環境期刊文獻關鍵詞可視化分析

張玉斌

（《環境保護與循環經濟》編輯部，遼寧沈陽 110161）

1 引言

環境保護是我國的一項基本國策，隨著環境保護理念的日益深化，環境保護力度的不斷加大，我國生態環境保護事業取得了歷史性成就，發生了歷史性變革［1］?！笆濉焙汀笆濉笔俏覈鷳B環境質量改善成效最顯著的10 年，生態環境保護各項工作都取得了積極進展。

環境科學是一門新興學科，環境類期刊作為展示環境科學領域研究成果的重要載體，為生態環境保護工作提供著學術支撐和技術保障［2］。特別是環境類核心期刊，兼具弘揚科學精神、規范學術行為、引導研究方向、推動學科發展的重要作用，其關注的研究熱點與環境科學的最新研究方向基本一致。運用文獻計量和知識圖譜相結合的方法，統計環境類中文核心期刊文獻關鍵詞在一定時期內出現的頻次，分析我國環境領域近年來的研究熱點，一方面，有助于環境領域的研究者和從業者了解行業發展態勢，為未來的環境科研提供啟迪和借鑒，推動環境科研工作進一步拓展與深化；另一方面，有助于期刊編輯出版人員關注關鍵詞的標引問題，推動學科健康持續發展，對于提高科技期刊出版質量具有重要意義。

2 研究對象與研究方法

2.1 研究對象

北京大學圖書館組織編制的《中文核心期刊要目總覽（2017 年版）》收錄了27 種環境科學類核心期刊［3］，其主辦單位多是具有一定辦刊實力的生態環境科研院所、國家部委隸屬單位、高等院校等，這27種期刊在環境科學領域發揮著引領作用，其近年來的研究熱點也契合我國環境科學的發展進程。

本文分析文獻來源于中國知網數據庫，因期刊創刊年份及出版周期不同，為提高文獻的分析信度和效度，選擇2011—2020 年為時間區間，將27 種環境類核心期刊刊載的文獻按被引頻次從高到低排序，選取截至2021 年2 月28 日每種期刊排名前500位的文獻，共獲得13 500 篇有效文獻，將其關鍵詞作為研究樣本進行統計分析，以探索環境科學領域近10 年的研究熱點。

2.2 研究方法

詞頻分析法是一種文獻計量方法，通過分析表達文獻核心內容的關鍵詞出現的頻次高低來判定某一領域研究的熱點，并預測其發展動向［4］。CiteSpace是由陳超美博士研發的一款應用廣泛的文獻分析軟件，可對某一領域文獻的關鍵詞進行詞頻統計和共詞分析，并以可視化圖形界面展示［5］。本文主要利用CiteSpace 軟件生成關鍵詞共現圖譜和聚類圖譜，并進行高頻詞中心性統計分析。

進入知網高級檢索系統，分批次輸入27 種環境類核心期刊，將檢索出的文獻按被引頻次降序排列后，以Refworks 格式導出文本數據，運用CiteSpace5.7.R2 進行關鍵詞詞頻分析。主要參數設置如下：Time Slicing（統計年份）選擇2011 年1 月—2020 年12 月，Years Per Slice（時間切片）選擇1 年；Node Types（文獻節點）選擇Keyword（關鍵詞）；Selection Criteria（提取節點閾值）選擇Top50，即每年提取對象的數量為50；由于導入數據較多，預先進行Pruning（圖譜修剪），剔除一些次要鏈接，以簡化網絡并突出重要的結構特征［5］；其他設置參數默認不變。

3 統計與分析

3.1 關鍵詞共現分析

3.1.1 高頻關鍵詞提取及共現分析

關鍵詞是文獻計量學領域廣泛使用的文獻特征信息，同時也是計算機自動文獻檢索的一個重要信息點［6］。由于環境科學領域的研究范圍寬泛，信息密度較大，研究主題也較為分散，難以通過數量眾多的關鍵詞對學科熱點和發展態勢進行全面判斷，為此本文采用共詞分析法進行研究。共詞分析的基本原理是通過抽取一定時期內一個文獻集合里所有的關鍵詞進行統計分析，根據高頻關鍵詞來確定這個文獻集合所代表研究領域的熱點［7］。將從知網中篩選的27 種環境類核心期刊的文獻題錄經預處理后導入CiteSpace5.7.R2，選取“關鍵詞”作為節點類型，繪制出關鍵詞共現知識圖譜，見圖1。

