2023年，出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞有“微塑料、污染、海洋環(huán)境、顆粒、攝入”等，文章統(tǒng)計(jì)了高頻關(guān)鍵詞的中介中心性，關(guān)鍵詞“微塑料”不僅出現(xiàn)次數(shù)最多，而且中介中心性最大（0.22），其次是“海洋環(huán)境”（0.13）、“氧化應(yīng)激”（0.12）、“污染\"（0.1）等關(guān)鍵詞的中介中心性較高，表明學(xué)者對這些方向的研究比較多。排除關(guān)鍵詞“微塑料”和“污染”，出現(xiàn)頻次較高的是“海洋環(huán)境、沉積物、積累、攝入”等詞，代表研究人員對海洋微塑料污染和生物攝食方面感興趣。海洋是塑料垃圾和微塑料的最終匯聚地，因此學(xué)者對微塑料的研究主要集中在海洋環(huán)境中。由于微塑料較大的比表面積，容易吸附污染物，生物體會通過攝入將微塑料累積到體內(nèi)進(jìn)入生物循環(huán)進(jìn)而擴(kuò)大污染。水體中的沉積物常被認(rèn)為是微塑料的匯[5]，因此對沉積物中微塑料豐度、類型和分布的研究也頗多。

2.5.2 研究熱點(diǎn)分析

為進(jìn)一步挖掘微塑料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，繼續(xù)使用LLR聚類算法對關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類，結(jié)果如圖4所示。利用聚類模塊值（Q值）和聚類平均輪廓值（S值）衡量聚類結(jié)果的合理性。關(guān)鍵詞聚類分析共得到10個聚類，結(jié)果顯示 Q=0.590 1，S=0.867 9 ，表明聚類結(jié)果可靠[6]。聚類結(jié)果展現(xiàn)了微塑料的研究熱點(diǎn)，目前微塑料的研究熱點(diǎn)主要集中在“氧化應(yīng)激”、“海洋垃圾”、“吸附”、“污水處理廠”、“生物降解”等方向。

通過對聚類結(jié)果進(jìn)行歸納，如表2所示6大集群，從集群中可以更清楚得到目前的研究現(xiàn)狀和研究熱點(diǎn)：

2.5.2.1 微塑料對人體健康的潛在威脅

集群1表明研究者越發(fā)關(guān)注微塑料對人類健康的潛在威脅，微塑料廣泛存在于海鮮、瓶裝水等食品中，通過人類飲食攝入體內(nèi)并對人體造成威脅。目前已經(jīng)在人體的5大系統(tǒng)中檢測到微塑料的存在，Ragusa等人[7通過征集34名剛分娩一周且身體健康的女性的母乳樣本，在 75% 的樣本中都檢測到了微塑料，表明微塑料已經(jīng)進(jìn)入了人類食物鏈的一個非常敏感的環(huán)節(jié)。

2.5.2.2微塑料的提取、識別及定量過程

集群2聚焦不同環(huán)境介質(zhì)中微塑料的采樣與分析，側(cè)重于對海洋、地表水、沉積物、污水處理廠和污水污泥中微塑料的提取、識別及定量過程。污水處理廠被視為微塑料污染水生和陸生的點(diǎn)源，大多數(shù)污水處理廠微塑料去除率很高，但最終排放的微塑料負(fù)荷仍很大，可能導(dǎo)致受納水體受到污染。Nandakumar等8研究了微塑料在污水處理廠中的多樣性存在（包括組成、大小、形狀和來源），并指出污水處理廠能夠去除部分微塑料，但大部分微塑料會通過污水處理廠產(chǎn)生的污泥進(jìn)入環(huán)境，污泥通常用于土壤改良以提高土壤肥力，可能會給土壤環(huán)境帶來未知的后果。

2.5.2.3 微塑料的吸附毒害效應(yīng)

