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基于文獻(xiàn)計(jì)量的畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物研究態(tài)勢(shì)分析

2021-12-20 01:22曹燕胡雙慶沈根祥張洪昌王振旗李貞金
關(guān)鍵詞:知識(shí)圖譜

曹燕,胡雙慶,沈根祥,張洪昌,王振旗,李貞金

(上海市環(huán)境科學(xué)研究院,國(guó)家環(huán)境保護(hù)新型污染物環(huán)境健康影響評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200233)

近年來隨著養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?;潭鹊牟粩嗉涌?,畜禽養(yǎng)殖廢棄物排放量迅速增加,由此引發(fā)了一系列環(huán)境問題,尤其是抗生素、激素等新污染物問題突出。一方面,抗生素在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用日益廣泛,而畜禽攝入的抗生素類藥物只有一小部分被吸收,大部分通過糞便和尿液排放到體外[1-2],隨著畜禽糞污還田進(jìn)入農(nóng)田土壤,再經(jīng)地表徑流進(jìn)入江河湖泊等,不僅會(huì)影響環(huán)境中微生物的種群結(jié)構(gòu)和平衡,還會(huì)誘發(fā)耐藥基因的產(chǎn)生和大量傳播,對(duì)人體健康產(chǎn)生危害[3]。另一方面,畜禽糞尿是環(huán)境中類固醇雌激素的主要污染源之一,我國(guó)作為養(yǎng)殖大國(guó),畜禽糞尿的產(chǎn)生量每年高達(dá)40 億t[4]。類固醇激素作為一類典型的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物,在低劑量下就可能導(dǎo)致生物生殖系統(tǒng)的畸變及繁殖率的下降,對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅[5-8]。

盡管畜禽養(yǎng)殖行業(yè)抗生素、激素等新污染物受到廣泛關(guān)注,但綜述類文章較少,缺乏科學(xué)的文獻(xiàn)計(jì)量分析,對(duì)該領(lǐng)域研究主題和熱點(diǎn)演變等認(rèn)知存在一定的局限性。本文基于文獻(xiàn)計(jì)量方法,借助CiteSpace文獻(xiàn)計(jì)量與可視化分析軟件,用圖譜量化國(guó)內(nèi)外發(fā)表的畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物的相關(guān)研究,挖掘分析近年來畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物研究的發(fā)展趨勢(shì)、優(yōu)勢(shì)團(tuán)隊(duì)、期刊載體、前沿?zé)狳c(diǎn)、知識(shí)聚類和演進(jìn)脈絡(luò)等,評(píng)述目前國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的研究進(jìn)展與主要研究?jī)?nèi)容,為畜禽養(yǎng)殖行業(yè)新污染物的污染防控提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

為綜合反映近年來國(guó)際與國(guó)內(nèi)畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物研究進(jìn)展,本研究選取Web of Science(WOS)核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)和中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)核心論文數(shù)據(jù)庫(kù)中的文獻(xiàn)源。

對(duì)于外文數(shù)據(jù),利用主題檢索獲取WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)中代表該領(lǐng)域的主要研究成果的核心數(shù)據(jù)集。主題檢索詞為:TS=(("Livestock and poultry"or livestock or poultry or pig or swine or cattle or cow or dairy or chick?en or duck)and waste* and("Emerging contaminant*"or Antibiotic* or "Veterinary drug" or "Veterinary medi?cine" or Hormone or EDCs or "Endocrine disrupt*")),時(shí)間跨度選擇2003—2021,檢索時(shí)間為2021 年3 月30 日。從原始記錄中選取研究性論文(Article)作為有效數(shù)據(jù),對(duì)重復(fù)文獻(xiàn)和無效文獻(xiàn)進(jìn)行篩選,獲得包含1 496篇文獻(xiàn)的核心數(shù)據(jù)集。

