【数据会说话】土壤环境中多环芳烃研究的回顾与展望

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为深入了解土壤环境中多环芳烃研究的全球状况和前沿动态，客观反映相关国家、机构和个人在该领域的科学能力和影响，采用ISI Web of Knowledge的Web of Science引文数据库，对 1900—2014年间该库收录的土壤环境中多环芳烃研究领域的相关文献进行了计量分析。结果表明，该领域全球发文量总体呈持续快速上升趋势，美国的发文量、总被引频次和H指数均居榜首，中国的 发文量和总被引频次居次席，但篇均被引频次明显偏低；中国科学院和英国兰卡斯特大学的发文量和 H指数居研究机构的前两位，篇均被引频次排名最高的研究机构是美国马萨诸塞大学；英国兰卡斯特 大学的Jones K C等两位学者发文量和H指数最高，北达克科特大学Hawthorne S B的篇均被引频次最 高，国内学者中北京大学的陶澍和浙江大学的朱利中最有影响力；该领域的主要期刊有Environmental Science & Technology、Chemosphere和Environmental Pollution等；该领域的研究热点多集中于土壤 环境中多环芳烃的降解及生物修复、多环芳烃在各介质中的溶解与吸附、以及多环芳烃的源解析等方向，“中国”相关研究在近5年中占重要地位。 

本文原题目为《土壤环境中多环芳烃研究的回顾与展望* ——基于Web of Science大数据的文献计量分析》，来自《土壤学报》2016年第5期。欢迎在留言区表达您的观点，供我们学习，有学术上的意见可以反馈给作者或与其他专家一起讨论。

小鱼

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多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）是指两个或两个以上苯环以线状、角状或簇状排列的稠环化合物。多环芳烃具有疏水性、蒸气压小及辛醇-水分配系数高的特点。PAHs具有持久性、毒性、普遍性，是环境中最大的一类致癌化学物质，受到环境科学研究者的广泛关注。随着苯环数量的增加，其脂溶性越强，水溶性越小，在环境中存在时间越长，遗传毒性越高，其致癌性随着苯环数的增加而增强。环境中PAHs绝大部分由人为活动产生，包括煤、石油、木材和高分子有机化合物的不完全燃烧以及石油和石油产品的开采、运输、使用和排放。土壤是多环芳烃主要的环境归宿之一，残留在土壤中的污染物，不仅影响土壤的正常功能，降低土壤环境质量，而且还可以通过生物富集进入食物链，危及人体健康。研究显示，由土壤进入人体的PAHs数量远要高于大气和水。PAHs等有机物在土壤中发生一系列复杂的物理、化学、生物变化，其中一部分污染物降解或转化为无害物质；一部分通过挥发等途径进入其他相中；还有一部分会长期存在于土壤环境中，进而对环境产生长期和深远的影响。土壤中多环芳烃类物质的污染日趋严重，已成为国内外研究关注的热点。

文献计量学（Bibliometrics）的概念由英国情报学家普里查德（Pritchard A.）于l969年提出，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已被不少学科采用。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发展方向，表征该项研究的地域分布情况。近年来，有关土壤多环芳烃的研究报道持续增长，但从文献计量角度研究其发展动态的研究极少。本文对全球土壤多环芳烃研究领域的相关文献进行计量分析，以便准确掌握本领域的研究现状和前沿动态，有助于研究者了解该领域在全球发展的整体情况，明确未来的研究方向。

1数据来源及分析方法

1.1 数据来源

Web of Science数据库是由美国科技信息所（Institute for Scientific Information，简称ISI）推出的引文索引数据库，是目前提供引文回溯数据最深的数据库，所收录的文献覆盖了全世界最重要和最有影响力的研究成果，已成为国际公认进行科学统计与科学评价的主要检索工具。本文以Web of Science为数据来源，采用普通检索方式，““polycyclic aromatic hydrocarbon*”or PAH or PAHs and soil”作为检索主题词，检索时间跨度为1900—2014年，共检索文献8490篇，其中第1篇论文发表于1962年。

