基于文獻(xiàn)計(jì)量分析的微塑料研究現(xiàn)狀及熱點(diǎn)趨勢

姜懿真，張文鵬，常唯一，苑子儀，朱曉艷，2

（1.吉林建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，吉林長春 130000；2.吉林建筑大學(xué) 松遼流域水環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林長春 130000；3.吉林建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，吉林長春 130000）

微塑料是指粒徑從幾微米到幾毫米、形狀多樣的非均勻塑料顆粒混合體的統(tǒng)稱[1]。微塑料作為一種新型環(huán)境污染物，具有粒徑細(xì)小、分布廣、難降解等特點(diǎn)，對我國生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。它的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，在環(huán)境中可存在百年甚至幾千年以上，微塑料作為一種新型持久性環(huán)境污染物，其來源十分廣泛，遍布于全球的各個(gè)角落，通常存在于表層河流、海水、河湖沉積物和海灘中，微塑料污染跨越了偏遠(yuǎn)的環(huán)境，在極地冰川、深海沉積物中也有它的痕跡[2]。最新研究發(fā)現(xiàn)，在海拔8 440m的世界之巔珠穆朗瑪峰上雪樣和溪水樣本中也存在著微塑料，此外，在全球最深處的馬里亞納海溝也發(fā)現(xiàn)了微塑料，其中當(dāng)前最深記錄存在于10 908m的水下[2]。微塑料已對全球生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅，引起了國內(nèi)外學(xué)者、政府機(jī)關(guān)和社會(huì)公眾的廣泛關(guān)注與重視。

2014年6月，首屆聯(lián)合國環(huán)境大會(huì)上提出了海洋廢棄物和微塑料問題，并最終達(dá)成了“海洋塑料廢棄物和微塑料決議”，提出開展有關(guān)海洋塑料廢棄物和微塑料的研究。這一議題得到了世界廣泛的重視。2015年6月，第四十一屆七國集團(tuán)（G7）峰會(huì)上關(guān)注了微塑料污染問題，發(fā)布了微塑料對生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。目前，我國對于微塑料的研究仍處于探索階段，尚未深層次地研究微塑料污染對環(huán)境的影響。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是采用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、文獻(xiàn)學(xué)等方法，研究文獻(xiàn)信息的結(jié)構(gòu)分布、數(shù)量關(guān)系、變化規(guī)律和定量管理，進(jìn)而討論科學(xué)技術(shù)的某些結(jié)構(gòu)、特征和發(fā)展規(guī)律的一門學(xué)科。本文使用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)對微塑料領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、年度發(fā)文量、研究熱點(diǎn)和前沿方向進(jìn)行分析，希望能理清微塑料研究的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)和前沿方向，為相關(guān)研究提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

選用CNKI和WOS核心合集數(shù)據(jù)庫作為核心數(shù)據(jù)源，檢索跨度為2004—2020年，檢索時(shí)間為2020年12月27日。在CNKI中，以微塑料、微塑料污染為主題詞進(jìn)行檢索。在WOS核心合集中，以Microplastic、Microplastic pollution為主題詞進(jìn)行檢索。由于數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)內(nèi)容龐大，主題關(guān)鍵詞文獻(xiàn)可能與數(shù)據(jù)庫論文數(shù)量存在差異，經(jīng)過人工審查，剔除重復(fù)文獻(xiàn)、會(huì)議論文。最后篩選出566篇與主題詞相關(guān)聯(lián)的中文文獻(xiàn)，2 534篇英文文獻(xiàn)。

1.2 分析方法

使用CNKI、WOS的分析檢索結(jié)果功能，對選取文獻(xiàn)分別進(jìn)行提取與存儲(chǔ)，在Excel表格中對發(fā)文數(shù)量、發(fā)文年份、機(jī)構(gòu)、作者等信息進(jìn)行篩選整合，繪制圖表。同時(shí)利用VOSviewer對文獻(xiàn)的摘要、關(guān)鍵詞、作者進(jìn)行數(shù)據(jù)的可視化分析以及熱點(diǎn)標(biāo)簽可視化分析。

2 結(jié)果

2.1 微塑料發(fā)展歷程

微塑料污染是全球性污染問題，我國在這方面研究起步較晚，在此概念剛被提出時(shí)，國內(nèi)學(xué)者對微塑料研究的重視程度不夠。在2014年前，我國對微塑料的研究開展得極少。直到2014年微塑料污染上升到全球性的政策問題，微塑料研究近幾年得以爆發(fā)式發(fā)展。我國是世界上最大的塑料生產(chǎn)與消費(fèi)國，基于固體廢棄物、人口和經(jīng)濟(jì)狀況模型假設(shè)，中國是從陸地流入海洋的塑料垃圾最大的源頭國，占192個(gè)沿海國家和地區(qū)排放總量的近1/3。科學(xué)文獻(xiàn)的數(shù)量變化反映了科學(xué)知識量的變化情況，文獻(xiàn)數(shù)量是衡量科學(xué)知識量的重要尺度之一，分析發(fā)文量可反應(yīng)微塑料研究領(lǐng)域的理論水平和發(fā)展速度。根據(jù)知網(wǎng)檢索分析結(jié)果顯示：2004—2020年發(fā)表以微塑料為主題相關(guān)文章共計(jì)566篇。其中，2004—2017年年均遞增12篇。2018—2020年年均遞增172篇。2018—2020年為高速發(fā)展階段，發(fā)文數(shù)量呈指數(shù)型增長，2020年達(dá)206篇，且有持續(xù)增長的趨勢。

