基于W eb of Science的PM 2.5文献计量分析

杨金凤，张缨

（1.甘肃省科学技术情报研究所，甘肃 兰州730000；2.甘肃省科技评价监测重点实验室，甘肃 兰州730000）

基于W eb of Science的PM 2.5文献计量分析

杨金凤1，2，张缨1，2

（1.甘肃省科学技术情报研究所，甘肃 兰州730000；2.甘肃省科技评价监测重点实验室，甘肃 兰州730000）

运用文献计量学方法，以Web of Science（WoS）数据库中收录的有关以PM2.5为主题的文献为依据，采用TDA分析软件，通过加权统计、数量分布统计分析、频次排序以及共现分析等方法，对2004—2014年间发表的关于PM2.5的论文，从产出数量、年际变化趋势、国际研究力量时空分布、关键词词频分布及热点研究领域等方面进行统计分析，以期为相关科研管理部门和科研人员提供参考。

PM2.5；Web of Science；文献

近年来，随着经济规模的迅速扩大和城市进程的不断加快，大气气溶胶污染日趋严重，以臭氧（O3）、PM2.5和酸雨为特征的区域性复合型大气污染日益突出，特别是随着PM2.5所造成的污染事件越来越多，人们对空气的质量越发关注。本文以Web of Science（WoS）数据库中收录的有关以PM2.5为主题的文献为依据，对2004—2014年间的PM2.5研究情况进行了统计分析，旨在为相关科研管理部门和科研人员提供参考。

1 2004 —2014年间PM2.5研究论文产出数量及年际变化趋势（见图1）

图1 PM2.5研究论文产出变化

科技论文产出的数量在一定程度上可反映学科领域科学研究和发展的活跃度。2004—2014年间，WoS数据库中共收录了7 603篇与PM2.5研究相关的论文（数据库更新时间为2014年12月5日）。从图1可以看出，国际上PM2.5研究论文的数量整体呈波动上升态势（由于数据库更新的滞后性，2014年数据不全，仅供参考）。其中，2004—2005年，论文数量均相对较少，基本在390篇/年左右，可称之为第一阶段；此后，从2006年（当年论文数量迅速增至507篇）开始，论文数量大幅度上升，至2013年达到最高峰1 031篇，可称之为第二阶段。在第二阶段中，论文数量的变化又可分为两种情况：2006—2009年间，论文数量均呈稳步增长态势，每年论文数量均较前一年有所增长；2010—2014年间，论文数量的变化呈波动增长态势，例如2010年的论文数量明显少于2009年，2012年的论文数量与2011年相比，增长幅度不显著。

2 PM2.5国际研究力量的时空分布

2.1 研究PM 2.5的主要国家

按全部论文著者各自所属国家（下同）的分析表明，全球研究PM2.5较多的国家或地区主要有美国、中国、加拿大、意大利、德国、英国、西班牙、中国台湾、印度、韩国、日本、法国、希腊、荷兰、芬兰等，发文量约占论文总数的90%。其中，美国在该领域始终居全球之首，占居主导地位，其论文数量为3 286篇，占所有国家论文总和的30.39%；中国论文数量为1 296篇，占该领域论文总量的11.99%，位居第2。其后为加拿大、意大利、德国等，发文量占全部论文的比例均在4%以下。可见，中美两国在该领域的研究比较活跃，其科研能力也比较强。另外，从论文的年均增长率来看，在排名前10位的国家中（见表1），印度、中国的增幅最大，分别为47.61%和23.41%，说明近年来发展中国家对环境的保护意识已经增强。

表1 PM 2.5研究论文产出量排名前1 0位的国家或地区

2.2 主要研究机构

按全部论文著者所属研究机构的分析表明，全球前50个机构的论文之和占PM2.5研究领域论文总量的75%左右，说明这些机构是该研究领域的核心力量。而在这50个机构中，排名前10位的机构发文量均在100篇以上（见表2），其中8个机构属于美国，2个属于中国。其中，中国科学院和美国环境保护局的论文数量均超过了400篇，约占全部论文量的2%，居机构前2位。但从论文的年均增长率来看，加利福尼亚大学伯克利分校明显高于其他各机构，其论文数量呈逐年大幅度上升趋势，年均增长率超过62%，位居各机构之首；其次为中国科学院，年均增长率为30.02%。而发文量列第2位的美国环境保护局的论文年均增长率仅为6.48%，说明其在该领域的论文产出一直在小幅度稳步增长。整体而言，2004—2014年间，主要机构PM2.5研究论文的数量整体呈波动上升趋势。