1.2 分析方法

利用Thomson Reuters的Thomson Data Analyzer（TDA）软件对文献数据进行挖掘和分析，采用文献计量学的方法，即以文献体系和文献计量特征为研究对象，采用数学、统计学等计量方法，研究文献情报的分布结构、数量关系、变化规律和定量管理，并进而探讨科学技术的某些结构、特征和规律，对土壤环境中多环芳烃研究论文的发展脉络进行描述和概括。

采用VOS viewer来构建土壤中多环芳烃研究热点主题的知识图谱。VOS viewer是由Nees Janvan Eck和Ludo Waltman开发的一款免费软件，被广泛应用于各类“共现”分析。知识图谱应用数学、图形学、信息可视化技术等理论和方法，与传统科学（文献）计量学的共词、引文分析方法相结合，用可视化图谱形象地展示学科的结构与发展。

1.3主要指标

发文量：即论文的产出篇数，发文量在文献计量学中一直是一个测度科研生产能力的重要指标。

被引频次：论文被其他论文作为参考文献的次数，论文被引频次越高，反映出该论文在该领域被关注的程度越高、该论文的价值也越高。

H指数：是一个混合量化指标，最初是由美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校的物理学家乔治·赫希（Jorge Hirsch）在2005年提出，其目的是量化科研人员作为独立个体的研究成果。H指数被认为是对先前众多衡量指标的一大改进；先前的衡量指标均倾向于关注科研人员在其发表论文的期刊，因而，它们均假定作者的贡献等同于期刊的平均值。如果一位科学家的出版成果以它们被引生命周期的数字进行排序，那么H指数就是一个最大值，这个最大值是指每篇论文至少被引了H次的H篇文章。H指数的最初应用是测算科学家个人的学术产出，由于H指数简单、易用，H指数也可拓展应用到期刊、国家、机构、学科等其他领域评价。

2 结果

2.1 文献产出趋势

论文发表的年代分布在一定程度上反映该领域的研究状况、研究水平及发展速度，并能通过图表反映出某一时间段内该领域研究的热点时期。关于土壤环境中多环芳烃研究的第1篇文献发表于1962年，1962—2014年的53年间，Web of Science数据库中，全世界有关土壤环境中多环芳烃研究的论文共8490篇，总体呈上升趋势。根据模拟趋势线发现，文献数量年度变化趋势呈线性增长，结合发文量和篇均被引频次将全球土壤环境中多环芳烃研究大体分为3个阶段：1962—1990年为研究起步阶段，发展较为缓慢，此期间仅有37篇文献被收录，年均发文量小于10篇，此时期论文质量良莠不齐，篇均被引频次整体上在小于100的范围内呈大幅波动状态，但1975年发表的2篇文章，篇均被引频次达258，远高于此时期的篇均被引频次；1991—2005年土壤环境中多环芳烃研究进入快速发展阶段，论文数量逐年线性增长，2005年发文量达386篇，此阶段共发文3344篇，年均发文量223篇，远远高于第1阶段的年均发文，此阶段的篇均被引频次呈平稳状态，篇均被引频次基本在30～40范围内；2006—2014年为稳定增长阶段，2014年发文量达668篇，年均发文量达568篇，此阶段的总发文量占全部发文量的60.17%。由于发文时间较短，篇均被引频次整体处于波动下降的趋势。

中国在此领域研究的第1篇文献发表于1993年（世界范围内研究的第2阶段，见图1），此后至2000年一直处于缓慢发展阶段，此阶段发文量仅13篇，年均发文量1.63篇，最多的年份不超过10篇，仅占世界发文量的2.5%，篇均被引频次波动较大。2001—2007年发文量有了一定的提升，此阶段发文282篇，年均发文量35.25篇，年均发文量占世界发文量达到10%，篇均被引频次较平稳。2008—2014年发文数量增长趋势加快，共发文1299篇，2014年发文量为246，占此阶段发文量的18.94%，当年发文量已占世界发文量的36.83%。由此可见，中国对土壤环境中多环芳烃的研究越来越受到重视。

