基于Citespace的土壤重金属风险评价文献计量分析

张猛 陈康

(河北地质大学水资源与环境学院，河北 石家庄 050031)

土壤是人类生存重要的组成部分之一，近年来，随着城市化和工业化的快速发展[1]，我国土壤重金属污染问题日趋严重。工业排放的“三废”以及农业生产等人类活动使土壤污染问题不断加重[2]。土壤重金属污染因其具有最广泛、最具破坏性已经成为对土壤质量最具威胁的问题之一，因此受到国内外研究者的广泛关注。土壤中的重金属通过多种途径进入人体后，会对人体健康产生严重影响，出现致癌、致畸、致突变等问题，严重的甚至危及生命[3-5]。因此，对土壤中重金属污染状况进行监测，客观真实地评价土壤中重金属的污染水平，了解重金属潜在的风险[6]，对合理利用和修复土壤具有指导意义[7]。

近年来，国内外学者在土壤重金属评价方面做了大量的研究。如，Bednarova等[8]利用捷克共和国全国范围内超过5万份农业土壤表土样本，评估了某些重金属的空间浓度和构成风险；刘春早等[9]利用内梅罗综合污染指数评价方法对湖南省湘江流域土壤重金属生态环境风险进行评价，以期为该地区土壤重金属污染防治提供科学依据；何东明等则对广西某典型蔗田土壤中重金属污染进行了评价，其结论可为防治该地区的污染进一步发展提供依据；江宏等对安徽省某县农田土壤进行了生态风险评价，结果表明该地区土壤中重金属含量应该引起有关部门的重视[10]。以上研究均表明土壤重金属风险评价问题是一个相当值得关注的问题。

本文通过文献计量的方法，利用Citespace软件对土壤重金属风险评价相关文献进行可视化分析，更清晰明确地了解其知识基础与研究热点[11]。以期为今后土壤重金属评价提供理论参考并对有关科研人员的研究提供借鉴[12,13]。

1 材料与方法

1.1 数据来源

为了更加明确地了解国内土壤重金属风险评价的前沿，本研究文献数据选取CNKI中国期刊中文数据库。利用CNKI数据库高级检索功能，以“土壤重金属”含“风险评价”或“土壤重金属”含“生态风险”为主题进行检索，文献类型全为期刊论文，检索跨度为2000年1月—2020年12月，共得到检索结果2925篇，对以上检索的论文进行整理挑选，剔除不相关的文献，共得到2841篇文献，作为本文的研究对象。

1.2 分析方法与工具

利用CNKI数据库，运用Excel结合Citespace V，分析我国土壤重金属风险评价研究领域的发文量、主要研究机构、主要作者、关键词等，并通过Citespace文献聚类分析制作相关知识图谱，以揭示我国土壤重金属风险评价研究领域的动态和趋势[14]。

2 结果与分析

2.1 研究论文发文总量

对2000—2020年土壤重金属风险评价研究的发文量进行分析，发文数量在一定程度上反映了该研究领域受到关注的程度[15]。从图1可以看出，关于土壤重金属风险评价的论文整体上呈不断增长的态势，但2000—2005年间发文量较低，表明当时该研究领域尚未受到关注。从2005年以后快速增长，表明我国对该领域的重视程度开始加强，虽然2016年较2017年有小幅度的下降，但2018年的发文量从301篇增长到2019年的384篇，增长速度最快，说明土壤重金属污染问题越来越受到国内研究学者的重视；2019—2020年发文量虽然有小幅度下降，但预计2021年发文量将与2020年持平。

图1 年度发文量分布

2.2 作者分析

对土壤重金属风险评价研究发文量排名前10的作者及所在单位进行分析，分析结果见表1。作者的发文量，体现了其个人的科研水平，排名前10位作者共发文92篇，占总发文量的3.2%，这些作者中有3位来自于新疆师范大学，这表明新疆师范大学在这一领域有着较高的重视程度。个人发文量的集中，体现了该单位在这一领域有着一定的科研能力，推动着土壤重金属污染评价研究的发展和进步。

