环境微塑料污染研究热点与前沿——基于VOSviewer和CiteSpace的数据可视化分析①

王磊

(东北师范大学 环境学院,吉林 长春 130117)

微塑料(microplastics)是一种新型的环境污染物，其造成的环境污染问题已引起了全世界的密切关注[1]。微塑料是指尺寸小于5 mm的塑料碎片或颗粒物，因其直径小、数量多、降解周期长等特性，可在环境中稳定存在，并极易富集于生物体内，对生物体造成影响[2]。近年来，媒体不断报道微塑料的存在，特别是在海洋生态系统中发现有其广泛的分布[3]，微塑料污染的影响涉及食物、河流、土壤、沉积物等方面[4-8]，关注环境当中微塑料的污染状况及其毒性效应的研究等已经成为一大热点研究领域。

目前，关于环境微塑料污染研究的文献资料快速地增长，研究涉及的内容十分广泛。关于环境当中微塑料污染方面的研究综述也不少，且此类研究多集中于微塑料的分布、分离与鉴定、毒性效应、污染防治等方面[9-12]。这些研究结果对了解环境中微塑料的危害与防治等提供了重要的参考，但使用文献综述的传统方法进行文献资料的总结与探讨存在明显的不足，综述参考的价值往往取决于研究人员对参考文献的总结，这也就造成了无法全面客观地反映出研究领域的发展趋势等重要内容[13]，因此，采用科学的方法全面展现研究领域的发展及完整地进行综述是此类工作的重要内容。

近年来，随着文献计量学的不断发展，大数据的可视化成了分析的重要途径，在一定程度上弥补了传统方法的不足。知识图谱作为新兴的文献分析方法，因其具有处理文献量大、直观可视化、分析角度多样、数据分析结果可信度高等优点，已被大量研究者广泛应用[14]。其中知识图谱软件CiteSpace和VOSviewer是应用较广泛的两款软件，在聚类、可视化等内容上具有一定的优势[15]，因此，本文选用VOSviewer和CiteSpace两款软件为分析工具，对2000年至今环境微塑料污染方面的文献进行统计与可视化分析，得到近20年间该研究领域的研究热点与发展趋势，以便为此后的相关研究提供参考。

1 数据与方法

1.1 数据采集与处理

本文所使用的全部数据来源于Web of Science(WOS)核心数据库与中国知网(CNKI)全文数据库。信息采集时间为2020年3月25日。在WOS数据库中，以微塑料为检索词进行主题检索，文献类型选择Article，时间范围选择2000年至今，精炼后共检索出2349条相关文献，每篇文献检索中包括文献标题、作者、摘要、关键词、参考文献等内容，全部选择后导出并保存为文本。在CNKI数据库中，以微塑料污染为检索词进行主题检索，选择2000年至今的文献资料，共计检索出340条相关文献，每篇文献中选择文献标题、作者、摘要、关键词、参考文献后以Refworks格式导出并保存文献资料。共检索获得2689篇文献资料作为本文分析所需的基础资料。

1.2 分析方法

本文使用VOSviewer(1.6.14版本)与CiteSpace(5.6.R3版本)进行数据的可视化分析以及知识图谱分析绘制。其中使用VOSviewer进行数据的热点标签可视化分析与关键词共现密度可视化分析，使用CiteSpace进行数据的关键词频次分析、研究前沿时区可视化分析与突现关键词分析。

2 环境微塑料污染研究热点与前沿

2.1 文献数量与发表年度分析

对检索获得的文献资料发表年份与数量进行统计，其结果见图1，环境微塑料污染发文数量随年份的增加而增加，表明近年来环境微塑料污染越来越受到人们的关注，相关学者在该领域内的研究成果逐年增加，反映出该领域的研究水平和发展程度不断提升。对于该领域的研究工作，CNKI晚于WOS。2015年后CNKI中相关研究开始大量发展，且研究成果逐渐增加，而WOS在2011年后相关研究成果快速增长。这说明环境微塑料污染问题越来越受到国际社会的重视，更多学者开始进行相关问题的研究，未来该领域相关研究成果会快速增加。

图1 2005—2019年环境微塑料发文数量分布

2.2 关键词统计分析

关键词作为论文主要内容的概括以及其出现的频次等于含有该关键词的文献总数，其出现的频次越高，表明相关研究成果越多，研究内容的集中性就越强[14]。使用CiteSpace对2689篇文献的关键词进行统计分析，频次排名前19的关键词如表1所示。

