余 欣,余瑞林,*,孫松峰,鄧偉平

1 華中師范大學(xué) 地理過程分析與模擬湖北省重點實驗室, 武漢 430079 2 建德市林業(yè)總場, 杭州 311600

生態(tài)環(huán)境作為人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和空間載體,支撐著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展。伴隨著生態(tài)環(huán)境惡化問題的出現(xiàn),認(rèn)識和解決生態(tài)環(huán)境問題也越來越受到重視,1990年美國環(huán)保局在風(fēng)險評價專題討論會上正式提出生態(tài)風(fēng)險評價的概念[1],生態(tài)風(fēng)險評價由此應(yīng)運而生。據(jù)美國環(huán)保局定義,生態(tài)風(fēng)險評價是評估環(huán)境因暴露于一個或多個壓力源(如化學(xué)品、土地利用變化、疾病和入侵物種)而受到影響的可能性的過程,尤其關(guān)注人類干擾對生態(tài)系統(tǒng)或組分產(chǎn)生不利影響的程度[2]。生態(tài)風(fēng)險評價框架致力于為決策提供科學(xué)依據(jù)[3],由20世紀(jì)80年代的人體健康評價基本框架改編而來[4],可以評價環(huán)境事件或人類生產(chǎn)生活活動對動植物及生態(tài)系統(tǒng)的負面作用的大小和概率[5]。生態(tài)風(fēng)險評價是收集、整理、表達科學(xué)信息以服務(wù)于管理決策的過程[6],可以幫助環(huán)境管理部門了解和預(yù)測生態(tài)影響因素和所產(chǎn)生的生態(tài)后果之間的關(guān)系,有利于環(huán)境決策的制定。一方面,從全球視角來看,國內(nèi)外對綠色生態(tài)發(fā)展都給予高度重視,生態(tài)風(fēng)險評價的研究有助于推動全球可持續(xù)發(fā)展,因而有必要對中外生態(tài)風(fēng)險評價研究進行系統(tǒng)性梳理,厘清生態(tài)風(fēng)險評價研究的整體框架及演進脈絡(luò),以期客觀、科學(xué)地把握生態(tài)風(fēng)險評價領(lǐng)域發(fā)展方向和發(fā)展趨勢,指明發(fā)展路徑。另一方面,我國國內(nèi)的生態(tài)風(fēng)險評價研究起步較晚,與國外研究存在差異,需從國內(nèi)外比較研究的基礎(chǔ)上進一步探究生態(tài)風(fēng)險評價研究的前沿?zé)狳c及未來發(fā)展趨勢,這將有助于為我國學(xué)者剖析生態(tài)風(fēng)險評價的研究現(xiàn)狀及開拓新的研究前沿提供理論參考和借鑒,并在認(rèn)識環(huán)境問題、分析環(huán)境問題、解決環(huán)境問題的實踐中起到巨大作用。

本文采用科學(xué)計量方法,運用可視化知識圖譜繪制軟件 CitespaceⅤ,對Web of Science(WOS)和中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(CNKI)中關(guān)于生態(tài)風(fēng)險評價的文獻進行可視化分析,分析生態(tài)風(fēng)險評價的知識基礎(chǔ)、研究主題和研究前沿,明確國內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險評價研究的演化路徑和發(fā)展趨勢。

1 研究方法與數(shù)據(jù)處理

1.1 研究方法

信息化社會帶來數(shù)據(jù)分析的變革與進步,科學(xué)知識圖譜是分析文獻的重要工具?？茖W(xué)知識圖譜是一種通過數(shù)據(jù)挖掘、科學(xué)計量、信息分析以及圖形繪制等多種手段,對某一研究領(lǐng)域進行可視化分析的方法[7]。目前的知識圖譜繪制工具至少有五種以上,其中CiteSpace是常用的分析軟件,以科學(xué)分析潛在知識內(nèi)容為基礎(chǔ),根據(jù)計量學(xué)、信息可視化技術(shù)、數(shù)學(xué)模型的結(jié)合,形成一種引文可視化分析模式[8]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