圖1 2011—2020 年環境科學領域主要關鍵詞共現知識圖譜

圖1 中，Nodes＝336，Links＝741，Density＝0.008 7，即圖譜中包含336 個節點和741 條連線，網絡密度為0.008 7。圖中圓圈代表節點，即關鍵詞，圓圈大小與關鍵詞共現頻次成正比，圓圈越大表明該關鍵詞出現的次數越多。圖1 中“重金屬”的圓圈最大，說明在2011—2020 年間“重金屬”出現的頻次最高，累計達948 次。在關鍵詞共現知識圖譜中，兩個關鍵詞如果在同一篇文獻中出現，二者之間就會出現一條連線［5］。圖1 中重金屬與土壤、礦區、耕地、原位鈍化、生物修復、潛在生態風險等關鍵詞之間均出現連線，表明重金屬與這些關鍵詞具有較強的共現性。在圖譜中，選中“重金屬”的節點圓圈，通過Node Details（節點詳細信息）可了解與“重金屬”相關的文獻信息。本研究中累計948 篇文獻將“重金屬”與其他關鍵詞同列，可見“重金屬”是具有較強共現性的高頻關鍵詞，重金屬污染及其防治是環境科學研究的一個熱點領域。

經統計，本研究樣本中共含有335 個關鍵詞，總計頻次為8 340 次，其中排名前30 位的高頻關鍵詞為重金屬（948）、土壤（457）、吸附（431）、PM2.5（323）、沉積物（247）、影響因素（228）、廢水處理（188）、中國（177）、生物炭（155）、多環芳烴（151）、空間分布（131）、風險評價（121）、重金屬污染（121）、富營養化（120）、污染特征（112）、水稻（110）、地下水（103）、評價（101）、人工濕地（98）、分布特征（94）、Gi（94）、來源（89）、抗生素（89）、氨氮（88）、碳排放（87）、時空分布（77）、PM10（77 次）、活性炭（76）、氣候變化（73）、健康風險評價（73）等（括號內為關鍵詞累計共現的頻次）。

3.1.2 高頻關鍵詞中心性分析

高頻關鍵詞在一定程度上反映了環境科學領域研究熱點的演變，但同一關鍵詞在不同文獻中可能代表不同的研究領域［8］，如“多環芳烴”作為關鍵詞，可能出現在土壤、大氣、水等不同研究課題中，因此要有效識別環境科學的發展態勢，還需結合節點中心性（簡稱“中心性”）來進行綜合分析。中心性是網絡分析中衡量節點最直接的度量指標，取值范圍介于0～1 之間，超過0.1 的為關鍵節點［5］。對關鍵詞共現知識圖譜中的關鍵節點進行統計，得出中心性排在前30 位的關鍵詞，見表1。

表1 2011—2020 年環境科學領域主要關鍵詞中心性統計

高中心性關鍵詞是連接不同研究領域的關鍵點，在不同知識結構中具有橋梁作用，在共現圖譜中其圓圈外環具有突出色彩標記［5］。表1 中大多數中心性較高的關鍵詞出現的頻次也較高，其中與上節中統計的高頻關鍵詞重合的為重金屬、土壤、吸附、PM2.5、中國、生物炭、重金屬污染、水稻、地下水、人工濕地、時空分布、健康風險評價、氣候變化，共計13 個。

關鍵詞的中心性越高，其在網絡中的地位和作用也就越重要，如表1 中“重金屬污染”中心性最高，其在圖1 中的節點圓圈外環顏色也最深，在2011—2020 年共出現了121 次，說明其在一定時期內是環境科學領域的研究熱點。

綜合分析圖1 與表1 關鍵詞的共現頻次及中心性，在去除影響較小的研究樣本數據的基礎上，合并“重金屬”與“重金屬污染”等同義或近義詞匯，統計出能夠代表2011—2020 年環境科學領域研究熱點的關鍵詞有重金屬、土壤、PM2.5、廢水處理、生態風險、生物炭、多環芳烴、水稻、地下水、地表水、人工濕地、健康風險、氣候變化、土地利用等。

