基于Web of Science的人工湿地研究计量分析

徐 扬，吴 志，刘晓荣，陈金峰，韩庆斌，刘 平，王佳友，王代容

（1广东省农业科学院环境园艺研究所/广东省园林花卉种质创新综合利用重点实验室，广州510640；2广东省农业科学院农业经济与信息研究所，广州510640）

0 引言

人工湿地指人为地将饱和基质、水生植物、动物和水体组成的模拟自然湿地的复合体，是一种以人类利用和利益为目的而建造的湿地景观[1-2]。人工湿地一般作为一种废水处理工艺，用以处理和净化由工业、农业及人类日常生活等产生的各类废水。相较于其他废水处理工艺，人工湿地具有氮磷去除率高、维护管理方便与运营耗费低等优势，尤其在国内农村地区具有很高的普适性[3]。此外，人工湿地也具备较高的景观可塑性，使其兼具水环境净化与景观美化等功能。随着环境问题逐渐得到重视，人工湿地技术吸引了国内外大量的学者开展研究，在湿地植物配植[4-6]、污染物去除效率[7-8]、生物影响因素[9-12]及防堵塞[13-16]等方面积累了大量的研究成果。因此，了解学科发展现状并把握研究热点及趋势，是人工湿地研究领域学者需要关注的问题。

文献计量学通过对知识载体进行统计与定量分析，一方面可概览某研究领域已取得的发展成果，另一方面可探索该领域在未来的研究热点与发现趋势，文献计量学已成为情报学与文献学的一个重要分支[17-19]。本研究基于Web of Science核心数据库，通过文献计量学分析方法，对2000—2019年人工湿地研究领域的相关研究进行总结与动态分析，并探讨该领域研究的研究热点与发展趋势，以期为相关学者提供依据与参考。

1 材料与方法

以Web of Science核心合集中的SCI-E(Science Citation Index Expanded)数据库为数据源，以主题词“Constructed wetland”和“Artifical wetland”进行检索，并排除医学等非相关领域检索结果，检索式为“TS=(("Constructed wetland*" OR "Artificial wetland*")NOT(disease OR cancer*OR cardio*OR surg*OR carcin*OR therap*OR drug OR vaccinate*))”，检索时间跨度为2000年1月1日—2019年12月31日，文献类型选择“Article”或“Review”，语种选择“English”，检索时间为2021年2月4日，共检索得到文献7324篇。基于检索结果，利用R语言软件的“bibliometrix”分析包对检索到的文献从发文趋势、作者、机构、国家、来源刊物及关键词等进行计量分析[20-21]。

2 结果与分析

2.1 刊文总体情况

2.1.1 刊文量变化 2000—2019年共刊登人工湿地研究领域文献7324篇，其中属“Article”类型文献6924篇，占94.54%；属“Review”类型文献400篇，占5.46%。2000—2008年发文量变化相对较小，各年发文量均不足230篇，年均发文量172.4篇；2009—2014年发文量总体有了一定提高，各年发文量均达到400篇以上，年均发文量达到417.8篇；2015—2019年发文量有了较为显著的增加，各年发文章均超过540篇并呈现稳步上升趋势，年均发文量达到653篇（图1）。

图1 2000—2019年人工湿地领域研究文献的年代分布

2.1.2 刊文期刊来源 表1显示了2000—2019年人工湿地研究领域论文发表的Top10期刊，这10个期刊在该领域的总刊文量达3428篇，占本研究总检索结果的46.8%。《Ecological Engineering》是在该领域刊文量最多的期刊，其刊文量占本研究总检索结果的14.75%。

表1 2000—2019年人工湿地研究领域刊文量Top10期刊

此外，《Ecological Engineering》也是总被引频次最多的期刊，其总被引频次达到38590次；《Water Research》、《Bioresource Technology》和《Science of the Total Environment》3本期刊的总被引频次也达到了10000次以上，同时它们的影响因子也相对较高，均在5以上（表1）。

2.1.3 高被引论文 表2结果显示，2000—2019年人工湿地研究领域总被引频次最多的论文是由Vymazal于2007年发表在《Science of the Total Environment》的文章，总被引频次达到了1416次，主要研究不同类型人工湿地各类营养物的去除。其次为De-Bashan于2004年发表在《Water Research》的文章，总被引频次为905次，其他排名较高的文章总被引频次相对较低，均少于700次。

此外，结果显示捷克学者Vymazal是2000—2019年人工湿地研究领域影响较高的学者，他作为第一作者发表的论文有3篇进入了该领域高被引论文前10名。同时，本结果进一步表明《Ecological Engineering》是本研究领域影响较高的期刊，其刊载的文章有4篇进入了该领域高被引论文前10名（表2）。

表2 2000—2019年人工湿地研究领域高被引论文Top10

2.2 研究力量分析

2.2.1 国家研究力量分析 2000—2019年，在人工湿地领域发表论文排名前10名的国家分别是中国、美国、西班牙、加拿大、德国、英国、澳大利亚、法国、意大利及印度（表3），其中有中国参与研究的文献数量远超其他国家，达到了4447篇，占本研究检索结果总数的60.7%；其次为美国，有美国参与研究的文献数量为2939篇。同时，有中国和美国参与研究的文献总被引频次远超其他国家，均达到了34000次以上。然而，有中国参与研究的文献的篇均被引频次未排在前列，仅为19.15。西班牙、德国与美国等参与研究的文献的篇均被引频次相对较高，分别为33.58、31.20与29.32，表明这些国家在该领域的研究具有较强的影响力。

