基于專利數據分析的污染地下水修復技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析

張斌 孫加山

摘要：為明確地下水污染修復技術在世界范圍的研究布局和發(fā)展態(tài)勢，本研究基于智慧芽全球專利數據庫對1989-2018年地下水污染修復技術專利進行計量學統(tǒng)計，并探討該技術的研究布局、研究重點及授權趨勢。結果顯示，從申請量來看，世界范圍內地下水污染修復技術涉及的申請量逐漸增長，但絕對申請量和專利授權比相對較低，地下水污染修復技術研發(fā)的重視程度依然不夠，有待進一步加強;中國是該技術領域主要專利申請國，也是最大的技術來源國;科研單位在該領域的研發(fā)實力顯著高于企業(yè)機構?；谝陨涎芯浚J為今后應加強研發(fā)，并且創(chuàng)造高效經濟的地下水污染修復技術，注重科研機構與企業(yè)單位合作及已有專利成果的轉化，促進專利的市場應用，使其發(fā)揮更大的社會和經濟效益。

關鍵詞：專利數據;地下水;修復技術

中圖分類號：X508 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）02-0-04

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.139

Abstract：In order to clarify the research layout and development trend of groundwater pollution remediation technology in the world， this study based on the global patent database of smart bud makes a econometric statistics of groundwater pollution remediation technology patents in 1989-2018，and discusses the research layout， research focus and authorization trend of this technology.The results show that the number of applications involved in groundwater pollution remediation technology in the world is increasing gradually from the perspective of application volume， but the absolute application volume and patent authorization ratio are relatively low， and the importance degree of research and development of groundwater pollution remediation technology is still insufficient， which needs to be further strengthened;China is the main patent applicant and the largest technology source country in the field of technology; scientific research institutions are in the R & D strength of the field is significantly higher than that of enterprises. Based on the above research，we think that in the future，we should strengthen research and development， create efficient and economic groundwater pollution remediation technology， pay attention to the cooperation between scientific research institutions and enterprises and the transformation of existing patent achievements to promote the market application of patents and make them play a greater social and economic benefits.

Key words：Patent data;Groundwater;Remediation technology

地下水作為重要的城鄉(xiāng)供水水源，在維護經濟社會健康發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用，是支撐經濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源[1]。根據美國環(huán)保署（Environmental Protection Agency，EPA）和歐洲污染場地管理（European Environment Agency，EEA）的相關研究報告[2，3]，美國和歐洲等發(fā)達國家存在大量的地下水污染場地，其中美國約29萬多個，英國約10萬個，經過幾十年的努力，發(fā)達國家基本摸清了其國內的地下水污染場地現(xiàn)狀，并建立了相關的污染場地清單。

我國目前尚未建立地下水污染場地清單，但根據中國地質調查局近年來所開展的調查可知[4]，我國地下水污染相對比較嚴重，尤其是淺層地下水的污染尤為突出，如何進行地下水治理修復也就變得尤為重要。為進一步了解地下水修復技術領域的發(fā)展現(xiàn)狀和競爭模式，并預測該領域未來的發(fā)展趨勢，本研究基于智慧芽全球專利數據庫對全球116個國家或地區(qū)的地下水修復技術領域的專利進行計量統(tǒng)計，探討該技術的發(fā)展現(xiàn)狀、研究重點、競爭模式及發(fā)展趨勢，以期為我國地下水修復技術的創(chuàng)新及行業(yè)發(fā)展提供新的視角。

1 材料與方法

1.1 數據來源與檢索策略

本研究以智慧芽全球專利數據庫作為專利數據的檢索平臺，檢索策略如下：（TTL：（地下水）ORTTL_ENTRANS：（地下水）ORTTL_CNTRANS：（地下水））AND（TAC：（（污染）AND（修復OR治理OR處置OR去除OR固化OR穩(wěn)定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR還原OR氧化OR脫附OR解析））ORTTL_ENTRANS：（（污染）AND（修復OR治理OR處置OR去除OR固化OR穩(wěn)定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR還原OR氧化OR脫附OR解析））ORABST_ENTRANS：（（污染）AND（修復OR治理OR處置OR去除OR固化OR穩(wěn)定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR還原OR氧化OR脫附OR解析））ORCLMS_ENTRANS：（（污染）AND（修復OR治理OR處置OR去除OR固化OR穩(wěn)定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR還原OR氧化OR脫附OR解析））ORTTL_CNTRANS：（（污染）AND（修復OR治理OR處置OR去除OR固化OR穩(wěn)定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR還原OR氧化OR脫附OR解析））ORABST_CNTRANS：（（污染）AND（修復OR治理OR處置OR去除OR固化OR穩(wěn)定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR還原OR氧化OR脫附OR解析））ORCLMS_CNTRANS：（（污染）AND（修復OR治理OR處置OR去除OR固化OR穩(wěn)定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR還原OR氧化OR脫附OR解析）））。檢索時間跨度為1989-2018年，檢索日期為2019年11月25日，共檢索到1609項專利（由于專利申請日和公開日之間存在一定的時間差，2019年申請的專利未做統(tǒng)計）。

