基于WOS引文数据库对土壤镉污染研究文献的计量分析

丁 寒，吕金印

(1.安徽理工大学 学术出版中心，安徽 淮南 232001；2.西北农林科技大学 生命科学学院，陕西 杨凌 712100)

近年来，土壤重金属污染已成为一个日益严重的环境问题[1].根据2014年中国环境保护部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国土壤污染主要以无机类污染为主，镉污染物的超标率高达7.0%，属于无机污染物中污染最严重的元素[2].陈雅丽等[3]研究发现我国土壤中的主要重金属污染元素为Cd，土壤中Cd主要来自施肥等农业生产活动.李霞等[4]利用GIS模型发现Cd主要以点源形式进入土壤，移动性较大.李娇等[5]通过收集134 篇文献发现国内外土壤污染物源解析研究对象出现频率最多的是铅和镉.Gope 等[6]对印度工业城市阿桑索尔进行健康风险研究，发现该地区地球化学指数如富集因子、地球累积指数和污染因子排序为Pb>Cd>Zn>Cu.

文献计量学(Bibliometrics)的概念由英国情报学家普里查德(Pritchard A.)于1969 年提出，是对文献和文献工作进行定量的方法，它的基础在“量”，所以必须进行一系列的统计工作以获得必要的数据，通过数据分析从中找出变化规律，进而预测未来的发展趋势[7].文献计量分析可在某一领域内系统地评估科研结果的相对重要程度，预示该领域近一段时期的研究方向，表征该项研究的地域分布情况.21世纪以来，文献计量学以其显著的客观性、定量化、模型化的宏观研究优势被广泛应用于许多学科前沿进展的探讨，例如，Oh等[8]通过文献计量分析了2003—2019年某医学期刊所刊发文献，以期对该期刊研究内容和研究水平进行定位；Luo等[9]利用文献计量分析农业食品供应链管理(ASCM)的知识结构，确定了ASCM的6个聚类，并在此基础上提出了未来的研究方向；Guo等[10]对智慧城市研究进行了文献计量分析，直观地展示了智慧城市相关领域的全面概述和智能城市研究的特征；Martinez-Pulgarin 等[11]对全球Zika病毒研究进行文献计量分析发现，为控制具有流行性的热带病毒，应将过去十年的相关研究结果转化为合理有效的诊断和治疗方法；李珊珊等[12]利用文献计量分析发现中国土壤污染的主要类型有重金属污染、有机物污染、农药污染；Guo等[13]通过文献计量发现1999—2012年全球土壤污染的研究主要集中在重金属污染和生物修复；赵庆龄等学者[14]以印度芥菜为例，利用Web of Science引文数据库研究了中美土壤重金属污染，发现中国学者在芥菜方面的研究和美国学者相比还有一定差距，需提高科技论文的国际影响力.整体而言，应用文献计量学的研究方法较为成熟[15].在土壤重金属污染研究方面，文献计量学的研究起步晚、基础薄弱，针对该科学领域部分研究结果存在主体研究内容重复、重点与难点问题关注度不够等问题，亟待从文献计量角度进行整体梳理、分析，以期为该研究领域的研究内容分布、研究水平评价、研究机构分工等提供一个清晰的脉络，从而为研究队伍的科研选题提供参考，避免人、财、物的浪费.

笔者拟对 ISI Web of Knowledge 的Web of Science数据库收录的有关土壤镉污染文献进行计量分析，以期解读土壤镉污染的溯源，聚焦环境学科研究主题，为跟踪环境镉污染研究动态提供支撑.

1 数据来源与统计方法

该文数据来源是 ISI Web of Knowledge 的 WOS中核心合集 Web of ScienceTM下 SCIE 引文数据库.以“((soil or field or farmland or cropland)AND(Cd or cadmium)AND(pollution or contamination))”为主题词进行检索，检索时间跨度为2010—2019年，文献类型选择 Article或 Review，搜索与文献下载时间为 2020 年 1 月 15日，共检索出与土壤镉污染相关文献8 466篇，共计13种语种，其中英文文献8 349篇，葡萄牙文37篇，中文22篇，西班牙文20篇，波兰文16篇，法文 7篇，日文、捷克文、土耳其文各3篇，德文、意大利文各2篇，塞尔维亚文、克罗地亚文各1篇.

