基于文献计量学的环境健康效益评估研究热点及趋势分析

高 雅，郭昌胜，徐 建*

1.中国环境科学研究院，环境健康风险评估与研究中心，北京 100012

2.中国环境科学研究院，国家环境保护化学品生态效应与风险评估重点实验室，北京 100012

人类活动造成的环境问题日趋严重，对生态环境、人体健康以及社会经济的可持续发展产生的负面影响不容忽视.为了遏制环境恶化、提升环境质量、促进人类健康，各国家或地区出台了多个环境保护政策和法规，如美国的《清洁空气法案》、欧盟的清洁空气战略以及中国的《大气污染防治计划行动》等.对出台的政策和法规的经济成本、环境改善程度以及公众健康收益等方面进行评估，可为决策者提供建议和参考[1-2].如何量化污染带来的健康损失以及评估污染治理措施带来的健康收益成为近年来的研究热点[3-4].国内学者在该领域开展了大量的研究，尤其是评估空气质量改善带来的健康效益.王情等[5]评估了京津冀及周边地区“2+26”城市2015 年的PM2.5相关疾病负担及未来空气质量改善的健康效益，结果显示，未来空气质量按“十四五”及中长期PM2.5污染控制目标改善，预计到2025 年、2030 年和2035 年“2+26”城市PM2.5所致超额死亡数将比2015 年分别减少23.96%、29.72%和34.79%.赵婉屹等[6]研究显示，自2017 年散煤治理的相关政策实施后，陕西关中地区的空气质量状况明显改善，带来的健康总受益人数约10 662 人，共可获得约1 411.65×106元的经济效益.阮芳芳等[7]评估了当设置更严格的室内外空气质量标准带来的健康效益，结果显示，当城市每日室内O3浓度分别满足60、40、30、20、10 μg/m3时，可避免的总早逝损失分别为90、3 931、16 191、48 861、85 584例，可避免的经济损失分别为7×108、255×108、971×108、2 787×108、4 681×108元.

健康效益评估是集环境科学、流行病学、公共卫生学、经济学以及计算机科学等多学科于一体的研究领域，是当前研究热点，如空气污染治理[8-9]、膳食结构变化[10]、城市绿地规划[11]的健康效益分析等.本研究从研究内容、研究团队、发文机构以及研究热点等方面进行计量分析，借助Citespace 软件，通过分析近30 年来环境科学领域健康效益评估方向发表的文献，总结研究进展和研究热点，并提出该领域未来的方法创新和发展方向，以期为环境科学领域健康效益评估的深入研究和持续发展提供理论支持，为政策制定者和管理者提供借鉴与参考.

1 数据与方法

1.1 数据来源

本研究选择中国知网(CNKI)和Web of Science(WoS)核心数据中核心数据集，以核心主题词为“健康效益评估”检索相关的论文.利用CNKI 高级检索功能，以“健康效益评估”为主题和关键词进行检索，一共检索到101 篇文献.利用CNKI 在线数据库进行筛阅整理后，排除主题不相关文献34 篇，最终筛选出中文文献67 篇.英文文献于WoS 核心数据集中使用基本检索功能，主题为“health benefit”“health benefit evaluation” 或“healthco-benefit ”，文献类型为“article”，语种为“English”，时间为“1900-2022 年(所有年份)”，共检索到215 428 篇文献，根据本研究的学科背景和研究主题，进一步将WoS 类别精炼为“Environmental Sciences”和“Environmental Study”，得到文献11 130 篇.搜索日期截止到2022 年4 月15 日.本研究仅在历年发文量分析中使用全部检索数据，在其他分析中使用筛选去重后的文献数据，以确保原始数据的质量和可视化分析的准确性.WoS数据库检索到的文献经筛选去重后共9 342 篇论文.

