基于专利数据分析的污染地下水修复技术发展现状及趋势分析

张斌 孙加山

摘要：为明确地下水污染修复技术在世界范围的研究布局和发展态势，本研究基于智慧芽全球专利数据库对1989-2018年地下水污染修复技术专利进行计量学统计，并探讨该技术的研究布局、研究重点及授权趋势。结果显示，从申请量来看，世界范围内地下水污染修复技术涉及的申请量逐渐增长，但绝对申请量和专利授权比相对较低，地下水污染修复技术研发的重视程度依然不够，有待进一步加强;中国是该技术领域主要专利申请国，也是最大的技术来源国;科研单位在该领域的研发实力显著高于企业机构。基于以上研究，认为今后应加强研发，并且创造高效经济的地下水污染修复技术，注重科研机构与企业单位合作及已有专利成果的转化，促进专利的市场应用，使其发挥更大的社会和经济效益。

关键词：专利数据;地下水;修复技术

中图分类号：X508 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）02-0-04

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.139

Abstract：In order to clarify the research layout and development trend of groundwater pollution remediation technology in the world， this study based on the global patent database of smart bud makes a econometric statistics of groundwater pollution remediation technology patents in 1989-2018，and discusses the research layout， research focus and authorization trend of this technology.The results show that the number of applications involved in groundwater pollution remediation technology in the world is increasing gradually from the perspective of application volume， but the absolute application volume and patent authorization ratio are relatively low， and the importance degree of research and development of groundwater pollution remediation technology is still insufficient， which needs to be further strengthened;China is the main patent applicant and the largest technology source country in the field of technology; scientific research institutions are in the R & D strength of the field is significantly higher than that of enterprises. Based on the above research，we think that in the future，we should strengthen research and development， create efficient and economic groundwater pollution remediation technology， pay attention to the cooperation between scientific research institutions and enterprises and the transformation of existing patent achievements to promote the market application of patents and make them play a greater social and economic benefits.

Key words：Patent data;Groundwater;Remediation technology

地下水作為重要的城乡供水水源，在维护经济社会健康发展等方面发挥着不可替代的作用，是支撑经济社会可持续发展的重要战略资源[1]。根据美国环保署（Environmental Protection Agency，EPA）和欧洲污染场地管理（European Environment Agency，EEA）的相关研究报告[2，3]，美国和欧洲等发达国家存在大量的地下水污染场地，其中美国约29万多个，英国约10万个，经过几十年的努力，发达国家基本摸清了其国内的地下水污染场地现状，并建立了相关的污染场地清单。

我国目前尚未建立地下水污染场地清单，但根据中国地质调查局近年来所开展的调查可知[4]，我国地下水污染相对比较严重，尤其是浅层地下水的污染尤为突出，如何进行地下水治理修复也就变得尤为重要。为进一步了解地下水修复技术领域的发展现状和竞争模式，并预测该领域未来的发展趋势，本研究基于智慧芽全球专利数据库对全球116个国家或地区的地下水修复技术领域的专利进行计量统计，探讨该技术的发展现状、研究重点、竞争模式及发展趋势，以期为我国地下水修复技术的创新及行业发展提供新的视角。

1 材料与方法

1.1 数据来源与检索策略

本研究以智慧芽全球专利数据库作为专利数据的检索平台，检索策略如下：（TTL：（地下水）ORTTL_ENTRANS：（地下水）ORTTL_CNTRANS：（地下水））AND（TAC：（（污染）AND（修复OR治理OR处置OR去除OR固化OR稳定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR还原OR氧化OR脱附OR解析））ORTTL_ENTRANS：（（污染）AND（修复OR治理OR处置OR去除OR固化OR稳定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR还原OR氧化OR脱附OR解析））ORABST_ENTRANS：（（污染）AND（修复OR治理OR处置OR去除OR固化OR稳定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR还原OR氧化OR脱附OR解析））ORCLMS_ENTRANS：（（污染）AND（修复OR治理OR处置OR去除OR固化OR稳定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR还原OR氧化OR脱附OR解析））ORTTL_CNTRANS：（（污染）AND（修复OR治理OR处置OR去除OR固化OR稳定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR还原OR氧化OR脱附OR解析））ORABST_CNTRANS：（（污染）AND（修复OR治理OR处置OR去除OR固化OR稳定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR还原OR氧化OR脱附OR解析））ORCLMS_CNTRANS：（（污染）AND（修复OR治理OR处置OR去除OR固化OR稳定化OR提取OR抽提OR淋洗OR降解OR还原OR氧化OR脱附OR解析）））。检索时间跨度为1989-2018年，检索日期为2019年11月25日，共檢索到1609项专利（由于专利申请日和公开日之间存在一定的时间差，2019年申请的专利未做统计）。