表1 2000年至今环境微塑料污染研究领域高频次关键词

由表1可知，该领域微塑料是热点关键词，频次达1478，说明微塑料作为研究的主体，是该领域内的重要目标对象。其次WOS中的研究还集中在海洋环境(频次523)与污染(频次396)等内容上，表明微塑料在海洋环境中的分布、危害等研究内容方面是目前的主要方向。而对于累积效应、微塑料来源与生物危害等的研究还处在不断发展的阶段。

2.3 研究热点分析

使用VOSviewer的关键词共现功能对2689篇含有关键词信息的文献资料进行处理，得到热点网络标签视图(图2)。图中，节点圆越大，表明其关键词词频越大；节点圆位置越靠近中心，表明其关键词重要性越强[14]。由图2a可知，WOS中，影响(effect)、区域(area)、沉积物(sediment)、 暴露(exposure)等是研究领域的热点或重要研究方向。CNKI中相关研究的热点集中在微塑料、微塑料污染及其来源上(图2b)。

图2 2000年至今WOS(a)、CNKI(b)数据库中环境微塑料污染研究热点

利用VOSviewer的密度视图功能进行分析，得到2689篇文献的关键词共现密度视图(图3)。由图3a可知，WOS中相关研究中微塑料(microplastics)、海洋污染(marine pollution)、监测(monitoring)、生物累积(bioaccumulation)等主题词是该领域的研究热点。由图3b可知，微塑料、土壤、沉积物、吸附、海洋微塑料等是CNKI中相关研究的热点。

图3 WOS(a)、CNKI(b)数据库中相关关键词共现密度

2.4 研究前沿分析

CiteSpace 软件所拥有的关键词突现分析功能可定量与形象地表示不同研究热点的热度及其时间变迁规律，能直观地反映出研究前沿的交互关系和演进路径[14]。使用CiteSpace的关键词突现分析功能，对相关文献数据进行分析处理后得到图4、表2。

图4 环境微塑料研究前沿时区

表2 前33个突现关键词

结合图4与表2可知，该领域的研究热点不断更新，2000—2001年，环境微塑料研究处于研究初期，此阶段研究主要集中在微塑料的分布、来源及污染情况等。2002—2006年，此时期并未出现具有突现性和高频的关键词，相关研究尚未进一步开展。2007—2019年，相关研究不断细化和深入，出现了大量的研究文献资料，进入了微塑料研究的增长期，在此阶段内微塑料成为强度最高的关键词，且沉积物、土壤、累积、分布和丰度等相关关键词也是微塑料研究的焦点。利用CiteSpace的词贡献分析功能对所有文章中的标引词进行聚类后得到研究前沿内容，其包括海洋垃圾、海洋生物、微塑料分析法、一次性塑料制品、塑料颗粒等方面内容的研究。此阶段内，相关研究不仅仅局限于环境微塑料的来源以及分布等污染物本身的特性方面的研究内容，研究范围还拓展到生物体、食物链、生态系统等不同层次上的研究，微塑料在环境当中的迁移转化、不同介质中的分布、生物累积等内容开始发展，相关研究开始关注于微塑料污染治理、分布情况的拓展、生物效应等方面的研究工作[16]。就目前的发展趋势来看，环境微塑料污染的相关研究仍会以较快的速度发展，不断拓展其研究内容与研究方向，随着研究的不断深入，对于环境当中微塑料污染的了解也会不断地深入，其在生物圈当中的行为以及生物效应等方面的内容也会不断得到丰富。

3 结语

环境微塑料污染问题是全球密切关注的环境问题之一，基于VOSviewer 和 CiteSpace的知识图谱可视化功能，分析2000年至今环境微塑料污染领域发表的研究成果得到：发文量随着年份增加呈显著增长；通过VOSviewer对关键词进行分析后得到，微塑料、海洋环境、区域污染状况、微塑料的影响、监测、生物摄入累积、微塑料溯源等主题词是本领域研究的热点；使用CiteSpace特有的时区图谱分析及突现关键词统计功能分析得到，淡水、塑料制品、海洋污染、海洋垃圾与海洋生物效应等是目前该领域的研究前沿内容。未来环境微塑料污染研究的重点方向：海洋、淡水等水体当中微塑料污染现状；环境微塑料污染的来源与分布监测；生物体内微塑料累积与毒性效应；微塑料在食物链、生态系统中的传递富集与生态效应及危害。