1.2 研究方法

本研究使用Citespace 软件(版本：5.8.R3)进行文献计量分析，时间跨度为1990-2022 年，时间节点为1 年，节点类型为NodeType，算法为g-index，k=25，其余参数均为默认.对环境健康效益评估相关文献的来源国家、发表机构、重要作者、来源期刊、关键词和文献共被引等进行分析和聚类.聚类质量指标包括聚类模块值(Q)，一般认为Q＞0.3 代表聚类结构显著；聚类平均轮廓值(S)，一般认为S＞0.5 代表聚类是合理的，S＞0.7 意味着聚类是令人信服的.本研究中Q=0.462 2，S=0.711 7，说明所有的分析结果是合理可信的.CNKI 数据库的文献数量较少，难以满足应用Citespace 进行文献分析的样本量要求，仅在历年发文量中分析.本文其余部分的分析结果均基于WoS核心数据库中的文献信息，利用Excel 软件对文献历年发文量进行统计，使用Origin 2022 软件制图.

2 结果与讨论

2.1 发文量分析

对CNKI 与WoS 中健康效益评估领域发文量进行年度分布统计可直观地反映出该领域研究的动态变化[12].由图1 可见，健康效益评估领域的研究已超过30 年，自1990 年开始发文量总体呈上升趋势，2010 年之后增幅加大，中国在1998 年开始发表有关健康效益评估的论文，到2013 年年发文量开始略微升高，但年发文量仅在10 篇左右.此外，检索过程中本研究对中文关键词限定的较为严格，这也可能是导致检索出的中文文献数量较少的原因.WoS 数据库中的文献数量满足文献计量学分析的需求，故后文中将基于WoS 数据库中的文献情况展开分析与讨论.2019 年以来，国际上的年发文量已超过1 000 篇，目前健康效益评估处于高热度状态.从图1 可见，国际上对健康效益评估的研究经历了起步阶段(1990-1993年)、缓慢波动增长期(1994-2004 年)、快速增长期(2005-2014 年)以及飞速增长期(2015年至今)4个阶段.

图1 1990-2021 年CNKI 和WoS 中健康效益评估领域发文量Fig.1 Number of articles published in the field of health benefit evaluation in CNKI and WoS from 1990 to 2021

2.2 WoS 数据库的结果分析

2.2.1 发文国家和机构分析

主要的发文国家和机构如表1 所示.由表1 可见，美国(3 152 篇)、中国(1 400 篇)和英国(1 056 篇)是发文量排名前3 位的国家，约占总发文量的50%.美国发文量明显领先于其他国家，约占总发文量的28%，说明美国在健康效益评估研究中占主导地位，研究成果较多；中国发文量位居第2 位，是发文量前10 位国家中唯一的发展中国家.

表1 WoS 中发文量前10 位的国家和机构Table 1 Top 10 countries andinstitutions in WoS in terms of number of publications

国家合作网络如图2 所示.由图2 可见：美国最先开展健康效益评估研究，并与多个国家有合作关系；欧洲各国在健康效益评估领域合作紧密，如英国、西班牙和法国之间有较多的合作关系；中国与美国、加拿大以及澳大利亚之间的合作次数较多.结合表1 中的中介中心性发现，美国(0.28)、英国(0.18)、澳大利亚(0.14)、加拿大(0.13)以及法国(0.12)均是合作网络中重要的国家.

图2 WoS 中健康效益评估领域国家合作网络图Fig.2 Map of national cooperation networks in WoS in the field of health benefits evaluation

发文量前10 位的机构共发文1 159 篇，约占总发文量的10%，其中美国有5 家，中国有3 家，英国、澳大利亚各1 家.美国占了半数，其中美国环境保护局是重要机构，这与美国的大气污染治理一系列行动密不可分，在经历了洛杉矶烟雾事件[13]和多诺拉事件[14]之后，美国开始制定了一系列针对空气污染的法规，包括1955 年的《空气污染控制法》、1963 年的《清洁空气法》(1970 版《清洁空气法》的前身)以及1967 年的《空气质量控制法》.1970 年，美国国会通过了《清洁空气法》，在美国环境保护道路上具有里程碑意义[15].为评估《清洁空气法》的效果，美国环境保护局分别在1997 年、1999 年和2011 年发布了关于《清洁空气法》的健康效益评估报告[2,16-17].报告评估结果显示，《清洁空气法》对公众健康的保护和对环境的好处大大超过了项目的成本，显示到2020 年《清洁空气法修正案》将防止超过2.3×104人过早死亡，多数(约85%)经济效益归因于与环境颗粒物减少相关的过早死亡率的降低.这三个健康效益评估报告为后续的健康效益评估研究提供了理论基础和科学参考，在空气污染治理的健康效益评估方面具有指导性意义.

