基于Web of Science的河流重金属污染文献计量分析

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(遵义师范学院 资源与环境学院，贵州 遵义 563000)

1 研究背景

河流是一个复杂、开放、动态、非平衡和非线性的系统[1]，在水循环中起着重要作用，与人类的生产生活密不可分。随着工农业的发展，流域内的环境污染问题日趋严重，尤其是重金属污染，一方面具有高毒性、难降解性以及能够在食物链中被富集，从而对水生生物的正常生长繁殖造成直接危害;另一方面也对人体和其他生物体的健康和生命造成威胁，因此河流重金属污染一直是国内外研究的热点。目前，河流重金属污染研究的主要内容包括：重金属在河流生态系统中的时空分布特征及迁移转化规律、河流重金属对生物有机体的生态毒理、河流重金属的污染风险评估等[2-4]。由于河流生态系统的复杂性，对于河流重金属污染防治措施方面的研究已成为河流环境保护工作的重点。河流重金属污染的研究有助于了解水体重金属污染状况、重金属在水体中的迁移转化规律和评价污染风险，从而为河流的污染风险管理及污染治理提供依据。

文献计量能够对科学文献的主题、研究领域、机构或国家分布情况进行数据统计和定量分析[5-6]，而且基于在线数据库扩展版科学引文索引(SCI-Expanded)，文献计量法能够运用作者关键词、题名和附加关键词评估该研究领域的发展趋势或未来研究的方向[7]。目前，已有大量学者运用文献计量学方法来研究某领域的发展趋势、不同学科之间的关联、作者或机构间的合作关系、研究领域的前沿和热点问题等[8-11]。近年来，关于河流重金属污染领域的研究报道持续快速增长，但从文献计量角度研究其发展动态还未见报道。本文就此领域的相关文献进行计量分析，以便科研工作者准确掌握该领域的研究现状及前沿动态，有助于了解该领域的整体情况，把握未来的研究方向。

2 数据与方法

本文数据来源于美国科学信息研究所(ISI)的SCIE 数据库。以“river metal* pollut* OR river metal* contaminat*”为主题进行检索，将1979—2016年与河流重金属污染相关的全部文献数据下载到Excel进行统计分析。文章搜索和引用次数统计截止时间为2017年2月9日。使用Web of Science的检索功能，将检索得到的文献利用Excel 2007进行统计分析，提取论文题目、作者、研究单位等有关信息并加以量化，使用Origin 8.0绘图。

3 结果与分析

3.1 基本概况

检索共获得9 187篇文献，其中研究论文8 265篇(占90%)，会议论文662篇(占7.2%)，综述论文205篇(占2.2%)，其他类型的文献共55篇(占0.6%)。英文是最主要的文献语言，共有9 000篇，其他语言依次为葡萄牙语(37篇)、法语(37篇)、西班牙语(33篇)、中文(16篇)等。平均每篇文献的作者4.4人，参考文献43篇，被引17.5次。

图1 1979—2016年河流重金属污染发文量最多的3个国家和5个研究领域发文量变化趋势Fig.1 Growth trends of papers in top three countries and five subject categories on heavy metal pollution in river from 1979 to 2016

如图1(a)所示，关于河流重金属污染的SCI论文年发表量快速增长，特别是1991年以来，2016年的文献量约为1991年的10倍。通过分析发现文献量最多的3个国家为中国、美国和西班牙，其中美国和西班牙文献量自1991年来稳步增长，到2010年基本稳定，而中国文献量近年来增长速度最快，特别是2005年至今，年平均增速约20%。2016年中国发表文献300篇(图1(a))。这可能是由于近几年随着我国经济建设的发展，生产生活过程产生的重金属排入水体使水体重金属污染加剧，同时国家也投入大量资金用于水体重金属污染的研究和治理工作。河流重金属污染文献量最多的5个研究领域分别为环境科学与生态学、水资源、海洋与淡水生物学、毒理学和工程学，其中环境科学与生态学的文献数量最多，增长速度也最快(图1(b))。

