基于Web of Science的腐植酸文献计量研究

陆中桂 黄占斌 贠智超

中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院 北京 100083

腐植酸是由动、植物（主要是植物）残体在微生物以及地球化学作用下分解和合成的一类天然有机大分子聚合物，广泛存在于土壤、河泥、海洋以及褐煤、风化煤、泥炭中[1]，占土壤和水圈生态体系总有机质50%～80%[2]，其中褐煤、泥炭和风化煤中腐植酸含量较高，是提取腐植酸的主要来源。

腐植酸的元素组成非常复杂，分子组成尚不确定。研究表明，腐植酸主要组成元素有C、H、O、N、S、P，缺乏明确分子量，仅知其分布范围。化学结构复杂多样，含有羰基、羧基、醇羟基、酚羟基、醌型羰基和酮型羰基等多种活性官能团[3]，具有很高的反应活性（如吸附作用、交换作用、络合作用、氧化还原作用），能与环境中金属离子、矿物质、有机质、氧化物、氢氧化物、有毒活性污染物等发生相互作用。

腐植酸按存在环境可分为土壤腐植酸、水体腐植酸和煤炭腐植酸三类。腐植酸应用农业、工业、医学等方面[4]。腐植酸改良土壤作用明显，能够改良土壤理化性质，如使土壤疏松、吸水量增多；促进土壤团粒结构形成；提高土壤肥力和活性，调控土壤营养元素的供给。腐植酸能够调控土壤和水中金属离子和微量元素含量[5]，能够和重金属发生各种形式的结合，从而影响重金属在土壤环境中的形态转化、移动性和生物有效性[6～8]，对植物营养和生态平衡有重要意义[9]。但是，因水体酸化等会引起水中腐植酸变性，从而对环境造成影响，如影响水的色度、混凝效果等[10]。腐植酸对水体中有毒有机物和重金属离子有一定的吸附络合作用，能够形成复合污染物[11]。正是基于腐植酸的这种两面性，相关研究一直为人们所关注。腐植酸研究已有一个多世纪，腐植酸结构、性质被深入研究，与金属离子、氧化物、有毒物质作用及对于生态环境的意义已经成为近年来的研究热点。

文献计量法是用数学和统计学方法，定性和定量分析一切知识载体的交叉科学。它是集数学、统计学、文献学为一体，注重量化的综合性知识体系。文献计量学基于文献事实，客观定量地反映宏观层面学科研究，揭示理论发展方向，广泛应用于诸多领域。它从不同角度揭示了相关专题研究受重视程度，描述了相关领域文献的时间、空间（文献产出排名前列）分布特点和趋势。至于腐植酸研究现状究竟如何，论文产出量呈何种趋势，至今尚未见报道。为了解腐植酸研究的发展趋势，本研究通过Web of Science数据库基于文献计量分析，对2008-2017年世界范围内腐植酸发文量与年度关系、腐植酸发文文献类型、国家发文量、来源期刊、学科分布、高被引论文及基金资助机构进行了探讨，以期使腐植酸领域的研究者准确掌握该领域的研究现状及前沿动态。

1 数据来源及分析方法

本文数据来源基于Web of Science文献检索数据库，Web of Science是全球领先的大型综合型、跨学科、核心期刊的引文索引数据库，该数据库收录的文献覆盖了全世界最权威和最有影响力的研究成果，是获取全球学术信息的重要检索平台。检索2008-2017年10年腐植酸相关文献，采用高级检索的方式，以humic acid作为检索主题词搜索全文，检索时间跨度为2008年1月1日～2017年12月31日，共检索出文献14213篇，其中中国发文量4148篇，占全世界发文量的29.18%。以这些文献作为分析数据集，对腐植酸领域文献的年度分布、来源期刊、研究机构、学科构成、项目来源以及高被引论文等方面进行统计分析。

2 统计与分析

2.1 世界范围内腐植酸发文量与年度关系分析

文献总量与年度关系可在一定程度上反映该领域学术研究的趋势、规模、发展速度等。检索2008-2017年期间Web of Science数据库收录的文献，年度发文分布结果图1显示：2008年世界范围内有关腐植酸的发文量1099篇，除2014和2017年轻度下降外，总体呈上升趋势，其中2017年发文量1678篇，占10年发文量的11.81%。从图1的发展趋势可以看出，腐植酸领域研究在2008年已经受到研究人员的高度重视，并且研究热度在未来仍然会继续升高。

