楊金鳳，張纓

（1.甘肅省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所，甘肅 蘭州730000；2.甘肅省科技評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州730000）

基于W eb of Science的PM 2.5文獻(xiàn)計(jì)量分析

楊金鳳1，2，張纓1，2

（1.甘肅省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所，甘肅 蘭州730000；2.甘肅省科技評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州730000）

運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，以Web of Science（WoS）數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄的有關(guān)以PM2.5為主題的文獻(xiàn)為依據(jù)，采用TDA分析軟件，通過(guò)加權(quán)統(tǒng)計(jì)、數(shù)量分布統(tǒng)計(jì)分析、頻次排序以及共現(xiàn)分析等方法，對(duì)2004—2014年間發(fā)表的關(guān)于PM2.5的論文，從產(chǎn)出數(shù)量、年際變化趨勢(shì)、國(guó)際研究力量時(shí)空分布、關(guān)鍵詞詞頻分布及熱點(diǎn)研究領(lǐng)域等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以期為相關(guān)科研管理部門和科研人員提供參考。

PM2.5；Web of Science；文獻(xiàn)

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的迅速擴(kuò)大和城市進(jìn)程的不斷加快，大氣氣溶膠污染日趨嚴(yán)重，以臭氧（O3）、PM2.5和酸雨為特征的區(qū)域性復(fù)合型大氣污染日益突出，特別是隨著PM2.5所造成的污染事件越來(lái)越多，人們對(duì)空氣的質(zhì)量越發(fā)關(guān)注。本文以Web of Science（WoS）數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄的有關(guān)以PM2.5為主題的文獻(xiàn)為依據(jù)，對(duì)2004—2014年間的PM2.5研究情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，旨在為相關(guān)科研管理部門和科研人員提供參考。

1 2004 —2014年間PM2.5研究論文產(chǎn)出數(shù)量及年際變化趨勢(shì)（見(jiàn)圖1）

圖1 PM2.5研究論文產(chǎn)出變化

科技論文產(chǎn)出的數(shù)量在一定程度上可反映學(xué)科領(lǐng)域科學(xué)研究和發(fā)展的活躍度。2004—2014年間，WoS數(shù)據(jù)庫(kù)中共收錄了7 603篇與PM2.5研究相關(guān)的論文（數(shù)據(jù)庫(kù)更新時(shí)間為2014年12月5日）。從圖1可以看出，國(guó)際上PM2.5研究論文的數(shù)量整體呈波動(dòng)上升態(tài)勢(shì)（由于數(shù)據(jù)庫(kù)更新的滯后性，2014年數(shù)據(jù)不全，僅供參考）。其中，2004—2005年，論文數(shù)量均相對(duì)較少，基本在390篇/年左右，可稱之為第一階段；此后，從2006年（當(dāng)年論文數(shù)量迅速增至507篇）開(kāi)始，論文數(shù)量大幅度上升，至2013年達(dá)到最高峰1 031篇，可稱之為第二階段。在第二階段中，論文數(shù)量的變化又可分為兩種情況：2006—2009年間，論文數(shù)量均呈穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，每年論文數(shù)量均較前一年有所增長(zhǎng)；2010—2014年間，論文數(shù)量的變化呈波動(dòng)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，例如2010年的論文數(shù)量明顯少于2009年，2012年的論文數(shù)量與2011年相比，增長(zhǎng)幅度不顯著。

2 PM2.5國(guó)際研究力量的時(shí)空分布

2.1 研究PM 2.5的主要國(guó)家

按全部論文著者各自所屬國(guó)家（下同）的分析表明，全球研究PM2.5較多的國(guó)家或地區(qū)主要有美國(guó)、中國(guó)、加拿大、意大利、德國(guó)、英國(guó)、西班牙、中國(guó)臺(tái)灣、印度、韓國(guó)、日本、法國(guó)、希臘、荷蘭、芬蘭等，發(fā)文量約占論文總數(shù)的90%。其中，美國(guó)在該領(lǐng)域始終居全球之首，占居主導(dǎo)地位，其論文數(shù)量為3 286篇，占所有國(guó)家論文總和的30.39%；中國(guó)論文數(shù)量為1 296篇，占該領(lǐng)域論文總量的11.99%，位居第2。其后為加拿大、意大利、德國(guó)等，發(fā)文量占全部論文的比例均在4%以下?？梢?jiàn)，中美兩國(guó)在該領(lǐng)域的研究比較活躍，其科研能力也比較強(qiáng)。另外，從論文的年均增長(zhǎng)率來(lái)看，在排名前10位的國(guó)家中（見(jiàn)表1），印度、中國(guó)的增幅最大，分別為47.61%和23.41%，說(shuō)明近年來(lái)發(fā)展中國(guó)家對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)已經(jīng)增強(qiáng)。

