基于W eb of Science的PM 2.5文獻計量分析

楊金鳳，張纓

（1.甘肅省科學技術情報研究所，甘肅 蘭州730000；2.甘肅省科技評價監測重點實驗室，甘肅 蘭州730000）

基于W eb of Science的PM 2.5文獻計量分析

楊金鳳1，2，張纓1，2

（1.甘肅省科學技術情報研究所，甘肅 蘭州730000；2.甘肅省科技評價監測重點實驗室，甘肅 蘭州730000）

運用文獻計量學方法，以Web of Science（WoS）數據庫中收錄的有關以PM2.5為主題的文獻為依據，采用TDA分析軟件，通過加權統計、數量分布統計分析、頻次排序以及共現分析等方法，對2004—2014年間發表的關于PM2.5的論文，從產出數量、年際變化趨勢、國際研究力量時空分布、關鍵詞詞頻分布及熱點研究領域等方面進行統計分析，以期為相關科研管理部門和科研人員提供參考。

PM2.5；Web of Science；文獻

近年來，隨著經濟規模的迅速擴大和城市進程的不斷加快，大氣氣溶膠污染日趨嚴重，以臭氧（O3）、PM2.5和酸雨為特征的區域性復合型大氣污染日益突出，特別是隨著PM2.5所造成的污染事件越來越多，人們對空氣的質量越發關注。本文以Web of Science（WoS）數據庫中收錄的有關以PM2.5為主題的文獻為依據，對2004—2014年間的PM2.5研究情況進行了統計分析，旨在為相關科研管理部門和科研人員提供參考。

1 2004 —2014年間PM2.5研究論文產出數量及年際變化趨勢（見圖1）

圖1 PM2.5研究論文產出變化

科技論文產出的數量在一定程度上可反映學科領域科學研究和發展的活躍度。2004—2014年間，WoS數據庫中共收錄了7 603篇與PM2.5研究相關的論文（數據庫更新時間為2014年12月5日）。從圖1可以看出，國際上PM2.5研究論文的數量整體呈波動上升態勢（由于數據庫更新的滯后性，2014年數據不全，僅供參考）。其中，2004—2005年，論文數量均相對較少，基本在390篇/年左右，可稱之為第一階段；此后，從2006年（當年論文數量迅速增至507篇）開始，論文數量大幅度上升，至2013年達到最高峰1 031篇，可稱之為第二階段。在第二階段中，論文數量的變化又可分為兩種情況：2006—2009年間，論文數量均呈穩步增長態勢，每年論文數量均較前一年有所增長；2010—2014年間，論文數量的變化呈波動增長態勢，例如2010年的論文數量明顯少于2009年，2012年的論文數量與2011年相比，增長幅度不顯著。

2 PM2.5國際研究力量的時空分布

2.1 研究PM 2.5的主要國家

按全部論文著者各自所屬國家（下同）的分析表明，全球研究PM2.5較多的國家或地區主要有美國、中國、加拿大、意大利、德國、英國、西班牙、中國臺灣、印度、韓國、日本、法國、希臘、荷蘭、芬蘭等，發文量約占論文總數的90%。其中，美國在該領域始終居全球之首，占居主導地位，其論文數量為3 286篇，占所有國家論文總和的30.39%；中國論文數量為1 296篇，占該領域論文總量的11.99%，位居第2。其后為加拿大、意大利、德國等，發文量占全部論文的比例均在4%以下。可見，中美兩國在該領域的研究比較活躍，其科研能力也比較強。另外，從論文的年均增長率來看，在排名前10位的國家中（見表1），印度、中國的增幅最大，分別為47.61%和23.41%，說明近年來發展中國家對環境的保護意識已經增強。

表1 PM 2.5研究論文產出量排名前1 0位的國家或地區

2.2 主要研究機構

按全部論文著者所屬研究機構的分析表明，全球前50個機構的論文之和占PM2.5研究領域論文總量的75%左右，說明這些機構是該研究領域的核心力量。而在這50個機構中，排名前10位的機構發文量均在100篇以上（見表2），其中8個機構屬于美國，2個屬于中國。其中，中國科學院和美國環境保護局的論文數量均超過了400篇，約占全部論文量的2%，居機構前2位。但從論文的年均增長率來看，加利福尼亞大學伯克利分校明顯高于其他各機構，其論文數量呈逐年大幅度上升趨勢，年均增長率超過62%，位居各機構之首；其次為中國科學院，年均增長率為30.02%。而發文量列第2位的美國環境保護局的論文年均增長率僅為6.48%，說明其在該領域的論文產出一直在小幅度穩步增長。整體而言，2004—2014年間，主要機構PM2.5研究論文的數量整體呈波動上升趨勢。