利用 Web of ScienceTM数据库自带的分析工具、Citespace软件、Excel软件，对2010—2019年间发表的有关土壤镉污染文献从年度发文量、发文国家和机构、来源期刊分析、关键词分析、研究方向以及热点等方面进行计量统计.

2 结果与讨论

2.1 年度发文量统计分析

通过检索 WOS 中 SCIE 数据库 2010—2019年间的文献，共得到8 466篇关于土壤镉污染的文献，其年度发文量和变化趋势如图1所示.

图1 土壤镉污染年度发文量统计

由图1可知，近10年来，土壤镉污染领域的发文量总体呈上升趋势，2019年发文量(1 331篇)为2010年(508篇)的1.6倍，2017年发文量有小幅下降.2010—2019年该领域年度发文量的年均增长率为11.73%，年均发文量约847篇，说明2010—2019年国际学者对土壤镉污染的研究越来越重视，关注度在不断增强.根据近10年有关土壤镉污染的研究文献数量和逐年变化趋势可以预测，有关土壤镉污染仍是未来学术界的研究热点之一.

2.2 土壤镉污染的研究国家和机构分析

通过SCI收录发文量和总被引频次，可反映一个国家或地区的整体科研实力和影响力，h指数能够比较准确地反映一个人的学术成就[16].h指数(H-index)是一个混合量化指标，用于评估研究人员的学术产出数量与学术产出水平.一个人的h指数越高，则表明他的论文影响力越大.笔者共检索出144个国家/地区发表了有关土壤镉污染的研究论文.统计并分析了2010—2019年发文量位居前10的国家和地区，结果列于表1.

表1 发文量位居前10名的国家

由表1可知，中国在土壤镉污染研究领域的发文量居全球第一，共2 962篇，占总发文量的35%，远高于排名第二的美国和第三的印度，从一定程度上可看出中国研究者对土壤镉污染研究较为关注.从文献的总被引频次来看，中国文献被引频次最高，接近50 000次，美国的文献被引频次超过10 000次，其次是印度和巴基斯坦军超过7 000次；但中国的文献篇均被引频次偏低，排名第6位，巴基斯坦和美国的论文篇均被引频次较高，超过了18次/篇.通过统计高被引论文数(被引频次≥50次)和h指数发现，中国均居第一，高被引论文220篇，h指数87，均明显高于其他国家.虽然中国在篇均被引频次上排名低于其他国家，但在发文量、总被引频次、高被引论文和h指数上均排名第一.说明中国在土壤镉污染研究领域具有一定的科研实力，但篇均被引频次的偏低降低了国际影响力，因此我国科研人员在追求发文数量的同时应注重论文质量的提高.

笔者利用Citespace软件制作了2010—2019年土壤镉污染领域中国大陆和台湾地区以及世界各国之间的合作关系图，如图2所示，圆圈大小代表国家/地区的活跃程度及发文量，连线表示国家/地区之间合作的密切程度.

图2 中国大陆和台湾地区以及世界各国之间的合作关系

由图2可知，世界各国/地区均有学者致力于土壤镉污染的研究，并存在不同程度的合作关系，国家/地区之间的合作有利于了解国际研究态势和学术交流；与中国合作的国家/地区主要有新加坡、马来西亚、以色列、爱尔兰、苏格兰，但合作网络较为简单，我国在今后研究中应加强与欧美国家的合作交流.

统计分析发文量位居前20的机构见表2，该领域研究文献共涉及5 986个研究机构，以高校和科研机构为主，发文量最多的是中国科学院，共计818篇，占全部发文量的9.66%，其次是中国科学院大学和法国国家科研中心，发文量分别是279,187篇.此外，来自中国的机构占所统计机构的55%，由此可见，我国研究学者对土壤镉污染的高度重视以及我国科研院所和高校对该领域的突出贡献.

