基于Citespace的重金属源解析热点与趋势研究

彭鸽 李旭 张军

摘要：文章基于Citscpace和文献计量方法，以crIKI数据库为检索数据源，将数据库中2001年- 2021年205篇相关文献视为研究对象。对作者、机构、期刊、发文量进行科技文本挖掘，对关键词共线图谱、聚类分析、时间线图谱和突现图谱进行科学文献可视化分析，总结重金属源解析领域研究的起源、现状和发展态势。结果表明：2016年- 2021年是重金属源解析研究领域快速增长时期，环境科学是载文量最多的期刊。发文作者，发文机构之间合作网络分布特征不显著。该领域研究热点为“土壤”、“生态风险”、“分布特征”等，研究前沿为“污染程度”、“空间分布”等。

关键词：重金属；源解析；Citespace；可视化分析

中图分类号：X53 文献标志码：A

前言

重金属元素包括镍（Ni）、铜（Cu）、铅（Pb）、汞（Hg）等污染物，这些污染物通过吸入、摄入、皮肤接触等途径进入人体，易危害人体健康。因此准确识别环境中重金属污染来源，维护人体身体健康变得至关重要。

而对相关科学文献的统计分析，不仅能够了解到当前的研究动态，也能够掌握其发展历程，预测其未来发展趋势。近年来，关于重金属源解析逐渐成为研究热点，如黄华斌等研究农田土壤中重金属主要来源有自然源、农业活动、燃煤释放等，于林松等研究姜湖贡米产地土壤重金属主要来源为耕地农业源、混合源、燃煤源等。但利用文献计量数据对重金属源解析研究进行统计分析现在却鲜有报道。研究基于Citespace6.1R2分析软件，以CNKI为数据库，以“重金属”、“源解析”、“源识别”为主题词进行检索，对主题热点的关键词图谱进行分析。以可视化的方式显示该领域发展动态，以期对重金属源解析领域的相关研究提供参考和借鉴并对未来的趋势做出预测。

1数据来源与研究方法

1.1数据来源

文献以中国知网（China national knowledge infiastructure，CNKI）为检索平台，设定“重金属”、“源解析”和“源识别”为主题词，时间阈值为2001年1月1日-2021年12月31日，CNKI数据库中El来源期刊、CSSCI、CSCD、核心期刊文献进行专业检索，剔除不相关文献、会议、报纸、广告及重复文献。最终CNKI数据库筛选出205篇文献，将筛选出的中文文献以Refworks的参考文献格式导出，以“download”开头命名的txt.格式进行保存和后续分析。

1.2研究方法

Citscpace是一款能根据关键词的演变来探查新趋势和新动态的信息可视化软件。与其他软件相比如VOSyiewer、Pajek、Histcite，该软件融合了多种分析方法，能够通过演示图谱来直观的显示该领域的研究热点、关键文献和前沿方向。并且该软件能够利用共引分析理论对研究领域文献进行计量分析，探查新的发展趋势和演示动态，反映出研究文献的主题演化趋势、引用情况和研究热点之间的联系等。因其图形展示直观，具有较高的可读性，易于理解和记录，而被广泛应用于环境、教育学、化学、经济学等领域。

2结果与分析

2.1发文量分析

年发文量的变化可以体现出该研究领域是否为热点研究领域，总发文量可以体现出该领域的发展变化，在一定程度上是该领域的发展进程和变化规律的重要体现。图1为CNKI数据库发文量统计图，如图1所示2006年发表了该领域研究的首篇文献，随后2007年-2010年经历了缓慢起步时期，该时期4年时间发表文献6篇，平均每年发文量不足两篇。在2011年-2015年经历了小幅增长时期，在2014（10篇）年突破两位数。2016年- 2021年均保持较高的发文量，经历快速增长时期，2021年发文量43篇，是2014年的4.3倍。

在来源期刊分布上，统计发文量分布前五的期刊。排名第一为环境科学，发文量29篇，所占比例为14.1%，紧随其后的是环境科学学报。该领域研究成果较为丰硕，且研究水平维持在较高水平层次。对2001年-2021年国内重金属源解析研究文献的发文量进行拟合分析，结果显示发文量均呈线性增长（CNKJ：R2=0.758 3），如图1所示。这表明人们环保意识在不断增强，重金属源解析研究受到越来越多人的关注，研究成果不断增加，具有广阔的前景。

2.2发文作者分析

文章对205篇文献的发文作者进行统计得到作者合作网络分析图（如图2所示），其中N=302、E=349、Density=0.007 7，可以看出研究领域的核心作者群及合作强度。205篇文献中作者302位，其中核心作者计算公式计算出核心作者19位。由图1可知，国内发文量最多的作者依次为：于瑞莲（11篇）、胡恭任（9）篇、吴劲（3篇）、滕彦国（3篇）、刘小龙（3篇）、吴龙华（3篇）、陈志凡（3篇），其发文量都在3篇以上。

在作者合作网络图谱中，节点之间的连线表示作者之间的合作或联系。由图2可知，合作关系多集中在高产作者之间，不同作者团队之间虽有联系，但合作关系度较低。其中以于瑞莲、胡恭任、刘小龙、陈志凡、张军等为核心形成网络关系，并产生较高学术成果，也对其他作者产生辐射影响。而针对个人及小团队之间合作关系较弱，需要多开展学术交流，积极加强各学术团体之间的交流合作，以大团队带动小团队，推动国内重金属污染领域的研究不断向前发展。