為了獲取精準(zhǔn)且高質(zhì)量的文獻,在CNKI中,將中文核心期刊要目總覽、中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫及中文社會科學(xué)引文索引中的文獻定義為“高質(zhì)量文獻”,將檢索條件設(shè)置為“關(guān)鍵詞=(‘生態(tài)風(fēng)險評價’)或關(guān)鍵詞=(‘生態(tài)風(fēng)險’且‘評價’)”。在WOS核心合集數(shù)據(jù)庫中,檢索條件設(shè)置為“AK=ecological risk assessment OR KP=ecological risk assessment”。為更好地對比國內(nèi)外研究異同,在WOS中將國別精煉為“people R China”,并經(jīng)人工篩選,獲取第一作者與通訊作者為國內(nèi)學(xué)者的文獻,將其與CNKI數(shù)據(jù)庫文獻合并,為國內(nèi)研究成果；剔除國內(nèi)文獻的WOS數(shù)據(jù)即為國外研究成果。

(1)進行文獻數(shù)量分析時,為更科學(xué)客觀地獲知領(lǐng)域發(fā)展概況,以美國環(huán)保局正式提出生態(tài)風(fēng)險評價的概念年份為起始年份,取時間跨度為1990—2020年的1791篇國內(nèi)高質(zhì)量文獻和2011篇國外高質(zhì)量文獻。

(2)在可視化分析中,需以關(guān)鍵詞為節(jié)點進行分析,由于受WOS核心文集數(shù)據(jù)庫全數(shù)據(jù)獲取限制,最早的時間節(jié)點限定為2005年,因而取時間跨度為2005—2020年的國內(nèi)高質(zhì)量文獻和國外高質(zhì)量文獻,經(jīng)過人工篩選、去重等步驟去除無效論文后,最終獲得1763篇國內(nèi)文獻和1727篇國外文獻。因可視化數(shù)據(jù)識別處理需要,故將國內(nèi)文獻中的WOS數(shù)據(jù)庫文獻的英文關(guān)鍵詞全部轉(zhuǎn)化為中文后進行可視化分析。

進行可視化數(shù)據(jù)處理時,在時區(qū)分割選項下,設(shè)定跨度時間是2005—2020年,時間切片為一年,術(shù)語來源為作者關(guān)鍵詞DE及附加關(guān)鍵詞ID,剪切方法選取Minimum Spanning Tree和Pruning Sliced Networks,其余選項保留默認(rèn)設(shè)置。

2 生態(tài)風(fēng)險評價研究概況

2.1 生態(tài)風(fēng)險評價的基本流程

人們對全球氣候變化、棲息地喪失、生物多樣性減少以及殺蟲劑和有毒化學(xué)品對生態(tài)的影響等生態(tài)問題的越發(fā)重視促使了生態(tài)風(fēng)險評價的產(chǎn)生。繼生態(tài)風(fēng)險評價概念正式提出之后,1992年美國環(huán)保局發(fā)布了《生態(tài)風(fēng)險評價框架報告》[9],1998年發(fā)布的《生態(tài)風(fēng)險評價指南》[10]取代了前者,成為生態(tài)風(fēng)險評價的指導(dǎo)性文件,其主要受眾是美國環(huán)保局的風(fēng)險評估人員和風(fēng)險管理人員,后也為各專業(yè)研究者所參考。

兩份文件指出,問題制定、分析、風(fēng)險表征是生態(tài)風(fēng)險評價的三階段,這基本成為了未來生態(tài)風(fēng)險評價的研究范式。在問題制定中,風(fēng)險評估人員評估目標(biāo),選擇需要評價的環(huán)境要素,并制定分析計劃；在分析階段,評估人員評估應(yīng)激源暴露以及應(yīng)激水平與生態(tài)效應(yīng)之間的關(guān)系；在第三階段,風(fēng)險表征,評估人員通過綜合暴露和應(yīng)激反應(yīng)情況來評估風(fēng)險,通過討論證據(jù)和確定生態(tài)逆境來描述風(fēng)險,并形成報告[10]。如下圖所示。

圖1 生態(tài)風(fēng)險評價框架[10]Fig.1 The ecological risk assessment framework

2.2 生態(tài)風(fēng)險評價研究文獻數(shù)量時間分布概況

研究成果的時間分布特征可歷時性地反映該研究領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r。文獻數(shù)量的年度分布如圖2所示。

從國內(nèi)文獻發(fā)表的年度分布來看,文獻數(shù)量整體變化趨勢為先平穩(wěn)緩慢增加后快速增加。第一篇將“生態(tài)風(fēng)險評價”納入關(guān)鍵詞的相關(guān)研究出現(xiàn)在1994年,文章以環(huán)境風(fēng)險評價的方法、現(xiàn)狀簡述為主要內(nèi)容,詳細介紹了人體風(fēng)險評價的方法并予以舉例,指出國外環(huán)境風(fēng)險評價已由人體風(fēng)險評價轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)風(fēng)險評價[11]。

