研究背景:2018 年,在全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)上,國(guó)家主席習(xí)近平指出農(nóng)村水污染問題綜合治理已成為我國(guó)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的重要部分,同時(shí)也是改善農(nóng)村人居環(huán)境的重要內(nèi)容。據(jù)統(tǒng)計(jì),農(nóng)村地區(qū)水污染排放總量占全國(guó)污水排放總量的1/2以上,且與我國(guó)城市污水處理率( 94. 54%)相比,農(nóng)村生活污水處理率僅為22%??梢姡r(nóng)村生活污水處理已成為制約“美麗鄉(xiāng)村”建設(shè)、農(nóng)村人居環(huán)境綜合整治的重要因素之一。
農(nóng)村生活污水主要來(lái)源于廁所、廚房、浴室和禽畜養(yǎng)殖等用水,其具有水質(zhì)水量波動(dòng)大、有機(jī)物含量高、易引發(fā)環(huán)境污染等特征。在農(nóng)村生活污水處理研究領(lǐng)域,已有較為豐富的研究成果。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)農(nóng)村生活污水處理的研究主要致力于探索開發(fā)適合農(nóng)村特殊社會(huì)環(huán)境、自然環(huán)境、文化背景的治理技術(shù)以及對(duì)不同處理技術(shù)實(shí)際應(yīng)用效果的評(píng)價(jià)?,F(xiàn)有農(nóng)村生活污水處理技術(shù)形式多樣,內(nèi)容豐富,主要有人工濕地技術(shù)、蚯蚓生態(tài)濾池、土地滲濾處理技術(shù)、穩(wěn)定塘、膜生物反應(yīng)器等。此外,學(xué)者們也對(duì)農(nóng)村生活污水處理的不同形式或者組合模式效果進(jìn)行了評(píng)價(jià),主要包括生物接觸氧化與溫室結(jié)構(gòu)濕地系統(tǒng)、生活污水綜合處理系統(tǒng)、多土層系統(tǒng)與砂濾池聯(lián)合處理模式等。對(duì)以上處理技術(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果為污水處理系統(tǒng)的后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)研究不足,以及處理技術(shù)與農(nóng)村地區(qū)適用性和經(jīng)濟(jì)性不匹配等問題。雖然諸多國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注農(nóng)村生活污水處理研究,但對(duì)于國(guó)際、國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域研究的整體發(fā)展過程、研究現(xiàn)狀,研究熱點(diǎn)以及趨勢(shì)至今未見系統(tǒng)性的報(bào)道。
近年來(lái),文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)被用作分析和預(yù)測(cè)學(xué)科研究領(lǐng)域趨勢(shì)的重要方法。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)主要以科學(xué)文獻(xiàn)為基礎(chǔ),深度挖掘文獻(xiàn)的數(shù)量關(guān)系以及變化規(guī)律,從而解讀該學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)、研究熱點(diǎn)和前沿動(dòng)態(tài),被廣泛應(yīng)用于文獻(xiàn)規(guī)律研究、科研產(chǎn)出、學(xué)術(shù)水平評(píng)價(jià)以及研究趨勢(shì)分析方面。本文利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué),對(duì)國(guó)內(nèi)外農(nóng)村生活污水處理領(lǐng)域的發(fā)文量、重要機(jī)構(gòu)、重要發(fā)文國(guó)家和高發(fā)文期刊等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和總結(jié)。同時(shí),利用VOSviewer 軟件分析工具,對(duì)本領(lǐng)域的高發(fā)文作者和高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類可視化,分析農(nóng)村生活污水處理領(lǐng)域發(fā)展動(dòng)態(tài)趨勢(shì)及熱點(diǎn)前沿,以期為我國(guó)農(nóng)村生活污水治理政策制定、發(fā)展規(guī)劃等提供決策支持,并為科研人員提供參考和借鑒。
摘 要