集群3表明研究者已經(jīng)認(rèn)識到微塑料的吸附能力，主要研究微塑料吸附重金屬、多環(huán)芳烴等污染物質(zhì)并產(chǎn)生毒害效應(yīng)的過程。Zong等通過水培實(shí)驗(yàn)研究了聚苯乙烯微塑料對小麥幼苗的生物有效性和毒性，發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯微塑料主要是通過化學(xué)方法吸附水中的銅和鎘。集群5的關(guān)鍵詞有“廢物處理、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、回收、生物可降解塑料”等，表明人類正在探索減少和控制微塑料污染的新思路和新方法；集群6關(guān)鍵詞有“垂直分布、水柱、對流”等研究的是微塑料在海洋環(huán)境中的分布、遷移和積累;集群4的關(guān)鍵詞有“力學(xué)性能、變形、微觀結(jié)構(gòu)”等，研究主要涉及材料領(lǐng)域，但平均出現(xiàn)年份在2009年，微塑料在材料領(lǐng)域的研究逐漸減弱，Zhang等[1對2004年至2021年的相關(guān)領(lǐng)域關(guān)鍵詞突現(xiàn)研究也證明了這一點(diǎn)。

2.5.3 突現(xiàn)詞分析

利用CiteSpace（6.1.R6）中突現(xiàn)詞分析可以預(yù)測微塑料的研究熱點(diǎn)變化和趨勢變化。微塑料領(lǐng)域熱點(diǎn)關(guān)鍵詞研究主要集中于2010年－2019年，“海洋環(huán)境”和\"塑料垃圾”的突現(xiàn)強(qiáng)度分別是130.42、121.59，突現(xiàn)強(qiáng)度較大，表明塑料垃圾在2012年-2019年受到廣泛關(guān)注，且研究多集中于海洋環(huán)境，其中地中海、北海和太平洋是主要的研究區(qū)域。

最值得關(guān)注的是“demersalfish”（底棲魚類）一詞，突現(xiàn)強(qiáng)度雖僅為29.64，但從2016年開始一直突現(xiàn)至今，可能將成為未來的研究趨勢。隨著對海洋微塑料生態(tài)污染研究的不斷深入，研究人員通常把對環(huán)境變化非常敏感的貝類、魚類等海洋生物作為指示器，來反映水體中微塑料污染的水平和潛在影響。由于貝魚類易攝入水中的微塑料，通常也被作為檢測微塑料含量的采樣器，對魚類進(jìn)行毒理學(xué)研究和生物健康效應(yīng)調(diào)查，可以更好地了解微塑料的環(huán)境行為、生態(tài)效應(yīng)以及對人類健康的潛在威脅。

3結(jié)論

通過CiteSpace軟件對2000年至2023年間的微塑料文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析，結(jié)果表明：微塑料領(lǐng)域的發(fā)文量總體呈上升趨勢，微塑料研究領(lǐng)域正在逐漸成熟；中國在該領(lǐng)域的發(fā)文量居世界前列，學(xué)者王俊、施華宏對該領(lǐng)域貢獻(xiàn)較大，但英國、美國的研究有更強(qiáng)的學(xué)術(shù)影響力；目前微塑料的研究主要集中在海洋污染、不同環(huán)境介質(zhì)中微塑料的定量分析、微塑料的吸附毒害效應(yīng)、微塑料對人體的健康威脅等方面；突現(xiàn)詞分析發(fā)現(xiàn)“底棲魚類”正受到關(guān)注，表明評估微塑料對食物鏈和人類健康潛在威脅方面是研究熱點(diǎn)；此外，文獻(xiàn)計(jì)量分析后發(fā)現(xiàn)，針對海洋微塑料的研究較多，淡水系統(tǒng)和土壤環(huán)境中的微塑料污染研究尚顯不足，尤其是與人類生活密切相關(guān)的污水處理廠，作為水陸的污染點(diǎn)源應(yīng)該得到重視。

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