2.2 国家及机构

论文被SCI收录的数量和被引频次反映了一个国家的整体科研实力和影响力，从WebofScience数据库中检索出土壤环境中多环芳烃研究领域发文量前20的国家和地区（见表1）。其中，美国的发文量居首位，共发表了论文1784篇，占总文献数的20.75%，发文量居第2位的是中国，共发文1595篇，占世界发文总量的18.55%，美国和中国的发文量均远高于排名第3位的德国（729篇）。从累计被引频次来看，美国总被引频次最高，为56194次，中国总被引频次居第2位，德国、英国、加拿大虽发文量少，但总被引频次均超过了10000；从篇均被引频次来看，排名第1位的是瑞典（33.34），美国排名第4位，中国篇均被引频次14.11，仅排名第18位。从H指数来看，美国仍以107居于首位，德国居于第2位（66），中国居于第4位（61）。综合上述各个指标可知，美国、德国、英国等在此领域研究的论文数量和质量均较好，中国在发文数量和总被引频次上排第2位，但篇均被引频次明显偏低，在整体发文质量上还应加强。

发文量前20的机构中国占7个，美国3个，德国3个（见表2）。中国科学院（Chinese Acad Sci）、兰卡斯特大学（Univ Lancaster）和浙江大学（Zhejiang Univ）位列前三，中国科学院以468篇的数量居于榜首，大于排名第2、3、4位的机构发文量总和，占前20机构的24.32%。总被引频次方面，中国科学院被引量7244列于第1位，兰卡斯特大学发文总被引量排名第2位，斯德哥尔摩大学排名第3位。从篇均被引频次来看，排名第1位的机构是斯德哥尔摩大学，篇均被引频次为57.11，篇均被引频次大于40的机构还有马萨诸塞大学、拜罗伊特大学，以及兰卡斯特大学，中国科学院的篇均被引频次只有15.48，甚至明显低于浙江大学（20.67）和北京大学（19.56），所有中国研究机构均未进入前10。中国科学院发文的H指数为42，与兰卡斯特大学H指数相同，并列第1位。

2.3 作者及期刊
学者是科学研究的主体，所发表的学术成果体现了学者的研究水平。发文量最多的前20位论文作者分布排名见表3。在SCI发表论文最多的是英国的JonesKC（88篇）和SempleKirkT（77篇），第3位的是陶澍（61篇），第4位的是朱利中（56篇）。从发文量最多的前4位作者分布来看，其所属机构分别是兰卡斯特大学、北京大学、浙江大学，其中第1、2位的学者均来自兰卡斯特大学。从总被引频次来看，依然是发文量最多的Jones K C以4785居于首位，远高于排名第2位的HawthorneSB（总被引频次3052），华人学者中总被引频次最高的是邢宝山（2827），浙江大学的朱利中（1683）和北京大学的陶澍（1506）分别居第2、3位。从篇均被引频次来看，处于第1位的是北达科特大学的HawthorneSB，篇均被引量为80.32；处于第2位的是斯德哥尔摩大学的CornelissenGerard，篇均被引频次为76.81；发文量最多的JonesKC的篇均被引频次为54.38，位于第3位；前20的中国作者中篇均被引频次最高的是浙江大学的朱利中，篇均被引频次为30.05。从H指数来看，JonesKC以40排名第1位，美国北达科特大学的HawthorneSB以30居于第2位，SempleKirkT（28）处于第3位，陶澍和朱利中H指数均为23，并列第5位，中国科学院的几位学者H指数为12～14左右，整体偏低。

统计分析刊载土壤中多环芳烃研究文献的期刊分布情况，可确定该领域SCI来源的核心期刊，有助于研究人员选择重点期刊进行文献查阅和成果发表。从表4可以看出，发文量排在第1位的是Chemosphere，目前刊登土壤中多环芳烃类文献最多，为546篇，占全部发文量的6.43%，EnvironmentalScience&Technology（简称EST）期刊发文量为525篇，排名第2位，占全部发文量6.184%，EnvironmentalPollution（简称EP）期刊发文量343篇，排名第3位，占全部发文量4.04%；总被引频次最高的是EST，被引次数达29124，约为总被引频次排名第2位的期刊Chemosphere的2倍，EP总被引频次排名第3位，为11361次；篇均被引频次方面EST居第1位，JournalofChromatographyA居第2位，EP居第3位；EST的H指数仍排第1位，Chemosphere居第2位，EP居第3位。总体而言，以上3种期刊在此领域具有举足轻重的地位。

