基于Citespace的重金屬源解析熱點與趨勢研究

彭鴿 李旭 張軍

摘要：文章基于Citscpace和文獻計量方法，以crIKI數據庫為檢索數據源，將數據庫中2001年- 2021年205篇相關文獻視為研究對象。對作者、機構、期刊、發文量進行科技文本挖掘，對關鍵詞共線圖譜、聚類分析、時間線圖譜和突現圖譜進行科學文獻可視化分析，總結重金屬源解析領域研究的起源、現狀和發展態勢。結果表明：2016年- 2021年是重金屬源解析研究領域快速增長時期，環境科學是載文量最多的期刊。發文作者，發文機構之間合作網絡分布特征不顯著。該領域研究熱點為“土壤”、“生態風險”、“分布特征”等，研究前沿為“污染程度”、“空間分布”等。

關鍵詞：重金屬；源解析；Citespace；可視化分析

中圖分類號：X53 文獻標志碼：A

前言

重金屬元素包括鎳（Ni）、銅（Cu）、鉛（Pb）、汞（Hg）等污染物，這些污染物通過吸入、攝入、皮膚接觸等途徑進入人體，易危害人體健康。因此準確識別環境中重金屬污染來源，維護人體身體健康變得至關重要。

而對相關科學文獻的統計分析，不僅能夠了解到當前的研究動態，也能夠掌握其發展歷程，預測其未來發展趨勢。近年來，關于重金屬源解析逐漸成為研究熱點，如黃華斌等研究農田土壤中重金屬主要來源有自然源、農業活動、燃煤釋放等，于林松等研究姜湖貢米產地土壤重金屬主要來源為耕地農業源、混合源、燃煤源等。但利用文獻計量數據對重金屬源解析研究進行統計分析現在卻鮮有報道。研究基于Citespace6.1R2分析軟件，以CNKI為數據庫，以“重金屬”、“源解析”、“源識別”為主題詞進行檢索，對主題熱點的關鍵詞圖譜進行分析。以可視化的方式顯示該領域發展動態，以期對重金屬源解析領域的相關研究提供參考和借鑒并對未來的趨勢做出預測。

1數據來源與研究方法

1.1數據來源

文獻以中國知網（China national knowledge infiastructure，CNKI）為檢索平臺，設定“重金屬”、“源解析”和“源識別”為主題詞，時間閾值為2001年1月1日-2021年12月31日，CNKI數據庫中El來源期刊、CSSCI、CSCD、核心期刊文獻進行專業檢索，剔除不相關文獻、會議、報紙、廣告及重復文獻。最終CNKI數據庫篩選出205篇文獻，將篩選出的中文文獻以Refworks的參考文獻格式導出，以“download”開頭命名的txt.格式進行保存和后續分析。

1.2研究方法

Citscpace是一款能根據關鍵詞的演變來探查新趨勢和新動態的信息可視化軟件。與其他軟件相比如VOSyiewer、Pajek、Histcite，該軟件融合了多種分析方法，能夠通過演示圖譜來直觀的顯示該領域的研究熱點、關鍵文獻和前沿方向。并且該軟件能夠利用共引分析理論對研究領域文獻進行計量分析，探查新的發展趨勢和演示動態，反映出研究文獻的主題演化趨勢、引用情況和研究熱點之間的聯系等。因其圖形展示直觀，具有較高的可讀性，易于理解和記錄，而被廣泛應用于環境、教育學、化學、經濟學等領域。

2結果與分析

2.1發文量分析

年發文量的變化可以體現出該研究領域是否為熱點研究領域，總發文量可以體現出該領域的發展變化，在一定程度上是該領域的發展進程和變化規律的重要體現。圖1為CNKI數據庫發文量統計圖，如圖1所示2006年發表了該領域研究的首篇文獻，隨后2007年-2010年經歷了緩慢起步時期，該時期4年時間發表文獻6篇，平均每年發文量不足兩篇。在2011年-2015年經歷了小幅增長時期，在2014（10篇）年突破兩位數。2016年- 2021年均保持較高的發文量，經歷快速增長時期，2021年發文量43篇，是2014年的4.3倍。

在來源期刊分布上，統計發文量分布前五的期刊。排名第一為環境科學，發文量29篇，所占比例為14.1%，緊隨其后的是環境科學學報。該領域研究成果較為豐碩，且研究水平維持在較高水平層次。對2001年-2021年國內重金屬源解析研究文獻的發文量進行擬合分析，結果顯示發文量均呈線性增長（CNKJ：R2=0.758 3），如圖1所示。這表明人們環保意識在不斷增強，重金屬源解析研究受到越來越多人的關注，研究成果不斷增加，具有廣闊的前景。

2.2發文作者分析

文章對205篇文獻的發文作者進行統計得到作者合作網絡分析圖（如圖2所示），其中N=302、E=349、Density=0.007 7，可以看出研究領域的核心作者群及合作強度。205篇文獻中作者302位，其中核心作者計算公式計算出核心作者19位。由圖1可知，國內發文量最多的作者依次為：于瑞蓮（11篇）、胡恭任（9）篇、吳勁（3篇）、滕彥國（3篇）、劉小龍（3篇）、吳龍華（3篇）、陳志凡（3篇），其發文量都在3篇以上。

在作者合作網絡圖譜中，節點之間的連線表示作者之間的合作或聯系。由圖2可知，合作關系多集中在高產作者之間，不同作者團隊之間雖有聯系，但合作關系度較低。其中以于瑞蓮、胡恭任、劉小龍、陳志凡、張軍等為核心形成網絡關系，并產生較高學術成果，也對其他作者產生輻射影響。而針對個人及小團隊之間合作關系較弱，需要多開展學術交流，積極加強各學術團體之間的交流合作，以大團隊帶動小團隊，推動國內重金屬污染領域的研究不斷向前發展。