1.2 分析工具與分析方法

本研究采用文獻計量分析的原理與方法，以Microsoft Excel數據處理軟件作為主要分析工具，對全球地下水修復技術的相關專利進行計量統(tǒng)計和可視化分析。

2 結果與分析

2.1 專利申請宏觀態(tài)勢分析

2.1.1 專利申請量及增長率分析

1989-2018年期間，全球地下水修復技術領域的相關專利年度申請量變化和增長率分別見圖1和圖2。地下水修復技術領域的專利申請量整體呈波動性增長趨勢，其中1990年、1994年、1997年、2003年、2007年、2011年和2017年呈現(xiàn)負增長，其余年份均呈現(xiàn)正增長，2014年以后每年申請量明顯增加，到2017年時達到頂峰，當年專利申請量達到182件，2018年專利申請量有所回落?？紤]到專利申請有一定的周期，2018年的數據僅供參考。整體而言，全球地下水修復技術仍處于蓬勃發(fā)展的狀態(tài)，初步預計未來幾年地下水修復技術專利申請量仍將保持緩慢增長。

2.1.2 專利申請全球布局分析

如表1所示，地下水修復技術相關專利受理量排名前10的專業(yè)機構受理量占全球專利申請量的95.33%，具體排名依次為：中國國家知識產權局（CN）、日本專利局（JP）、韓國專利局（KR）、美國專利商標局（US）、德國專利局（DE）、歐洲專利局（EP）、俄羅斯專利局（RU）、世界知識產權組織（WO）、中國臺灣專利局（TW）、印度專利局（IN），其中國國家知識產權局受理的專利數量最多，高達750件，占全球專利申請總量的46.61%，排名第二的受理局為日本專利局，其受理量為237件，占全球專利申請總量的14.73%，不到中國國家知識產權局受理量的1/3，說明中國在地下水修復技術領域的研究和應用最為活躍。

2.1.3 專利申請區(qū)域分析

地下水修復技術相關專利申請量排名前10的國家/地區(qū)分別為中國、日本、韓國、美國、德國、俄羅斯、加拿大、中國臺灣、印度和荷蘭，總申請量占全球專利申請量的87.42%。排名第一的中國在地下水修復領域的專利申請量為748件，占全球專利申請量的46.49%，相當于排名第二的日本專利申請量的4倍，充分顯示中國在地下水修復技術研究領域的活躍度，同時中國也是該領域的專利最大來源國，這與中國環(huán)境修復行業(yè)政策密切相關。

1989-2003年期間，地下水修復技術相關專利申請量排名前10的國家依次為日本、美國、德國、韓國、俄羅斯、中國、荷蘭、比利時和意大利，說明該時間段日本的地下水修復行業(yè)處于黃金發(fā)展期;2004-2018年，申請量排名前10的國家地區(qū)依次為中國、韓國、日本、美國、中國臺灣、俄羅斯、德國、印度、法國和加拿大，在此階段，中國專利申請量遠高于其他國家或地區(qū)，說明中國的地下水修復技術研究的熱度遠高于其他國家或地區(qū)。

2.2 專利技術布局及競爭態(tài)勢分析

2.2.1 基于IPC分類的技術布局分析

根據國際專利分類（IPC分類）對檢索的專利進行統(tǒng)計分類可知，地下水修復專利申請量最多的前10個IPC小類依次為C02F、B09C、E21B、B01D、G01N、A62D、E03B、E02D、B09B、B01J。如表2所示，地下水修復技術相關專利主要分布在“水、廢水、污水或污泥的處理”（C02F）和“污染土壤的再生”（B09C）兩個技術方向，專利申請量分別為1157和613項，各占專利申請總量的71.72%和38.07%;還有一些技術方向主要分布在“土層或巖石的鉆進”和“分離”，這些方向的專利申請量均在100項以上，其余技術方向的專利均在100項以下。

2.2.2 基于IPC分類的技術趨勢分析

2004-2018年期間，地下水修復相關專利的技術發(fā)展趨勢見圖4。2013年以后“被污染的地下水或浸出液”技術方向的專利申請量顯著增加，到2017年到達頂峰，之后有所回落，其他四個技術方向雖有增加，除“污染的土壤的復原”技術方向外，其余三個技術方向的專利在2018年均有所回落，說明在未來一段時間內“被污染的地下水或浸出液”和“污染的土壤的復原”兩個技術方向仍將是專利申請的重要方向。

2.2.3 國內外競爭機構申請量分析

如圖5所示，全球地下水技術相關專利申請量排名前10的機構分別為：栗田工業(yè)株式會社、中國環(huán)境科學研究院、中國地質大學（武漢）、吉林大學、中電建水環(huán)境治理技術有限公司、北京建工環(huán)境修復股份有限公司、華東理工大學、清水建設株式會社、常州大學、中國地質大學（北京），其中中國機構占8個，日本機構占2個，根據申請機構類型來劃分，科研機構占60%，企業(yè)占40%。如圖6所示，排名前10的發(fā)明人分別為席北斗、馬志飛、姜永海、楊昱、李書鵬、廉新穎、易升澤、楊樂巍、侯志強、何理，其中60%的發(fā)明人科研機構，企業(yè)的發(fā)明人占40%，說明地下水修復技術專利主要集中科研機構，尤其是中國地區(qū)。