由圖可知,在2005年以前,國內(nèi)生態(tài)風(fēng)險評價成果寥寥,每年的文獻數(shù)量在7篇及以下,而2005年開始達到12篇及以上,并在2008、2011、2015、2018年有相對明顯的增長,近3年呈爆炸性增長,每年數(shù)量均在200篇以上。在我國科學(xué)發(fā)展觀及“美麗中國”的指引下,國內(nèi)學(xué)者對生態(tài)風(fēng)險評價研究領(lǐng)域的關(guān)注和重視不斷加強,相關(guān)政策也成為了生態(tài)風(fēng)險評價研究的導(dǎo)向標(biāo)。

從國外文獻發(fā)表情況來看,國外文獻數(shù)量增加速度先慢后快,呈現(xiàn)指數(shù)型的增長態(tài)勢。1990—2000年為起步期,大多年份在0—2篇,第一篇將生態(tài)風(fēng)險評價納入關(guān)鍵詞的文章發(fā)表于1991年,該文評估了不同臭氧濃度中樹皮甲蟲對某片森林范圍內(nèi)不同土地覆蓋特征區(qū)域的有害影響[12]。文獻數(shù)量在2000—2005年開始增加,2005年后增加速度加快,2017年以后更是井噴式增加。美國環(huán)保局于2017年向公眾發(fā)布生態(tài)風(fēng)險評價工具箱,工具箱由評價流程、壓力源、受體、暴露途徑、暴露源、影響這六部分組成,提供美國環(huán)保局指導(dǎo)文件、數(shù)據(jù)庫、模型、參考資料和其他相關(guān)資源的鏈接。[13]

比較國內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險評價文獻數(shù)量變化及趨勢預(yù)測,20年間國內(nèi)外文獻數(shù)量增加趨勢大體一致,增加速度均為先緩慢后迅速。以2011年為節(jié)點,國內(nèi)文獻數(shù)量及其增長幅度開始超過國外,且預(yù)測將繼續(xù)超過國外文獻。總體而言,國內(nèi)外文獻數(shù)量均自2005年及以后開始顯著增長,這與本文可視化分析的起始年份相吻合。從當(dāng)前時代發(fā)展整體趨勢來看,生態(tài)環(huán)境問題將日益得到關(guān)注,生態(tài)風(fēng)險評價研究相關(guān)研究文獻數(shù)量將繼續(xù)增長,我國的研究成果貢獻也將越來越大。

3 CiteSpace可視化分析結(jié)果

3.1 作者及發(fā)文機構(gòu)可視化結(jié)果

以“Institution”為節(jié)點類型,以“年”為默認(rèn)切割頻率,對2005—2020年國內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險評價研究高質(zhì)量文獻的作者和機構(gòu)進行可視化分析,得圖3和圖4。

圖3 國內(nèi)文獻作者及機構(gòu)分布Fig.3 Knowledge mapping of institutions and authors in China

圖4 國外文獻作者及機構(gòu)分布Fig.4 Knowledge mapping of institutions and authors abroad

作者及機構(gòu)合作圖譜顯示,國內(nèi)文獻數(shù)量最多的機構(gòu)為中國科學(xué)院,為214篇,其次是中國科學(xué)院大學(xué)84篇、中國環(huán)境科學(xué)研究院66篇。具體到作者,劉征濤、吳豐昌、馮承蓮、王業(yè)耀等學(xué)者發(fā)表的文獻數(shù)量較多。綜合來看,國內(nèi)生態(tài)風(fēng)險評價研究作者及機構(gòu)集中度高、分散性小,以中國科學(xué)院為中心,部分高校為主體,合作廣泛,相關(guān)研究機構(gòu)和政府機構(gòu)如中國環(huán)境科學(xué)研究院、國家海洋局、中國環(huán)境監(jiān)測總站等也成為重要組成部分。

國外文獻數(shù)量最多的機構(gòu)為美國環(huán)保護,文獻數(shù)量61篇,阿維羅大學(xué)(Univ Aveiro)52篇、荷蘭瓦格寧根大學(xué)研究中心(Univ Wageningen & Res Ctr)33篇。國外文獻的合作圖譜顯示,美國環(huán)境保護局作為主中心、阿維羅大學(xué)為次中心引領(lǐng)研究,相比國內(nèi),研究分支相對更多、分散性較大。綜合來看,研究機構(gòu)在全球生態(tài)風(fēng)險評價研究領(lǐng)域占據(jù)了重要地位,高校也成為孕育研究成果的重要場所。

