基于WoS文献计量分析的抗生素污染研究进展

罗长健，栗帅，王琳

抗生素是由微生物(包括细菌、真菌、放线菌属)或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其他活性的一类次级代谢产物，是能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质[1]，抗生素通常包括人用和兽用两类[2]。据统计，我国每年约生产21万吨抗生素，其中42%被用于医疗，48%被用于畜牧业。抗生素的大量使用及其生态环境效应日益受到广大环境领域学者的关注[3]。据统计，我国患者的抗生素使用率高达70%左右，远高于西方国家(30%)，反映我国抗生素滥用情况较严重[4]。抗生素对人体细胞本身无害，但其结构复杂，属于难生物降解物质，因此在环境中的富集能力较强。据研究表明，滥用抗生素的现象现在较为普遍且难以控制，这严重威胁着当前的生态平衡和微生态环境。此外，水体、土壤、动植物组织等介质中均受到抗生素的污染，且国内抗生素污染水平普遍高于其他国家[5]。目前，抗生素污染的严峻形势已经逐渐引起国内相关研究领域学者的关注[6]。本文借助文献计量学的研究方法，以现有的抗生素污染文献为探讨对象，对Web of Science(WoS)数据库中收录的抗生素污染研究的相关文献进行定量分析，揭示了1990—2018年世界抗生素污染研究的整体发展状况和分布特征，有助于为国内外该领域的科研工作者和管理者提供参考[7]。

1 资料与方法

1.1 数据来源

本研究的数据来源于美国科技信息所(Institute for Scientific Information，ISI)推出的Web of Science核心合集数据库(WoS)[8]，WoS包括SCI-E，SS-CI，CPCI-S，CPCI-SSH，CCR-E和IC收录的文献，ISI Web of Science是全球最大、覆盖学科最多的综合性学术信息资源，收录了自然科学、工程技术、生物医学等各个研究领域最具影响力的超过8 700多种核心学术期刊。

1.2 文献检索

本数据检索时间截止到2018年11月9日；通过对历史文献的分析，发现全世界学者针对抗生素污染的有意义的研究大致开始于1990年前后，因此，设置数据检索时段为1990—2018年；本文将针对任何抗生素污染研究的文献均列为研究对象，但排除了同一研究中重复发表的文献；以抗生素污染(antibiotics pollution)作为检索主题词，计算机检索WoS数据库，采用数据库基本检索方式，检索出中英文文献8 305篇，最早的发表于1990年。

1.3 数据提取

本研究检索结果由2位研究者共同筛选文献并交叉核对，数据提取过程中产生的问题则讨论解决，必要时提交第三方裁定[9]。本研究所应用的软件包括WoS数据库自身的文献检索分析与报告功能及Excel 2007。WoS中的文献检索分析功能可以将检索的文献进行包括出版年、国家/地区、来源出版物、语种等归类整理分析。此外，数据库还可通过建立树状图与密度可视图,对检索结果构建可视化计量网络的功能，其中柱状图柱体越高对应数值越高[10]。

1.4 统计分析

利用数据库中的检索与分析功能，将检索文献的分析结果导入Endnote软件进行整理，并在对最初所得检索结果进行整理和去重工作后(包括自引部分)，使用Excel软件中的数据整理与绘图功能，生成了检索文献中发文年代、发文国家/地区、发文机构、来源出版物、研究前沿趋势分析等方面的折线图与表格，并采用SPSS 19.0统计软件进行描述性统计分析。可反映检索文献的年代分布、国家及地区分布、主要的发文机构和来源出版物以及研究的前沿方向，能够了解和掌握目前国内外对抗生素污染的研究情况，对未来相关领域的论文水平和发展态势进行预测[11]。

2 结果

2.1 年发文量

发文数量和被引频次对于揭示学科或专业研究的水平、客观反映文献价值和期刊档次、评价个人学术成就等方面有着极其重要的作用，是评价国家、机构和个人科技影响力的准则[12]。WoS数据库中，全世界共有相关抗生素污染的文献8 305篇，每年文章数量整体上表现为增长趋势。如图1所示，1990年左右，抗生素污染研究是萌芽阶段，并且一直在逐步缓慢发展。美国一直在对抗生素药物的使用实行严格管理，出台了一系列的措施来规制抗生素的滥用[13]。美国的发文量相比中国较少，且中国的相关文献量在逐年上升，已超过世界总量的50%，这说明抗生素污染已经引起国内学者的关注，同时这也反映了中国抗生素污染的问题较为严重[14]。根据近年有关抗生素污染的发文量进行预测，未来一段时间内，抗生素污染在世界范围内的发文量将趋于平稳，而中国的发文量会继续增加，并将继续扩大在世界的占比。

图1 全球、美国、中国抗生素污染研究文献的年代分布(1990—2018)

2.2 发文国家/地区分析

论文被WoS数据库收录的文献数和被引篇次能够客观反映一个国家整体的科研水平[15]。目前，全世界共有118个国家和地区从事过抗生素污染研究。中国、美国、西班牙、德国、印度、加拿大、法国、英国、意大利、巴西10个国家共占全世界发文量的90.48%，其他国家/地区占去全世界剩余的9.52%，这说明全球对抗生素污染研究的国家/地区相对集中，这与这些国家的经济实力和科研水平以及抗生素使用情况密切相关[16]。美国的文献量是中国的0.47倍，但累计他引篇次和篇均引用次数却很大程度领先于中国，这说明美国对于抗生素污染的研究文献，其质量以及影响力明显高于中国。抛开总文献数，单独看篇均引用次数，英国、意大利、德国、西班牙、美国等西方国家的水平较高，而中国仅排名第6。见表1。