2.3發文機構分析

由CNKI數據庫得到的數據對其進行發文機構分析（如圖3所示），其中N=209、E=165、Density=0.0076，可以看出研究領域的核心機構及合作強度。其中，國內發文量前五的機構分別為華僑大學（8篇）、中國科學院大學（8篇）、北京師范大學（7篇）、中國科學院生態環境研究中心（5篇）、中國環境科學研究院基準與風險評估重點實驗室（5篇）。可以看出，高校及研究院是該領域研究的主體，但這些機構中心性普遍很低，網絡核心機構還未出現。機構間多為其附屬學院間存在聯系，最典型的就是中國科學院大學，而不同地區機構之間合作關系較少。

2.4關鍵詞共現分析

研究熱點是指在一個研究領域中，被研究人員所經常關注的一個或者多個主題，可以顯示出該領域的學者所關注研究方向。關鍵詞是對科學文獻內容的總結概括，通過對關鍵詞的分析，可以凝練出該領域的研究熱點。研究以“重金屬”、“源解析”和“源識別”為主題詞，利用Citespace6.1 R2軟件進行關鍵詞共現分析，并將其可視化，得到關鍵詞共現圖譜（如圖4所示），有243個節點、370條連線。由圖4可知，除“重金屬（1.16）”和“源解析（0.81）”主題詞外，“土壤（0.96）”、“沉積物（0.44）”、“空間分布（0.27）”、“農田土壤（0.09）”、“生態風險（0.61）”、“來源（0.07）”、“分布特征（0.11）”、“受體模型（0.1）”等詞出現頻次較高，可視為研究熱點。“土壤”作為中心度較高的關鍵詞，表明研究者多以土壤作為實驗樣本來分析其重金屬含量和作源解析研究。

2.5關鍵詞聚類分析

利用關鍵詞分析2001年-2021年重金屬源解析問題，時間分區為1年，其他值均選擇系統默認值，繪制出節點為237，連線為365的關鍵詞聚類共現時間線視圖如圖5所示。該圖譜Q值為0.847 3，S值為0.974 2，說明聚類合理，聚類結果具有高度可信性。由圖可以看出主要聚類#0源解析、#1土壤重金屬分別最早出現于2007年、2006年，且與后續研究關聯性強，表明該相關研究在有了研究基礎后，也促進了相關領域的迅速發展。在2006年-2013年間，該領域研究聚類熱點還較為集中，主要有“#2土壤”、“#4農田土壤”、“#6生態風險”、“#7沉積物”等，而在2013年-2022年間研究熱點不在呈現出相對集中的趨勢，呈現出多元化、分散化的發展趨勢，表明該領域發展也在不斷發展完善。

2.6研究前沿分析

突現詞（Burst Terms）通常是指那些短期內突然迅速增長的詞匯，有成為新的研究熱點的潛力，可視為研究前沿。對關鍵詞進行研究前沿分析可追蹤顯示研究領域的進展趨勢和前沿。從突現強度來看，“富集因子”最大，其后依次為“南京”、“空間分布”、“鉛污染”、“環境風險”、“寶雞市”、“北京”、“污染特征”等。這些突現詞的變化也表明隨著人民環保意識的增強，在研究重金屬源解析的同時，運用多種模型探究地區重金屬污染的等級，利用多種方法展現重金屬污染的空間分布特征，以便更好的為治理重金屬污染提供理論依據。從突現時間上看，“環境風險”、“源識別”持續時間最長，連續5-6年成為國內研究領域的熱點。

在2013年-2015年，“北京”、“水環境”、“南京”、“污染特征”、“污染歷史”、“受體模型”成為研究熱點。側重于對重要地區重金屬污染情況進行分析和探討，更好符合環境保護政策要求和與地區經濟發展相適應。在2016年-2021年，“污染程度”、“空間分布”、“寶雞市”成為研究熱點。如張軍等以寶雞市區為研究區域，運用地統計法及地理探測器模型并使用Unmix 6.0模型對土壤重金屬進行源解析，表明重金屬主要來源為“混合源”。龐闊等采用蒙特卡洛法對黃河流域沉積物重金屬進行地累積指數（Igeo）、潛在生態風險及毒性單位概率的評價，表明沉積物中重金屬處于低毒性狀。這些主要是借助地理信息系統（GIS）技術將污染情況空間化，從空間上和時間上對重金屬污染進行分析。然而，重金屬污染來源廣泛，在對重金屬來源做源解析時，單一模型方法的運用可能會造成數據運行的不準確。因此，有學者將多個模型應用到源解析研究中，如張涵等通過構建正定矩陣因子分解（PMF）模型和貝葉斯穩定同位素混合模型相結合進行定量源解析，通過比較源成分組成的異同，來進行相互佐證的研究，為當前源解析的研究提供了參考和借鑒。（見圖6）

3結語

重金屬源解析相關文獻始發于2006年，經歷了三個發展階段，在2016年-2021年進入快速增長時期。載文量最高的期刊為環境科學，表明該領域研究相對保持較高層次科研水平。從研究核心團隊（發文作者、發文機構）來看，國內發文作者、發文機構之間呈現出“小而精”的網絡分布特征，彼此之間相互合作較少。“土壤”作為中心度較高的關鍵詞，是進行重金屬源解析研究的主要實驗對象。在2006年-2013年，該領域研究熱點較為集中，主要聚類詞有“農田土壤”、“生態風險”等。在2014年-2021年，借助新的研究技術和方法，重金屬源解析研究呈現百家爭鳴，蓬勃發展的態勢。加強重金屬源解析研究的空間化分析與可視化表達，精準把控重金屬污染的來源也是該領域未來研究的熱點。