3.2 關(guān)鍵詞知識圖譜

3.2.1關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

運用CiteSpace可視化軟件,以關(guān)鍵詞為節(jié)點,以年為時間片段,選擇高頻節(jié)點數(shù)據(jù)并結(jié)合圖譜修剪及人工調(diào)整等技術(shù)處理[14],得到生態(tài)風(fēng)險評價研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜(圖5和圖6)。節(jié)點越大表明出現(xiàn)的頻次越多,出現(xiàn)的時間越早,連接線越寬表示相關(guān)度越高。

圖5 國內(nèi)文獻高頻關(guān)鍵詞圖譜Fig.5 The high frequency keywords of papers in China

圖6 國外文獻同頻關(guān)鍵詞圖譜Fig.6 The high frequency keywords of papers abroad

2005年以來生態(tài)風(fēng)險評價研究圍繞著重金屬、沉積物、污染、多環(huán)芳烴、空間分布等關(guān)鍵詞展開。將關(guān)鍵詞按照頻次統(tǒng)計,分別列舉了國內(nèi)外文獻中詞頻次數(shù)最高的25項關(guān)鍵詞,這些關(guān)鍵詞涉及了暴露源、環(huán)境等多個維度,如表1所示。

關(guān)鍵詞統(tǒng)計對比可知,國內(nèi)外文獻關(guān)鍵詞超過半數(shù)相同,頻次超過100以上的關(guān)鍵詞數(shù)目相同,相對而言,國外文獻的研究主題更分散化,領(lǐng)域細化明顯。國內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險評價研究中出現(xiàn)頻次最高的前2項關(guān)鍵詞一致,分別是“生態(tài)風(fēng)險評價”和“重金屬”,這表明在生態(tài)風(fēng)險領(lǐng)域中,重金屬是極為重要的風(fēng)險元素,一直是生態(tài)風(fēng)險評價研究的熱點,受到國內(nèi)外學(xué)者廣泛的關(guān)注。在14個國內(nèi)外相同的關(guān)鍵詞上,除卻“多環(huán)芳烴”,國內(nèi)關(guān)鍵詞均滯后國外出現(xiàn),但大多國內(nèi)關(guān)鍵詞頻次高于國外。在相異的關(guān)鍵詞上,國內(nèi)文獻關(guān)注點集中在土地(“土地利用”“農(nóng)田土壤”),特定地區(qū)(“長江”“太湖”),來源(“源解析”、“源識別”)等主題；而國外文獻則多關(guān)注“微量元素(trace element)”,“影響(bioaccumulation)”、“管理(management)”等話題,相較之下,國內(nèi)更為注重研究區(qū)域及來源分析,而國外文獻的研究更為注重受體影響及風(fēng)險處理。國外高頻關(guān)鍵詞大多首次出現(xiàn)于2005—2007年,而國內(nèi)關(guān)鍵詞大多出現(xiàn)于2008—2011年；2015年之后,國內(nèi)外均未出現(xiàn)新的高頻關(guān)鍵詞,這表明生態(tài)風(fēng)險評價研究已構(gòu)建了相對成熟穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)和內(nèi)容體系,研究熱點日益集中,相關(guān)主題包括水環(huán)境、生物、毒理學(xué)等方面,核心關(guān)鍵詞包括重金屬、沉積物、多環(huán)芳烴、毒性、空間分布等。

3.2.2知識圖譜網(wǎng)絡(luò)聚類分析

在Citespace操作界面中,節(jié)點類型選擇“Keyword”,時間間隔為1年,分別對國內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險評價研究文獻關(guān)鍵詞進行聚類可視化分析(圖7、圖8)。

