基于Web of Science的人工濕地研究計量分析

徐 揚，吳 志，劉曉榮，陳金峰，韓慶斌，劉 平，王佳友，王代容

（1廣東省農業科學院環境園藝研究所/廣東省園林花卉種質創新綜合利用重點實驗室，廣州510640；2廣東省農業科學院農業經濟與信息研究所，廣州510640）

0 引言

人工濕地指人為地將飽和基質、水生植物、動物和水體組成的模擬自然濕地的復合體，是一種以人類利用和利益為目的而建造的濕地景觀[1-2]。人工濕地一般作為一種廢水處理工藝，用以處理和凈化由工業、農業及人類日常生活等產生的各類廢水。相較于其他廢水處理工藝，人工濕地具有氮磷去除率高、維護管理方便與運營耗費低等優勢，尤其在國內農村地區具有很高的普適性[3]。此外，人工濕地也具備較高的景觀可塑性，使其兼具水環境凈化與景觀美化等功能。隨著環境問題逐漸得到重視，人工濕地技術吸引了國內外大量的學者開展研究，在濕地植物配植[4-6]、污染物去除效率[7-8]、生物影響因素[9-12]及防堵塞[13-16]等方面積累了大量的研究成果。因此，了解學科發展現狀并把握研究熱點及趨勢，是人工濕地研究領域學者需要關注的問題。

文獻計量學通過對知識載體進行統計與定量分析，一方面可概覽某研究領域已取得的發展成果，另一方面可探索該領域在未來的研究熱點與發現趨勢，文獻計量學已成為情報學與文獻學的一個重要分支[17-19]。本研究基于Web of Science核心數據庫，通過文獻計量學分析方法，對2000—2019年人工濕地研究領域的相關研究進行總結與動態分析，并探討該領域研究的研究熱點與發展趨勢，以期為相關學者提供依據與參考。

1 材料與方法

以Web of Science核心合集中的SCI-E(Science Citation Index Expanded)數據庫為數據源，以主題詞“Constructed wetland”和“Artifical wetland”進行檢索，并排除醫學等非相關領域檢索結果，檢索式為“TS=(("Constructed wetland*" OR "Artificial wetland*")NOT(disease OR cancer*OR cardio*OR surg*OR carcin*OR therap*OR drug OR vaccinate*))”，檢索時間跨度為2000年1月1日—2019年12月31日，文獻類型選擇“Article”或“Review”，語種選擇“English”，檢索時間為2021年2月4日，共檢索得到文獻7324篇。基于檢索結果，利用R語言軟件的“bibliometrix”分析包對檢索到的文獻從發文趨勢、作者、機構、國家、來源刊物及關鍵詞等進行計量分析[20-21]。

2 結果與分析

2.1 刊文總體情況

2.1.1 刊文量變化 2000—2019年共刊登人工濕地研究領域文獻7324篇，其中屬“Article”類型文獻6924篇，占94.54%；屬“Review”類型文獻400篇，占5.46%。2000—2008年發文量變化相對較小，各年發文量均不足230篇，年均發文量172.4篇；2009—2014年發文量總體有了一定提高，各年發文量均達到400篇以上，年均發文量達到417.8篇；2015—2019年發文量有了較為顯著的增加，各年發文章均超過540篇并呈現穩步上升趨勢，年均發文量達到653篇（圖1）。

圖1 2000—2019年人工濕地領域研究文獻的年代分布

2.1.2 刊文期刊來源 表1顯示了2000—2019年人工濕地研究領域論文發表的Top10期刊，這10個期刊在該領域的總刊文量達3428篇，占本研究總檢索結果的46.8%。《Ecological Engineering》是在該領域刊文量最多的期刊，其刊文量占本研究總檢索結果的14.75%。

表1 2000—2019年人工濕地研究領域刊文量Top10期刊

此外，《Ecological Engineering》也是總被引頻次最多的期刊，其總被引頻次達到38590次；《Water Research》、《Bioresource Technology》和《Science of the Total Environment》3本期刊的總被引頻次也達到了10000次以上，同時它們的影響因子也相對較高，均在5以上（表1）。

2.1.3 高被引論文 表2結果顯示，2000—2019年人工濕地研究領域總被引頻次最多的論文是由Vymazal于2007年發表在《Science of the Total Environment》的文章，總被引頻次達到了1416次，主要研究不同類型人工濕地各類營養物的去除。其次為De-Bashan于2004年發表在《Water Research》的文章，總被引頻次為905次，其他排名較高的文章總被引頻次相對較低，均少于700次。

此外，結果顯示捷克學者Vymazal是2000—2019年人工濕地研究領域影響較高的學者，他作為第一作者發表的論文有3篇進入了該領域高被引論文前10名。同時，本結果進一步表明《Ecological Engineering》是本研究領域影響較高的期刊，其刊載的文章有4篇進入了該領域高被引論文前10名（表2）。

表2 2000—2019年人工濕地研究領域高被引論文Top10

2.2 研究力量分析

2.2.1 國家研究力量分析 2000—2019年，在人工濕地領域發表論文排名前10名的國家分別是中國、美國、西班牙、加拿大、德國、英國、澳大利亞、法國、意大利及印度（表3），其中有中國參與研究的文獻數量遠超其他國家，達到了4447篇，占本研究檢索結果總數的60.7%；其次為美國，有美國參與研究的文獻數量為2939篇。同時，有中國和美國參與研究的文獻總被引頻次遠超其他國家，均達到了34000次以上。然而，有中國參與研究的文獻的篇均被引頻次未排在前列，僅為19.15。西班牙、德國與美國等參與研究的文獻的篇均被引頻次相對較高，分別為33.58、31.20與29.32，表明這些國家在該領域的研究具有較強的影響力。

