基于WOS的近10年全球腐植酸研究文献计量分析

李 通 崔丽珍 刘亭亭 宋秀芳，4*

1 中国科学院大学 北京 100049

2 格里菲斯大学地球健康和粮食安全中心 布里斯班 澳大利亚 4111

3 中国航空制造技术研究院 北京 100024

4 中国科学院文献情报中心 北京 100190

腐植酸是动植物残体经微生物分解和转化以及一系列地球生物化学过程而生成的一类高分子聚合有机物质的总称[1～3]。在环境治理、生态修复、污染治理、化工工艺、医药和农林园艺等多领域应用广泛[4，5]。腐植酸的结构特点、分子特性、实践应用等已有大量研究文献，对系统全面认识这类物质的特征谱系起到了重要作用。目前我国关于腐植酸结构、分子等基础研究与实践应用的报道虽多，但缺乏对腐植酸国际整体态势的分析。为此，本研究以2011—2020年间Web of Science（WOS）数据库中收录的相关英文文献为研究样本，采用文献计量分析法和可视化知识网络分析方法，对文献的产出规律及当前研究态势进行了系统分析。

文献计量学可以帮助从文献中找寻整个研究领域的研究重点和未来发展趋势[6～9]。文献计量学以科技文献的各种外部特征为研究对象，运用数理统计方法对某一学科领域的研究状况和发展趋势进行描述、评价和预测，并输出量化的信息结果[10，11]。结果主要通过知识地图的形式将学科的发展过程、研究现状、研究热点和前沿趋势进行可视化。文献计量学在许多领域均被广泛使用，在学科评审中占据重要地位[11]。

本研究基于WOS 数据库[12]，采用文献计量学方法，结合VOSviewer 软件和R 软件（Biblioshiny），对腐植酸的研究领域、研究结果等研究信息进行全面解析。本研究目的是了解当前国际上腐植酸研究发展动态，明确当前研究的热点。

1 材料和方法

由美国科学索引研究所（ISI）开发的WOS 是目前应用较为广泛的引文数据库，涵盖了世界上最重要、最具有影响力的研究成果。本研究以WOS科学引文索引扩展版（SCI-E）为数据源，采用高级检索的方法，以“TS=humic AND TS=acid*”为检索对象，检索周期为2011—2020年的英文“article”和“review”文献。经筛选和提炼，共得到14839 条记录，包含作者、标题、来源出版物、摘要和引用的参考文献。

采用Microsoft Excel、Biblioshiny 和VOSviewer软件对数据进行处理、分析和可视化。VOSviewer是基于JAVA（计算机编程语言）的免费软件，由荷兰莱顿大学科技研究中心（CWTS）的Van Eck 和Waltman 于2009年开发[13]。它可以对文档知识单元进行关系构建和可视化分析，可以绘制科学知识图谱，并可以显示知识领域的结构、演变和合作之间的关系。结果图包括网络可视化、叠加可视化和项目（如国家、机构、期刊、关键词等）密度可视化。在项目密度可视化中相邻项目越多、相邻项目权重越高的点就越接近红色。反之，其颜色会更接近于蓝色。Biblioshiny 是基于R 语言可以在一个互动的网络界面上完成相关的科学测量和可视化分析[14]，可对研究国家、机构、期刊和重要作者等进行系统的分析的一个包。其中核心期刊的确定是根据Bradford’s Law运算，可以帮助研究者寻找有影响力的核心期刊。根据普莱斯定律，对核心作者群进行分析，进一步探讨作者发表的文献数量，其计算公式：，Nmin指发文量最低作者的文献数量；Nmax指发文量最高作者的文献数量（如果一个作者发文量大于Nmin，那么该作者就是核心作者）[13]。