2.3 專利類型及授權趨勢分析

2.3.1 專利類型分析

1989-2018年期間，全球地下水修復技術專利類型及法律狀態(tài)分別見圖7和圖8。如圖7所示，全球地下水修復專利以發(fā)明專利申請為主，申請量為1366項，占申請量的84.90%，實用新型和外觀設分別占15.04%和0.06%;圖8顯示，全球地下水修復技術授權專利僅609項，占申請量的37.85%，失效專利722項，占申請量的44.87%，審中和未確認的專利量分別占13.30%和3.98%。

2.3.2 專利授權趨勢分析

整體而言，全球地下水修復技術授權專利數量呈增長趨勢，且主要集中在1999-2018年（圖9）。1999-2008年的十年間，地下水授權專利數量增加較為緩慢，且授權專利量占申請量的比重呈現(xiàn)一定的波動性;2009-2018年，授權專利數量增加相對較快，到2015年授權專利量到達頂峰，當年授權專利量為85項，2015以后專利授權量及占比均呈現(xiàn)下降趨勢，說明地下水修復技術的專利授權難度呈現(xiàn)增加趨勢。

3 結論與展望

3.1 主要結論

通過對全球地下水修復技術相關專利的統(tǒng)計，并從專利申請的宏觀態(tài)勢、申請區(qū)域、技術布局、競爭態(tài)勢、授權趨勢等多個角度探討了地下水修復技術的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，得出以下結論：

（1）從專利申請的時間序列來看，全球地下水修復技術的發(fā)展整體呈增長趨勢，尤其是2014年以后專利申請量進入快速增長期，到2017年左右申請量達到巔峰，該未來一段時間仍將處于快速發(fā)展期。（2）從專利申請的區(qū)域分布來看，中國是地下水修復技術的主要申請國，其次是日本和韓國。（3）從專利IPC分類小賴來看，地下水修復技術目前研究熱點為“水、廢水、污水或污泥的處理”（C02F）和“污染土壤的再生”（B09C），而從IPC分類小組歷年的申請量來看，“被污染的地下水或浸出液”和“污染的土壤的復原”技術方向將是未來的重點研究方向。（4）從專利申請的競爭機構來看，申請量排名前十的機構主要來源于中國和日本，且以中國機構為主;從機構類型來看，以中國環(huán)科院為首的科研機構申請量較高于以中電建水環(huán)境治理技術有限公司為主的企業(yè)機構，說明在地下水修復技術研究領域科研機構研究實力高于企業(yè)機構。（5）從專利類型及授權趨勢來看，有效專利僅占全部申請量的37.85%，其他大部門處于失效、在審和未確認狀態(tài);雖然近年來專利授權量有所增加，但授權專利量與申請量的比值卻在下降，說明專利授權難度在逐步增大。

3.2 發(fā)展途徑

整體而言，全球地下水修復技術處于蓬勃發(fā)展階段，但面臨諸多問題與挑戰(zhàn)。基于以上結果，提出以下見解：

（1）地下水修復技術的專利申請量相對較少，最大年申請量僅有185件，說明各地對地下水修復技術的研發(fā)重視程度不夠，因此，加強地下水修復技術方面的研發(fā)和力度已顯得刻不容緩。（2）技術分布方面C02F的申請量占絕對優(yōu)勢，一方面說明該技術方向的研究十分熱門，另一方面則說明各機構對其他技術方向的研究重視不夠，可能會導致技術發(fā)展的不平衡，所以在發(fā)展過程中必須重視地下水修復技術的多樣性發(fā)展和平衡發(fā)展。（3）科研機構的研發(fā)實力雖然較強，但與企業(yè)合作申請專利的機構相對較少且數量有限，大部分專利均以獨立申請為主，說明技術主體間的合作力度不夠，未能形成產學研一體化，造成研發(fā)資源的浪費。國家應出臺相應的政策鼓勵企業(yè)與高校間的合作，促進地下水修復技術領域的技術擴散與知識共享，以期實現(xiàn)地下水修復技術的快速發(fā)展及科研成果的有效轉化。

參考文獻

[1]陳歆，錢程遠.太湖流域地下水現(xiàn)狀與水質保障[J].區(qū)域治理，2019（20）：76-79.

[2] US EPA. Cleaning Up the Nations Waste Sites：Markets and Technology Trends[M]. Washington：US Environmental Protection Agency 2004.

[3] European Environment Agency. Management of Contaminate Sites in Western Europe[M]. Copenhagen：European Environment Agency 2000.

[4]香山科學會議（第408次）.中國典型地下水污染問題的形成、演變機制及其調控研究[C].北京：香山科學會議，2011.

收稿日期：2019-12-30

作者簡介：張斌（1986-），男，碩士，工程師，研究方向為污染場地環(huán)境調查與修復技術研究。