表3 2000—2019年人工濕地研究領域論文高產出國家Top10

2.2.2 機構研究力量分析 2000—2019年，人工濕地研究領域發文量排在前10名的機構中有6家隸屬于中國（表4），其中發文量最高的為德國的赫爾姆霍茲環境研究中心與中國的山東大學，發文量分別為206篇與198篇，占總體比例分別為2.82%與2.7%；其次為丹麥的奧爾胡斯大學，發文量為141篇，但其與前2名的研究機構存在一定差距，其他研究機構的發文量相對較少，在90～110篇之間。

表4 2000—2019年人工濕地研究領域論文高產出研究機構Top10

2.2.3 作者研究力量分析H指數可用于衡量學者的論文影響力，例如，某位作者有N篇論文被引用了至少N次，則該作者的H指數數值為N，某學者的H指數數值越高，表示該作者的論文影響力越大[22]。2000—2019年，共統計到15527名作者在人工濕地研究領域發文，表5展示了發文量排名前10位的作者信息。其中，發文量排在前列的作者分別為Brix、Scholz、Zhao、Garcia、Zhang與Vymazal等，發文量均達到了80篇以上。然而，從文章被引情況看，Vymazal的總被引頻次與篇均被引頻次顯著高于其他作者，分別達到了6780與83.7次/篇，其H指數為34。文章總被引頻次較高的還有Brix與Garcia等學者，均達到4000次以上；文章篇均被引頻次較高的還有Brix、Garcia與Kuschk等學者，均達到49次每篇以上；H指數較高學者還有Garcia與Brix等，均達到37以上。綜上，Vymazal、Brix與Garcia是本領域影響力較高的學者。

表5 2000—2019年人工濕地研究領域論文高產出作者Top10

2.3 研究熱點分析

2000—2019年，在人工濕地領域發表的論文共統計到8225個關鍵詞，通過合并同義關鍵詞及排除干擾項后，統計得到出現頻次最多的15個關鍵詞（圖2）。其中，以waste-water出現頻次最多，達2122次，其次為removal、performance和nitrogen removal等，出現頻次均超過了1200次。

圖2 關鍵詞出現頻次Top15

進一步分析15個關鍵詞在2000—2019年期間各年度出現頻次的動態變化，發現waste-water、nitrogenremoval、removal與performance等關鍵詞的出現頻次呈現顯著的逐年增多的趨勢，尤其在2015—2019年的出現頻次均超過了100次，均明顯地多于其他關鍵詞。此外，denitrification與nutrient removal等關鍵詞的出現頻次也呈現了較為明顯的逐年增多趨勢，至2019年兩者的出現頻次均超過了60次（圖3）。

圖3 關鍵詞出現頻次時間動態變化

3 結論與討論

刊文量變化結果顯示，人工濕地領域發表文獻在2000—2019年總體呈現上升趨勢，尤其2009年之后其上升趨勢愈發顯著，表明該領域逐漸受到研究者的重視。《Ecological Engineering》是該領域刊文量與總被引頻次最多的期刊，并且遠超其他Top10刊物，表明《Ecological Engineering》在人工濕地研究領域具有較高影響力。《Water Research》雖然發文量相對較少，但該期刊所具有的高影響因子也體現了其在人工濕地研究領域的權威性。在人工濕地研究領域被引數較高的文章多數為綜述類文獻，符合文獻被引用趨勢的一般規律。同時，被引數較高的文獻以探討廢水中磷、氮、重金屬等污染物去除并評價人工濕地表現等方向居多，表明這類研究方向始終是該領域重點關注的話題。此外，Vymazal所發表的文章有3篇進入了該領域高被引論文Top10，體現了他在該領域具有極高的影響力與權威性，而中國在該領域暫未有總被引頻次Top10論文，表明中國在該領域的高水平研究仍有較大的提升空間。

中國在人工濕地研究領域的發文量遠超其他國家，表明該研究領域在國內受到了較高的重視。同時，中國有6家研究機構進入了該領域高產出機構Top10，綜合體現了在該領域研究的影響力。然而，在發表論文的篇均被引頻次方面，中國相較于西班牙、德國與美國等仍存在一定的差距。同時，在該領域的論文高產出作者方面，中國高產出學者的論文篇均被引頻次及H指數等在Top10作者中整體處于中間段，一方面體現中國在該領域研究已展現出了較好的發展勢頭，另一方面也表明國內學者在該領域具有較大的發展潛力。

根據對所有論文關鍵詞的分析發現，waste-water、nitrogen removal、removal與 performance等關鍵詞始終是該研究領域的熱點關鍵詞。由于人工濕地技術主要被運用在處理各類廢水，而氮、磷等污染物的去除是人工濕地在廢水處理中發揮的主要功能，同時這些污染物的去除效率也是評價人工濕地表現的重要指標，因此上述關鍵詞成為該領域的長期研究熱點[23-24]。此外，plant與system等關鍵詞出現頻次的逐年增加，也暗示了以系統的視角去探討人工濕地內、外各組成部分的合理配植進而優化系統整體表現已逐漸受到越來越多的關注。

筆者基于Web of Science核心數據庫2000—2019年人工濕地相關文獻進行計量分析，得出該領域在這20年間的刊文量總體呈現上升趨勢，并且中國學者在該領域做出了顯著貢獻。此外，中國相關學者在該領域應找準熱點并尋求創新，從而在高水平成果上實現突破。同時，由于本研究僅考慮了Web of Science數據庫收錄的文獻，存在一定的局限性，若需要充分探討國內外在該領域的研究情況則需要進一步考慮各大中文數據庫內的文獻資料，以期獲得更全面的分析結果[25-26]。總體而言，本研究有助于相關學者了解人工濕地研究領域的學科研究現狀、聚焦研究熱點及跟蹤研究動態。