基于Web of Science ( WoS) 和中國(guó)知網(wǎng)(CNKI) 科學(xué)文獻(xiàn),運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量統(tǒng)計(jì)和可視化方法,對(duì)25年農(nóng)村生活污水處理研究領(lǐng)域發(fā)文量、主要發(fā)文國(guó)家、主要作者和關(guān)鍵詞等指標(biāo)進(jìn)行分析。1995—2019年WoS 和CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)分別收錄該領(lǐng)域文獻(xiàn)883 篇和584 篇。WoS 中的文獻(xiàn)涉及全球64個(gè)國(guó)家,其中中國(guó)發(fā)文量占總發(fā)文量的22.2%,領(lǐng)先于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家。主要發(fā)文作者方面,中國(guó)學(xué)者呂錫武在WoS 和CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)文量累計(jì)達(dá)到22篇,位居全球榜首。綜合WoS 和CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù),“污水處理”“農(nóng)村生活污水”和“人工濕地”為文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞,表明該領(lǐng)域的核心內(nèi)容是一直圍繞農(nóng)村生活污水的處理和常用處理工藝人工濕地研究。近25年來(lái),農(nóng)村生活污水處理研究領(lǐng)域主要從早期污水處理工藝選擇和應(yīng)用、目標(biāo)污染物去除效果以及處理設(shè)施運(yùn)行成本等方面逐步過渡發(fā)展到微生物群落角度揭示去除機(jī)理、GIS 解析源頭以及與農(nóng)村人居環(huán)境整治的相互作用關(guān)系等方面。
01 研究方法
1.數(shù)據(jù)來(lái)源
本研究外文數(shù)據(jù)來(lái)源于科睿唯安( Clarivate Analytics) Web of Science ( WoS) 核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)中的Science Citation Index Expanded ( SCI-E)數(shù)據(jù)庫(kù),WoS 采用基本檢索方式, 以“ruralwastewater treatment”為檢索主題,文獻(xiàn)類型為所有文獻(xiàn)類型。中文數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)知網(wǎng)( CNKI) 北大中文核心期刊數(shù)據(jù)庫(kù),選用高級(jí)檢索方式,在CNKI 期刊庫(kù)中限定為高級(jí)檢索中的核心期刊進(jìn)行專業(yè)檢索,以“農(nóng)村生活污水處理”為主題詞,文獻(xiàn)分類目錄選擇基礎(chǔ)科學(xué)、工程科技Ⅰ輯、工程科技Ⅱ輯和農(nóng)業(yè)科技4個(gè)目錄。外文和中文數(shù)據(jù)采集時(shí)間均為1995—2019 年,查閱已檢索文獻(xiàn)標(biāo)題和摘要,判斷其是否為農(nóng)村生活污水處理研究相關(guān)的文獻(xiàn),不相符文獻(xiàn)刪除。最終篩選出符合要求的外文文獻(xiàn)883 篇,中文文獻(xiàn)584 篇。以上數(shù)據(jù)檢索及下載時(shí)間均為2020年02月28日。
2.研究方法
借助WoS 和CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)自帶的分析檢索結(jié)果功能對(duì)全部檢索結(jié)果進(jìn)行基于計(jì)量學(xué)原理分析。關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)圖和作者間合作網(wǎng)絡(luò)圖在VOSviewer 中繪制,在關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)圖中,1個(gè)節(jié)點(diǎn)代表1 個(gè)關(guān)鍵詞,節(jié)點(diǎn)圓圈大小代表在圖中出現(xiàn)的頻次,關(guān)鍵詞相互間聯(lián)系強(qiáng)弱用節(jié)點(diǎn)之間連線的粗細(xì)來(lái)表示; 在作者間合作網(wǎng)絡(luò)圖中,節(jié)點(diǎn)圓圈大小代表發(fā)文量多少,不同作者間合作關(guān)系的強(qiáng)弱用節(jié)點(diǎn)間連線的粗細(xì)表示。使用Excel、Origin 8. 0 軟件對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行作圖和指標(biāo)對(duì)比分析。
02 結(jié)果與分析
1.文獻(xiàn)時(shí)序分析