表1 PM 2.5研究論文產(chǎn)出量排名前1 0位的國(guó)家或地區(qū)

2.2 主要研究機(jī)構(gòu)

按全部論文著者所屬研究機(jī)構(gòu)的分析表明，全球前50個(gè)機(jī)構(gòu)的論文之和占PM2.5研究領(lǐng)域論文總量的75%左右，說(shuō)明這些機(jī)構(gòu)是該研究領(lǐng)域的核心力量。而在這50個(gè)機(jī)構(gòu)中，排名前10位的機(jī)構(gòu)發(fā)文量均在100篇以上（見(jiàn)表2），其中8個(gè)機(jī)構(gòu)屬于美國(guó)，2個(gè)屬于中國(guó)。其中，中國(guó)科學(xué)院和美國(guó)環(huán)境保護(hù)局的論文數(shù)量均超過(guò)了400篇，約占全部論文量的2%，居機(jī)構(gòu)前2位。但從論文的年均增長(zhǎng)率來(lái)看，加利福尼亞大學(xué)伯克利分校明顯高于其他各機(jī)構(gòu)，其論文數(shù)量呈逐年大幅度上升趨勢(shì)，年均增長(zhǎng)率超過(guò)62%，位居各機(jī)構(gòu)之首；其次為中國(guó)科學(xué)院，年均增長(zhǎng)率為30.02%。而發(fā)文量列第2位的美國(guó)環(huán)境保護(hù)局的論文年均增長(zhǎng)率僅為6.48%，說(shuō)明其在該領(lǐng)域的論文產(chǎn)出一直在小幅度穩(wěn)步增長(zhǎng)。整體而言，2004—2014年間，主要機(jī)構(gòu)PM2.5研究論文的數(shù)量整體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。

表2 PM 2.5研究論文產(chǎn)出量排名前1 0位的機(jī)構(gòu)

3 PM2.5熱點(diǎn)研究領(lǐng)域

3.1 PM 2.5研究學(xué)科分布特點(diǎn)

根據(jù)ISI數(shù)據(jù)庫(kù)的學(xué)科分類，并按論文量多少依次統(tǒng)計(jì)了PM2.5研究中所涉及的前20個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，主要包括：環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)，氣象學(xué)和大氣科學(xué)，工程學(xué)，公眾、環(huán)境和職業(yè)健康，毒理學(xué)，化學(xué)，建筑與建筑技術(shù)，科學(xué)與技術(shù)，能源與燃料，地質(zhì)學(xué)，呼吸系統(tǒng)，水資源，農(nóng)業(yè)，一般內(nèi)科，心血管系統(tǒng)與心臟病學(xué)，核科學(xué)與技術(shù)，物理學(xué)，生物化學(xué)與分子生物學(xué)，材料科學(xué)及數(shù)學(xué)。從各學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)文量來(lái)看，發(fā)文量最多的是環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)，共計(jì)發(fā)文4 789篇，大約占論文總量的36.25%；氣象學(xué)和大氣科學(xué)居第二，約占論文總量的22.02%；第三是公眾、環(huán)境和職業(yè)健康，毒理學(xué)，化學(xué)，約占論文總量的17.17%；第四為工程學(xué)，約占論文總量的10.07%。而從各學(xué)科領(lǐng)域論文的被引用情況來(lái)看，最受關(guān)注的是一般內(nèi)科和呼吸系統(tǒng)，其次是心血管系統(tǒng)與心臟病學(xué)，毒理學(xué)，公眾、環(huán)境和職業(yè)健康。這說(shuō)明，近年來(lái)PM2.5所導(dǎo)致的環(huán)境污染問(wèn)題及由此導(dǎo)致的對(duì)人體健康的影響引起了人們的高度重視。