2.2 文獻(xiàn)機(jī)構(gòu)分布

在CNKI上的566篇文獻(xiàn)中，根據(jù)第一作者所在的機(jī)構(gòu)分析整理，文獻(xiàn)來源于全國40多家單位，以高校和研究院為主，按第一作者所在單位對發(fā)文數(shù)量進(jìn)行排序。發(fā)文量前五名分別為：中國科學(xué)院大學(xué)（35篇，6.48 %）、華東師范大學(xué)（25篇，4.63 %）、中國科學(xué)院煙臺海岸帶可持續(xù)發(fā)展研究所（16篇，2.96%）、中國海洋大學(xué)（15篇，2.78 %）、江西師范大學(xué)（11篇，2.04%）。各個(gè)機(jī)構(gòu)的研究內(nèi)容不盡相同，在未來，應(yīng)加強(qiáng)各機(jī)構(gòu)之間的合作聯(lián)系。從總體上分析，微塑料污染現(xiàn)狀、海洋污染、海洋微塑料、海洋垃圾、海洋生物、生態(tài)效應(yīng)、有機(jī)污染物是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

2.3 核心作者分布

統(tǒng)計(jì)分析 2004 —2020年微塑料研究論文的CNKI作者分布，經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗，整理出發(fā)文數(shù)量排名前五的作者，分別是周倩（11篇）、駱永明（10篇）、簡明菲（10篇）、李文華（9篇）、涂晨（8篇）。通過分析其發(fā)文量，可以有效識別研究領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展脈絡(luò)，高被引文獻(xiàn)可洞察某領(lǐng)域在一定時(shí)間內(nèi)有影響力的作者和重要的研究主題，依據(jù)著名科學(xué)家普賴斯（Price）提出的核心作者計(jì)算公式：

式中：M為論文篇數(shù)，Nmax為統(tǒng)計(jì)的年限中最高產(chǎn)作者的發(fā)表論文數(shù)，只有發(fā)文數(shù)在M篇以上的作者，才能稱為核心作者或多產(chǎn)作者。

文中根據(jù)實(shí)際計(jì)算取M的整數(shù)值為26，以此為審核標(biāo)準(zhǔn)。則發(fā)文量26篇以上的作者則被認(rèn)為是微塑料領(lǐng)域的核心作者，統(tǒng)計(jì)2004—2020年發(fā)表微塑料相關(guān)研究的核心作者，共有8位，代表了微塑料領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。

2.4 文獻(xiàn)關(guān)鍵詞與研究熱點(diǎn)分析

當(dāng)前CNKI微塑料研究領(lǐng)域中關(guān)鍵詞主要有海洋垃圾、海洋生物、海洋環(huán)境、塑料垃圾、潮灘沉積物、食物鏈、密度分選、分離方法、吸附、成分變化、豐度。根據(jù)熱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽視圖可知，當(dāng)前微塑料研究熱點(diǎn)的主要分為兩類。第一類是以微塑料為主的研究領(lǐng)域，從海洋垃圾、塑料污染、高分子等方面展開。第二類針對微塑料分布進(jìn)行展開，主要表現(xiàn)在淡水、海洋沉積物、人體健康等方面。淡水環(huán)境與海洋環(huán)境中微塑料化學(xué)成分具有一致性，海洋系統(tǒng)中70%的微塑料來源于淡水系統(tǒng)。淡水水體中檢測到的微塑料豐度可達(dá)107個(gè)/km2量級[3]，比海洋環(huán)境中檢測到的微塑料豐度更高，微塑料在淡水水體采集到的魚類、貝類等生物體內(nèi)也普遍存在。另一方面，微塑料進(jìn)入水生生物體內(nèi)，因食物鏈傳遞最終會(huì)出現(xiàn)在人類餐桌上，由于微塑料粒徑過小不易排出，長期攝入會(huì)在人體內(nèi)富集，對人類健康造成嚴(yán)重威脅。我國淡水環(huán)境中的微塑料豐度比國外高2～3個(gè)數(shù)量級。這充分說明了我國淡水微塑料污染的嚴(yán)重性。在未來我國學(xué)者需要針對淡水環(huán)境、土壤環(huán)境中的微塑料污染進(jìn)行進(jìn)一步研究，加強(qiáng)微塑料污染相關(guān)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，積極防治微塑料污染，改善生態(tài)環(huán)境。