據(jù)統(tǒng)計(jì),1995—2019年,CNKI 收錄農(nóng)村生活污水處理核心期刊文獻(xiàn)共584篇。依據(jù)發(fā)文量發(fā)展態(tài)勢(shì)可分為以下3個(gè)階段,分別為起步階段、快速發(fā)展階段和穩(wěn)定發(fā)展階段。
第1 階段為初期起步階段(圖1) ,時(shí)間節(jié)點(diǎn)為1995—2005年。從2001年開始有農(nóng)村生活污水處理相關(guān)文獻(xiàn)刊發(fā)在中文核心期刊上,這11年共發(fā)文量為4 篇。第2階段為快速發(fā)展階段,時(shí)間節(jié)點(diǎn)為2006—2014年,這9年共發(fā)文量為376 篇,發(fā)展趨勢(shì)大致為逐年增加,然后小幅降低,2012年發(fā)文量達(dá)到70篇,說明農(nóng)村生活污水處理相關(guān)研究達(dá)到峰值。第3階段為穩(wěn)定發(fā)展階段,時(shí)間節(jié)點(diǎn)為2015—2019年,這5年共發(fā)文量為204篇,與第2階段年均發(fā)文量基本持平。
1995—2019年,WoS 收錄農(nóng)村生活污水處理核心期刊文獻(xiàn)共883篇。同樣,依據(jù)其發(fā)文量趨勢(shì)可劃分為4個(gè)階段: 分別為初期起步階段、波動(dòng)上升階段、平穩(wěn)發(fā)展階段和快速波動(dòng)上升階段。第1 階段為1995—2002年,是農(nóng)村生活污水處理相關(guān)研究的初期起步階段。從1995年開始有農(nóng)村生活污水處理相關(guān)文獻(xiàn)刊發(fā)在WoS 收錄的英文期刊上,這8年共發(fā)文量為86 篇。第2 階段為2003—2010年,是農(nóng)村生活污水處理相關(guān)研究的波動(dòng)上升階段,這8 年共發(fā)文量為240 篇。第3 階段為2011—2014 年,是農(nóng)村生活污水處理相關(guān)研究的平穩(wěn)發(fā)展階段,這4 年共發(fā)文量為188篇,發(fā)文量平緩,趨于穩(wěn)定。第4 階段為2015—2019年,是農(nóng)村生活污水處理相關(guān)研究的快速波動(dòng)上升階段,這5年共發(fā)文369篇,2018年發(fā)文量達(dá)到90 篇,說明農(nóng)村生活污水處理相關(guān)研究達(dá)到峰值(圖1) 。
綜合CNKI 和WoS 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)文量發(fā)現(xiàn),2008—2010年,WoS 和CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)于農(nóng)村生活污水處理的相關(guān)研究處于共同上升趨勢(shì),2010 年比2008年發(fā)文量增加了2倍。在2010—2014年,CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)共發(fā)文量為302 篇,高于WoS 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)文量238篇,并且這5 年國(guó)內(nèi)中文核心期刊發(fā)文量每年都高于WoS數(shù)據(jù)庫(kù)的SCI 源期刊。說明這段時(shí)間內(nèi)農(nóng)村生活污水處理相關(guān)研究發(fā)展迅猛,并且國(guó)內(nèi)作者更傾向于發(fā)表在國(guó)內(nèi)中文核心期刊上。然而這種趨勢(shì)在2014—2019年發(fā)生了變化,WoS 數(shù)據(jù)庫(kù)這6年共發(fā)文量為417篇,SCI 發(fā)文量逐年遞增; 而CNKI 中文核心庫(kù)中這6年共發(fā)文量為268篇,中文核心期刊發(fā)文量逐年遞減。原因大致有2種: 一是大量國(guó)內(nèi)學(xué)者改投英文SCI源期刊,另一種是有部分會(huì)議論文未補(bǔ)進(jìn)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)。其可能原因是國(guó)內(nèi)學(xué)者逐步重視SCI 源期刊的發(fā)表,因此改投英文SCI 源期刊,導(dǎo)致CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)論文數(shù)量下降。
2.主要作者及其合作關(guān)系
WoS 數(shù)據(jù)庫(kù)中883 篇文獻(xiàn)共有作者3300 位,其中發(fā)文量前10 位的作者如表1 所示。WoS 數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)文量前10 位作者共發(fā)表農(nóng)村生活污水處理相關(guān)研究領(lǐng)域論文72 篇,占論文總量的8. 15%。從WoS 作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜(圖2)可知: 國(guó)外關(guān)于農(nóng)村生活污水處理領(lǐng)域形成了2個(gè)核心作者群,第1個(gè)是以Wong C S 和Hanson M I 為核心的作者群; 第2個(gè)是Carlson J C、Low J E、Challis J K 和Anderson J C 組團(tuán)形成的核心作者群。農(nóng)村生活污水處理領(lǐng)域形成了較明顯的核心作者群,且以國(guó)外學(xué)者為主,即使我國(guó)個(gè)別學(xué)者在該領(lǐng)域發(fā)文量較大,但是相互間合作關(guān)系比較分散,核心作者群不明顯。