對(duì)于中文數(shù)據(jù),在CNKI中選用高級(jí)檢索方式,以“主題=(畜禽養(yǎng)殖)*(新污染物+新型污染物+新興污染物+ 抗生素+ 獸藥+ 激素+ 內(nèi)分泌干擾物)*(廢棄物+污染)”進(jìn)行檢索,時(shí)間選取同WOS數(shù)據(jù)庫(kù)一致,為2003—2021 年,檢索時(shí)間為2021 年3 月30日,對(duì)重復(fù)文獻(xiàn)和無效文獻(xiàn)進(jìn)行篩選,最終確定89 篇相關(guān)文獻(xiàn)。

1.2 分析方法

借助CiteSpace 軟件對(duì)WOS 和CNKI 的檢索數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析。CiteSpace 是一款在科學(xué)計(jì)量學(xué)中進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息可視化分析的軟件,通過多元、分時(shí)、動(dòng)態(tài)的引文分析呈現(xiàn)科學(xué)知識(shí)的結(jié)構(gòu)、規(guī)律和分布情況,形成可視化的科學(xué)知識(shí)圖譜[9]。目前CiteSpace 已在文獻(xiàn)計(jì)量分析領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[10-13]。

本研究以畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物為主題,通過發(fā)文量統(tǒng)計(jì)、期刊雙圖疊加分析探討領(lǐng)域內(nèi)論文的發(fā)展進(jìn)程與分布特征;通過研究國(guó)家和機(jī)構(gòu)的合作網(wǎng)絡(luò)圖譜,揭示該領(lǐng)域全球的研究力量分布和合作關(guān)系;通過關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析揭示不同發(fā)展階段的研究熱點(diǎn);通過共被引網(wǎng)絡(luò)的聚類分析提煉主要研究主題,并通過時(shí)間線圖剖析研究主題演化過程,為科學(xué)把握研究熱點(diǎn)和前沿提供定量依據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)表數(shù)量趨勢(shì)分析

從WOS 和CNKI 檢索得到的數(shù)據(jù)集獲得國(guó)內(nèi)外畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物研究的年度發(fā)文量,見圖1??傮w來看,國(guó)內(nèi)外關(guān)于畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物的研究文獻(xiàn)數(shù)量呈上升態(tài)勢(shì),但中文論文發(fā)文數(shù)量遠(yuǎn)低于英文論文發(fā)文數(shù)量。

從年份上看,中文論文發(fā)文量在2018 年前呈現(xiàn)波動(dòng)式增長(zhǎng),年發(fā)文量均低于10篇,而2018年后發(fā)文數(shù)量呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì),尤其是2020 年發(fā)文數(shù)量比2019 年翻一番,說明近年來畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物逐步受到國(guó)內(nèi)研究者關(guān)注。英文論文數(shù)量2014 年前呈現(xiàn)波動(dòng)式增長(zhǎng),年均增長(zhǎng)率達(dá)15%;2014 年后該領(lǐng)域研究進(jìn)入高速發(fā)展期,年發(fā)文量平均增幅達(dá)19%,整體呈激增狀態(tài),且2016 年起年發(fā)文量均過超100 篇,其中2020 年發(fā)文量達(dá)到最高,內(nèi)容涵蓋新污染物的環(huán)境分布、復(fù)合污染、去除技術(shù)、生態(tài)和健康風(fēng)險(xiǎn)及抗生素耐藥基因等的相關(guān)研究??梢钥闯鼋陙硇笄蒺B(yǎng)殖廢棄物新污染物成為國(guó)際上的熱門研究領(lǐng)域。

2.2 期刊來源與學(xué)科分析

學(xué)術(shù)期刊是科研成果展示的重要平臺(tái)和載體。從刊載期刊來看,中文論文期刊分布較為分散,多發(fā)表于環(huán)境科學(xué)和農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的期刊,英文論文發(fā)表期刊多集中于環(huán)境科學(xué)、生物資源技術(shù)、生態(tài)毒理學(xué)等領(lǐng)域。表1 和表2 羅列了2003—2021 年載文量及引用量前10 位英文期刊,這些期刊構(gòu)成了畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物研究的重要載體和知識(shí)來源。