表1 1990-2018年抗生素污染发文量占前10位的国家

2.3 发文机构分析

全球从事抗生素污染领域的研究机构主要集中在中国、法国、德国、美国，并主要在科研机构和高校。其中排在发文量前3位的机构均是中国机构，并且中国机构占发文量前10机构中的一半。相比之下美国只有1所机构上榜，而法国有3所，德国有1所。整体来看，中国科研机构对于抗生素污染方面研究的发文量在世界上处于领先地位，但西班牙唯一上榜的科研机构——西班牙国家研究委员会的篇均引用次数远远高于其他机构，其次是法国和德国机构的篇均引用次数较高，这与欧洲机构对抗生素的使用情况以及进行全方位调查有密切联系，同时欧洲及美国颁布的一系列的法律法规并实施严格的管控措施，使得西方国家对抗生素污染的控制有所成效。中国科学院的发文量排在世界第一，但其发表文章的篇均引用次数还不够高。见表2。

表2 1990-2018年抗生素污染发文量占前10位的研究机构

2.4 来源刊物分析

发表关于抗生素污染研究文献的出版物较多，来源广泛[17]。前10位的出版物中发表的文献共占据了所有文献的39.07%，因此是抗生素污染的主要出版刊物。前10位的出版刊物主要集中于西方发达国家，其中荷兰的两刊出版物占据了发表文献数排名的前2位，而英国占据了其中的4个。排在文献发表量第9位的美国的《ENVIRONMENTAL SCIENCE TECHNOLOGY》的H指数达到了78，篇均引用次数达到了101次，远远高于其他出版物。总体来看，抗生素污染的文章，大多数发表在环境、健康、化学领域的期刊上。见表3。

表3 1990-2018年抗生素污染发文量占前10位的出版物

3 讨论

3.1 我国抗生素污染研究的深度与广度不断加大，具有较强的影响力

本文研究基于WoS数据库，以抗生素污染(antibiotics pollution)为检索词，获得1990—2018年间有关抗生素污染的研究文献8 920篇，采用文献计量方法对其进行统计分析。本次研究显示，相关研究的全球发文量总体上呈上升趋势，中国的发文量稍微领先于美国，中国的相关文献被WoS收录量排第一位，进入21世纪后，由于各类环境问题的凸显以及人们对环境保护的日趋重视，抗生素污染的研究进入了高速发展的阶段。这与各国在抗生素使用方面的政策有关[18]。通过对发文国家/地区的分析，我国抗生素污染研究的文献质量相比西方发达国家仍处于较低水平，中国的文献数以及H指数在全世界均处于领先地位，但累计他引篇次和篇均引用次数均处于较低水平，这在一定程度上说明了中国的抗生素污染研究水平有待提升，同时也印证了中国在国际上的学术曝光度仍需提升。此外，发文机构分析结果表明，中国科学院大学与中国科学院生态环境研究中心在总发文量上有明显优势，而西班牙国家研究委员会以及法国与德国的相关研究机构在被引次数上占据优势，这与欧盟国家对牲畜饲料中抗生素的全面禁止以及其发布的“反病菌抗药性五年行动计划”有关[19]。发表抗生素污染相关领域的期刊较多，但发文量占据前10位的刊物均为西方发达国家，中国的出版物无一上榜，相反我国一些发文较少的期刊，其文献引用次数却很高，这在一定程度上反映出我国此领域的期刊发文难度普遍偏小。国内外相关领域文献所属的学科领域主要集中在基础科学，但工程与技术学科领域也有所涉及[20]。

3.2 我国抗生素污染控制与治理的研究前景与展望

目前，学者对于抗生素污染的研究多集中在对具体抗生素的污染机制及其对生态环境的影响，以及水和土壤等环境介质中抗生素的污染状况。虽然中国对于抗生素污染的研究重视程度已经明显高于其他国家，但始终缺乏高质量、高影响力的文章[21]。抗生素污染研究及其治理是一项长期的关系到国计民生的重大工程[22]。不仅要更加重视抗生素滥用的情况并对抗生素污染造成的环境污染进行治理；另一方面，要进行寻找抗生素替代物质的研究[23]。国家应出台相关政策，禁止抗生素滥用，以保障农产品安全[24]，也需要加大资金的投入力度，完成对我国抗生素污染现状的系统化调查和数据收集，同时尽快在抗生素污染环境评估和原位修复方面取得突破[25]。

3.3 本研究的局限性

尽管对抗生素污染相关领域的文献与期刊进行了全面的检索，但若仅以抗生素污染(antibiotics pollution)为检索词，可能会导致许多相关文献在检索中遗漏。检索中仅以WoS核心合集数据库为文献检索源，加之所有数据库更新速度很快，也许分析过程中对现有文献以及研究水平的分析会出现纰漏和偏差。此外，纳入的大部分研究都是集中于对某种抗生素所造成的污染研究，可能导致产生的研究结果较为片面，并没有明确其对研究所造成的影响，各研究中抗生素污染的相对介质也不够明确，它们对环境和人体造成的影响也可能不同。但分析结果在一定程度上与相关领域研究人员所查询的文献相契合，且收录文献的作者多是当时从事相关领域研究的主力科研工作者，因此，本研究能够基本反映抗生素污染的问题导向，并为相关科研人员继续开展相关性研究提供参考。