2010 年至2019 年中国国家自然科学基金资助中国盐湖研究项目分析

刘 佳，葛 飞，李玉婷，钟永恒，王 辉，孙 源

（1.中国科学院武汉文献情报中心，湖北武汉430071；2.科技大数据湖北省重点实验室；3.中国科学院青海盐湖研究所；4.中国科学院大学经济与管理学院图书情报与档案管理系）

中国是世界上盐湖最多的国家， 盐湖资源比较丰富，以数量多、类型全、资源丰富且含诸多稀有元素而著称于世［1］。 以钾、镁、锂、硼等为代表的盐湖资源在高效农业、信息、新能源、有色金属材料、环保等产业中有着广泛的应用。 世界上科技发达国家正将盐湖视为同稀土一样的战略资源来进行科学、 可持续开发与平衡利用［2］。 盐湖研究也逐渐形成了一门融合化学工程、地质学、生物工程、热力学等领域的独立学科［3］。 1986 年，为推动中国科技体制改革，变革科研经费拨款方式， 国务院设立了国家自然科学基金（National Natural Science Foundation of China，NSFC），有力地促进了中国基础研究持续、稳定和协调发展， 已经成为中国国家创新体系的重要组成部分［4］。 NSFC 对于学科发展具有扶持、引导作用［5］，通过对资助项目总体情况和资助领域的计量分析，能客观掌握国内对盐湖基础研究的资助力度、趋势、研究团队分布，并能较好地发现研究前沿和热点，与基于专利、论文的计量分析相比时滞更小。

已有学者利用论文、专利数据对盐湖锂资源、镁资源提取和分离技术的发展现状和趋势进行分析［6-11］；也有学者通过对盐湖领域单一类型的自然科学基金展开了研究［12］。 尚未发现全局视角下国家自然科学基金对盐湖基础研究投入进行计量分析的研究成果。 本文以国家自然科学基金对盐湖研究资助项目为分析对象，采用科学计量和关键词聚类方法，从资助项目数量、金额、依托单位、研究方向等角度进行深入分析，探讨盐湖领域的发展态势，为该领域研究人员把握学科发展态势、 资助方向和进行基金申报提供参考。

1 数据来源与方法

1.1 数据来源

NSFC 对盐湖研究的资助项目主要集中于化学科学部的化学工程与工业化学（申请代码：B08），以及地球科学部的地球化学（申请代码：D03）、环境地球科学（申请代码：D07）、地质学（申请代码：D02）、地理学（申请代码：D01）。 但由于盐湖研究的交叉学科特性，其他学部如工程与材料科学部、生命科学部等也从不同方向对盐湖研究进行资助。

NSFC 数据主要来源于中国科学院武汉文献情报中心自主开发的科研本底大数据库。 采用了3 种检索策略获取盐湖研究的项目数据：1）项目名称含有关键词“盐”、“卤水”；2）项目依托单位为盐湖研究重点机构，包括中国科学院青海盐湖研究所、北京化工大学、 中南大学、 中国地质科学院矿产资源研究所、华东理工大学；3）项目类别为柴达木盐湖化工科学研究联合基金。 为了确保原始项目数据的准确科学性，联系了领域的相关专家，对原始项目数据进行人工筛选，最终得到2010—2019 年NSFC 对盐湖研究的资助项目共337 项。

1.2 研究方法

对盐湖研究的资助年度、资助金额、依托单位、资助类别、项目名称、关键词等进行统计和分析，利用R Studio 对数据进行清洗和聚类，利用VOSviewer进行数据可视化展示。

2 研究结果

2.1 资助项目总体情况

2010—2019 年，盐湖领域共资助基础研究项目337 项，资助经费为20 069.05 万元，项目平均资助强度为59.55 万元（见表1）。 从表1 可见，盐湖领域资助项目年立项数量和资助经费呈现波动上升趋势，2017 年资助强度最高，为120.35 万元/项。 2014年， 国家自然科学基金委员会和青海省人民政府共同设立国家自然科学基金委员会-青海省人民政府柴达木盐湖化工科学研究联合基金（简称“盐湖联合基金项目”）［13］， 针对盐湖资源开发和盐湖环境演化中重大和关键科学问题开展基础研究， 为提升盐湖科学研究水平和产业原始创新能力发挥了重要作用。 “盐湖联合基金项目”设立后，2014—2017 年盐湖研究项目数量和项目金额显著增加。