表1 載文量前10位外文期刊Table 1 Top 10 journals of paper amount

表2 引用量前10位外文期刊Table 2 Top 10 journals of paper citation

使用CiteSpace 軟件進(jìn)行期刊雙圖疊加圖譜能展示各學(xué)科文獻(xiàn)分布、引文軌跡等,進(jìn)而研究期刊間的信息傳遞及知識(shí)發(fā)展脈絡(luò),揭示傳播規(guī)律[14]。圖2 為本研究領(lǐng)域的期刊雙圖疊加圖譜,左側(cè)代表施引文獻(xiàn)期刊學(xué)科領(lǐng)域,代表應(yīng)用研究領(lǐng)域;右側(cè)代表被引文獻(xiàn)期刊學(xué)科領(lǐng)域,代表基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。圖中橢圓的縱軸長(zhǎng)度與期刊刊載的論文數(shù)量成正比,其橫軸長(zhǎng)度與發(fā)文作者數(shù)量成正比;中間連線表示在某領(lǐng)域內(nèi)施引文獻(xiàn)期刊與被引文獻(xiàn)期刊的聯(lián)系,其粗細(xì)疏密程度代表期刊間知識(shí)流動(dòng)頻率及強(qiáng)度關(guān)系。可以看出,圖譜中有3 條顯著聯(lián)系的連線,由“獸醫(yī)學(xué)、動(dòng)物科學(xué)”分別指向“化學(xué)、材料科學(xué)和物理學(xué)”“環(huán)境科學(xué)、毒理學(xué)和營(yíng)養(yǎng)學(xué)”和“分子學(xué)、生物學(xué)和遺傳學(xué)”;且“環(huán)境科學(xué)、毒理學(xué)和營(yíng)養(yǎng)學(xué)”橢圓縱橫尺度大,說明該領(lǐng)域論文數(shù)量和作者數(shù)量占優(yōu)勢(shì)。通過期刊雙圖疊加分析可以看出,本領(lǐng)域的研究跨動(dòng)物學(xué)、化學(xué)、環(huán)境科學(xué)、毒理學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科,多學(xué)科交叉融合,并且以環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)和化學(xué)為基礎(chǔ)學(xué)科向更廣泛的科學(xué)領(lǐng)域拓展,具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

從發(fā)表論文的學(xué)科類別來看,畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物研究的文獻(xiàn)主要集中在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域,其次為環(huán)境工程、應(yīng)用微生物學(xué)、水資源、化學(xué)分析、毒理學(xué)等(圖3),表明該領(lǐng)域?yàn)槎鄬W(xué)科共同關(guān)注的研究主題。

2.3 國(guó)家及機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)分析

基于WOS 數(shù)據(jù)的國(guó)家和地區(qū)合作網(wǎng)絡(luò)能體現(xiàn)研究領(lǐng)域內(nèi)各國(guó)的發(fā)展情況和合作緊密程度。根據(jù)國(guó)家合作共現(xiàn)圖譜和相關(guān)數(shù)據(jù)(圖4)可得出,發(fā)文量前5 的國(guó)家依次為:中國(guó)、美國(guó)、加拿大、西班牙和韓國(guó)。中心性前5 的國(guó)家依次為:美國(guó)、德國(guó)、中國(guó)、西班牙和英格蘭。根據(jù)機(jī)構(gòu)合作共現(xiàn)圖譜(圖5),發(fā)文量前5 的機(jī)構(gòu)依次為:中國(guó)科學(xué)院、美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、中國(guó)西北農(nóng)林科技大學(xué)和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),說明我國(guó)研究機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域成果產(chǎn)出方面在國(guó)際上表現(xiàn)突出。