國(guó)內(nèi)CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中584 篇文獻(xiàn)共有作者1706位,發(fā)文量前10 位的作者呂錫武、李先寧和鄭正等共發(fā)表農(nóng)村生活污水處理相關(guān)研究領(lǐng)域論文72 篇,占論文總量的12. 3%(表2) 。值得注意的是,我國(guó)學(xué)者呂錫武在WoS 和CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)文量累計(jì)達(dá)到22 篇,位居全球榜首。從CNKI 作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜(圖3) 可知: 國(guó)內(nèi)關(guān)于農(nóng)村生活污水處理領(lǐng)域形成多個(gè)核心作者群,主要有以呂錫武、李先寧、白永剛、段婧婧、楊林章和朱光燦等為核心的作者群,同時(shí)不同核心作者群之間也存在密切合作關(guān)系。其中,呂錫武和李先寧與其他作者之間的合作性強(qiáng),合作發(fā)文量較高。
3.WoS 數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)涉及國(guó)家
WoS 數(shù)據(jù)庫(kù)中883 篇涉及農(nóng)村生活污水處理研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)來(lái)自64 個(gè)國(guó)家。如圖4 所示: WoS 數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)文量前10位作者共發(fā)表農(nóng)村生活污水處理相關(guān)研究領(lǐng)域論文667篇,占論文總量的75. 32%,發(fā)文量最多是中國(guó)(196篇) ,其次是美國(guó)(128篇) 、加拿大(58篇) 、澳大利亞(55篇) 、德國(guó)(55篇) 、西班牙(38篇) 等,中國(guó)學(xué)者發(fā)文量分別是上述國(guó)家的1.5,3.3, 3.5,3.5,5.1倍。我國(guó)學(xué)者在農(nóng)村生活污水處理領(lǐng)域發(fā)文量遠(yuǎn)高于其他國(guó)家,占64個(gè)國(guó)家總發(fā)文量的22.2%,說明我國(guó)學(xué)者在該領(lǐng)域科研活動(dòng)活躍,具有一定國(guó)際影響力和突出的科研實(shí)力。
4.研究機(jī)構(gòu)
表3 顯示了全球農(nóng)村生活污水處理發(fā)文量前10的研究機(jī)構(gòu)。發(fā)表在WoS 核心合集期刊上的前10文獻(xiàn)量總共為173篇,占總檢出文獻(xiàn)數(shù)的19. 5%,發(fā)表在CNKI 檢索收錄的期刊前10總共為139篇,占總檢出文獻(xiàn)數(shù)的23. 4%。CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中,發(fā)表農(nóng)村生活污水處理的研究機(jī)構(gòu)大體為科研院所和大學(xué)各占1 /2,發(fā)文量最多的大學(xué)和科研院所分別是同濟(jì)大學(xué)(29篇) 和中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院(14篇) 。其中,同濟(jì)大學(xué)發(fā)文量占我國(guó)所有研究機(jī)構(gòu)發(fā)文量的4. 9%,中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院發(fā)文量占我國(guó)所有研究機(jī)構(gòu)發(fā)文量的2. 3%。WoS 數(shù)據(jù)庫(kù)中,有關(guān)農(nóng)村生活污水處理研究領(lǐng)域發(fā)文量前5的研究機(jī)構(gòu)全部是來(lái)自中國(guó)和歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的國(guó)家級(jí)科研院所,累計(jì)發(fā)表112篇,占所屬國(guó)發(fā)文總量的百分比高于25%(中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心和中科院合并) ,說明在農(nóng)村生活污水處理研究領(lǐng)域主體為各國(guó)主要環(huán)境類科研院所。