表2 PM 2.5研究论文产出量排名前1 0位的机构

3 PM2.5热点研究领域

3.1 PM 2.5研究学科分布特点

根据ISI数据库的学科分类，并按论文量多少依次统计了PM2.5研究中所涉及的前20个学科领域，主要包括：环境科学与生态学，气象学和大气科学，工程学，公众、环境和职业健康，毒理学，化学，建筑与建筑技术，科学与技术，能源与燃料，地质学，呼吸系统，水资源，农业，一般内科，心血管系统与心脏病学，核科学与技术，物理学，生物化学与分子生物学，材料科学及数学。从各学科领域的发文量来看，发文量最多的是环境科学与生态学，共计发文4 789篇，大约占论文总量的36.25%；气象学和大气科学居第二，约占论文总量的22.02%；第三是公众、环境和职业健康，毒理学，化学，约占论文总量的17.17%；第四为工程学，约占论文总量的10.07%。而从各学科领域论文的被引用情况来看，最受关注的是一般内科和呼吸系统，其次是心血管系统与心脏病学，毒理学，公众、环境和职业健康。这说明，近年来PM2.5所导致的环境污染问题及由此导致的对人体健康的影响引起了人们的高度重视。

3.2 PM 2.5研究论文的关键词词频分布和研究热点时序变化

关键词是论文核心内容的直接体现。通过对论文关键词词频统计，可以从微观的角度分析学科领域发展的现状、热点及发展趋势。本文采用TDA分析软件，对2004—2014年间PM2.5研究论文的关键词词频进行了统计分析，其中出现频次较高的关键词有PM2.5、颗粒物、空气污染、PM10、源解析、空气质量、气溶胶、多环芳烃、碳元素、有机碳、臭氧、流行病、交通、哮喘、化学成分、死亡、黑碳、个人暴露、超微粒子及金属（见图2）。位居前3位的关键词是PM2.5、颗粒物、空气污染，针对这些词的论文量分别占论文总量的16.30%、11.84%和9.21%。

另外，从PM2.5研究热点的时序变化来看，2004—2014年间，最受关注的主题是PM2.5，其次是颗粒物和空气污染，关注程度呈逐年增加的趋势。但在近3年（2012—2014年）还对臭氧、死亡率、流行病及黑碳等主题有较多的关注。而气溶胶、碳元素、有机碳和多环芳烃总体受关注程度相对较弱，其随时间变化不明显。

图2 2004—2014年间PM2.5研究论文的关键词词频分布

3.3 PM 2.5与相关研究领域解析

通过对2004—2014年间PM2.5研究论文的统计和被引用情况的分析，10年间PM2.5的热点研究领域大致可归纳为以下几方面。

3.3.1 PM 2.5的基本特征及形成机制研究经统计，关于这方面的研究主要包括PM2.5化学成分的研究，如有机碳、金属元素、碳元素、多环芳烃等；主要来源的研究，如燃煤与燃气或燃油排放的黑碳及烟尘、交通工具排放的尾气、气溶胶等。但从研究结果来看，目前对于大气颗粒物的来源和形成机制，研究者还没有得出完全一致的结论。近年来随着监测手段的进步，关于PM2.5的观测特征以及成分和来源分析的研究越来越多，而且研究结果不尽相同。

3.3.2 PM 2.5对环境影响的研究较多关注的是PM2.5造成的空气污染、空气质量及大气能见度的降低等环境问题。如有研究指出：引起大气环境质量下降的首要污染物是可吸入颗粒物（空气动力学当量直径为0.1～10μm）［1］，其中粒径在2.5μm以下的细颗粒物质（即PM2.5）尤甚，其不仅能够通过消光作用降低大气能见度，而且由于它在大气中的传输距离远、停留时间长，对大气质量有重要的影响。