3 結(jié)論和未來發(fā)展趨勢

微塑料作為一門新興研究領(lǐng)域，已經(jīng)逐漸步入學(xué)者們的視野，它的研究涉及多種學(xué)科種類。文章基于CNKI、WOS數(shù)據(jù)庫，針對微塑料領(lǐng)域中的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索統(tǒng)計(jì)、歸納整合。

1）從文獻(xiàn)數(shù)量上分析，2004—2017年CNKI上關(guān)于微塑料研究的文獻(xiàn)逐漸增加，年平均發(fā)表量為16篇，2018—2020年微塑料領(lǐng)域文獻(xiàn)數(shù)目迅速增加，整體呈現(xiàn)直線上升的趨勢，平均年發(fā)表量為172篇。從發(fā)文機(jī)構(gòu)上分析，中國科學(xué)院以131篇的發(fā)文量位居首榜。其次是華東師范大學(xué)，合計(jì)發(fā)文87篇。

2）微塑料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)為海洋生物體、潮灘沉積物、食物鏈等。前沿方向?yàn)楹Ｑ笪⑺芰衔廴尽⑽⑺芰显谑澄镦溨械膫鬟f與富集、微塑料的毒性效應(yīng)等。當(dāng)前針對土壤微塑料污染的研究較為薄弱，在未來應(yīng)該加強(qiáng)對這些領(lǐng)域的研究，對微塑料污染現(xiàn)狀進(jìn)行全面的認(rèn)識。

3）由于土壤環(huán)境的復(fù)雜性、多樣性以及土壤微塑料研究標(biāo)準(zhǔn)方法缺乏，與水生生態(tài)系統(tǒng)中微塑料的研究相比，土壤微塑料的研究稍有滯后，目前仍處于探索階段，尚有不足之處。當(dāng)前土壤微塑料的檢測方法多種多樣，但針對不同的土壤性質(zhì)，微塑料取樣、分離、檢查標(biāo)準(zhǔn)方法尚未統(tǒng)一，這會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果，因此在未來的研究中，為進(jìn)一步了解土壤微塑料行為及風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識，應(yīng)統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。此外，當(dāng)前土壤微塑料研究涉及的土地類型多為耕地，其他土地類型的現(xiàn)有數(shù)據(jù)不夠充分，難以全面分析全球土壤微塑料污染現(xiàn)狀，側(cè)面反映出當(dāng)前對于土壤微塑料污染的危害了解程度還不夠深入。今后的研究中應(yīng)加強(qiáng)分析各種類型土壤微塑料的來源、積累和降解規(guī)律。

4）由于微塑料比表面積較大等特性，易與其他不同種類污染物通過吸附或反應(yīng)結(jié)合在一起。微塑料從海洋中可吸附多環(huán)芳烴、石油烴等疏水性持久的有機(jī)污染物，從土壤中可吸附鉛、鋅、鉻等重金屬。所結(jié)合成的污染物會(huì)產(chǎn)生復(fù)合毒性效應(yīng)，對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康造成威脅。微塑料與污染物的聯(lián)合效應(yīng)極其復(fù)雜且相互作用機(jī)制尚不明確。因此未來應(yīng)進(jìn)行更多的毒性實(shí)驗(yàn)獲得基本毒性學(xué)數(shù)據(jù)，建立微塑料毒性數(shù)據(jù)庫，為微塑料毒理學(xué)和復(fù)合物風(fēng)險(xiǎn)評估提供數(shù)據(jù)支持。探討環(huán)境相關(guān)條件下微塑料的復(fù)合毒理效應(yīng)及生態(tài)影響，用以評估微塑料的危害和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

5）目前已有許多國家頒布了相應(yīng)的法律法規(guī)，禁止含有塑料微珠的日化用品生產(chǎn)、銷售和使用。我國雖頒布了相關(guān)法律，但由于我國是最大的塑料生產(chǎn)國，塑料制品早已滲入人類生活的各個(gè)方面，塑料生產(chǎn)及污染治理與預(yù)期有較大差距。在未來應(yīng)加強(qiáng)法律法規(guī)約束力度，實(shí)施市場與非市場手段及激勵(lì)措施，鼓勵(lì)科研人員使用燕麥、玉米等天然可替代、可降解材料。此外，在微塑料研究領(lǐng)域鼓勵(lì)多學(xué)科交叉研究，將各學(xué)科有效融合在一起，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)應(yīng)積極參與國際交流與會(huì)議，學(xué)習(xí)參考其他國家的技術(shù)方法和研究，進(jìn)一步加強(qiáng)國內(nèi)微塑料污染的防治與治理。