表2 发文量前20的研究机构

2.3 土壤镉污染研究发文期刊分布

通过对刊载论文的出版物进行分析，可以确定该领域文献SCI来源的核心期刊，有助于研究人员进行资料收集和撰写论文[17].对2010—2019年土壤镉污染研究领域进行检索，检索文献共计发表在948种出版物上.如表3所示，10种期刊主要来自德国(4种)、荷兰(3种)和英国(3种)，共发文3 018篇，占总发文量的35.65%，发文量最多的刊物是德国的Environmental Science and Pollution Research，10年间共发表文献617篇，该刊物于1994创刊，SCI 2018年影响因子为2.914.总被引频次和h指数最高的刊物是荷兰的Science of the Total Environment，其影响因子、发文量和篇均被引频次均居第二.根据总被引频次分析，Science of the Total Environment，Chemosphere，Ecotoxicology and Environmental Safety的被引频次分别为10 289，7 153，6 170，这3种均为该领域影响力较高的刊物.通过分析发文期刊，有利于研究人员有针对性地收集文献、跟踪最新的科研成果和写作投稿.

据统计，近10年中国在该领域的研究文献共计发表在356种刊物上，发文量前10的刊物发文量(1 100篇)占中国该领域总发文量(2 962篇)的37.14%，平均影响因子为4.047，有4种刊物影响因子在5以上，影响因子最高(7.65)的期刊是荷兰的Journal of Hazardous Materials，10种期刊中来自荷兰、德国和英国各有3种，1种来自瑞士.

表3 发文量位居前10名的期刊

2.4 高被引频次文献分析

笔者通过对被引频次前10 的文献统计分析，发现其中6篇综述文章、4篇研究论文，有7篇论文发表在专业的环境科学类期刊.排名第一的是“Heavy metals, occurrence and toxicity for plants: a review”，被引频次高达1 360次，由韩国作者Nagajyoti P C等于2010年发表在Environmental Chemistry Letters期刊上，该刊影响因子为5.922；其次是巴基斯坦作者Ali Hazrat等发表在Chemosphere(影响因子5.778)的综述文章“Phytoremediation of heavy metals-concepts and applications”和中国作者Wei Binggan等发表在Microchemical Journal(影响因子3.594)的综述文章“A review of heavy metal contaminations in urban soils, urban road dusts and agricultural soils from China”，被引频次分别为1 226次和1 047次.高被引频次的文章可以从数量上反映该领域的研究热点，笔者通过分析被引频次位居前10的文章，发现共计6篇文章是有关中国土壤重金属污染，分析发现我国土壤受各种重金属污染浓度均高于其背景值、矿区重金属污染严重，研究热点集中在健康风险评估和重金属植物修复.

2.5 土壤镉污染研究内容分析

关键词是论文主要内容的概括，一个关键词出现的频次等于富有该关键词的论文数，关键词出现的频次越高，说明相关的研究成果数越多，研究内容的集中性就越高[18].笔者通过引文网络分析工具Citespace对关键词进行统计分析，剔除该文检索所用主题词，列出出现频次>10的关键词，如表4所示.土壤镉污染研究的主要内容：一是土壤镉复合其他重金属污染的研究；二是镉污染土壤的植物修复研究；三是土壤和沉积物中镉源解析和风险评估的研究.通过引文网络分析工具Citespace生成关键词共现可视化图谱，可揭示目前该领域的研究热点，如图3所示.近10年土壤镉污染领域研究热点主要涉及镉铅等重金属复合污染，镉在土壤中的分布、累积、毒害、吸附性和植物修复、镉污染的健康风险评估和溯源解析研究.

表4 土壤镉污染研究出现频次>10的关键词

图3 土壤镉污染关键词共现可视化图谱

3 结束语

笔者通过对2010—2019年WOS数据库土壤镉污染领域的文献分析发现，全球范围内对土壤镉污染的研究和关注度在逐年增加；中国、美国、印度在该领域发文较多；我国应加强与欧美国家合作交流，提升论文质量；该领域的论文主要发表在Environmental Science and Pollution Research，Science of the Total Environment，Chemosphere上；我国的科研院所和高校在该领域贡献较大；该领域研究内容和热点有镉铅等重金属复合污染研究、镉污染修复、镉污染的健康风险评估和溯源解析研究.