3.3.3 PM 2.5对人体健康危害的研究重点关注的是PM2.5与个人暴露、人体流行病学、哮喘及死亡率之间的相关性。具体而言，主要涉及两个方面的研究，一是PM2.5的流行病学研究及致病机制（毒理学）研究；二是PM2.5引发的主要疾病研究，如呼吸系统疾病（如哮喘）、心脑血管疾病等。

4 讨论

（1）近10年，国际PM2.5研究论文的数量整体呈波动上升态势，年均增长率达10.39%，但各年度增长率有一定差异。2010年之前，论文数量年增长率均在10%以下，2011年之后，这一比例均在11%以上。

（2）美国和中国是PM2.5研究领域主要的论文产出国，在该领域具有非常大的相对优势。特别是美国，其发文量是中国的2.5倍。近3年（2012—2014年），印度、中国和巴西在该领域的研究日趋活跃，其论文数量分别约占到全部论文总量的54.85%、48.61%和47.29%，均高于其他国家。说明发展中国家虽然PM2.5研究起步晚，但发展比较快。

（3）PM2.5研究最为关注的学科领域是环境科学与生态学，气象学和大气科学，公众、环境和职业健康；重点研究的方向是以PM2.5为主的颗粒物对空气造成的污染、PM2.5的化学成分以及其主要来源分析、PM2.5对环境和人体健康的影响。特别是近3年来，有关PM2.5与死亡率、流行病学的关系等的研究也有较多报道。如美国环境保护局进行的两项前瞻性队列研究表明，总死亡率与心肺疾病死亡率的上升幅度和大气中PM2.5浓度水平升高有关。Goldberg等［2］关于加拿大蒙特利尔市和魁北克大气污染与疾病死亡率的关系研究中表明，PM2.5每增加1个IQR，呼吸系统疾病死亡率便上升9.03%。Elena B等曾对欧洲23个城市（涵盖3 600万人口）围绕长期接触PM2.5对心肺疾病死亡率、肺癌死亡率和总死亡率的影响进行调查，结果发现，如果PM2.5质量浓度降至20μg/m3，可以减少11 375个过早死亡案例（其中包括8 053个心肺疾病死亡案例和1 286个肺癌死亡案例），如果降至15μg/m3，可以减少16 926个过早死亡案例（其中包括11 612个心肺疾病死亡案例和1 901个肺癌死亡案例），而且PM2.5浓度下降越多，平均每年死亡案例减少的数量就越多。近年来，中国一些大城市也陆续开展了PM2.5与人体健康的效应关系研究。在沈阳市和广州市的研究发现，PM2.5污染与人群总死亡率、呼吸系统疾病及心血管系统疾病死亡率均呈正相关（P＜0.05），在65岁以上的老年人群和女性人群中更为明显。Haidong Kan等［3］关于上海市颗粒物对死亡率的影响关系研究结果表明，PM2.5与全因死亡率、心肺疾病和呼吸疾病的死亡率有明显关系（P＜0.05），且当△PM2.5每增加10μg/m3时，日死亡人数增率分别是：全因死亡率0.36%、心肺疾病死亡率0.41%、呼吸疾病死亡率0.95%。赵柯等的研究表明：西安市大气PM2.5污染与人群总死亡率、呼吸系统疾病及心血管系统疾病死亡率均呈正相关（P＜0.05）。

以上研究表明，PM2.5是引起大气环境质量下降的首要污染物，对人体健康（特别是在呼吸系统和心脑血管方面）会造成极大危害。对PM2.5的关注和研究已经受到全世界各国不同程度的重视。

［1］崔蓉，郭新彪，邓芙蓉，等.北京市采暖期PM2.5与PM10污染特征分析［J］.中国卫生检验杂志，2008，18（8）：1505-1508.

［2］Goldberg M S，Burnett R T，Bailar J C，et al.The association between daily mortality and ambient air particle pollution in Montreal，Quebec 1.Nonaccidental mortality［J］.Environmental Research，2001，86（1）：12-25.

［3］Haidong Kan，Stephanie J London，Guohai Chen，et al.Differentiating the effects of fine and coarse particles on daily mortality in Shanghai，China［J］.Environment International，2007（33）：376-384.

G420

A

1671-1246（2015）18-0154-03

兰州市科技发展计划项目“PM2.5研究热点及趋势分析——基于Web of Science的文献计量分析”（2013-3-80）