表3 2000—2019年人工湿地研究领域论文高产出国家Top10

2.2.2 机构研究力量分析 2000—2019年，人工湿地研究领域发文量排在前10名的机构中有6家隶属于中国（表4），其中发文量最高的为德国的赫尔姆霍兹环境研究中心与中国的山东大学，发文量分别为206篇与198篇，占总体比例分别为2.82%与2.7%；其次为丹麦的奥尔胡斯大学，发文量为141篇，但其与前2名的研究机构存在一定差距，其他研究机构的发文量相对较少，在90～110篇之间。

表4 2000—2019年人工湿地研究领域论文高产出研究机构Top10

2.2.3 作者研究力量分析H指数可用于衡量学者的论文影响力，例如，某位作者有N篇论文被引用了至少N次，则该作者的H指数数值为N，某学者的H指数数值越高，表示该作者的论文影响力越大[22]。2000—2019年，共统计到15527名作者在人工湿地研究领域发文，表5展示了发文量排名前10位的作者信息。其中，发文量排在前列的作者分别为Brix、Scholz、Zhao、Garcia、Zhang与Vymazal等，发文量均达到了80篇以上。然而，从文章被引情况看，Vymazal的总被引频次与篇均被引频次显著高于其他作者，分别达到了6780与83.7次/篇，其H指数为34。文章总被引频次较高的还有Brix与Garcia等学者，均达到4000次以上；文章篇均被引频次较高的还有Brix、Garcia与Kuschk等学者，均达到49次每篇以上；H指数较高学者还有Garcia与Brix等，均达到37以上。综上，Vymazal、Brix与Garcia是本领域影响力较高的学者。

表5 2000—2019年人工湿地研究领域论文高产出作者Top10

2.3 研究热点分析

2000—2019年，在人工湿地领域发表的论文共统计到8225个关键词，通过合并同义关键词及排除干扰项后，统计得到出现频次最多的15个关键词（图2）。其中，以waste-water出现频次最多，达2122次，其次为removal、performance和nitrogen removal等，出现频次均超过了1200次。

图2 关键词出现频次Top15

进一步分析15个关键词在2000—2019年期间各年度出现频次的动态变化，发现waste-water、nitrogenremoval、removal与performance等关键词的出现频次呈现显著的逐年增多的趋势，尤其在2015—2019年的出现频次均超过了100次，均明显地多于其他关键词。此外，denitrification与nutrient removal等关键词的出现频次也呈现了较为明显的逐年增多趋势，至2019年两者的出现频次均超过了60次（图3）。

图3 关键词出现频次时间动态变化

3 结论与讨论

刊文量变化结果显示，人工湿地领域发表文献在2000—2019年总体呈现上升趋势，尤其2009年之后其上升趋势愈发显著，表明该领域逐渐受到研究者的重视。《Ecological Engineering》是该领域刊文量与总被引频次最多的期刊，并且远超其他Top10刊物，表明《Ecological Engineering》在人工湿地研究领域具有较高影响力。《Water Research》虽然发文量相对较少，但该期刊所具有的高影响因子也体现了其在人工湿地研究领域的权威性。在人工湿地研究领域被引数较高的文章多数为综述类文献，符合文献被引用趋势的一般规律。同时，被引数较高的文献以探讨废水中磷、氮、重金属等污染物去除并评价人工湿地表现等方向居多，表明这类研究方向始终是该领域重点关注的话题。此外，Vymazal所发表的文章有3篇进入了该领域高被引论文Top10，体现了他在该领域具有极高的影响力与权威性，而中国在该领域暂未有总被引频次Top10论文，表明中国在该领域的高水平研究仍有较大的提升空间。

中国在人工湿地研究领域的发文量远超其他国家，表明该研究领域在国内受到了较高的重视。同时，中国有6家研究机构进入了该领域高产出机构Top10，综合体现了在该领域研究的影响力。然而，在发表论文的篇均被引频次方面，中国相较于西班牙、德国与美国等仍存在一定的差距。同时，在该领域的论文高产出作者方面，中国高产出学者的论文篇均被引频次及H指数等在Top10作者中整体处于中间段，一方面体现中国在该领域研究已展现出了较好的发展势头，另一方面也表明国内学者在该领域具有较大的发展潜力。

根据对所有论文关键词的分析发现，waste-water、nitrogen removal、removal与 performance等关键词始终是该研究领域的热点关键词。由于人工湿地技术主要被运用在处理各类废水，而氮、磷等污染物的去除是人工湿地在废水处理中发挥的主要功能，同时这些污染物的去除效率也是评价人工湿地表现的重要指标，因此上述关键词成为该领域的长期研究热点[23-24]。此外，plant与system等关键词出现频次的逐年增加，也暗示了以系统的视角去探讨人工湿地内、外各组成部分的合理配植进而优化系统整体表现已逐渐受到越来越多的关注。

笔者基于Web of Science核心数据库2000—2019年人工湿地相关文献进行计量分析，得出该领域在这20年间的刊文量总体呈现上升趋势，并且中国学者在该领域做出了显著贡献。此外，中国相关学者在该领域应找准热点并寻求创新，从而在高水平成果上实现突破。同时，由于本研究仅考虑了Web of Science数据库收录的文献，存在一定的局限性，若需要充分探讨国内外在该领域的研究情况则需要进一步考虑各大中文数据库内的文献资料，以期获得更全面的分析结果[25-26]。总体而言，本研究有助于相关学者了解人工湿地研究领域的学科研究现状、聚焦研究热点及跟踪研究动态。