2 结果与分析

利用VOSviewer 软件和Biblioshiny 包对2011—2020年间与腐植酸研究相关的14839 篇英文文献的时间分布、研究作者、研究机构、文献期刊、研究重点、主题变化等进行统计和可视化。具体结果如表1 所示：近10年的文献年均增长率高达4.92%，共有125 个国家参与腐植酸研究，涉及6308 个研究机构，1607 种文献期刊，17990 个关键词，相关作者32350 位，其中作者间的合作指数为2.21。

表1 所有文献的基本统计数据Tab.1 Basic statistical data of all literatures

2.1 文献数量的时间序列分析

图1 为时间上的动态变化的年发表文献数。结果显示2011—2020年间全球腐植酸年文献数量变化呈现整体上升趋势，其中2017—2020年间文献发表数量大幅增加，2019年度发表数量达到峰值1951 篇。纵观全球发展趋势，腐植酸研究呈现稳定的近指数增长趋势，世界腐植酸研究将进入一个高速发展期。

图1 2011—2020年腐植酸研究文献年发表量的时间趋势Fig.1 Time trend of annual publication on humic acid research literatures from 2011 to 2020

2.2 研究学科

根据WOS 分类领域的学科分布结果，全球腐植酸研究领域已从2011年的92 个领域增加至2020年的147 个。主要集中于环境科学、工程环境、工程化学、水资源、化学多学科、土壤科学、材料科学多学科、地球化学和地球物理学等领域。在14839 篇文献中，前3 个研究领域文献数量为12261 篇，约占总数的82.62%，这表明全球腐植酸研究内容主要集中于环境科学及其应用科学方面，其学科特点呈现出跨学科整合的趋势（图2）。

图2 2011—2020年WOS 中关于腐植酸研究的前15 个主要研究领域Fig.2 Top 15 main research fields in WOS on humic acid research studies during 2011-2020

2.3 研究国家和机构

通过分析，全世界有120 个国家开展与腐植酸相关的研究工作（图3），就国家分布而言，发表量前5的国家分别是中国（5860）、美国（2340）、德国（705）、俄罗斯（575）和加拿大（548）。该图还可看出在非洲等地研究较少，特别是中非、南非，这些地区将是未来研究的潜在发展地区（从学科均衡综合发展和世界科学研究地区共享发展现实必要角度理解）。除文献数量，国家合作中心性（网络链接强度）也可作为衡量一个国家研究实力的指标之一。中心性排名前5的国家是中国、美国、印度、加拿大和俄罗斯。其中中国与德国、加拿大、澳大利亚和日本等34 个国家有合作，美国与中国、巴西、澳大利亚等20 多个国家有合作（图4）。

图3 世界120 个国家关于腐植酸研究的文献分布Fig.3 Literatures distribution of humic acid research in 120 countries in the world

图4 国家间合作研究腐植酸的网络分析Fig.4 Network analysis of humic acid research cooperation among countries

发表文献数量最多的前20 家机构见图5，组织合作关系密度见图6。腐植酸研究具有规模大、范围广特点，涉及6380 个的研究机构和合作者。图5 显示发表文献量前20的机构，其中中国科学院、俄罗斯科学院和法国国家科学研究中心位列前三，其文献发表量占腐植酸总发文量的12.69%。中国科学院的发文量显著高于其他研究机构，是世界腐植酸研究领域的重要机构，是国际学术研究的核心（图6）。对数据进一步分析表明，生态环境研究中心、南京土壤研究所和广州地球化学研究所是中国科学院在腐植酸研究领域产出最多的3 个机构。

图5 发表文献数量最多的前20 家机构Fig.5 Top 20 institutions with the highest number of published literatures

图6 重要出版机构间的合作网络密度分析Fig.6 Analysis of cooperation network density among important publishing institutions

2.4 文献期刊

已出版期刊的分布可以为学者发表文献选择合适的期刊提供参考[11]。腐植酸研究的发表涉及1658 种SCI 期刊，其中已发表期刊的平均文献数为8.9，排名前3的期刊分别是Environmental Science Technology、Chemosphere和Science of the Total Environment。表2 中列出了2011—2020年刊发文量前15的期刊（5095 篇，34.3%）。