1.2 分析工具与分析方法

本研究采用文献计量分析的原理与方法，以Microsoft Excel数据处理软件作为主要分析工具，对全球地下水修复技术的相关专利进行计量统计和可视化分析。

2 结果与分析

2.1 专利申请宏观态势分析

2.1.1 专利申请量及增长率分析

1989-2018年期间，全球地下水修复技术领域的相关专利年度申请量变化和增长率分别见图1和图2。地下水修复技术领域的专利申请量整体呈波动性增长趋势，其中1990年、1994年、1997年、2003年、2007年、2011年和2017年呈现负增长，其余年份均呈现正增长，2014年以后每年申请量明显增加，到2017年时达到顶峰，当年专利申请量达到182件，2018年专利申请量有所回落。考虑到专利申请有一定的周期，2018年的数据仅供参考。整体而言，全球地下水修复技术仍处于蓬勃发展的状态，初步预计未来几年地下水修复技术专利申请量仍将保持缓慢增长。

2.1.2 专利申请全球布局分析

如表1所示，地下水修复技术相关专利受理量排名前10的专业机构受理量占全球专利申请量的95.33%，具体排名依次为：中国国家知识产权局（CN）、日本专利局（JP）、韩国专利局（KR）、美国专利商标局（US）、德国专利局（DE）、欧洲专利局（EP）、俄罗斯专利局（RU）、世界知识产权组织（WO）、中国台湾专利局（TW）、印度专利局（IN），其中国国家知识产权局受理的专利数量最多，高达750件，占全球专利申请总量的46.61%，排名第二的受理局为日本专利局，其受理量为237件，占全球专利申请总量的14.73%，不到中国国家知识产权局受理量的1/3，说明中国在地下水修复技术领域的研究和应用最为活跃。

2.1.3 专利申请区域分析

地下水修复技术相关专利申请量排名前10的国家/地区分别为中国、日本、韩国、美国、德国、俄罗斯、加拿大、中国台湾、印度和荷兰，总申请量占全球专利申请量的87.42%。排名第一的中国在地下水修复领域的专利申请量为748件，占全球专利申请量的46.49%，相当于排名第二的日本专利申请量的4倍，充分显示中国在地下水修复技术研究领域的活跃度，同时中国也是该领域的专利最大来源国，这与中国环境修复行业政策密切相关。

1989-2003年期间，地下水修复技术相关专利申请量排名前10的国家依次为日本、美国、德国、韩国、俄罗斯、中国、荷兰、比利时和意大利，说明该时间段日本的地下水修复行业处于黄金发展期;2004-2018年，申请量排名前10的国家地区依次为中国、韩国、日本、美国、中国台湾、俄罗斯、德国、印度、法国和加拿大，在此阶段，中国专利申请量远高于其他国家或地区，说明中国的地下水修复技术研究的热度远高于其他国家或地区。

2.2 专利技术布局及竞争态势分析

2.2.1 基于IPC分类的技术布局分析

根据国际专利分类（IPC分类）对检索的专利进行统计分类可知，地下水修复专利申请量最多的前10个IPC小类依次为C02F、B09C、E21B、B01D、G01N、A62D、E03B、E02D、B09B、B01J。如表2所示，地下水修复技术相关专利主要分布在“水、废水、污水或污泥的处理”（C02F）和“污染土壤的再生”（B09C）两个技术方向，专利申请量分别为1157和613项，各占专利申请总量的71.72%和38.07%;还有一些技术方向主要分布在“土层或岩石的钻进”和“分离”，这些方向的专利申请量均在100项以上，其余技术方向的专利均在100项以下。

2.2.2 基于IPC分类的技术趋势分析

2004-2018年期间，地下水修复相关专利的技术发展趋势见图4。2013年以后“被污染的地下水或浸出液”技术方向的专利申请量显著增加，到2017年到达顶峰，之后有所回落，其他四个技术方向虽有增加，除“污染的土壤的复原”技术方向外，其余三个技术方向的专利在2018年均有所回落，说明在未来一段时间内“被污染的地下水或浸出液”和“污染的土壤的复原”两个技术方向仍将是专利申请的重要方向。

2.2.3 国内外竞争机构申请量分析

如图5所示，全球地下水技术相关专利申请量排名前10的机构分别为：栗田工業株式会社、中国环境科学研究院、中国地质大学（武汉）、吉林大学、中电建水环境治理技术有限公司、北京建工环境修复股份有限公司、华东理工大学、清水建設株式会社、常州大学、中国地质大学（北京），其中中国机构占8个，日本机构占2个，根据申请机构类型来划分，科研机构占60%，企业占40%。如图6所示，排名前10的发明人分别为席北斗、马志飞、姜永海、杨昱、李书鹏、廉新颖、易升泽、杨乐巍、侯志强、何理，其中60%的发明人科研机构，企业的发明人占40%，说明地下水修复技术专利主要集中科研机构，尤其是中国地区。