2.4 高被引频次论文

文章的被引频次在一定程度上反映了人们对某项研究工作的关注程度，可以显示科学论文在科研过程中被使用和受重视的程度，以及在学术交流中的作用和地位。目前的研究评价中，被引频次被越来越多地用于衡量论文重要性的指标。据统计，前10篇高被引频次论文作者中只有2位中国学者（见表5），且均是作为合作研究者身份。被引频次最高的论文是由PignatelloJJ和XingBS发表的题名“Mechanisms of slow sorption of organic chemicals to natural particles”的文章，侧重研究颗粒内影响缓慢吸附和解吸的原因及对污染物迁移和生物修复的影响，发文时间为1996年，迄今被引用843次；被引频次居于第2位的论文是“Advanced oxidation processes for organic contaminant destruction based on the Fenton reaction and related chemistry”，从基础知识和实践的角度讨论了芬顿和类芬顿反应应用于水和土壤处理的影响因素，发文时间为2006年，被引频次为796次；被引频次居于第3位的是“Aging，bioavailability，and overestimation of risk from environmental pollutants”，主要研究土壤中有机污染物的生物有效性随着时间推移的变化趋势。从高被引频次文献来看，主要研究问题包括土壤中有机物的吸附、分布、累积及降解机理等。

2.5 关键词及研究热点

土壤中多环芳烃研究相关文献的关键词分析可以反映该领域研究热点。基于VOSviewer，对1990—2014年所有时段的相关关键词，构建土壤环境中多环芳烃主题的知识图谱（见图2），可以得出此领域研究的几个热点：一是土壤中多环芳烃的生物降解与修复研究，其中微生物降解已成为最主要的多环芳烃污染土壤的修复技术，尤其真菌（如白腐菌（white-rot fungi））在降解高环多环芳烃方面表现突出，此类研究多集中于微生物降解机理与影响因素的探讨；二是多环芳烃在各介质中的溶解与吸附研究，界面吸附行为模式及各种表面活性剂的研究是其中的热点；三是多环芳烃的源解析研究，主要应用特征比值、地统计学和稳定同位素等技术方法，重点关注大气和河流中多环芳烃的来源。

此外，有关多环芳烃提取、回收和标定等的测定方法研究也不断取得新进展。

对2010—2014年的相关关键词进行合并整理，前20的排名见表6。结果表明，土壤环境中多环芳烃的降解和修复仍是近5年该领域研究的热点，其中生物有效性备受关注，如根际微生物对其的降解作用等。近5年研究得最多的多环芳烃类物质是菲和芘，同时土壤环境中多环芳烃的研究往往与水、沉积物及大气中的重金属、持久性有机污染物和有机氯农药等污染物的相关研究联系在一起。吸附机理研究仍受重视。“中国”相关研究在近5年中占重要地位。

3 结论

科学文献的数量和质量无疑是对科学技术水平的一种量度。对1990—2014年Web of Science数据库收录的土壤环境中多环芳烃相关研究文献分析表明，有关土壤环境中多环芳烃研究论文的数量整体呈逐年持续增长趋势，其中来自中国的研究尤其突出，2014年发文量已经占当年世界发文量的36.83%。美国的发文量、总被引频次和H指数均居首位，中国的发文量和总被引频次居次席，但从国家、机构和学者来看，中国研究论文的篇均被引频次均明显偏低，整体论文质量有待提升。综合来看，该领域国际上最具影响力的期刊是Environmental Science & Technology。通过对关键词的分析发现，该领域的研究热点多集中于土壤环境中多环芳烃的降解及生物修复、多环芳烃在各介质中的溶解与吸附、以及多环芳烃的源解析等方向，“中国”相关研究在近5年中占重要地位。

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