表2 PM 2.5研究論文產出量排名前1 0位的機構

3 PM2.5熱點研究領域

3.1 PM 2.5研究學科分布特點

根據ISI數據庫的學科分類，并按論文量多少依次統計了PM2.5研究中所涉及的前20個學科領域，主要包括：環境科學與生態學，氣象學和大氣科學，工程學，公眾、環境和職業健康，毒理學，化學，建筑與建筑技術，科學與技術，能源與燃料，地質學，呼吸系統，水資源，農業，一般內科，心血管系統與心臟病學，核科學與技術，物理學，生物化學與分子生物學，材料科學及數學。從各學科領域的發文量來看，發文量最多的是環境科學與生態學，共計發文4 789篇，大約占論文總量的36.25%；氣象學和大氣科學居第二，約占論文總量的22.02%；第三是公眾、環境和職業健康，毒理學，化學，約占論文總量的17.17%；第四為工程學，約占論文總量的10.07%。而從各學科領域論文的被引用情況來看，最受關注的是一般內科和呼吸系統，其次是心血管系統與心臟病學，毒理學，公眾、環境和職業健康。這說明，近年來PM2.5所導致的環境污染問題及由此導致的對人體健康的影響引起了人們的高度重視。

3.2 PM 2.5研究論文的關鍵詞詞頻分布和研究熱點時序變化

關鍵詞是論文核心內容的直接體現。通過對論文關鍵詞詞頻統計，可以從微觀的角度分析學科領域發展的現狀、熱點及發展趨勢。本文采用TDA分析軟件，對2004—2014年間PM2.5研究論文的關鍵詞詞頻進行了統計分析，其中出現頻次較高的關鍵詞有PM2.5、顆粒物、空氣污染、PM10、源解析、空氣質量、氣溶膠、多環芳烴、碳元素、有機碳、臭氧、流行病、交通、哮喘、化學成分、死亡、黑碳、個人暴露、超微粒子及金屬（見圖2）。位居前3位的關鍵詞是PM2.5、顆粒物、空氣污染，針對這些詞的論文量分別占論文總量的16.30%、11.84%和9.21%。

另外，從PM2.5研究熱點的時序變化來看，2004—2014年間，最受關注的主題是PM2.5，其次是顆粒物和空氣污染，關注程度呈逐年增加的趨勢。但在近3年（2012—2014年）還對臭氧、死亡率、流行病及黑碳等主題有較多的關注。而氣溶膠、碳元素、有機碳和多環芳烴總體受關注程度相對較弱，其隨時間變化不明顯。

圖2 2004—2014年間PM2.5研究論文的關鍵詞詞頻分布

3.3 PM 2.5與相關研究領域解析

通過對2004—2014年間PM2.5研究論文的統計和被引用情況的分析，10年間PM2.5的熱點研究領域大致可歸納為以下幾方面。

3.3.1 PM 2.5的基本特征及形成機制研究經統計，關于這方面的研究主要包括PM2.5化學成分的研究，如有機碳、金屬元素、碳元素、多環芳烴等；主要來源的研究，如燃煤與燃氣或燃油排放的黑碳及煙塵、交通工具排放的尾氣、氣溶膠等。但從研究結果來看，目前對于大氣顆粒物的來源和形成機制，研究者還沒有得出完全一致的結論。近年來隨著監測手段的進步，關于PM2.5的觀測特征以及成分和來源分析的研究越來越多，而且研究結果不盡相同。

3.3.2 PM 2.5對環境影響的研究較多關注的是PM2.5造成的空氣污染、空氣質量及大氣能見度的降低等環境問題。如有研究指出：引起大氣環境質量下降的首要污染物是可吸入顆粒物（空氣動力學當量直徑為0.1～10μm）［1］，其中粒徑在2.5μm以下的細顆粒物質（即PM2.5）尤甚，其不僅能夠通過消光作用降低大氣能見度，而且由于它在大氣中的傳輸距離遠、停留時間長，對大氣質量有重要的影響。