基于關(guān)鍵詞構(gòu)建的國內(nèi)文獻知識圖譜前10個網(wǎng)絡(luò)聚類分別為生態(tài)風(fēng)險、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、多環(huán)芳烴、重金屬、沉積物、富集因子、空間分布、抗生素、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、珠江口。從國內(nèi)文獻關(guān)鍵詞聚類可看出,研究主題集中在污染物、環(huán)境治理等方面。國外文獻知識圖譜10個網(wǎng)絡(luò)聚類包括風(fēng)險評價(risk assessment)、富集因子(enrichment factor)、重金屬(heavy metals)、種群建模(population modeling)、表層水(surface water)、mon0818、基因工程(genetically engineered)、重金屬濃度(metal concentrations)、溢油(oil spill)、生態(tài)風(fēng)險(ecological risk)。國外文獻的關(guān)鍵詞集中在生態(tài)風(fēng)險來源、生態(tài)環(huán)境修復(fù)等方面,研究主題相對多元化微觀化,更偏向生態(tài)毒理學(xué)、生物學(xué)方向,領(lǐng)域細分較為明顯。綜合而言,生態(tài)風(fēng)險評價研究關(guān)注環(huán)境問題對生物的影響,尤其是有機化合物和重金屬的污染影響,為此,對生態(tài)風(fēng)險的溯源研究及其實踐應(yīng)用也是研究的重點。

表1 關(guān)鍵詞統(tǒng)計表(頻次排序前25)

圖7 國內(nèi)文獻關(guān)鍵詞構(gòu)建的知識網(wǎng)絡(luò)聚類Fig.7 Knowledge graph of keywords clustering of papers in China

圖8 國外文獻關(guān)鍵詞構(gòu)建的知識網(wǎng)絡(luò)聚類Fig.8 Knowledge graph of keywords clustering of papers abroad

4 研究熱點與進展

4.1 熱點詞突現(xiàn)分析

4.1.1國內(nèi)文獻的熱點詞突現(xiàn)分析

構(gòu)建國內(nèi)文獻熱點詞突現(xiàn)的可視化圖譜,本文選取前15個突現(xiàn)關(guān)鍵詞(圖9)。從突現(xiàn)強度來看,各關(guān)鍵詞差別相對較小,整體強度較低且較平均化,近年的突現(xiàn)熱點相對較少,突現(xiàn)詞出現(xiàn)時間大多集中在2010—2014年間。突現(xiàn)強度最大的熱點詞包括“評價”(9.1)、“沉積物”(8.61)和“重金屬污染”(5.89)。其中,“重金屬污染”等熱點關(guān)鍵詞2018年才首次出現(xiàn),并延續(xù)到2020年。結(jié)合突現(xiàn)詞中出現(xiàn)的“太湖”“水生生物”“淡水生物”等關(guān)鍵詞,表明水環(huán)境污染是當(dāng)前生態(tài)風(fēng)險評價研究關(guān)注較高的熱門領(lǐng)域。從突現(xiàn)詞的時間跨度來看,時間跨度超過五年的是“評價”、“ddt”、“生態(tài)系統(tǒng)”和“水生生物”,這說明有機化合物污染及水生生物研究受到國內(nèi)學(xué)術(shù)界的持續(xù)關(guān)注。

4.1.2國外文獻的熱點詞突現(xiàn)分析

構(gòu)建國外文獻熱點詞突現(xiàn)的可視化圖譜,圖10涵蓋了前15個突現(xiàn)關(guān)鍵詞。從突現(xiàn)強度和時間來看,國外文獻生態(tài)風(fēng)險評價突現(xiàn)詞的整體突現(xiàn)強度大,且強度差異較大,強度最高的為“表層沉積物(surface sediment)”(10.64),其次是“空間分布(spacial distribution)”(10.24)；強度最低的為“急性毒性(acute toxicity)”(5.11)。突現(xiàn)詞首次出現(xiàn)的時間在2005—2018年,時間分布較均衡。突現(xiàn)時間持續(xù)到2020年的有五個,分別為2016年首次出現(xiàn)的“富集因子(enrichment factor)”,2017年首次出現(xiàn)的“表層沉積物(surface sediment)”和“空間分布(spatial distribution)”,2018年首次出現(xiàn)的“微量元素(trace element)”和“海洋沉積物(marine sediment)”,這表明水環(huán)境尤其是海洋環(huán)境的風(fēng)險源研究及空間分布是當(dāng)下國外研究的重點和熱點。從突現(xiàn)詞出現(xiàn)的時間跨度來看,國外的突現(xiàn)詞大多比國內(nèi)的時間跨度更長,跨度五年以上的是“生長(growth)”“急性毒性(acute toxicity)”“銅(copper)”“物種敏感度分布(species sensitivity distribution)”“富集因子(enrichment factor)”,這些突現(xiàn)詞分屬毒理學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物學(xué),表明相關(guān)研究多為環(huán)境化學(xué)、環(huán)境生物學(xué)的交叉學(xué)科,學(xué)科間合作較為頻繁。