2.2 文献类型

分析文献类型可以探讨该领域研究整体发展状况，同时也便于该领域研究者快速获取所需要的文献。2008-2017年腐植酸发文文献类型主要包括研究论文、会议论文、综述和专著等（图2），其中以研究论文为主，13514篇，说明学术论文是腐植酸领域的主要发表形式。其他形式文献类型论文较少，其中会议论文只有1252篇，只占8.81%，可见腐植酸领域科研技术交流较少，受社会重视程度不高。

图1 2008-2017年世界范围内腐植酸发文量分布Fig.1 Articles distribution of humic acid in world wide during 2008-2017

图2 2008-2017年腐植酸发文文献类型Fig.2 Document types of published papers about humic acid during 2008-2017

2.3 国家发文总量分析

国家发文总量在一定程度上能够反映该国在该领域研究的活跃程度和研究水平。腐植酸领域发文量排名前10的国家如表1所示。可以看出，中国、美国和德国的发文量居于世界前三位，在该领域研究中占据着主导地位。中国在腐植酸研究领域的发文总量占全部文献量的38.36%，是德国发文量的6.5倍，但篇均被引频次为15.23，仅居第5位。美国腐植酸研究文献发文量虽居于第2位，但是篇均被引频次最高，可见其发文质量较高，影响力较大。通过对高被引文分析，发现中美两国有多位学者是高被引作者，反映了两国在腐植酸研究领域拥有世界一流的研究人才和较高的学术研究水平。

表1 2008-2017年腐植酸领域发文量前10的国家Tab.1 Top 10 countries about humic acid during 2008-2017

2.4 国家发文量年度分析

国家发文量年度分析能够反映某一领域在该国的研究现状和发展趋势，年度总发文量前5位国家变化如图3所示。中国在腐植酸领域发文量自2008年开始逐年增加，并且于2009年发文量超过美国，成为2009-2017年发文量最多的国家，其中2011年和2015年发文量迅速增加，腐植酸研究引起重视，中国在腐植酸领域的研究处于非常活跃的态势。根据趋势可以推测，在2017年之后，中国仍是发文量最多的国家。美国在腐植酸领域的发文量除了2013年轻微波动外，基本呈现平稳状态。德国、西班牙和法国在腐植酸领域的发文量变化较为平稳。

图3 2008-2017年腐植酸领域年度发文量前5位的国家变化Fig.3 Top 5 countries changes changes in annual publication quantity about humic acid during 2008-2017

2.5 来源期刊

2008-2017年腐植酸研究发文量前10名的载文期刊见表2，占全部发文量的25%。《ENVIRONMENTAL SCIENCE TECHNOLOGY》发文量和总被引频次遥遥领先，影响因子6.960，且篇均被引频次高达40.36，均居第1位，可见该刊收录的论文质量相对较高，是获取有关腐植酸研究信息的重要载体和平台。发文量居于第4位的《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》，影响因子6.393，篇均被引频次高达28.61，可见该杂志在该领域内也具有很强的影响力，被广泛认可和关注。

表2 2008-2017年腐植酸研究发文量前10名的载文期刊Tab.2 Top 10 journals about humic acid in world wide during 2008-2017

2.6 学科分布

腐植酸研究发文涉及100多个研究领域，图4显示了腐植酸发文量最多的前10个研究方向。可以看出，研究文献主要集中在前5个学科，分别是ENVIRONMENTAL SCIENCES ECOLOGY（环境生态学）、AGRICULTURE（ 农 业）、CHEMISTRY（ 化 学）、PUBLIC ENVIRONMENTAL OCCUPATIONAL HEALTH（环境健康）和ENGINEERING（工程学），其中环境生态学领域发文量最多，达9120篇，占总发文量的64.17%；其次是农业学，发文量达6825篇，占总发文量的48.01%；第3位是化学，发文量达6334篇，占总发文量的44.56%。这10个领域的总发文量超过这10年发文量总和，说明目前腐植酸研究已经涉及多个领域，这是由其特殊的性质决定的。

2.7 研究机构

从表3可以看出，腐植酸发文量前10名的机构，分别来自中国、美国，德国、西班牙、法国和俄罗斯，除俄罗斯外。其余国家都是发文量排名前5的国家，可见这些机构对本国的腐植酸领域研究发挥了重要作用。其中4个来自中国，可以看出中国在该领域的活跃程度较高。中国科学院654篇的发文量居于第1位，是排在第2位的法国国家科学研究中心（309篇）发文量的2倍。中国科学院的总被引频次也居于第1位，表明这家机构在腐植酸研究领域的重要地位和影响力。值得注意的是，美国加利福尼亚大学和麻省大学，这两个机构虽然发文量不多，分别为167篇和129篇，只占据发文总量的1.50%和1.16%，但是篇均被引频次分别居于第1和第2位，使得单篇论文的影响力远远高于其他国家。进一步分析这两个机构文献，发现这两个机构发表了多篇高被引论文，其中高被引论文排名第1的论文就出自CALIFORNIA SYSTEM机构，显示出这两个机构在腐植酸领域先进的研究水平和国际影响力。