從國(guó)家和機(jī)構(gòu)2 個(gè)層面綜合來看,我國(guó)在發(fā)文量上占據(jù)顯著優(yōu)勢(shì),在中心性上也排名靠前。說明我國(guó)在該領(lǐng)域的綜合影響力較高;美國(guó)在本研究領(lǐng)域同樣表現(xiàn)突出,尤其是影響力方面排名領(lǐng)先。研究機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的中心性指數(shù)普遍較低(≤0.05),說明該研究領(lǐng)域普遍關(guān)注區(qū)域性污染問題,各機(jī)構(gòu)科學(xué)研究合作較少,緊密度較低,仍需進(jìn)一步提高該領(lǐng)域國(guó)際合作能力。

2.4 研究熱點(diǎn)及演化趨勢(shì)分析

關(guān)鍵詞是展現(xiàn)論文研究主題和內(nèi)容的核心詞匯,其出現(xiàn)頻率可以反映出該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。使用CiteSpace 分別對(duì)CNKI 和WOS 文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析,設(shè)置時(shí)間跨度為2003—2021年,單個(gè)時(shí)間分區(qū)長(zhǎng)度為1 a,節(jié)點(diǎn)類型選擇關(guān)鍵詞,提取每個(gè)時(shí)區(qū)中被引頻次最高的50 個(gè)關(guān)鍵詞,生成關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜(圖6、圖7)。

對(duì)于CNKI 數(shù)據(jù),“抗生素”是網(wǎng)絡(luò)中最大的1 個(gè)節(jié)點(diǎn),出現(xiàn)頻次達(dá)29 次;其次為“畜禽養(yǎng)殖”“畜禽糞便”等,出現(xiàn)頻次均在10 次以上。對(duì)于WOS 數(shù)據(jù),“廢水waste water”和“抗生素antibiotics”是網(wǎng)絡(luò)中最大的2 個(gè)節(jié)點(diǎn),出現(xiàn)頻次分別達(dá)到387 次和309 次;其次為“抗生素抗性antibiotic resistance”“土壤soil”“獸藥抗生素veterinary antibiotics”和“歸趨f(xié)ate”等,出現(xiàn)頻次均在200 次以上;其他有代表性的關(guān)鍵詞包括“四環(huán)素tetracycline”“糞肥manure”“大腸桿菌Escherichia coli”“降解degradation”“去除removal”等??梢钥闯?,英文關(guān)鍵詞的代表性較好,主要集中在畜禽養(yǎng)殖新污染物的來源、環(huán)境行為和代表性的污染物種類3 個(gè)方面。結(jié)合關(guān)鍵詞分析可知,廢水、糞肥和糞便是畜禽養(yǎng)殖業(yè)新污染物的主要來源,新污染物的環(huán)境影響如對(duì)土壤的污染、抗生素抗性基因的產(chǎn)生等以及新污染物在環(huán)境中的行為歸趨是研究熱點(diǎn),如多位學(xué)者對(duì)磺胺嘧啶和磺胺甲惡唑在農(nóng)田土壤系統(tǒng)中的吸附、解吸和降解行為等進(jìn)行了系列研究[15-17]。

此外,抗生素作為畜禽養(yǎng)殖廢棄物典型的新污染物,受到的關(guān)注度高,其中四環(huán)素類、磺胺類抗生素是檢出率和檢出濃度較高的兩種代表性污染物。以我國(guó)研究為例,ZHAO 等[18]對(duì)我國(guó)8 個(gè)省大型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的143 份動(dòng)物糞便樣品中抗生素的含量進(jìn)行了測(cè)定,發(fā)現(xiàn)金霉素和恩諾沙星在所有種類的動(dòng)物糞便樣品中均有很高的檢出率。WEI 等[19]調(diào)查了我國(guó)江蘇省大型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)周圍養(yǎng)殖廢水和地表水中獸藥抗生素殘留,發(fā)現(xiàn)檢出最多的抗生素為磺胺甲嘧啶、土霉素、四環(huán)素、磺胺嘧啶和磺胺甲惡唑。LUO等[20]在海河流域開展的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,磺胺類藥物的檢出濃度最高(24~385 ng·L-1)、頻率最高(76%~100%),指出應(yīng)規(guī)范四環(huán)素、磺胺類、喹諾酮類和大環(huán)內(nèi)酯類等獸用抗生素的使用,并強(qiáng)化對(duì)污染排放的處置和管制。