表1 2010—2019 年NSFC 盐湖领域的资助项目数量、金额及占比情况Table 1 Numbers，amounts and distribution of projects on salt lakes funded by NSFC from 2010 to 2019

2.2 资助项目类别分析

2010—2019 年盐湖领域资助项目类型包括联合基金项目、面上项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目、重点项目等，资助项目数量和资助金额变化趋势如图1 所示。 联合基金项目数量和资助金额占该领域NSFC 资助项目比重均高于其他项目类别，联合基金项目数量占比为32.34%，资助金额占比为48.18%，项目资助时间集中在2014—2017 年。面上项目和青年科学基金项目资助金额占该领域NSFC 资助项目比重合计为40.17%， 项目数量占该领域NSFC 资助项目比重合计为57.57%，说明NSFC 重视学科前沿探索和科技创新人才队伍培养。从趋势来看，面上项目数量和资助金额均呈波动变化趋势，资助强度呈上升趋势，2019 年面上项目资助强度达57.80 万元/项，较2010 年增长了18.38 万元/项； 青年科学基金数量和资助金额均呈波动变化趋势，资助强度稳定在19 万～26 万元/项；地区科学基金资助金额变化幅度较大，2010—2019年资助项目数量为19 项，资助金额为791 万元；重点项目数量较少，共3 项，分别为2014 年中山大学承担的“基于熔盐材料热能储存与输运的关键热科学问题”项目，2018 年中国科学院青藏高原研究所承担的“青藏高原过去40 年湖泊水量与盐度变化及气候变化响应”项目，2019 年中南大学承担的“电化学脱嵌法从盐湖卤水中分离锂和铷、 铯的物理化学”，资助金额共计997 万元；其他项目共12 项，资助金额共计549.95 万元。

图1 2010—2019 年NSFC 盐湖领域项目资助类别分布Fig.1 Categories distribution of projects on salt lakes funded by NSFC from 2010 to 2019

2.3 资助项目依托单位分布

2010—2019 年获得立项资助的项目依托单位共116 家，其中高等院校82 家，科研机构34 家，高等院校占到机构总数的70.69%，是开展盐湖基础研究的主力。 获得项目资助金额累计高于300 万元的机构共有15 家，见表2。 对项目依托单位获得项目资助数量或资助金额较多的学科领域进行分析，可以发现各单位获批项目研究分支领域各有侧重。

获得资助项目金额排名第一的机构是中国科学院青海盐湖研究所。 中国科学院青海盐湖研究所成立于1965 年，是中国唯一专门从事盐湖研究的科研机构［14］。2010—2019 年中国科学院青海盐湖研究所共获得资助项目88 项，占同期项目总数的26.11%；获得资助金额共5 020.95 万元， 占同期项目金额总数的25.02%，资助金额和立项数量均遥遥领先于其他机构。

表2 2010—2019 年获NSFC 盐湖领域项目资助主要单位及研究分支领域Table 2 Main organization funded by NSFC from 2010 to 2019 and their research focus

2.4 资助项目重点领域分析

根据资助项目一级学科代码分析重点领域，2010—2019 年盐湖领域获得NSFC 资助项目金额超过300 万元的重点领域共12 个，如图2 所示。 化学工程与工业化学、地球化学、环境地球科学、地质学、 地理学等5 个领域项目资助金额占同期盐湖领域资助项目总金额的69.91%。

对重点领域的关键词和摘要进行词频分析，可以掌握不同盐湖研究子领域的热点研究内容、 研究技术和方法，如表3 所示。盐湖提锂研究项目数量占NSFC 盐湖资助项目总数的38.98%， 有效促进了中国锂产业技术发展。

图2 2010—2019 年NSFC 盐湖资助项目重点领域Fig.2 Key fields distribution of projects on salt lakes funded by NSFC from 2010 to 2019

表3 2010—2019 年NSFC 盐湖重点领域资助项目经费及研究重点Table 3 Award funds and research focus of key fields on salt lakes funded by NSFC from 2010 to 2019