中国发文量前10 位的机构总发文量为390 篇，约占国内总发文量的28%.发文量前3 位的机构是中国科学院(160 篇)、清华大学(126 篇)和北京大学(104篇).清华大学的中介中心性最高，说明清华大学在该领域的研究和贡献在国内处于领先地位.

2.2.2 主要作者分析

国际上发文量前10 位的作者如表2 所示.Citespace软件提供的作者共现分析针对通信作者或第一作者(包括共同第一作者)，而不是对全体作者的分析.在国际上，发文量前10 位的作者中包括3 位美国学者、4 位中国学者、3 位西班牙学者、1 位澳大利亚学者和1 位英国学者.从发文量前10 位的机构和作者来看，中国的机构和学者发表的英文论文数量位居全球前列，说明在该领域中国作者可能更倾向于发表英文论文.结合作者合作网络图谱来看，来自同一国家的学者之间合作较为紧密，同一国家的同一机构的学者合作交流也非常多.

表2 WoS 中发文量前10 位的作者及相关信息Table 2 Top 10 authors and related informatin in WoS

结合作者的发文情况和作者合作情况来看，国内在健康效益评估领域的核心团队有清华大学王书肖团队、清华大学郝吉明团队、北京大学陶澍团队、南京大学毕军团队、复旦大学阚海东团队以及中山大学杨博逸团队等.在以上团队中，王书肖团队、郝吉明团队和阚海东团队是国内合作交流较多的团队，主要从事大气污染的健康效益评估工作.中山大学的杨博逸团队与董光辉团队在城市绿地的健康效益评估方面也有较多合作.目前，国内健康效益评估领域重点关注的方向是大气污染防治的环境改善、人体健康以及经济效益核算，重点关注的空气污染物为颗粒物、硫氧化物、氮氧化物和持久性有机污染物等.值得注意的是，阚海东团队和杨博逸团队所属公共卫生学院，前者主要研究空气污染、全球气候变化与人体健康，后者关注城市开展绿地和大气污染物暴露对健康影响的人群流行病学研究.进一步证明健康效益评估是集环境、公共卫生、经济等多学科交叉的研究领域，涉及环境、数学、化学、经济及计算机等多个学科，需要多个学科专业人员的协同工作.因此，国内外学者在健康效益评估领域交流合作较多.

2.2.3 发文期刊分析

对WoS 数据库中健康效益评估领域的引用文献来源期刊进行统计，并列出共被引次数排名前10 位的期刊(见表3).检索到的文献共引用了141 214 篇文献，其中排名前10 位的期刊中被引文献共19 560篇，约占总被引文献数的13.8%.被引篇数排名前3 位的期刊分别为Science of the Total Environment(2 410篇)，Environmental Science &Technology(2 324 篇)和Environmental Health Perspectives(2 283 篇).此外，前10 位中还包括Lancet、Science、Nature等世界顶流期刊，涵盖了环境科学、环境工程、医学、流行病学及公共卫生学等多个学科，说明该领域的研究成果创新性强、质量高且热门，可发表在多领域的主流期刊上.

表3 WoS 中2000—2021 年健康效益评估领域共被引次数前10 位的期刊Table 3 Top 10 co-cited journals in WoS in the field of health benefits evaluation from 2000 to 2021

2.2.4 关键词共现分析

2.2.4.1 研究热点分析

对WoS 数据库中检测到的关键词进行可视化分析，共得到1 112 个节点和4 875 条连线.在此基础上，对健康效益评估领域出现次数前25 位的关键词进行统计分析(见表4)，对所有关键词进行共现图谱分析(见图3)及突发性检测(见图4).分析结果表明，目前健康效益评估领域研究热点主要是环境问题、评估对象、健康终点及评估方法等方面.