图4 2008-2017年腐植酸发文涉及研究领域分析Fig.4 Analysis of humic aicd in research fi eld during 2008-2017

表3 2008-2017年腐植酸领域发文量前10名的机构Tab.3 Top 10 institutions publishing articles about humic acid during 2008-2017

2.8 高被引论文分析

由表4可以看出，高被引论文前10名中，5篇来自中国，2篇来自美国，结合发文量前10的国家排名，显示出中、美两国在腐植酸领域重要的研究地位和研究水平。总被引频次最高的是M Hallquist等在2009年发表的1篇综述：《The formation, properties and impact of secondary organic aerosol: current and emerging issues》，总被引频次高达1524，远远高于总被引频次排名第2的文章。值得特别注意的是，在总被引频次排名前10名的论文中，《Extracellular polymeric substances(EPS) of microbial aggregates in biological wastewater treatment systems: A review》发表在BIOTECHNOLOGY ADVANCES杂志上，表明中国不仅在腐植酸研究中发文量最大，发文质量也处于较高水平，中国对腐植酸的研究处于领先水平。

表4 2008-2017年腐植酸研究前10名高被引论文Tab.4 Top 10 cited humic acid papers during 2008-2017

表4 续

2.9 基金资助机构

任何领域的研究都需要大量的项目和资金资助完成，从表5可看出，2008-2017年腐植酸研究基金资助前5名的机构有4个来自中国。可见，中国对腐植酸领域研究的重视程度较高，资助力度较大。其中，来自中国国家自然科学基金委员会的论文发文量最多，达1860篇，占腐植酸领域发文量的13.09%，远远高于其他资助机构的发文量。来自美国国家科学基金会虽然发文量不多，总发文量只有277篇，不到中国国家自然科学基金委员会的论文发文量的1/6，但是篇均被引频次居于第1位，这充分显示出美国国家科学基金会资助的论文虽然发文量少，但是论文质量和影响力高。

表5 2008-2017年腐植酸研究前5名资助机构Tab.5 Top 10 fund agencies supporting research about humic acid during 2008-2017

3 讨论与结论

腐植酸化学结构复杂多样，含有多种活性官能团，能与有机物、无机物发生相互作用，因而其用途广泛。作为一类具有潜在开发利用价值的天然大分子物质，开展腐植酸研究对于保护土壤、水等环境要素具有重要的实际意义。

通过Web of Science对腐植酸领域2008-2017年收录的文献进行计量分析，从获得的数据来看，腐植酸领域自2008年已经成为研究的热点，在近10年期间发文量总体呈现稳步上升的趋势。中国在2009年发文量超过美国，成为发文量最多的国家。这与中国对该领域基金资助力度有关。学术论文是腐植酸领域文献的主要发表形式，其他形式文献类型较少，应该加强不同国家、地区和机构间的交流合作。《ENVIRONMENTAL SCIENCE TECHNOLOGY》是发文量和被引频次最多的国际期刊，是腐植酸研究者获取该领域信息的主要平台。

分析发现，腐植酸研究涉及的学科广泛，主要集中在环境生态学、农业学、化学3个方向。发文量排名前10的研究机构和腐植酸研究前5名基金资助机构中来自中国的最多，总被引频次均排名第一，表明中国在该领域的研发较为活跃，整体水平较高，但是篇均被引频次要弱于美国。中国对腐植酸的研究与发达国家差别不是很大，主要都集中在腐植酸化学组成和结构的研究，注重腐植酸对金属离子吸附作用的研究（腐植酸对金属离子吸附的数量、吸附行为和影响因素的研究），但是腐植酸对金属离子吸附机制的研究还比较薄弱，不同来源腐植酸及不同阶段腐植酸的生成规律及结构特性的研究还不够系统。

从发文总量、总被引频次、研究机构和高被引论文等综合指标来看，中国、美国是腐植酸领域研究的引领者，处世界领先水平，具有较高的国际综合力和竞争力。但相比于美国，中国学者应加强腐植酸基础研究，加强人才引进、学术交流，才能进一步提高我国的国际影响力。

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