圖9 國內(nèi)文獻生態(tài)風(fēng)險評價突現(xiàn)詞圖 Fig.9 Top 15 keywords with the strongest citation bursts of papers in China

圖10 國外文獻生態(tài)風(fēng)險評價突現(xiàn)詞圖 Fig.10 Top 15 keywords with the strongest citation bursts of papers abroad

4.2 時間分區(qū)與演化路徑分析

4.2.1國內(nèi)研究熱點及演化路徑

圖11 國內(nèi)生態(tài)風(fēng)險評價研究時空分區(qū)圖譜Fig.11 The evolution of hotspot knowledge of ecological risk assessment research of domestic research

2005—2009年國內(nèi)的研究是以農(nóng)業(yè)相關(guān)的環(huán)境問題研究為主,多數(shù)研究集中在重金屬及農(nóng)藥的污染評價上,多借鑒美國環(huán)保局發(fā)布的各類質(zhì)量準(zhǔn)則,或與潛在風(fēng)險指數(shù)等評價方法相結(jié)合[15]進行生態(tài)風(fēng)險評價。

(1)農(nóng)業(yè)生態(tài)風(fēng)險評價研究。通過計算土壤、水域中的有機氯農(nóng)藥如ddt[16]、hch[17]等濃度水平,從而評估農(nóng)藥對水環(huán)境[18]、農(nóng)田土壤[19]、農(nóng)作物的危害。

(2)重金屬及多環(huán)芳烴生態(tài)風(fēng)險評價研究。重金屬生態(tài)風(fēng)險評價主要集中在土壤及水域的污染評價上。水環(huán)境中的重金屬生態(tài)風(fēng)險評價對表層沉積物尤為關(guān)注[20—21]；另外,水域中的多環(huán)芳烴(PAHs)生態(tài)風(fēng)險評價研究[22]也是研究關(guān)注的重點。

2010—2015年,國內(nèi)對于特定水域的研究越加深入,集中在長江、太湖、三峽庫區(qū)、黃河、珠江等地。研究區(qū)域從土壤、淡水流域更多向城市區(qū)域、海洋轉(zhuǎn)移,從生態(tài)風(fēng)險評價本身向生態(tài)風(fēng)險形成機制原理的探究、生態(tài)修復(fù)等方面拓展；評價方法的應(yīng)用趨向多指數(shù)對比研究,大量運用多種類型的指數(shù)進行綜合性科學(xué)評價。

(1) 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究。這一階段開始注重生態(tài)風(fēng)險評價準(zhǔn)則、指標(biāo)體系的研究,將研究結(jié)果與美國環(huán)保局的質(zhì)量基準(zhǔn)、中國國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進行比較分析[23],致力于我國水環(huán)境、土壤環(huán)境等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范建立[24]。

(2) 生態(tài)風(fēng)險源分析。對源解析和評價方法的研究更為深入,模型與方法的交叉應(yīng)用顯著,多以主成分分析、相關(guān)分析、趨勢分析等方法[25]的綜合應(yīng)用進行源解析,以模擬預(yù)測[26]、潛在危害指數(shù)[27]、生態(tài)風(fēng)險指數(shù)[28]等方法得出生態(tài)風(fēng)險評價指數(shù),更直觀清晰地檢驗評價指標(biāo)的科學(xué)性,為資源分配和管理提供借鑒[29]。

(3) 地理學(xué)方法的應(yīng)用。在地理學(xué)技術(shù)遙感(RS)和地理信息技術(shù)(GIS)的支持下[30],分析風(fēng)險源和風(fēng)險受體的空間分布[31],以便更科學(xué)準(zhǔn)確地提出政策建議。

2016—2020年,國內(nèi)研究的成果增加,應(yīng)用性和學(xué)科融合性進一步加強,研究熱點從重金屬進一步向有機污染物及新興污染物轉(zhuǎn)變,更為關(guān)注人體健康與生態(tài)風(fēng)險的關(guān)系,突顯以人為本、人與自然和諧共生的原則理念。

(1) 新興污染物研究。個人護理品[32]、抗生素[33]、殺菌劑[34]等新興污染物及有機污染物的降解途徑[35]進一步受到重視,并關(guān)注空氣污染[36]帶來的人體健康影響[37],以生態(tài)修復(fù)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等綠色方式進行生態(tài)風(fēng)險的管理[38]。

(2) 氣候變化影響研究。結(jié)合土地利用/覆蓋變化(LUCC)[39],探究氣候變化引發(fā)的對植被、動物的生態(tài)風(fēng)險,尤其是對高原地區(qū)[40]、沿海濕地[41]等生態(tài)脆弱區(qū)的影響。