表4 WoS 中健康效益评估领域出现次数前25 位的关键词Table 4 Top 25 keywords with most accurence in WoS in the field of health benefit evaluation

图3 WoS 中健康效益评估领域关键词共现图谱Fig.3 Keyword co-occurrence mapping in WoS in the field of health benefit evaluation

图4 WoS 中健康效益评估领域突现强度前25 位关键词时间图谱Fig.4 Temporal mapping of the top 25 emergence intensity keywords in WoS in the field of health benefit evaluation

a)健康效益评估的环境问题.“air pollution (大气污染)”“exposure (暴露)”“particulate matter (颗粒物)”“green space (绿色空间)”等关键词代表了健康效益评估关注的环境问题.“air pollution”在1993 年出现，随着对污染物种类研究的变化、暴露-反应机制研究的深入以及评估方法的完善，大气污染相关的健康效益评估工作仍是该领域的研究热点.结合关键词突发性检测可知，关注的大气污染物主要包括颗粒物(PM2.5和PM10)[18]、臭氧[19]、硫化物和氮氧化物[20]、汞[21](甲基汞)以及温室气体[22]，其中颗粒物的研究最多也最为深入.家庭室内空气污染问题也受到关注，尤其是油烟中颗粒物和可挥发性有机污染物(VOCs).城市绿地对人类健康影响的评估也是研究热点之一，城市化、资源开发和生活方式的改变，减少了人类与自然接触的可能性.“quality (质量)”“management (管理)”“ecosystem service (生态系统服务)”等关键词代表了城市规划与管理中城市绿地健康效益评估工作关注的重点问题，包括城市绿地为人类服务的质量与其相应的管理规划工作以及城市绿地在生态系统中的作用和反馈等.

b)健康效益的评估对象.关键词“children (儿童)”代表在评估环境污染问题对人类不同群体(成年男性、成年女性、儿童、老人、孕妇等)产生的健康影响及相关健康风险时，关注最多的人群是儿童.结合对“risk (风险)”“impact (影响)”“occupational health (职业健康)”等关键词的文献分析可知，老人和职业人群也是健康风险评估中关注多的人群.在城市绿地相关的研究中，焦虑和抑郁风险较高的成年人是评估较多的对象，此外还有老人和孕妇.

c)健康效益评估的健康终点.健康终点是指人体受到外界因素影响后的健康结局，包括生病、伤残甚至死亡.“mortality (死亡率)”“morbidity (发病率)”“hospital admission (入院率)”及“willingness to pay(支付意愿)”等关键词代表了健康效益评估中健康损失的指标.大量流行病学研究[23-24]表明，大气污染与各健康终点之间存在明显联系，如呼吸系统疾病、心血管疾病、肺损伤、肺癌甚至死亡.Pope 等[18]评估了美国长期暴露于PM2.5与全因死亡、肺癌死亡及心肺死亡之间的联系，结果表明，PM2.5和硫氧化物相关的污染与全因、肺癌和心肺死亡率均有关.Jerett 等[25]评估了长期暴露于臭氧和PM2.5死亡风险之间的关系，发现PM2.5与心血管原因的死亡风险有关，臭氧与呼吸道原因的死亡风险有关.近年来，大量研究对不同风险造成的疾病负担进行了量化，包括死亡、残疾调整寿命年数(DALYs)、残疾生活年数(YLD)和生命损失年数(YLL)[26]，大气污染健康效益评估中疾病负担研究热度不断增加.城市绿地的健康终点较大气污染评估中不同，“public health (公共卫生)”和“mental health (心理健康)”是其评估工作中的切入点.绿色空间可对人体健康产生积极影响，使焦虑和抑郁风险降低，推测其产生积极影响的3 种机制包括减少压力、刺激身体活动和促进社会凝聚力[27-28].通过流行病学研究的系统回顾发现，绿色空间的数量与心理健康和全因死亡率之间均呈显著正相关，有中等证据表明其与一般健康有关[29].城市绿地的健康效益评估工作还需更多研究去论证，尤其是关于自然与健康效应之间因果关系的可能性和机制的研究[29].