化学工程与工业化学领域是盐湖研究最集中的子领域，项目数量占总数的35.61%。 热点研究内容分为3 个方向，一是盐湖材料研究，涉及储热材料、储能材料、多级孔材料、吸附材料、抗光老化材料、三维网络吸附剂、 聚氯乙烯复合材料、 复合水凝胶材料、气溶胶、高纯镁砂、镁基功能材料、镁合金、气密材料、吸附增溶材料、铁基合金材料、相变材料、抗菌材料、膨胀石墨等；二是盐湖资源分离技术研究，包括盐湖提锂、盐湖提锂镁、盐湖提铷铯、盐湖提硼、铷铯锶分离；三是盐湖成盐规律与机制研究，包括柴达木盆地深层地下卤水战略性资源成盐元素富集模式、 柴达木盆地西北部富锶机制及成矿元素迁移分布规律等。 热点研究技术/方法包括热力学模拟、Pitzer 模型、原位氧化法、吸附、萃取、电渗析、电化学、电解、超重力、微波、热解、离子印迹、多级孔离子印迹、层层自组装表面印迹技术、沉淀—离子印迹耦合法宏量制备、插层组装、比色检测、相图、量热法、分子模拟、物种匹配等。 其中，膜法、吸附、萃取是当前主流的盐湖提锂技术。 该领域中单项资助金额最高的项目为2017 年中国科学院青海盐湖研究所李丽娟申请的“盐湖锂资源绿色高效利用及高纯锂盐制备的科学基础”研究项目（编号：U1707601），以及北京化工大学宋宇飞申请的“盐湖镁资源的有效利用与产品工程”研究项目（编号：U1707601），资助金额均为590 万元。其次，中国科学院青海盐湖研究所贾永忠申请的“类离子液体相变储能理论及在盐湖镁、氯资源规模化利用中的应用基础研究”项目（编号：U1407205）；中国科学院青海盐湖研究所李丽娟申请的“高镁锂比盐湖卤水中锂资源高效利用和绿色分离的科学基础”研究项目（编号：U1407203）；天津科技大学周桓申请的“典型盐湖卤水环境温度范围稳态相平衡与成盐动态的集成相图及模型化”研究项目（编号：U1407204）的资助金额也较高，均为260 万元。 上述5 个项目类型均为盐湖联合基金项目。 李丽娟针对盐湖锂资源的研究项目有效促进了盐湖锂资源高效利用与绿色分离的新型萃取体系的突破，并形成了系列SCI 论文研究成果。

地学部的地球化学、环境地球科学、地质学、地理学均围绕盐湖展开了研究。 研究内容包括盐湖资源安全、沙丘、岩芯、盐湖沉积与演化、成盐成矿规律与作用机制、微生物影响、微生物与矿物相互作用、碳迁移转化机理、矿物转变机理、钙芒硝结晶作用。涉及的盐湖包括西藏扎布耶盐湖、罗布泊盐湖、大柴旦盐湖、西藏当雄错盐湖、结则茶卡盐湖、玻利维亚乌尤尼盐湖、察尔汗盐湖、察汗斯拉图盐湖、一里坪盐湖。 热点研究技术/方法包括AMS14C 测年、光释光测年、多元素XRF 岩芯扫描、北斗卫星无线通信技术、GIS 空间分析建模、地质雷达（GPR）探测、X 射线衍射法、234U/238U 活度比地球化学、傅里叶变换离子回旋共振质谱（ESIFT-ICRMS）、单体碳/硫同位素硼同位素地球化学、 三维沉积构型模型、 薄片分析、镭库模型、野外考察和调查方法。

此外，冶金与矿业领域的取代酚萃取剂、盐湖资源分离研究，工程热物理与工业化学领域的相图、熔盐、盐析进程、结晶、碳酸盐沉淀、富钙镁离子溶液、不溶性有机胺、相变性能、储能、蓄热太阳能海水淡化、盐水液滴蒸发研究，微生物学领域的嗜盐菌、嗜盐放线菌、耐盐真菌、好氧不产氧光合菌、真菌、微生物研究， 化学理论与机制领域的溶液结构、 固相反应、介稳现象、熔盐、硼酸盐、高电压、热稳定性、电解液、电子与晶体结构研究，材料化学与能源化学领域的锂离子电池、锂离子二次电池电解质、正极材料、液相合成、碱式硫酸镁水泥、混凝土、硼酸盐、硼-氧簇、杂质离子研究，无机非金属材料锶、硼酸盐、晶面、非线性光学晶体、晶体生长、表面修饰、吸附剂、相变材料，合成化学领域的相转化机理、新型碱式硫酸镁水泥混凝土、锂离子筛、纳米复合材料研究，也获得了少量NSFC 项目资助。

