基于文献计量学国内外土壤铅污染研究状况分析

丁 寒，李 丽

(安徽理工大学 学术出版中心，安徽 淮南 232001)

近年来,随着社会工业化进程的加速发展,土壤受重金属污染严重。全球平均每年排放约500万吨的铅,大部分进入土壤,致使世界各国土壤出现不同程度的重金属污染[1]。而农业部环境监测显示,我国24个省(市)城郊、污水灌溉区和工矿等 320 个重点污染区中,重金属含量超标的农产品面积约占污染区农产品总面积的 80%以上,其中铅是最严重的污染元素之一[2]。Zhang等[3]通过对2002～2014年间537项有关中国耕地铅浓度的研究发现,我国耕地铅浓度的平均值为34.41 mg/kg,远高于其背景值23.50 mg/kg。Ilaria等[4]通过X射线荧光光谱法分析了149个土壤样本,发现科森扎-伦德市区和郊区土壤中Pb浓度值远高于意大利限定值。Ebong等[5]对垃圾场土壤中铅、镉、铜等的总浓度、形态、来源和潜在的健康问题进行了评估,发现所有金属的平均浓度均高于尼日利亚土壤的限定值,铅是高风险潜力的元素。李娇等[6]收集了134 篇文献,分析近十年国内外土壤污染物源解析研究对象出现频率最多的是铅和镉。Gope等[7]通过对印度工业城市阿桑索尔进行健康风险研究,发现该地区地球化学指数如富集因子、地球累积指数和污染因子排序为Pb>Cd>Zn>Cu。由于重金属污染具有不可逆性、隐蔽性以及积累性等特点,不仅对植物生长发育影响严重,而且通过食物链传播对人类健康也造成了危害[8]。因此,土壤铅污染一直是国际上环境科学领域研究的热点和难点[9]。

为深入分析土壤铅污染的研究现状和发展趋势,本文以ISI Web of Knowledge 的Web of Science数据库为数据来源,对有关土壤铅污染文献进行计量分析,以期为土壤铅污染领域的研究热点问题以及发展趋势提供借鉴。

1 材料与方法

本文以ISI Web of Knowledge 的 WOS中核心合集 Web of science TM 下 SCIE 为引文数据库。以“((soil or field or farmland or cropland)AND(Lead or Pb)AND(pollution or contamination))”为主题词,时间为2010～2019年,文献类型选择 Article或 Review,搜索与文献下载时间为 2020年1月1日,共检索出14022篇相关文献,13种语种,其中英文文献13769篇,中文文献77篇,葡萄牙文53篇,西班牙文33篇,波兰文30篇,法文25篇,德文17篇,土耳其文5篇,日文、意大利文各4篇,克罗地亚文、捷克文各2篇,塞尔维亚文1篇。利用 Web of Science引文数据库自带的分析工具、Citespace软件、Excel软件对检索文献进行计量统计。

2 结果与分析

2.1 总发文量年度变化分析

由图1可知2010～2019年土壤铅污染领域的发文量总体呈上升趋势;由2010年的863篇,到2019年的2209篇,增幅约为156%;2010～2015年增幅较为平缓,均为10%左右;2016～2019年增幅较大,分别为19%、-3.61%、24.22%、12.76%;中国是发文量最多的国家,其发文量变化趋势和总发文量年度发文变化趋势一致,发文量增加速度较高于总发文量,最高增幅为2018年(40.38%)。说明近10年国际学者对土壤铅污染一直很关注,特别是中国学者。由年度发文量走势可以预测土壤铅污染仍是未来学术界研究的热点。

图1 年度发文量变化

2.2 主要研究国家/地区分析

检索发现有160个国家/地区发表了土壤铅污染领域的研究文献,发文量位居前5的国家分别是中国、美国、印度、法国、西班牙,各国年度发文量走势对比如图2所示。中国和美国在该领域研究起步较早,发文量一直高于其他国家,但从2013年开始,中国发文量呈快速增长趋势,而美国则是缓慢增加的趋势,这和我国的国情现状有关,近些年工业的快速发展和环境质量受到破坏,致使土壤铅污染问题日益突出,而美国作为发达国家,在经济发展和环境保护方面都较为先进,土壤铅污染受污染程度较小。另一方面也说明我国学者对土壤铅污染的较为重视,我国在该领域的研究占有主导地位。

图2 发文量前5的国家年度发文量对比

SCI收录发文量和被引频次可反映一个国家或地区的整体科研实力和影响力,h指数能够比较准确地反映一个人的学术成就[10]。一个作者的h指数越高,则表明他的论文影响力越大。表1对发文量前10的国家的被引频次、h指数等指标进行了分析,发文量最多的是中国(3930篇),占总发文量的28.03%,其次是美国(1875篇)、印度(759篇)、法国(751篇)、西班牙(715篇);由表1可知,总被引频次前三的国家分别是中国(75 414次)、美国(40 586次)、德国(14 091次);但篇均被引频次前三的国家是英国、德国、澳大利亚,中国、美国分别排名第六、第四;中国的h指数最高,为101,其次是美国(85)、英国(56);高被引论文(被引频次≥50次)位居前三的分别是中国(356篇)、美国(191篇)、澳大利亚(66篇)。说明在土壤铅污染研究领域中国的国际影响力、学术水平较高,但论文总体质量有待提升。