2.3 专利类型及授权趋势分析

2.3.1 专利类型分析

1989-2018年期间，全球地下水修复技术专利类型及法律状态分别见图7和图8。如图7所示，全球地下水修复专利以发明专利申请为主，申请量为1366项，占申请量的84.90%，实用新型和外观设分别占15.04%和0.06%;图8显示，全球地下水修复技术授权专利仅609项，占申请量的37.85%，失效专利722项，占申请量的44.87%，审中和未确认的专利量分别占13.30%和3.98%。

2.3.2 专利授权趋势分析

整体而言，全球地下水修复技术授权专利数量呈增长趋势，且主要集中在1999-2018年（图9）。1999-2008年的十年間，地下水授权专利数量增加较为缓慢，且授权专利量占申请量的比重呈现一定的波动性;2009-2018年，授权专利数量增加相对较快，到2015年授权专利量到达顶峰，当年授权专利量为85项，2015以后专利授权量及占比均呈现下降趋势，说明地下水修复技术的专利授权难度呈现增加趋势。

3 结论与展望

3.1 主要结论

通过对全球地下水修复技术相关专利的统计，并从专利申请的宏观态势、申请区域、技术布局、竞争态势、授权趋势等多个角度探讨了地下水修复技术的发展现状与趋势，得出以下结论：

（1）从专利申请的时间序列来看，全球地下水修复技术的发展整体呈增长趋势，尤其是2014年以后专利申请量进入快速增长期，到2017年左右申请量达到巅峰，该未来一段时间仍将处于快速发展期。（2）从专利申请的区域分布来看，中国是地下水修复技术的主要申请国，其次是日本和韩国。（3）从专利IPC分类小赖来看，地下水修复技术目前研究热点为“水、废水、污水或污泥的处理”（C02F）和“污染土壤的再生”（B09C），而从IPC分类小组历年的申请量来看，“被污染的地下水或浸出液”和“污染的土壤的复原”技术方向将是未来的重点研究方向。（4）从专利申请的竞争机构来看，申请量排名前十的机构主要来源于中国和日本，且以中国机构为主;从机构类型来看，以中国环科院为首的科研机构申请量较高于以中电建水环境治理技术有限公司为主的企业机构，说明在地下水修复技术研究领域科研机构研究实力高于企业机构。（5）从专利类型及授权趋势来看，有效专利仅占全部申请量的37.85%，其他大部门处于失效、在审和未确认状态;虽然近年来专利授权量有所增加，但授权专利量与申请量的比值却在下降，说明专利授权难度在逐步增大。

3.2 发展途径

整体而言，全球地下水修复技术处于蓬勃发展阶段，但面临诸多问题与挑战。基于以上结果，提出以下见解：

（1）地下水修复技术的专利申请量相对较少，最大年申请量仅有185件，说明各地对地下水修复技术的研发重视程度不够，因此，加强地下水修复技术方面的研发和力度已显得刻不容缓。（2）技术分布方面C02F的申请量占绝对优势，一方面说明该技术方向的研究十分热门，另一方面则说明各机构对其他技术方向的研究重视不够，可能会导致技术发展的不平衡，所以在发展过程中必须重视地下水修复技术的多样性发展和平衡发展。（3）科研机构的研发实力虽然较强，但与企业合作申请专利的机构相对较少且数量有限，大部分专利均以独立申请为主，说明技术主体间的合作力度不够，未能形成产学研一体化，造成研发资源的浪费。国家应出台相应的政策鼓励企业与高校间的合作，促进地下水修复技术领域的技术扩散与知识共享，以期实现地下水修复技术的快速发展及科研成果的有效转化。

参考文献

[1]陈歆，钱程远.太湖流域地下水现状与水质保障[J].区域治理，2019（20）：76-79.

[2] US EPA. Cleaning Up the Nations Waste Sites：Markets and Technology Trends[M]. Washington：US Environmental Protection Agency 2004.

[3] European Environment Agency. Management of Contaminate Sites in Western Europe[M]. Copenhagen：European Environment Agency 2000.

[4]香山科学会议（第408次）.中国典型地下水污染问题的形成、演变机制及其调控研究[C].北京：香山科学会议，2011.

收稿日期：2019-12-30

作者简介：张斌（1986-），男，硕士，工程师，研究方向为污染场地环境调查与修复技术研究。