利用VOSviewer 对NSFC 盐湖研究资助项目的题目和关键词进行聚类分析，共得到873 个关键词，选取词频大于2 的143 个关键词， 经过人工筛选删除无关关键词之后， 最终选定119 个关键词进行聚类分析，共形成6 个主要聚类。2010—2019 年NSFC盐湖资助项目的共词网络聚类结果见表4。 结合每个聚类中的关键词将每个聚类分别命名为盐湖相化学与溶液化学、盐湖资源分离与利用技术、盐湖资源综合利用技术、盐湖成盐规律与机制、盐湖锂资源利用技术、盐湖化学性质研究。

表4 2010—2019 年NSFC 盐湖重点领域高频词情况Table 4 Hot keywords of key fields on salt lakes funded by NSFC from 2010 to 2019

3 结论与建议

盐湖领域的基础研究知识来源于多个学部，NSFC 委员会化学科学部、地球科学部、工程与材料科学部、 生命科学部等多个学部从不同角度对盐湖基础研究予以资助。 2014—2017 年，受盐湖联合基金实施的影响， 盐湖领域项目数量和项目金额出现高峰。 从资助项目类别来看，联合基金项目、面上项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目的项目数量较多，其中地区科学基金项目数量呈上升趋势。从依托机构及获批项目来看， 高等院校和研究所是盐湖领域基础研究主体。从研究子领域来看，化学工程与工业化学、地球化学、环境地球科学等3 个领域获得的NSFC 资助项目金额远多于其他子领域，化学工程与工业化学、地质学、环境地球科学获得的NSFC 资助项目数量远多于其他子领域。 从研究热点来看，盐湖提锂技术、盐湖提镁技术、盐湖提钾技术、盐湖储能材料研究与应用、盐湖储热材料研究与应用、 盐湖成盐规律与机制研究等是近年盐湖领域较为热门的研究方向。

近年来，在带动区域发展方面，NSFC 委员会一直在探索新的资助形式。2014 年，NSFC 化学科学部设立盐湖联合基金项目［15］，充分考虑了区域资源优势，有利于鼓励领域内科研人员的工作积极性，推动基础研究的发展，加快科技人才队伍建设，服务国民经济建设主战场［16］。 同时，NSFC 鼓励学科交叉融合发展。2018 年，基于学科发展特点和国家战略需求，NSFC 委员会化学科学部延续了30 a 的7 个传统学科调整为8 个，调整后的8 个新资助方向为：合成化学（B01）、催化与表界面化学（B02）、化学理论与机制（B03）、化学测量学（B04）、材料化学与能源化学（B05）、环境化学（B06）、化学生物学（B07）、化学工程与工业化学（B08）。 学科调整后，原隶属于资源有效利用与循环利用（B06）学科领域的大部分基金项目调整至化学工程与工业化学（B08）学科领域。8 个新资助方向包括了合成和催化等核心化学的内容，化学生物学等交叉和前沿学科方向， 以及面向国家战略需求的环境、化工、能源等方向［17］。

在NSFC 对盐湖研究的资助下， 盐湖基础化学问题研究、 盐湖科技资源高效分离的新技术与新方法、高品位盐湖材料研发等重大、关键及共性科学技术问题已取得显著成果。但是，当前部分盐湖研究成果还仅停留在实验室研究阶段，开发经济、高效、绿色环保的分离提取技术依然是今后研究重点。 盐湖是一种综合性资源，除了矿产、生物和水资源以外，还具有极高的旅游、医疗、科研价值［2，18］，未来需要加强各种盐类资源（盐湖、地下固液盐矿）的综合评价与综合利用研究，推进盐湖“深绿”（绿色、低碳、综合循环利用，盐类与盐生物资源的深层次研究、保护与利用）可持续发展［19-20］。 此外，盐湖研究具有学科交叉性，随着世界经济的发展和科技进步，其研究领域还会不断扩大和延伸，需要加强多学科间融合，持续关注相关领域前沿技术，减少重复性研究。