通過對(duì)研究前沿?zé)狳c(diǎn)的識(shí)別和追蹤,可以掌握領(lǐng)域內(nèi)研究主題、研究方法、研究視角等的演化動(dòng)態(tài),進(jìn)而預(yù)測(cè)研究領(lǐng)域的發(fā)展方向。對(duì)于研究領(lǐng)域趨勢(shì)分析,CiteSpace 提供了對(duì)突變?cè)~(Burst words)的探測(cè)技術(shù),即通過探測(cè)在某一時(shí)間段內(nèi)被引頻次或共現(xiàn)頻次突現(xiàn)度增加的節(jié)點(diǎn)來預(yù)測(cè)領(lǐng)域內(nèi)的研究方向[9]。本研究在分析上述關(guān)鍵詞的同時(shí),通過對(duì)WOS 數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析來展現(xiàn)研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)特征,篩選得到頻次突現(xiàn)強(qiáng)度最高的25 個(gè)關(guān)鍵詞(圖8)。

從畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物研究文獻(xiàn)的突變關(guān)鍵詞來看,該領(lǐng)域研究涉及面廣泛,不同時(shí)期出現(xiàn)了不同的突變關(guān)鍵詞。從時(shí)間上看,該領(lǐng)域研究分為以下3個(gè)階段:

(1)2003 年開始出現(xiàn)突變關(guān)鍵詞,包括“雌二醇17 beta estradiol”“睪酮testosterone”“污水處理廠sewage treatment plant”和“液相色譜法liquid chroma?tography”等。該階段突變?cè)~共6 個(gè),平均時(shí)間跨度9 a,平均突現(xiàn)性7.6。從關(guān)鍵詞的持續(xù)時(shí)間和突變強(qiáng)度來看,畜禽養(yǎng)殖新污染物相關(guān)的研究從2003 年起已成為國(guó)際研究熱點(diǎn);從關(guān)鍵詞反映的內(nèi)容來看,激素類物質(zhì)是畜禽養(yǎng)殖中關(guān)注度較高的新污染物,液相色譜法是常用的分析檢測(cè)方法;此外,養(yǎng)殖廢水中新污染物的檢測(cè)也是此階段關(guān)注的研究方向之一,如MIAO 等[21]采用液相色譜-電噴霧電離串聯(lián)質(zhì)譜法調(diào)查了加拿大8 個(gè)污水處理廠的最終出水中31 種抗菌劑的檢出情況,包括用于畜禽養(yǎng)殖的抗菌劑如卡巴多、喹啉和金霉素,評(píng)估得出污水處理廠最終出水中檢測(cè)到的抗菌素濃度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低[21]。