3.2 關鍵詞聚類分析

在關鍵詞共現圖譜的基礎上，根據關鍵詞之間的共現關系及其強度［5］，運用CiteSpace5.7.R2 的聚類功能（Cluster）形成關鍵詞聚類分析圖譜（見圖2）。在關鍵詞聚類圖譜中，Modularity Q（聚類模塊值）＞0.3，說明聚類結構顯著；Silhouette S（聚類平均輪廓值）＞0.7，說明聚類結果令人信服［5］。圖3 顯示，Q＝0.905 6，S＝0.964 4，說明本文的關鍵詞聚類可信度較高，圖譜網絡結構合理，能夠展示我國環境科學領域的研究熱點。

圖2 2011—2020 年環境科學領域主要關鍵詞聚類圖譜

對CiteSpace5.7.R2 自動生成的聚類進行適當調整，共得到11 個聚類，聚類標簽為同組聚類中的某一關鍵詞。聚類＃0（重金屬）包含的關鍵詞有土壤污染、地下水環境、潛在生態風險、重金屬污染等，相關研究主要集中分析重金屬污染成因及危害，提出具體的防治措施。聚類＃1（沉積物）包含的關鍵詞有生物降解性、人工濕地、農業生態、垃圾滲濾液等，相關研究主要聚焦防治水資源環境進一步污染，保護修復水生態。聚類＃2（污泥）包含的關鍵詞有印染廢水、廢水處理、溝渠泥沙、污泥吸附劑、生物脫氮工藝等，相關研究重點是利用物理、化學和生物方法對廢水進行處理并回用，充分利用水資源。聚類＃3（自然災害）包含的關鍵詞有海洋經濟、低溫冷害、可持續發展能力等，主要強化生態保護和維持生態平衡；聚類＃4（土壤）包含的關鍵詞有健康風險評價、揮發性有機物、土壤顆粒物等，相關研究主要為土壤污染治理與修復技術，改善土壤環境質量；聚類＃5（碳排放）包含的關鍵詞有經濟增長、低碳試點、低碳經濟、生態壓力等，相關研究重點為控制溫室氣體排放，增強低碳經濟發展能力；聚類＃6（PM2.5）包含的關鍵詞有PM2.5、PM10、空氣質量、大氣水平能見度等，相關研究主要研究大氣污染綜合治理技術，提出改善空氣環境質量措施；聚類＃7（反硝化）包含的關鍵詞有厭氧氨氧化、人工濕地、反硝化除磷等，相關研究主要集中在脫氮除磷工藝的應用與推廣，提高水污染防治技術；聚類＃8（多環芳烴）包含的關鍵詞有生態風險評價、農業生產、土壤鹽漬化等，相關研究的重點為危險廢物、持久性有機污染物等，加強固體廢物污染防治；聚類＃9（零排放）包含的關鍵詞有抗生素、脫硫廢水、畜禽糞便等，相關研究主要為探索環境擾動小、修復成本低的方法與技術，推廣清潔生產技術，發展循環經濟；聚類＃10（地理信息系統）包含的關鍵詞有地理信息系統、遙感、人居環境等，相關研究主要為提高環境監測水平，探索環境檢測新型技術。

將具有相同時間節點的關鍵詞集合到相同時區，以時間維度展示不同聚類下關鍵詞熱度及其隨時間的推演情況，可以更加直觀地了解環境科學領域的發展進程。

經統計可知，2011 年出現的關鍵詞有重金屬、地下水、氣候變化、碳排放等，共計51 個；2012 年出現的關鍵詞有PM2.5、土地利用、水稻、地表水等，共計

22 個；2013 年出現的關鍵詞有生物炭、生態風險、抗生素、環境污染等，共計16 個；2014 年出現的關鍵詞有脫氮、健康風險、地質災害、大氣污染等，共計9個；2015 年出現的關鍵詞有土壤修復、大氣污染物、排放清單、生態環境等，共計21 個；2016 年出現的關鍵詞有微生物、秸稈、零排放、海綿城市等，共計9個；2017 年出現的關鍵詞有過硫酸鹽、玉米、京津冀、脫硫廢水等，共計8 個；2018 年出現的關鍵詞有面源污染、有機污染物、土壤重金屬、微塑料等，共計21 個；2019 年出現的關鍵詞有土壤微生物、景觀格局、資源化利用、畜食糞便等，共計69 個；2020 年出現的關鍵詞有生境質量、農村、塑料地膜、耕地等，共計109 個。