3.3.3 PM 2.5對人體健康危害的研究重點關注的是PM2.5與個人暴露、人體流行病學、哮喘及死亡率之間的相關性。具體而言，主要涉及兩個方面的研究，一是PM2.5的流行病學研究及致病機制（毒理學）研究；二是PM2.5引發的主要疾病研究，如呼吸系統疾病（如哮喘）、心腦血管疾病等。

4 討論

（1）近10年，國際PM2.5研究論文的數量整體呈波動上升態勢，年均增長率達10.39%，但各年度增長率有一定差異。2010年之前，論文數量年增長率均在10%以下，2011年之后，這一比例均在11%以上。

（2）美國和中國是PM2.5研究領域主要的論文產出國，在該領域具有非常大的相對優勢。特別是美國，其發文量是中國的2.5倍。近3年（2012—2014年），印度、中國和巴西在該領域的研究日趨活躍，其論文數量分別約占到全部論文總量的54.85%、48.61%和47.29%，均高于其他國家。說明發展中國家雖然PM2.5研究起步晚，但發展比較快。

（3）PM2.5研究最為關注的學科領域是環境科學與生態學，氣象學和大氣科學，公眾、環境和職業健康；重點研究的方向是以PM2.5為主的顆粒物對空氣造成的污染、PM2.5的化學成分以及其主要來源分析、PM2.5對環境和人體健康的影響。特別是近3年來，有關PM2.5與死亡率、流行病學的關系等的研究也有較多報道。如美國環境保護局進行的兩項前瞻性隊列研究表明，總死亡率與心肺疾病死亡率的上升幅度和大氣中PM2.5濃度水平升高有關。Goldberg等［2］關于加拿大蒙特利爾市和魁北克大氣污染與疾病死亡率的關系研究中表明，PM2.5每增加1個IQR，呼吸系統疾病死亡率便上升9.03%。Elena B等曾對歐洲23個城市（涵蓋3 600萬人口）圍繞長期接觸PM2.5對心肺疾病死亡率、肺癌死亡率和總死亡率的影響進行調查，結果發現，如果PM2.5質量濃度降至20μg/m3，可以減少11 375個過早死亡案例（其中包括8 053個心肺疾病死亡案例和1 286個肺癌死亡案例），如果降至15μg/m3，可以減少16 926個過早死亡案例（其中包括11 612個心肺疾病死亡案例和1 901個肺癌死亡案例），而且PM2.5濃度下降越多，平均每年死亡案例減少的數量就越多。近年來，中國一些大城市也陸續開展了PM2.5與人體健康的效應關系研究。在沈陽市和廣州市的研究發現，PM2.5污染與人群總死亡率、呼吸系統疾病及心血管系統疾病死亡率均呈正相關（P＜0.05），在65歲以上的老年人群和女性人群中更為明顯。Haidong Kan等［3］關于上海市顆粒物對死亡率的影響關系研究結果表明，PM2.5與全因死亡率、心肺疾病和呼吸疾病的死亡率有明顯關系（P＜0.05），且當△PM2.5每增加10μg/m3時，日死亡人數增率分別是：全因死亡率0.36%、心肺疾病死亡率0.41%、呼吸疾病死亡率0.95%。趙柯等的研究表明：西安市大氣PM2.5污染與人群總死亡率、呼吸系統疾病及心血管系統疾病死亡率均呈正相關（P＜0.05）。

以上研究表明，PM2.5是引起大氣環境質量下降的首要污染物，對人體健康（特別是在呼吸系統和心腦血管方面）會造成極大危害。對PM2.5的關注和研究已經受到全世界各國不同程度的重視。

［1］崔蓉，郭新彪，鄧芙蓉，等.北京市采暖期PM2.5與PM10污染特征分析［J］.中國衛生檢驗雜志，2008，18（8）：1505-1508.

［2］Goldberg M S，Burnett R T，Bailar J C，et al.The association between daily mortality and ambient air particle pollution in Montreal，Quebec 1.Nonaccidental mortality［J］.Environmental Research，2001，86（1）：12-25.

［3］Haidong Kan，Stephanie J London，Guohai Chen，et al.Differentiating the effects of fine and coarse particles on daily mortality in Shanghai，China［J］.Environment International，2007（33）：376-384.

G420

A

1671-1246（2015）18-0154-03

蘭州市科技發展計劃項目“PM2.5研究熱點及趨勢分析——基于Web of Science的文獻計量分析”（2013-3-80）