5.文獻(xiàn)來(lái)源期刊分析
在WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)中,農(nóng)村生活污水處理研究文獻(xiàn)共發(fā)表在335 個(gè)國(guó)際期刊上,發(fā)文量前10的期刊如表4 所示。在前10名高發(fā)文期刊中,累計(jì)發(fā)文量311 篇,占總文獻(xiàn)的35.2%。影響因子最高的期刊為Water Research(7.913) ,其次是Bioresource Technology( 6.69) ,影響因子較低的是Desalination and Water Treatment 和WaterScience and Technology,其影響因子分別為1.234和1.624,但是其發(fā)文量較多。在CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中,發(fā)文量多于4 篇的期刊共有24 種,累計(jì)發(fā)文量441 篇,占總文獻(xiàn)的75.5%。發(fā)文量最多的期刊為《中國(guó)給水排水》(74篇) ,其次是《水處理技術(shù)》(53篇) 、《給水排水》(45篇) 。中文核心期刊中復(fù)合影響因子最高的是《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》(2.476) ,其次是《環(huán)境工程學(xué)報(bào)》(1.387) 。
6.關(guān)鍵詞分析
由圖5及軟件分析可知,國(guó)內(nèi)、國(guó)外關(guān)于農(nóng)村生活污水關(guān)鍵詞總數(shù)分別為4063個(gè)和2246個(gè),國(guó)內(nèi)、外篇均關(guān)鍵詞分別為4.6個(gè)和3.8個(gè),圖譜軟件中篩選閾值都選為5(1篇文獻(xiàn)中至少5個(gè)關(guān)鍵詞) ,國(guó)外、國(guó)內(nèi)達(dá)到閾值指標(biāo)的關(guān)鍵詞個(gè)數(shù)分別為289和99,說明國(guó)內(nèi)外農(nóng)村生活污水處理研究領(lǐng)域在研究?jī)?nèi)容上豐富程度存在較大差異。
由圖5、6 可以發(fā)現(xiàn): 國(guó)內(nèi)農(nóng)村生活污水處理研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)較強(qiáng)的有農(nóng)村生活污水、生活污水、人工濕地、農(nóng)村、污水處理、脫氮除磷等,國(guó)外農(nóng)村生活污水處理研究共現(xiàn)較強(qiáng)的關(guān)鍵詞為removal、performance、nitrogen、waste-water、constructed wetlands 和phosphorus。由中國(guó)知網(wǎng)(CNKI) 和WoS數(shù)據(jù)庫(kù)收錄文獻(xiàn)關(guān)鍵詞強(qiáng)度可知(表5) : 目前CNKI關(guān)于農(nóng)村生活污水處理研究收錄的文獻(xiàn)重點(diǎn)集中在農(nóng)村生活污水處理設(shè)計(jì)工藝以及污水處理設(shè)施設(shè)備的研發(fā)方面。而WoS 數(shù)據(jù)庫(kù)則更關(guān)注于不同生物、化學(xué)和物理工藝對(duì)農(nóng)村生活污水的處理效果以及去除機(jī)制機(jī)理。
03 結(jié)論
1) 以WoS 和CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),通過文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法,分析了農(nóng)村生活污水處理研究前沿和熱點(diǎn),基于此解析了該領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢(shì)和未來(lái)研究前景。
2) 2012 年我國(guó)關(guān)于農(nóng)村生活污水處理的研究達(dá)到頂峰,未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)WoS 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)文量會(huì)持續(xù)增加,CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)文量會(huì)保持穩(wěn)定。我國(guó)學(xué)者呂錫武、李先寧在該領(lǐng)域具有較大影響力,無(wú)論在發(fā)文量還是在與其他學(xué)者合作強(qiáng)度方面都處于領(lǐng)先。
3) 該領(lǐng)域早期研究?jī)?nèi)容僅停留在不同處理工藝的應(yīng)用效果方面,研究?jī)?nèi)容較單一,深度有限,而近年來(lái)農(nóng)村生活污水處理研究在廣度和在深度上均有明顯擴(kuò)展。