d)健康效益评估的方法.“model (模型)”代表了健康效益评估过程中的空气质量模型、暴露-反应关系模型及经济成本分析模型等各类模型.空气质量模型能够模拟出管理措施下大气污染物浓度的变化，从而评估控制成本和健康收益之间的关系.暴露-反应关系模型是基于大量的流行病学研究，建立的污染物暴露浓度与发病率或死亡率关系的模型，包括比较风险评估函数(CRA)[26]、综合暴露反应模型(IER)、相对风险函数(RR)[30]以及全球疾病负担研究开发的全球暴露死亡模型(GEMM)[31]等.研究[4]显示，在评估归因于环境PM2.5暴露的健康风险时，GEMM 模型较IER 模型表现得更为优秀.

2.2.4.2 研究前沿分析

突现关键词可以反映某一研究领域的研究前沿，突现强度与关键词的热点程度成正比.研究持续的时间越长代表该关键词对应的研究内容越深入，研究价值越高[32].健康效益评估领域关键词突现图谱如图4所示.由图4 可见，大气污染物(多氯联苯、臭氧、颗粒物)是早期健康效益评估领域的研究热点，包括污染控制成本、污染缓解程度、健康风险减少程度以及经济效益等，表明大气污染的健康效益评估是当今研究的重点工作.

膳食摄入和饮用水质量对人体健康的影响以及环境对食物与饮用水的影响也是该领域的突现点.有研究分析了摄入鱼类带来的营养价值与鱼体内污染物进入人体后造成的健康风险，人群每天食用的鱼类在推荐的每日摄入量情况下，食用鱼类的好处大于其带来的风险，特殊人群如孕妇承受的风险可能会更大[9,33].Behrens 等[10]比较了37 个中等收入和高收入国家的平均饮食摄入量和特定国家推荐的饮食对环境的影响，结果发现，在高收入国家遵循国家推荐的饮食可以减少温室气体排放和富营养化状况，减少对环境的影响.改善饮酒用水的水质、降低饮酒风险从而提升公众健康的研究是近年来的研究热点，在瑞士[34]、中国[35]、澳大利亚[36]等地区开展了大量科学研究，其中限制饮酒用水高氯酸盐浓度以及减少饮酒用水中微生物污染所产生的经济成本和带来的人类健康收益是主要研究方向，上述研究在评估上述措施带来的经济效益时多采用支付意愿法.

通过近5 年突现关键词以及相应论文的分析，可以预测未来的研究热点.由图4 可见，“ozone (臭氧)”“drinking water (饮用水)”“particulate air pollution (颗粒物空气污染)”“greenhouse gas emission (温室气体排放)”以及“satisfaction (满意度)”是2015 年以来突现的关键词.随着大气污染机制研究的深入以及综合空气质量模型的发展，复合大气污染和协同治理的研究不断增加.中国在2012 年将PM2.5纳入《环境空气质量标准》 (GB 3095-2012)，成为最重要的空气污染指标.2013 年，中国国务院启动了有史以来最严格的空气污染防治行动计划，制定了到2017 年实现的具体减排目标并如期实现.2018 年，中国国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，提出大幅减少主要大气污染物排放总量，协同减少温室气体排放，进一步明显降低PM2.5浓度等目标.这是臭氧、颗粒物污染、温室气体排放等关键词在近几年突现的原因.“双碳”背景下，对温室气体的关注度也在不断提高.

2.2.5 文献共被引分析

对WoS 数据库中健康效益评估相关论文的引用文献进行聚类分析，得到不同的聚类群信息，其中前9 个重要的聚类群信息如表5 所示.引用文献中共被引频次前10 位的文献信息如表6 所示.