3.2 国家和研究机构分布

按照全部作者统计，1979—2016年在SCI-E数据库中河流重金属污染文献量前10位的国家和研究机构见表1。排名前10位的国家发表文献量占总文献量的70.6%。其中中国发表的文献量排名第1，总计有1 500篇相关研究的文献有中国作者的参与，约占全部文献的16.3%。在发文量前10的国家中，中国、美国、西班牙、法国和英国的论文总被引次数均超过了10 000次，其中美国最高，达29 819次。英国的平均篇被引次数最高，达27.5次，其次依次为西班牙、美国、加拿大、法国、德国、意大利、印度、中国和巴西。中国在发文总量及总被引次数指标上具有一定优势，但平均篇被引次数在文献数排名前10的国家中不高，影响力不足。

表1 河流重金属污染文献量前10位的国家和研究机构Table 1 Top ten countries and institutes publishingarticles on heavy metal pollution in river

河流重金属污染文献量排名前10位的机构中，来自中国的4家机构——中国科学院(Chinese Acad. Sci.)、北京师范大学(Beijing Normal Univ.)、南京大学(Nanjing Univ.)和中国科学院大学(Univ. Chinese Acad. Sci.)发文量占54.2%，分别位于第1,5,7,10位。其他发文量较多的机构包括西班牙维尔瓦大学(Univ. Huelva)、西班牙国家研究委员会(Spanish National Research Council)、美国地质调查局(US Geological Survey)、塞尔维亚共和国贝尔格莱德大学(Univ. Belgrade)、德国亥姆霍兹环境研究中心(Ufz Helmholtz Ctr. Environm. Res.)和葡萄牙阿威罗大学(Univ. Aveiro)，分别位于第2,3,4,6,8,9位。中国的研究机构虽然发文量和总被引次数较多，但平均篇被引次数不高，最高的是西班牙国家研究委员会，达32.6次，中国平均每篇被引次数最多的是中国科学院，仅排第5。

3.3 作者分析

根据统计结果，河流重金属污染的研究群体较大，国内外共有约24 000名作者，其中发表20篇以上文献的作者有40人，发表10篇以上的作者有141人。以第一作者身份发表10篇以上文献的作者为3人，发表10篇文献的作者为7人。国内外河流重金属污染研究领域文献量数排名前10位的第一作者和通信作者如表2所示。来自西班牙维尔瓦大学的Grande不论按第一作者还是通信作者统计，均排名第1。在排名前10位的通信作者中，来自香港理工大学的Li发表文献量排名第3，而平均篇被引次数最高，达126.4次。

表2 1979—2016年河流重金属污染文献量前10位的第一作者及通信作者

3.4 重要期刊出版物分布

通过统计分析发表河流重金属污染研究的期刊出版物情况，可以确定该领域研究成果被SCI收录的主要期刊，可为研究人员在相关领域发表研究成果提供参考。在发表河流重金属污染研究论文的1 005种SCI收录期刊中，排名前10位期刊的文献量占全部文献的31.6%，总被引次数占36%，平均篇被引次数为20次，远大于这10种期刊的平均影响因子。如表3所示，Sci. Total Environ.发表文献数量最多，总被引次数也最多。Environ. Pollut.的平均篇被引次数最多，达37次，其次分别为Chemosphere，Sci. Total Environ.，Environ. Toxicol.Chem.，Ecotox. Environ. Safe.，Mar. Pollut. Bull.，Water Air Soil Poll.，Environ. Monit. Assess.，Environ. Sci. Pollut. R.，Environ. Earth Sci.。

表3 1979—2016年河流重金属污染文献数量前10位的期刊Table 3 Top ten journals publishing articles on heavymetal pollution in river from 1979 to 2016