3.2 PM 2.5研究論文的關(guān)鍵詞詞頻分布和研究熱點(diǎn)時(shí)序變化

關(guān)鍵詞是論文核心內(nèi)容的直接體現(xiàn)。通過(guò)對(duì)論文關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計(jì)，可以從微觀的角度分析學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展的現(xiàn)狀、熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。本文采用TDA分析軟件，對(duì)2004—2014年間PM2.5研究論文的關(guān)鍵詞詞頻進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，其中出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞有PM2.5、顆粒物、空氣污染、PM10、源解析、空氣質(zhì)量、氣溶膠、多環(huán)芳烴、碳元素、有機(jī)碳、臭氧、流行病、交通、哮喘、化學(xué)成分、死亡、黑碳、個(gè)人暴露、超微粒子及金屬（見(jiàn)圖2）。位居前3位的關(guān)鍵詞是PM2.5、顆粒物、空氣污染，針對(duì)這些詞的論文量分別占論文總量的16.30%、11.84%和9.21%。

另外，從PM2.5研究熱點(diǎn)的時(shí)序變化來(lái)看，2004—2014年間，最受關(guān)注的主題是PM2.5，其次是顆粒物和空氣污染，關(guān)注程度呈逐年增加的趨勢(shì)。但在近3年（2012—2014年）還對(duì)臭氧、死亡率、流行病及黑碳等主題有較多的關(guān)注。而氣溶膠、碳元素、有機(jī)碳和多環(huán)芳烴總體受關(guān)注程度相對(duì)較弱，其隨時(shí)間變化不明顯。

圖2 2004—2014年間PM2.5研究論文的關(guān)鍵詞詞頻分布

3.3 PM 2.5與相關(guān)研究領(lǐng)域解析

通過(guò)對(duì)2004—2014年間PM2.5研究論文的統(tǒng)計(jì)和被引用情況的分析，10年間PM2.5的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域大致可歸納為以下幾方面。

3.3.1 PM 2.5的基本特征及形成機(jī)制研究經(jīng)統(tǒng)計(jì)，關(guān)于這方面的研究主要包括PM2.5化學(xué)成分的研究，如有機(jī)碳、金屬元素、碳元素、多環(huán)芳烴等；主要來(lái)源的研究，如燃煤與燃?xì)饣蛉加团欧诺暮谔技盁焿m、交通工具排放的尾氣、氣溶膠等。但從研究結(jié)果來(lái)看，目前對(duì)于大氣顆粒物的來(lái)源和形成機(jī)制，研究者還沒(méi)有得出完全一致的結(jié)論。近年來(lái)隨著監(jiān)測(cè)手段的進(jìn)步，關(guān)于PM2.5的觀測(cè)特征以及成分和來(lái)源分析的研究越來(lái)越多，而且研究結(jié)果不盡相同。

3.3.2 PM 2.5對(duì)環(huán)境影響的研究較多關(guān)注的是PM2.5造成的空氣污染、空氣質(zhì)量及大氣能見(jiàn)度的降低等環(huán)境問(wèn)題。如有研究指出：引起大氣環(huán)境質(zhì)量下降的首要污染物是可吸入顆粒物（空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑為0.1～10μm）［1］，其中粒徑在2.5μm以下的細(xì)顆粒物質(zhì)（即PM2.5）尤甚，其不僅能夠通過(guò)消光作用降低大氣能見(jiàn)度，而且由于它在大氣中的傳輸距離遠(yuǎn)、停留時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)大氣質(zhì)量有重要的影響。

3.3.3 PM 2.5對(duì)人體健康危害的研究重點(diǎn)關(guān)注的是PM2.5與個(gè)人暴露、人體流行病學(xué)、哮喘及死亡率之間的相關(guān)性。具體而言，主要涉及兩個(gè)方面的研究，一是PM2.5的流行病學(xué)研究及致病機(jī)制（毒理學(xué)）研究；二是PM2.5引發(fā)的主要疾病研究，如呼吸系統(tǒng)疾?。ㄈ缦?、心腦血管疾病等。

4 討論

（1）近10年，國(guó)際PM2.5研究論文的數(shù)量整體呈波動(dòng)上升態(tài)勢(shì)，年均增長(zhǎng)率達(dá)10.39%，但各年度增長(zhǎng)率有一定差異。2010年之前，論文數(shù)量年增長(zhǎng)率均在10%以下，2011年之后，這一比例均在11%以上。

（2）美國(guó)和中國(guó)是PM2.5研究領(lǐng)域主要的論文產(chǎn)出國(guó)，在該領(lǐng)域具有非常大的相對(duì)優(yōu)勢(shì)。特別是美國(guó)，其發(fā)文量是中國(guó)的2.5倍。近3年（2012—2014年），印度、中國(guó)和巴西在該領(lǐng)域的研究日趨活躍，其論文數(shù)量分別約占到全部論文總量的54.85%、48.61%和47.29%，均高于其他國(guó)家。說(shuō)明發(fā)展中國(guó)家雖然PM2.5研究起步晚，但發(fā)展比較快。