2.5 研究作者

将研究作者进行分析，发文量前5的作者分别是Xing Baoshan（邢宝山，80），Gao Baoyu（高宝玉，76），Chen Wei（陈卫，65），Yue Qinyan（岳钦艳，59），Ma Jun（马军，58）。引文统计通常被用来评价学术期刊的相对影响力。Xing Baoshan（邢宝山，3048，38.04），Hayat Tasawar（2540，49.80），Ma Jun（马军，2020，34.83）和Chen Wei（陈卫，2004，30.83）4 位作者的引用次数和单篇引用次数较高，表明这些作者不仅有大量的文献发表，并且在该领域具有重要的影响力。

使用普莱斯定律对核心作者群体进一步分析发现，发表过7 篇以上腐植酸文献作者是核心作者，该领域的核心作者有774 位，表3 显示发文量前15的作者。其中有10 位来自中国的研究机构，仅有5 位来自其他国家，这也表明中国腐植酸主题的相关研究正在引领全球的发展。

这些文献涉及32350 名作者。有158 位独立作者，发表了254 篇文献，其余10677 名作者为共同作者，合作指数为2.21。总体来看平均每位作者贡献0.45 篇文献，每篇文献平均有2.18 人次作者。图7 表明腐植酸研究是一个多作者合作研究，同时作者合作密度图红色部分也展现了具有重要合作关系和高链接强度的作者，链接强度表示该作者与其他作者之间的合作关，系值越大代表关系越紧密，合作网络密度也就越高。如表3 所示，链接强度最高的3 位作者是：Xing Baoshan（邢宝山，4004.23），Hayat Tasawar（2867.32），Chen Wei（陈卫，2749.42）。

2.6 高引文分析

引文次数在一定程度上可以反映文献在某一领域的地位和影响[9]。从腐植酸文献引用次数排名前10的文献来看（表4），“Heavy metal removal from water/wastewater by nanosized metal oxides:a review”引文次数最高，为1340 次；其次是“Few-layered graphene oxide nanosheets as superior sorbents for heavy metal ion pollution management”，引文次数为1193 次；再次是“The use of zero-valent iron for groundwater remediation and wastewater treatment:a review”，引文次数为850 次。

3 结论

以腐植酸“humic acid”作为研究主题，通过WOS 数据库检索出相关主题英文文献14839 篇，采用文献计量方法进行统计分析。发现2011—2020年间腐植酸文献呈现近指数的稳定增长趋势，涉及125 个研究国家，6308 个研究机构，1658 种载文期刊，参与文献发表的作者更是高达32350位，共涉及17990 个关键词。从研究领域上看，腐植酸研究主要集中于环境科学、工程环境、工程化学等领域，覆盖领域达147 个。从研究国家来看，对腐植酸研究前3 位的国家是中国、美国和德国，也是合作密度较高的国家，非洲地区的国家基本没有涉及相关领域的研究。从研究机构来看，中国科学院具有国际领先地位，不论是文献发表的数量还是质量（影响力），均处于国际腐植酸研究的学术核心地位。从载文期刊来看，已发表期刊的平均文献数为3.5，排名前3的期刊是Environmental Science Technology、Chemosphere和Science of the Total Environment。从文献研究作者来看，文献数量最多的前3 位作者分别是Xing Baoshan（邢宝山）、Gao Baoyu（高宝玉）、Chen Wei（陈卫），而Hayat Tasawar 文献单篇引用次数超45 次。从高引文分析来看，被引用次数较多的文献主要集中在环境和化学领域，这与全球腐植酸行业整体发展的趋势相符合。

本研究揭示了世界范围内有关腐植酸研究的文献发表模式和发展状况。通过对腐植酸相关文献的分析，提供了当前研究发展趋势，确定了重要机构、载文期刊和重要作者及学术热点。这些文献的系统分析对于科研人员深入了解腐植酸研究的国际态势发展具有重要科学价值。