3.5 高被引论文分析

高被引论文反映了该领域所关注的热点及发展方向，表4为河流重金属污染研究领域排名前10位的高被引论文，其中4篇为综述论文，6篇为研究论文。总被引次数最多的是日本Chiba University的Mandal和Suzuki[12]于2002年发表在Talanta期刊的一篇综述，详细阐述了环境中类金属砷的来源及对人类健康造成的影响，受到学术界的广泛关注，年平均被引次数达92.6次。研究论文被引次数最多的是来自保加利亚和希腊的学者合作在Water Res.期刊上发表的论文，该文运用多种不同的多元分析方法对希腊北部表层水的环境监测数据进行了分析，其中重金属是监测指标的重要组成部分[13]，分析方法被众多学者参考，总被引次数达422次，年均被引32.5次。排名前10位的高被引论文中，中国仅1篇入围，排名第10位，是来自香港理工大学的Wong等[14]在Environ. Pollut.上发表的一篇研究论文，分析了珠江三角洲作物、稻田及自然土壤中的重金属含量，被引用311次，年均被引22.2次。

表4 1979—2016年河流重金属污染文献被引次数最高的10篇论文Table 4 Top-cited ten articles on heavy metal pollution in river from 1979 to 2016

3.6 关键词分析

河流重金属污染文献中出现频率排名前20名的关键词如表5所示，出现频率最高的是heavy metals，这与本文限定的河流重金属污染主题相关。在排名前20的关键词中，重金属汞的频次最高，其他重金属如镉、铅、砷和锌也是关注的重点。河流重金属污染的研究最主要对象是沉积物和水质，沉积物(Sediment，Sediments)出现频次为1 194，占所有关键词出现频次的15.6%。水体沉积物是重金属的最大存储库，又是水体重金属污染的源[15]，同时，水底缺氧微生物活动增加又有利于沉积物中的重金属向

表5 1979—2016年河流重金属污染文献前20个关键词出现频次

水体释放[16]，因此沉积物被广泛研究。另一方面，水环境中的重金属会在鱼体中富集，基于鱼体重金属含量分析的生物监测通常被用于评价水体重金属污染状况[17-18]，因此，关键词鱼(Fish)出现的频次也较高，达231次。

4 结 论

通过对河流重金属污染研究相关论文进行文献计量分析，可以发现国际河流重金属污染研究领域发展的动态，了解相关论文在不同国家、研究机构、作者间的分布情况。

(1)文献总量方面，1979—2016年国际河流重金属污染研究的文献量快速增长，近25 a来增长了约10倍，其中环境科学与生态学领域的增速最快。

(2)从发表文献数和总被引次数来看，中国、美国、西班牙和法国等研究机构在河流重金属污染领域的论文影响力较高，但从平均篇被引次数来看，英国、西班牙、美国和加拿大的影响力较高，中国发表的论文总量虽然最多，但篇平均被引次数不高。中国科学院发表的文章总数和总被引次数最多，但篇平均被引次数仅排名第5。西班牙国家研究委员会和维尔瓦大学在该领域的论文质量较高。来自西班牙维尔瓦大学的Grande不论按第一作者还是按通信作者统计，均排名第1，说明该作者在河流重金属污染领域的研究实力较强。

(3)综合期刊影响因子、发表文献量、总被引频次和平均篇被引次数，国际上报道河流重金属污染领域成果最主要的期刊是Sci.Total Environ.，Environ. Pollut.，Chemosphere，从文章的影响力来看，Environ.Pollut.是该领域最值得关注的期刊。

(4)通过对文献关键词进行分析，发现河流重金属污染研究较多的对象为沉积物，而汞、镉、铅、砷、锌、铜等是河流的主要重金属污染物，受关注度较高，同时基于生物监测的重金属污染评价也逐渐成为研究热点。

随着中国河流重金属污染形势日趋严峻，人们对污染的认识和治理需求越来越高，中国在河流重金属污染研究领域虽然有了一定的发展，但要提高该领域研究的影响力，必须要在研究成果数量的基础上进一步提升成果的质量。将河流重金属污染问题产生的机理进行深入研究，提出切实可行的污染防控和治理方案，同时加大该领域的人才培养力度。