2.3发文机构分析

由CNKI数据库得到的数据对其进行发文机构分析（如图3所示），其中N=209、E=165、Density=0.0076，可以看出研究领域的核心机构及合作强度。其中，国内发文量前五的机构分别为华侨大学（8篇）、中国科学院大学（8篇）、北京师范大学（7篇）、中国科学院生态环境研究中心（5篇）、中国环境科学研究院基准与风险评估重点实验室（5篇）。可以看出，高校及研究院是该领域研究的主体，但这些机构中心性普遍很低，网络核心机构还未出现。机构间多为其附属学院间存在联系，最典型的就是中国科学院大学，而不同地区机构之间合作关系较少。

2.4关键词共现分析

研究热点是指在一个研究领域中，被研究人员所经常关注的一个或者多个主题，可以显示出该领域的学者所关注研究方向。关键词是对科学文献内容的总结概括，通过对关键词的分析，可以凝练出该领域的研究热点。研究以“重金属”、“源解析”和“源识别”为主题词，利用Citespace6.1 R2软件进行关键词共现分析，并将其可视化，得到关键词共现图谱（如图4所示），有243个节点、370条连线。由图4可知，除“重金属（1.16）”和“源解析（0.81）”主题词外，“土壤（0.96）”、“沉积物（0.44）”、“空间分布（0.27）”、“农田土壤（0.09）”、“生态风险（0.61）”、“来源（0.07）”、“分布特征（0.11）”、“受体模型（0.1）”等词出现频次较高，可视为研究热点。“土壤”作为中心度较高的关键词，表明研究者多以土壤作为实验样本来分析其重金属含量和作源解析研究。

2.5关键词聚类分析

利用关键词分析2001年-2021年重金属源解析问题，时间分区为1年，其他值均选择系统默认值，绘制出节点为237，连线为365的关键词聚类共现时间线视图如图5所示。该图谱Q值为0.847 3，S值为0.974 2，说明聚类合理，聚类结果具有高度可信性。由图可以看出主要聚类#0源解析、#1土壤重金属分别最早出现于2007年、2006年，且与后续研究关联性强，表明该相关研究在有了研究基础后，也促进了相关领域的迅速发展。在2006年-2013年间，该领域研究聚类热点还较为集中，主要有“#2土壤”、“#4农田土壤”、“#6生态风险”、“#7沉积物”等，而在2013年-2022年间研究热点不在呈现出相对集中的趋势，呈现出多元化、分散化的发展趋势，表明该领域发展也在不断发展完善。

2.6研究前沿分析

突现词（Burst Terms）通常是指那些短期内突然迅速增长的词汇，有成为新的研究热点的潜力，可视为研究前沿。对关键词进行研究前沿分析可追踪显示研究领域的进展趋势和前沿。从突现强度来看，“富集因子”最大，其后依次为“南京”、“空间分布”、“铅污染”、“环境风险”、“宝鸡市”、“北京”、“污染特征”等。这些突现词的变化也表明随着人民环保意识的增强，在研究重金属源解析的同时，运用多种模型探究地区重金属污染的等级，利用多种方法展现重金属污染的空间分布特征，以便更好的为治理重金属污染提供理论依据。从突现时间上看，“环境风险”、“源识别”持续时间最长，连续5-6年成为国内研究领域的热点。

在2013年-2015年，“北京”、“水环境”、“南京”、“污染特征”、“污染历史”、“受体模型”成为研究热点。侧重于对重要地区重金属污染情况进行分析和探讨，更好符合环境保护政策要求和与地区经济发展相适应。在2016年-2021年，“污染程度”、“空间分布”、“宝鸡市”成为研究热点。如张军等以宝鸡市区为研究区域，运用地统计法及地理探测器模型并使用Unmix 6.0模型对土壤重金属进行源解析，表明重金属主要来源为“混合源”。庞阔等采用蒙特卡洛法对黄河流域沉积物重金属进行地累积指数（Igeo）、潜在生态风险及毒性单位概率的评价，表明沉积物中重金属处于低毒性状。这些主要是借助地理信息系统（GIS）技术将污染情况空间化，从空间上和时间上对重金属污染进行分析。然而，重金属污染来源广泛，在对重金属来源做源解析时，单一模型方法的运用可能会造成数据运行的不准确。因此，有学者将多个模型应用到源解析研究中，如张涵等通过构建正定矩阵因子分解（PMF）模型和贝叶斯稳定同位素混合模型相结合进行定量源解析，通过比较源成分组成的异同，来进行相互佐证的研究，为当前源解析的研究提供了参考和借鉴。（见图6）

3结语

重金属源解析相关文献始发于2006年，经历了三个发展阶段，在2016年-2021年进入快速增长时期。载文量最高的期刊为环境科学，表明该领域研究相对保持较高层次科研水平。从研究核心团队（发文作者、发文机构）来看，国内发文作者、发文机构之间呈现出“小而精”的网络分布特征，彼此之间相互合作较少。“土壤”作为中心度较高的关键词，是进行重金属源解析研究的主要实验对象。在2006年-2013年，该领域研究热点较为集中，主要聚类词有“农田土壤”、“生态风险”等。在2014年-2021年，借助新的研究技术和方法，重金属源解析研究呈现百家争鸣，蓬勃发展的态势。加强重金属源解析研究的空间化分析与可视化表达，精准把控重金属污染的来源也是该领域未来研究的热点。