（3）PM2.5研究最為關(guān)注的學(xué)科領(lǐng)域是環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)，氣象學(xué)和大氣科學(xué)，公眾、環(huán)境和職業(yè)健康；重點(diǎn)研究的方向是以PM2.5為主的顆粒物對(duì)空氣造成的污染、PM2.5的化學(xué)成分以及其主要來(lái)源分析、PM2.5對(duì)環(huán)境和人體健康的影響。特別是近3年來(lái)，有關(guān)PM2.5與死亡率、流行病學(xué)的關(guān)系等的研究也有較多報(bào)道。如美國(guó)環(huán)境保護(hù)局進(jìn)行的兩項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究表明，總死亡率與心肺疾病死亡率的上升幅度和大氣中PM2.5濃度水平升高有關(guān)。Goldberg等［2］關(guān)于加拿大蒙特利爾市和魁北克大氣污染與疾病死亡率的關(guān)系研究中表明，PM2.5每增加1個(gè)IQR，呼吸系統(tǒng)疾病死亡率便上升9.03%。Elena B等曾對(duì)歐洲23個(gè)城市（涵蓋3 600萬(wàn)人口）圍繞長(zhǎng)期接觸PM2.5對(duì)心肺疾病死亡率、肺癌死亡率和總死亡率的影響進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果PM2.5質(zhì)量濃度降至20μg/m3，可以減少11 375個(gè)過(guò)早死亡案例（其中包括8 053個(gè)心肺疾病死亡案例和1 286個(gè)肺癌死亡案例），如果降至15μg/m3，可以減少16 926個(gè)過(guò)早死亡案例（其中包括11 612個(gè)心肺疾病死亡案例和1 901個(gè)肺癌死亡案例），而且PM2.5濃度下降越多，平均每年死亡案例減少的數(shù)量就越多。近年來(lái)，中國(guó)一些大城市也陸續(xù)開(kāi)展了PM2.5與人體健康的效應(yīng)關(guān)系研究。在沈陽(yáng)市和廣州市的研究發(fā)現(xiàn)，PM2.5污染與人群總死亡率、呼吸系統(tǒng)疾病及心血管系統(tǒng)疾病死亡率均呈正相關(guān)（P＜0.05），在65歲以上的老年人群和女性人群中更為明顯。Haidong Kan等［3］關(guān)于上海市顆粒物對(duì)死亡率的影響關(guān)系研究結(jié)果表明，PM2.5與全因死亡率、心肺疾病和呼吸疾病的死亡率有明顯關(guān)系（P＜0.05），且當(dāng)△PM2.5每增加10μg/m3時(shí)，日死亡人數(shù)增率分別是：全因死亡率0.36%、心肺疾病死亡率0.41%、呼吸疾病死亡率0.95%。趙柯等的研究表明：西安市大氣PM2.5污染與人群總死亡率、呼吸系統(tǒng)疾病及心血管系統(tǒng)疾病死亡率均呈正相關(guān)（P＜0.05）。

以上研究表明，PM2.5是引起大氣環(huán)境質(zhì)量下降的首要污染物，對(duì)人體健康（特別是在呼吸系統(tǒng)和心腦血管方面）會(huì)造成極大危害。對(duì)PM2.5的關(guān)注和研究已經(jīng)受到全世界各國(guó)不同程度的重視。

［1］崔蓉，郭新彪，鄧芙蓉，等.北京市采暖期PM2.5與PM10污染特征分析［J］.中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2008，18（8）：1505-1508.

［2］Goldberg M S，Burnett R T，Bailar J C，et al.The association between daily mortality and ambient air particle pollution in Montreal，Quebec 1.Nonaccidental mortality［J］.Environmental Research，2001，86（1）：12-25.

［3］Haidong Kan，Stephanie J London，Guohai Chen，et al.Differentiating the effects of fine and coarse particles on daily mortality in Shanghai，China［J］.Environment International，2007（33）：376-384.

G420

A

1671-1246（2015）18-0154-03

蘭州市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“PM2.5研究熱點(diǎn)及趨勢(shì)分析——基于Web of Science的文獻(xiàn)計(jì)量分析”（2013-3-80）