(2)2005—2010 年突現(xiàn)詞數(shù)量增加,表明該領(lǐng)域研究熱度進(jìn)一步提升,成為研究熱點(diǎn)。該階段突變?cè)~數(shù)量為13,平均時(shí)間跨度6 a,平均突現(xiàn)性7.52。其中“固相萃取solid phase extraction”“泰樂菌素tylosin”“串聯(lián)質(zhì)譜tandem mass spectrometry”“雌激素estrogen”“類固醇激素steroid hormone”是突變性較高的關(guān)鍵詞,表明此階段在畜禽養(yǎng)殖新污染物的種類和分析檢測(cè)方法方面繼續(xù)進(jìn)行了拓展性研究,激素類物質(zhì)仍是研究熱點(diǎn),而抗生素類污染物如泰樂菌素和大環(huán)內(nèi)酯類也表現(xiàn)出較強(qiáng)的突變性;固相萃取的前處理方法和色譜串聯(lián)質(zhì)譜的檢測(cè)方法也在研究中頻現(xiàn)。如WATANABE 等[22]對(duì)奶牛場(chǎng)的糞污、土壤和地下水開展了4次季節(jié)性抽樣,采用在線固相萃取/加速溶劑萃取-電噴霧電離液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法對(duì)獸用抗生素進(jìn)行了檢測(cè),發(fā)現(xiàn)磺胺類、四環(huán)素類和林可霉素是檢出最多的幾種抗生素。CHEN 等[23]采用固相萃取-高效液相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù),對(duì)我國(guó)臺(tái)灣南部一處規(guī)模化集中養(yǎng)殖場(chǎng)受納水體中的雌二醇、雌酮、雌三醇、己烯雌酚等進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)雌酮的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,且雌二醇平均濃度高于其最低可觀察效應(yīng)濃度,因此建議對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)廢水進(jìn)行進(jìn)一步處理后排放。

(3)2013 年以來,盡管突變?cè)~數(shù)量和持續(xù)時(shí)間減少,但突變強(qiáng)度增大,其中“細(xì)菌群落bacterial commu?nity”和“微生物群落microbial community”突變強(qiáng)度最大,說明對(duì)畜禽養(yǎng)殖新污染物從檢測(cè)分析研究延伸到潛在生態(tài)環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)研究,尤其是近年來抗生素抗性基因(ARGs)對(duì)環(huán)境中細(xì)菌和微生物群落多樣性、結(jié)構(gòu)及其活性的影響逐漸受到關(guān)注。多項(xiàng)研究從多個(gè)角度評(píng)估了施用有機(jī)肥對(duì)土壤中抗生素耐藥性的影響,結(jié)果表明施用含抗生素的有機(jī)肥對(duì)土壤細(xì)菌群落中抗生素耐藥性的傳播具有促進(jìn)作用[24-27]。如CHEN 等[27]通過長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),研究了糞肥施用土壤細(xì)菌群落和ARGs 的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期施用雞糞顯著增加了土壤中ARGs 的豐度和多樣性,加速了ARGs 在土壤中的傳播和擴(kuò)散,細(xì)菌群落的變化是形成抗生素耐藥性的主要驅(qū)動(dòng)因素。此外,“中國(guó)China”“糞肥manure”和“農(nóng)場(chǎng)farm”等突變?cè)~的出現(xiàn),說明近年來我國(guó)畜禽養(yǎng)殖新污染物的相關(guān)研究熱度上升,且畜禽糞便堆肥作為抗生素耐藥性在環(huán)境中傳播的重要途徑同樣是近年來的研究熱點(diǎn)和前沿。

2.5 研究知識(shí)主題演化分析

共被引分析(Co-citation analysis)是指2 篇文獻(xiàn)共同出現(xiàn)在了第3 篇施引文獻(xiàn)的參考文獻(xiàn)目錄中,則這2 篇文獻(xiàn)形成共被引關(guān)系,對(duì)1個(gè)文獻(xiàn)空間數(shù)據(jù)集合進(jìn)行文獻(xiàn)共被引關(guān)系的挖掘過程,就是文獻(xiàn)的共被引分析[9]。通過文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)的聚類分析,可以獲得該研究領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ),揭示每個(gè)階段知識(shí)主題的變化,對(duì)于理解該領(lǐng)域核心研究?jī)?nèi)容具有重要啟示。