通過關鍵詞首次出現時間以及彼此之間的關聯，可以探析環境科學領域研究熱點的交互關系和演進路徑?！笆濉薄笆濉逼陂g，我國先后出臺了“大氣十條”“水十條”“土十條”等一系列環境保護重要措施，環境科學領域中的研究熱點也相應不斷變化。如重金屬、土壤、氣候變化等相關方面的研究從2011 年延續到2020 年，一直受到較高關注；有的研究熱點受政策法規或突發環境事件影響，持續時間較短，如與“太湖”相關的15 篇文獻均出現在2012年，與“京津冀”相關的8 篇文獻均出現在2017 年；海洋環境、面源污染、農業生態、生態恢復成為近年來環境科學領域較受關注的研究熱點，特別是隨著我國現代農業和新農村建設的進程加快，聚焦農村環保與農業生態等領域的研究工作正在逐漸深入。

4 關鍵詞標引

在對關鍵詞的統計分析過程中發現，有些文獻未能規范地標引關鍵詞，導致一些無效、寬泛、專指性較差的關鍵詞中心性較高，如“影響因素”在本研究中頻次為228 次，但其中心性卻為0.00，說明“影響因素”雖然是高頻關鍵詞，但其詞義較為寬泛，不能準確歸納文獻主題，也不利于計算機檢索，所以其在共現網絡中的影響力較弱。

關鍵詞是為了文獻標引工作從報告、論文中選取出來用以表示全文主題內容信息款目的單詞或術語［9］。根據GB/T 3860—2009《文獻主題標引規則》、CY/T 173—2019《學術出版規范關鍵詞編寫規則》等規范要求，關鍵詞既要能體現文獻主題，又要便于檢索，并且盡量選用《漢語主題詞表》等詞表提供的規范詞［9］。隨著信息化與網絡化的快速發展，在各大文獻數據庫中，關鍵詞的標引檢索將比主題詞更具有優越性［6］，因此應盡可能避免使用無效或泛化關鍵詞。

常見的不規范關鍵詞有應用、對策、問題、管理、設計、措施、影響、現狀、研究等［10］，環境類期刊常見的不規范關鍵詞有產量、評價、分布、來源、形態、相關性、去除率、研究進展、影響因素等。這些關鍵詞含義過于寬泛，指向性不明確，還有的關鍵詞雖然有實質內容，但只是隨意拆分主題，無法突出文獻重點，或者簡單摘取文獻部分內容，未能體現文獻全貌，在一定程度上降低了文獻的傳播率和利用率。

針對以上問題，建議作者能充分認識到關鍵詞是反映自己學術思想的關鍵信息，在創作時選取精準的、指向性強的關鍵詞；建議編輯人員能高度重視關鍵詞在文獻利用率和傳播率方面的重要作用，在審讀過程中把好關鍵詞標引規范關。此外，期刊編輯部可在投稿須知中明確關鍵詞標引的具體規范，以便作者有章可循、編輯有據可依，進而實現文獻關鍵詞標引的標準化和規范化，提高文獻傳播效果和科技成果的轉化率。

5 結語

環境科學領域前沿熱點的交互關系和演進路徑，與我國經濟社會發展進程及生態環保的重點工作緊密相關?！笆奈濉逼陂g，實現減污降碳協同效應將成為重要的環境保護目標，預計未來環境科學領域將在推動綠色低碳循環發展、深入打好污染防治攻堅戰、構建現代環境治理體系、謀劃和實施“十四五”生態環境保護規劃等方面開展廣泛深入研究，為我國的生態環保工作提供強力智力支持和技術保障。進入“十四五”時期，隨著國家對環保投入的不斷增加以及公眾環保意識的日益增強，環境科學領域的學術交流也會隨之進一步深入，科研成果產出必將更加豐碩。環境類期刊在把牢稿件質量關和提高影響因子的同時，也要根據環境領域的科技成果及自身特色，規范關鍵詞標引，保證期刊的良性發展，以提高文獻傳播效果和科技成果的轉化率，更好地發揮主導學術傳播、把關學術評價、展示科研成果、推動學科發展的重要作用。