表5 WoS 中健康效益评估领域相关论文引用文献的聚类信息Table 5 Clustering information of cited literature for articles related to the field of health benefit evaluation in WoS

表6 WoS 中健康效益评估领域共被引频次前10 位的文献Table 6 Top 10 literature with total citation frequency in the field of health benefit evaluation in WoS

结合年发文量分析、突现文献和共被引频次较高的文献发现，目前健康效益评估领域的研究进展大致分为3 个阶段：

a)早期探索阶段(1992-2003 年).该阶段年平均发文量约35 篇，健康效益评估的概念被提出，评估对象和内容在不断的扩充.随着美国环境保护局发布了首个关于《清洁空气法》的健康效益评估报告，大气污染工作的健康效益评估开始出现，该阶段主要是评估管理政策或法规实施后公众健康质量的提升情况、给环境带来的好处以及项目实施的成本.

b)深入研究阶段(2004-2014 年).随着大气科学、流行病学、计算机科学等学科的理论发展、技术发展以及各国或地区人体健康风险评价方法的建立，研究者提供了更合适的指标来评估经济成本和健康效益.大量关于颗粒物、臭氧等高风险污染物与人体健康效应关系之间的研究成果发表，包括长短期暴露的队列研究、污染物的相互作用及疾病负担的量化等.空气质量模型也得到了快速发展，一代模型采用简单线性化机制，仅能模拟惰性污染物，三代模型已经发展到多模块、多尺度网格嵌套的三维欧拉网络模型，可以解决复合型污染问题.同时期，城市绿地与人体健康之间的关系引起学者的注意，关于绿地规划对居民的身心健康影响研究开始出现，但几乎都停留在定性分析水平，缺乏对机制的研究.

c)拓展研究阶段(2015 年至今).全球大气模拟空气质量模型的成功应用使得污染物浓度变化情况得到更精确的预测，各国或地区开发的各类暴露-反应模型能够更加精准地评估健康损失，并且将污染物的远距离传输、人口变化以及气候变化等影响因素纳入评估步骤中.评估关注的污染物种类也在增加，包括新污染物、持久性污染物以及温室气体等.关于城市绿地，有研究基于Meta 分析、系统回顾等研究方法，建立了环境自然与健康之间的因果关系，证实城市绿地数量和质量会对人体健康产生影响，并提出产生这些影响的机制可能包括空气质量提高、压力减少、促进身体活动以及增强社会凝聚力，并有研究尝试引入生物指标来证实城市绿地会对人体健康产生影响.研究自然与健康相互关系的机制仍是未来研究工作的重点.

3 结论与展望

a)近年来，健康效益评估领域的相关论文数量呈快速增长趋势，研究热度不断增加.美国的研究实力在世界各国或地区中处于领先地位，中国在该领域的研究起步较晚.

b)环境健康效益评估领域的研究热点主要包括空气污染防治、室内空气污染的健康风险、国民膳食结构调整、人类健康与自然接触(城市绿地).核心内容为基于地面监测、大气化学传输模型、排放清单与流行病学、大数据、机器学习等交叉方法探究污染物的分布特征、时空变化，环境质量变化的影响因素以及量化经济成本和健康效益.

c)环境健康效益评估领域的研究前沿包括颗粒物浓度下降后归因于颗粒物暴露的死亡风险评估，大气污染控制行动实施后不同污染物的协同效益，温室气体减排行动的效果，新污染物的健康风险评估和控制成本，以及人类健康与自然接触的机制研究等.

d)健康效益评估是一个多学科交叉的研究领域，从大气污染物的监测、流行病学参数的确定到货币化健康收益等涉及到大量复杂的指标、数据以及参数，全球范围内难以建立一套标准的评估体系.污染物减排效果的研究手段、流行病学参数的选取及健康风险的量化方法等是目前研究的重点内容和难点，需要多学科的研究人员共同参与，在这些方面需要开展更广泛的国内外合作.此外，开展区域性的特征评估和大尺度的综合评估是未来的研究趋势，可以更完整地评估环境质量变化或污染物减排带来的健康效益，有助于政策制定人员了解政策有效性，为环境标准文件以及减排控污策略的制定提供理论支撑.