表1 发文量位居前10名的国家

图3 世界各国/地区之间的合作关系

2.3 文献来源期刊分布

通过文献来源期刊分布可反映该领域文献SCI来源的核心期刊,帮助研究人员有针对性地收集资料、撰写论文[11]。检索发现14 022篇文献共计发表在190种出版物上。由表2可知,10种期刊中分别来自德国(3种)、荷兰(4种)、英国(3种),10种刊物共计发文3983篇,占总发文量的28.41%,10种刊物影响因子的均值3.56,发文量最多的刊物是德国的EnvironmentalScienceandPollutionResearch(共计617篇),该刊物于1994创刊,2018年SCI影响因子为2.914。统计发现,影响因子、总被引频次和h指数均居前三的刊物是ScienceoftheTotalEnvironment、Chemosphere、EnvironmentalPollution,总被引频次分别是17888、9679、8174,均是高影响因子期刊(2018年影响因子均超过5),说明这三种刊物该领域发文学术水平、影响力较高的刊物,是研究人员较为青睐的刊物。

表2 发文量位居前10名的期刊

作为发文量最多的中国,该领域共计发表在131种刊物上,发文量前10的刊物共计发文1461篇,10种刊物平均影响因子为3.351,影响因子在5以上的期刊有三种,影响因子最高的期刊(5.714)是英国的Environmental Pollution,综合发文量、影响因子、总被引频次、h指数这四个指标,中国研究人员最为关注和受欢迎的期刊是荷兰的Science of the Total Environment。

2.4 研究机构分析

表3是发文量位居前20的机构分布,本次检索土壤铅污染研究文献共涉及9912个研究机构,主要以科研机构和高校为主,发文量最多的是中国科学院,共计1034篇,占全部发文量的7.38%,明显高于其他机构。统计的20所机构中来自中国的有10所,其次来自法国的有3所,但发文量较少,均低于100篇。由此可见,中国科学院在土壤铅污染研究领域具有引领作用,我国研究学者在该领域具有突出贡献。

表3 发文量位居前10名的期刊

2.5 被引文献分析

表4列出了被引频次前10的文献,其中2篇研究论文、8篇综述文章。由表4可知,有关土壤铅污染研究文献中被引频次最高(1633)是“High secondary aerosol contribution to particulate pollution during haze events in China”,该论文是中国作者Huang, Ru-Jin于2014年发表于Nature 期刊上,影响因子43.07;其次是综述文章“Heavy metals, occurrence and toxicity for plants: a review”,被引频次1260次,由韩国作者Nagajyoti, PC于2010年发表在Environmental Chemistry Letters期刊,该刊影响因子4.617;排名第三的是巴基斯坦作者Ali, Hazrat发表的综述文章“Phytoremediation of heavy metals-Concepts and applications”,被引频次1118次,于2013年发表于Chemosphere,影响因子5.108;3篇文章只有第1篇文章发表在世界顶级权威期刊上,其余两种期刊均是环境科学类一般期刊,说明该领域论文综述类论文较难发表在权威期刊。

表4 被引频次前10 的文献统计

2.6 关键词热点分析

高频关键词之间的亲疏关系可以反映某领域的研究重点和热点[12]。本文通过citespace分析工具对14022篇文献进行关键词共线分析,共计获得79个关键词,通过对pollution和contamination等同义词、lead和Pb等缩写词语进行合并与排除,现选取出现频次>500的28个关键词进行共线分析,如表5所示。土壤铅污染领域高频关键词中心性较高的有trace element、water、urban soil,说明有关土壤铅污染的研究文献多数围绕微量元素、水资源、城市土壤等三方面；说明部分研究者侧重于与重金属锌、铜的累积、金属形态、生物利用的研究;其次部分研究者还侧重于受污染土壤微量元素的空间分布和(特别是城市土壤和农田土壤)风险评估研究;再者就是有关植物修复的研究。此外,本研究中高频关键词“China”出现691次,说明近10年我国土壤铅污染研究领域产出较多,另一方也再次说明了我国土壤受铅污染情况较为严重。

表5 高频关键词分析

3 结论与讨论

世界各国土壤均遭受不同程度的铅污染,近10年国际学者对土壤铅污染的研究和关注度在不断增加,中国在该领域的国际影响力、学术水平较高,但论文总体质量还有待提升,与各国合作密切度有待加强。ScienceoftheTotalEnvironment、Chemosphere、EnvironmentalPollution是学术水平、影响力较高的刊物,我国研究人员较为青睐的期刊是ScienceoftheTotalEnvironment。该领域综述类论文较难发表在权威期刊,近几年该领域发文质量和学术水平有待提升。通过文献计量学分析,可预测土壤铅污染仍是未来学术界研究的热点,该领域研究方向、热点主要有:复合锌、铜的累积、空间分布、形态等研究,城市土壤和农田土壤风险评估以及植物修复。

通过本文中罗列的数据库资料分析表明,我国在土壤铅污染领域的研究占有主导地位,但也反映了我国受铅污染的程度严重,和近年我国土壤研究状况相符,MAMUT等[13]从中国西北部某绿洲采集了79个采样点的农田土壤样品,发现该地区铅浓度高于其背景值,铅污染主要来源于人为因素;Feng[14]检验了吉林省122种农业表土复合样品中的有毒元素浓度,发现Cd和Pb是土壤中的主要污染物,并发现这些元素的发生是由于人为活动引起的;Xue等[15]从中国山东省的12个城市中收集了55种农业土壤,研究发现铅和镉的污染也来自不同人类活动的输入;可见人类经济活动的管理对于保证农田土壤的安全至关重要。因此,我国研究人员今后应加强该领域土壤铅污染修复和风险评估研究。同时,今后文献研究也应持续关注土壤重金属污染、土壤污染修复等研究,以期为更多研究者提供前沿信息和理论帮助。