4.2.2國外研究熱點及演化路徑

圖12 國外生態(tài)風(fēng)險評價時空分區(qū)圖譜Fig.12 The evolution of hotspot knowledge of ecological risk assessment research of foreign research

從上圖可看出,國外生態(tài)風(fēng)險評價研究可以分為三個階段,第一個階段為2005—2009年,第二個階段為2010—2015年,第三個階段為2016—2020年。

第一階段為2005—2009年,這個階段國外出現(xiàn)的重點關(guān)鍵詞最多,表明這一時期是國外生態(tài)風(fēng)險評價研究的基礎(chǔ)研究時期,奠定了往后研究的主線。這一階段呈現(xiàn)出生物學(xué)、化學(xué)與環(huán)境學(xué)相融合的態(tài)勢,聚焦生態(tài)毒理學(xué),以農(nóng)業(yè)和工業(yè)污染影響為核心展開研究。

(1)生態(tài)毒理學(xué)研究。以物種敏感性分布[42]、閾值檢驗[43]、生物標(biāo)記[44]等方法,在淡水、土壤環(huán)境中,測試或監(jiān)測農(nóng)藥、重金屬等壓力源對于哺乳動物[45]、無脊椎動物[46]、植物[47]等的有害影響,重點在水生生物的研究,主要目的是保護水生生態(tài)系統(tǒng)[48]。

(2)環(huán)境質(zhì)量管理。結(jié)合生態(tài)風(fēng)險評價研究,提出管理策略,為流域管理[49]、沉積物管理[50]、漁業(yè)管理[51]等提供建議和指導(dǎo),以達到環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)。

第二階段為2010—2015年,生態(tài)毒理學(xué)特征相對弱化,重金屬污染評價研究受到進一步的重視,海洋區(qū)域成為重要的研究區(qū),以藥品污染為主的有機污染物對生物的危害成為這一時期的熱點研究主題；除農(nóng)業(yè)污染以外,工業(yè)污染日益成為了生態(tài)風(fēng)險評價溯源的重點。

(1) 新興有機污染物。個人護理品即生活用品所含的殺菌劑成為重點的研究對象[52][53],也成為新興有機污染物生態(tài)風(fēng)險評價研究[54]的重要組成部分。對于陸生生物的關(guān)注增多,從宏觀視角上對生物多樣性[55]加以重視。

(2) 海洋生態(tài)風(fēng)險評價研究。2008年歐盟發(fā)布《海洋戰(zhàn)略框架指令》,目標(biāo)是到2020年實現(xiàn)歐洲區(qū)域海洋的良好環(huán)境狀況(GES)[56],因而研究區(qū)域從農(nóng)田土壤和淡水流域更多轉(zhuǎn)向海洋,評價多環(huán)芳烴等有機污染物[57]及重金屬[58]對海洋生態(tài)環(huán)境及漁業(yè)[59]的影響。

第三階段為2016—2020年,聚焦重金屬和多樣化的新興污染源,風(fēng)險源的分析、污染環(huán)境的修復(fù)愈加受到學(xué)者的廣泛關(guān)注。將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入生態(tài)風(fēng)險評價中,并應(yīng)用于生態(tài)管理也是這一階段乃至未來的研究方向[60]。

(1) 生態(tài)風(fēng)險源分析。這一階段國外學(xué)者多關(guān)注源自于現(xiàn)代化生產(chǎn)的有機污染物,如來自于納米和微塑料[61]、紫外線濾光片[62]等的有機污染物的影響,注重污染物的時空分布和來源分析。

(2) 城市生態(tài)風(fēng)險評價。城市成為重要的研究區(qū)域,包括城市道路揚塵污染風(fēng)險評價[63]、城市河流與土壤的污染風(fēng)險評價[64],分析城市環(huán)境的污染對人體健康與生物造成的有害影響,致力于城市及人類生活更好的發(fā)展。

(3)污染處理法研究。注重指導(dǎo)實踐的應(yīng)用性,以連續(xù)提取法[65]等方法來分析污染元素,以生物降解[66]、吸附法[67]等方式來進行廢水處理、指導(dǎo)生態(tài)恢復(fù)工作。

5 結(jié)論與啟示

5.1 結(jié)論

本文借助 CiteSpace V 軟件,從宏觀層面對國內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險評價的相關(guān)文獻進行分析,探討該領(lǐng)域的知識演變、發(fā)展脈絡(luò)以及近期研究熱點,并對國內(nèi)外前沿研究的熱點及路徑進行梳理。