在CiteSpace 中設(shè)置時(shí)間跨度為2003—2021 年,單個(gè)時(shí)間分區(qū)長(zhǎng)度為1 a,節(jié)點(diǎn)類型選擇reference,運(yùn)行軟件后進(jìn)行聚類分析,最后得到989 個(gè)節(jié)點(diǎn)、4 480條連線的文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)圖譜,采用對(duì)數(shù)似然率算法(LLR)提取施引文獻(xiàn)的名詞性術(shù)語(yǔ)進(jìn)行命名。通過文獻(xiàn)共被引的聚類分析得到79 個(gè)聚類,模塊值Q=0.702 7,平均輪廓值S=0.864 7,表明聚類結(jié)果是顯著且可靠的。篩選出引文數(shù)量>15的10個(gè)聚類群組,并匯總這些群組所包含的共被引文獻(xiàn)數(shù)量和平均引用年份,如表3所示。

表3 群組所含共被引文獻(xiàn)數(shù)量和引用年份Table 3 Co-citation paper amount and year of clusters

為進(jìn)一步闡釋研究主題隨時(shí)間的演進(jìn),本研究繪制了共被引網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間線圖(圖9),以闡明各研究主題(群組)的發(fā)展時(shí)段及重要文獻(xiàn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。通過對(duì)這些聚類標(biāo)簽的進(jìn)一步分析,將其歸類為3 個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容:(1)圍繞畜禽養(yǎng)殖新污染物環(huán)境影響的研究,包含“抗生素抗性基因antibiotic resistance genes”“細(xì)菌群落bacterial community”“有機(jī)固體廢物organic solid waste”和“沉積物sediment”4 個(gè)顯著聚類,共包括323 篇被引文獻(xiàn),主要側(cè)重于對(duì)新污染物在環(huán)境中的分布賦存和對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響進(jìn)行研究;(2)畜禽養(yǎng)殖新污染物相關(guān)研究(如環(huán)境影響、分析檢測(cè)、去除凈化)涉及的技術(shù),反映在圖譜中的“定量聚合酶鏈反應(yīng)QPCR”“衍生化derivatization”“人工濕地constructed wetlands”等聚類,共包括269 篇被引文獻(xiàn)節(jié)點(diǎn);(3)畜禽養(yǎng)殖業(yè)典型的新污染物研究,反映在圖譜中的“雌酮estrone”和“大環(huán)內(nèi)酯類macrolide”2 個(gè)聚類,共包括174篇被引文獻(xiàn)節(jié)點(diǎn)。

從時(shí)間上看,總體演變可以分為起步階段、初期發(fā)展階段及快速發(fā)展階段3 個(gè)階段。在起步階段(2004 年以前),研究主題集中于集約化養(yǎng)殖、污染物前處理方法等方面,側(cè)重于對(duì)導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖污染的養(yǎng)殖模式和相關(guān)污染物常規(guī)分析檢測(cè)方法進(jìn)行探索。此后,研究進(jìn)入初期發(fā)展階段(2004—2012 年),研究主題分布于抗生素抗性基因、雌酮、大環(huán)內(nèi)酯類等方面,表明此階段側(cè)重關(guān)注畜禽養(yǎng)殖抗生素、激素類典型污染物,且主題“抗生素抗性基因”關(guān)注度在2006—2011 年持續(xù)較高。2012 年以后研究進(jìn)入多樣化和快速發(fā)展階段,研究主題涵蓋細(xì)菌群落、定量聚合酶鏈反應(yīng)、人工濕地、有機(jī)固體廢物、沉積物等,體現(xiàn)出應(yīng)對(duì)上階段的典型污染物所衍生的涵蓋技術(shù)和生態(tài)領(lǐng)域的研究主題。其中主題“定量聚合酶鏈反應(yīng)”有多篇重要成果發(fā)表,尤其是ZHU 等[28]在2013 年發(fā)表的中國(guó)養(yǎng)豬場(chǎng)抗生素抗性基因豐度和多樣性的研究引用量達(dá)119 次。同時(shí)近年來“細(xì)菌群落”主題開始受到重點(diǎn)關(guān)注,UDIKOVIC-KOLIC 等[29]和FORSBERG 等[30]在此主題有較重要成果發(fā)表。在時(shí)間跨度上,“雌酮”相關(guān)研究主題持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)16 a(1999—2014 年),共103 篇引文,可見對(duì)畜禽養(yǎng)殖中該典型污染物有廣泛和長(zhǎng)期的研究。