表1 2000—2020年发文量前10的作者分布及所在单位

使用Citespace软件对作者之间的合作进行分析，如图2。图中节点表示发文作者，作者之间的连接线表示作者之间有合作关系。图中几位发文量较多的作者，如马建华、阿吉古丽·马木提等之间的合作几乎没有。该研究领域研究作者分布的较为分散，各个团体之间内部合作较多，团体之间的合作很少，这说明了各个科研团队之间的学术交流较少，图谱中的结点有539个，连线数量有559个，网络密度只有0.0039，也说明这一问题。

图2 作者合作图谱

2.3 机构分析

土壤重金属风险评价研究机构发文量排名如表2。发文机构主要由高校组成，其中贵州大学(66篇)、浙江大学(64篇)、贵州师范大学(61篇)和中国地质大学(北京)(61篇)发文量相近。利用Citespace软件对发文机构进行分析，结果如图3所示。每一个节点代表一个机构，图3中共有节点349个，节点的大小代表该机构的被引次数，排名前10的被引机构如表3。被引次数越高表明该机构在土壤重金属风险评价研究上有一定的权威性。图3中节点与节点之间的连线代表各个机构之间的合作关系，共199个连线，网络密度为0.0033。图3中大致为5个集群，第1组为中心是中国科学院大学所在集群，第2组是中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室所在集群，第3组是贵州大学资源与环境工程学院所在集群，第4组是贵州大学农学院所在集群，第5组是湖南农业大学资源环境学院所在集群。通过分析这些机构团队的研究方向可以了解当前该研究领域的进展和前沿[16]。

表2 机构发文数量

表3 机构发文被引次数

图3 机构合作图谱

2.4 关键词分析

利用Citespace软件对土壤重金属污染风险评价研究的关键词进行突现分析，如图4。突现词是指短时间内使用频率骤增的关键词，侧面也反映了当时该领域研究的热点[17]。从图4中可以看出，2000—2007年间的突现词有3个，分别是“赋存形态”、“土壤有害元素”、“喀斯特地区”；2000—2010年的突现词是“重金属形态”；2000—2009年的突现词是“变异性”。其中，“重金属形态”和“变异性”持续时间较长，表明该热点词研究的热度较长，也在一定程度上表明了当时研究的热点和取得的成果。

图4 2000—2020年热点关键词突现强度图

除了用关键词突现图来反映研究主题随时间变化的规律，关键词时序图也可以在一定程度上表示一段时间内的研究趋势[18-20]，利用Citespace软件按照时间顺序生成关键词时序图，如图5，产生718个节点，3528条连线，每个节点代表一个关键词，节点的大小表示关键词的被引次数。被引次数前10的关键词见表4。从图中可以看出，从2000年开始“土壤重金属污染”、“生态风险”、“空间分布”、“赋存形态”等关键词是当时的研究热点，研究热点呈集中式呈现，随着时间的推移，2005年出现的“潜在生态风险评价”和2006年出现的“空间变异”和“地统计学”成为当时的研究热点，这些研究热点都是从开始的研究主题中衍生出来的，与原来的研究主题密切相关。从2007年开始“重金属含量”、“污染特征”、“生物有效性”、“植物修复”、“主成分分析”、“潜在生态危害指数法”等逐渐成为研究的热点。可见随着时间的推移，研究者从对土壤重金属污染评价方法转为土壤重金属污染的修复。

图5 关键词时序图

表4 关键词被引次数

3 结论

通过对土壤重金属风险评价研究的相关论文进行文献计量分析，得出以下结论。

2000—2020年发文量整体呈增长的态势，尤其从2005年开始，发文量开始快速增长，说明该研究领域逐渐受到关注；从发文机构来看，主要由高校组成，机构之间发文量相差不大，但机构之间的合作比较少，缺乏合作意识。机构之间应该加强合作，分享合作经验，促进该领域的进步；从发文作者来看，各团体内部的合作较多，论文产出比较集中，但整体比较分散，团体之间交流较少；通过对关键词进行分析，未来我国土壤重金属污染风险评价的研究趋势可能主要集中在潜在生态风险、源解析和修复方法。