(1)從發(fā)文量來看,1990—2020年生態(tài)風(fēng)險評價相關(guān)文獻數(shù)量不斷增加,國內(nèi)外文獻均呈現(xiàn)指數(shù)型增加態(tài)勢,且國內(nèi)文獻數(shù)量增加速度更快,并在2011年超過國外文獻量。

(2)從作者及機構(gòu)發(fā)文來看,在生態(tài)風(fēng)險評價研究領(lǐng)域中,以高校和研究機構(gòu)為主體,國內(nèi)外文獻均已基本形成了廣泛合作研究的態(tài)勢；國內(nèi)研究成果多出自于中國科學(xué)院,集中度高、分散性小,而國外研究主體相對更多樣化、分散化。

(3)關(guān)鍵詞聚類分析可得,國內(nèi)文獻關(guān)鍵詞聚類前10個包括生態(tài)風(fēng)險、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、多環(huán)芳烴、重金屬、沉積物、富集因子、空間分布、抗生素、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、珠江口；國外10個聚類為風(fēng)險評價、富集因子、重金屬、種群建模、表層水、mon0818、基因工程、重金屬濃度、溢油、生態(tài)風(fēng)險?？傮w而言,國內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險評價的研究關(guān)注點重合度較高,長期密切關(guān)注重金屬、有機化合物、水環(huán)境的污染影響。

(4)熱點詞突現(xiàn)分析表明,國內(nèi)文獻的突現(xiàn)詞整體突現(xiàn)強度較低且平均化,重金屬污染是當(dāng)下研究的前沿?zé)狳c；而國外文獻的突現(xiàn)詞突現(xiàn)強度更大,富集因子、表層沉積物、空間分布、海洋環(huán)境的研究是當(dāng)下的先進熱點。相較之下,國外的研究范圍更廣,熱點更分散化。

(5)國內(nèi)外研究熱點的演化過程分析可得,在2010年前國內(nèi)研究多滯后于國外,但2010年后同步性高。國內(nèi)研究起步較晚但發(fā)展迅速,研究熱點從借鑒國外研究框架、污染元素檢測研究向自主構(gòu)建綜合性評價框架、多元化研究轉(zhuǎn)變；國外研究隨時間發(fā)展逐漸弱化毒理學(xué)研究和農(nóng)藥污染研究,熱點向重金屬污染、新興有機化合物研究轉(zhuǎn)變。國內(nèi)外的研究區(qū)域均從水環(huán)境為主向水土環(huán)境與城市環(huán)境并重轉(zhuǎn)變、從生態(tài)風(fēng)險評價本身逐漸轉(zhuǎn)向風(fēng)險產(chǎn)生機制和解決辦法的研究上。但相較之下,國內(nèi)研究更注重風(fēng)險源、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究,國外研究與生物學(xué)聯(lián)系更為緊密,對新興污染物及生物入侵、氣候變化、轉(zhuǎn)基因等國際性話題更為重視。

5.2 研究啟示

通過國內(nèi)外文獻的對比分析,我國的生態(tài)風(fēng)險評價研究還需進一步深入探討的方面包括：

(1)在兼顧國內(nèi)生態(tài)環(huán)境的同時也應(yīng)當(dāng)充分重視國際環(huán)境,對于基因工程、碳排放、生物入侵等全球環(huán)境問題予以關(guān)注和思考。

(2)保持與國外研究的同步態(tài)勢,并進一步深化富集因子、表層沉積物、空間分布、海洋環(huán)境研究,凸顯國際領(lǐng)先的位置,進行理論與方法的創(chuàng)新,完善生態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)體系,開發(fā)相應(yīng)的分析軟件,使生態(tài)風(fēng)險評價系統(tǒng)化、規(guī)范化,區(qū)域評估高效化。

(3)強化生態(tài)風(fēng)險評價的應(yīng)用屬性,檢驗、更新各類質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),進一步加強生態(tài)修復(fù)的應(yīng)用功能,將生態(tài)風(fēng)險評價研究與管理實踐密切結(jié)合,著眼于國土空間規(guī)劃、城市發(fā)展、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等,使其成為經(jīng)濟社會發(fā)展過程中檢驗、預(yù)測健康發(fā)展水平、綠色發(fā)展?jié)摿Φ闹笇?dǎo)性工具。