3 結(jié)論與展望

本研究應(yīng)用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法,借助CiteSpace 軟件的合作網(wǎng)絡(luò)分析、期刊雙圖疊加分析、關(guān)鍵詞突變分析、文獻(xiàn)共被引分析、主題聚類等功能,對(duì)檢索得到的畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物研究相關(guān)文獻(xiàn)從論文發(fā)表趨勢(shì)、分布、研究力量、研究熱點(diǎn)、主題及演化趨勢(shì)等方面進(jìn)行了深入分析,研究結(jié)果展現(xiàn)出近年來畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物研究領(lǐng)域的高關(guān)注度和良好發(fā)展態(tài)勢(shì),并得出如下結(jié)論:

(1)隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展和對(duì)抗生素、激素等新污染物環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)的高關(guān)注,近年來該領(lǐng)域內(nèi)研究呈現(xiàn)出發(fā)文量高速增長(zhǎng)的趨勢(shì),學(xué)術(shù)影響力逐漸增強(qiáng),且涉及多學(xué)科交叉融合,具有較大的發(fā)展?jié)摿Γd期刊也偏向多元化和多學(xué)科交融。

(2)在研究力量方面,我國(guó)和美國(guó)研究機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域成果產(chǎn)出和影響力在國(guó)際上均表現(xiàn)突出,但該研究領(lǐng)域普遍關(guān)注區(qū)域性污染問題,各機(jī)構(gòu)科學(xué)研究合作較少,仍需進(jìn)一步提高國(guó)際合作能力。

(3)該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)和主題趨向應(yīng)用性和多學(xué)科性,研究熱點(diǎn)集中在抗生素、激素類新污染物,以及畜禽養(yǎng)殖新污染物的來源、環(huán)境行為歸趨和分析檢測(cè)技術(shù)等方面,且近年來對(duì)畜禽養(yǎng)殖新污染物從檢測(cè)分析研究延伸到潛在生態(tài)與環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)研究,研究主題也從污染分析領(lǐng)域向生態(tài)領(lǐng)域演化。

當(dāng)前,環(huán)境內(nèi)分泌干擾物(EDCs)、持久性有機(jī)污染物(POPs)、抗生素等新污染物因其潛在的負(fù)面生態(tài)或健康效應(yīng)而受到廣泛關(guān)注;在養(yǎng)殖廢水、畜禽糞便等廢棄物中抗生素和激素類等新污染物頻繁檢出,由此導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染和抗生素抗性基因等問題。通過該領(lǐng)域文獻(xiàn)計(jì)量分析,后續(xù)研究建議重點(diǎn)關(guān)注新污染物的環(huán)境行為研究、環(huán)境濃度檢測(cè)和生態(tài)環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等重點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。在畜禽養(yǎng)殖新污染物的防控對(duì)策上,一方面建議強(qiáng)化對(duì)養(yǎng)殖業(yè)投入品使用和養(yǎng)殖廢棄物處置及排放的監(jiān)管,如通過政策手段加強(qiáng)對(duì)養(yǎng)殖投入品尤其是抗生素的管理,從技術(shù)角度加強(qiáng)對(duì)畜禽糞污還田利用排放的全過程監(jiān)管;另一方面建議對(duì)新污染物減排和控制關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用的研究加大投入,如對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢水中新污染物去除技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用效果評(píng)估、對(duì)糞肥還田前預(yù)處理技術(shù)進(jìn)行研究以減少抗生素抗性基因?qū)ν寥兰?xì)菌群落的影響等,從源頭到末端加強(qiáng)畜禽養(yǎng)殖廢棄物新污染物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管控。

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