曹永強, 朱明明

(遼寧師范大學 城市與環(huán)境學院,遼寧 大連 116029)

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近20年來我國空氣污染研究熱點與趨勢的文獻計量分析

曹永強, 朱明明

(遼寧師范大學 城市與環(huán)境學院,遼寧 大連 116029)

以CNKI中國學術(shù)期刊

空氣污染;關鍵詞;文獻計量;研究熱點

隨著我國城市工業(yè)化、市場化的加速發(fā)展,國內(nèi)產(chǎn)生了區(qū)域性的大規(guī)?？諝馕廴?全球性的空氣污染情況也逐漸凸顯,空氣污染已成為21世紀最嚴峻的環(huán)境問題[1]。我國是全世界空氣污染較為嚴重的國家之一。據(jù)統(tǒng)計,在調(diào)查的341個城市中,單就懸浮顆粒物這一項污染物的調(diào)查,就有近64%的城市的平均濃度超過國家空氣質(zhì)量2級標準[2]。因此,如何處理和防治空氣污染帶來的危害已成為當今社會普遍面臨的問題。

當前,由于空氣污染對不同城市的影響程度不同,全國各地已采取相應措施積極應對與控制空氣污染現(xiàn)象并提出了有效的治理方法[3]。2013年李克強總理主持召開了國務院常務會議，就改善我國污染問題部署了空氣污染防治十條措施。2015年8月29日我國重新修訂了《中華人民共和國大氣污染防治法》[4]并于2016年1月1日起施行。這一問題也引起了各領域?qū)＜覍W者的高度重視,并提出了治理和預防方法。如段玉森等[5]利用正交函數(shù)的方法將47個重點城市進行了空氣污染指數(shù)時空劃分,并建立了全國環(huán)保重點城市的空氣污染指數(shù)時空模態(tài)區(qū)域分異體系;任婉俠等[6]利用小波分析法測量了我國特大城市的空氣污染指數(shù),分析解決了空氣污染帶來的環(huán)境問題;王海鵬等[7]利用數(shù)值模擬對蘭州大氣污染進行了模擬預報，以減少空氣污染帶來的負面影響;潘竟虎等[8]通過GIS空間分析,對118個重點城市667個環(huán)境監(jiān)測站的各種空氣污染指標進行了大氣污染指數(shù)的空間格局分析,為大范圍的霧霾預防和控制提供依據(jù)。

近年來,我國關于空氣污染的治理和預防等研究方向的文獻數(shù)量逐漸增多,大多數(shù)是針對某一特定時期、特定區(qū)域的縱向研究,但是對某一時間段內(nèi)空氣污染研究領域的文獻計量方面的研究稀缺。為科學、有效地治理空氣污染帶來的環(huán)境問題,明確未來空氣污染的研究方向,有必要對空氣污染研究現(xiàn)狀進行統(tǒng)計分析。

1 方法與數(shù)據(jù)

1.1 分析方法

文獻計量法是一種以數(shù)學和統(tǒng)計學方法為基礎,借助文獻中提供的各種特征數(shù)據(jù),并以文獻外部特征為研究對象的量化分析方法[9],分析某一學科領域在一段時間內(nèi)的研究內(nèi)容。本文通過對CNKI數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行分析,結(jié)合文獻計量法中共詞聚類分析和戰(zhàn)略坐標系分析，對近20年空氣污染領域的文獻進行全面的計量統(tǒng)計。

首先，借助Bibexcel軟件得到共詞矩陣。為了消除關鍵詞頻次懸殊所造成的影響,利用Ochiia系數(shù)計算得到斯皮爾曼相關矩陣,也被稱為共詞相異矩陣[10],見式(1)。

Ochiia系數(shù)=

(1)

基于得到的相異矩陣,利用Ucinet軟件和Netdraw軟件建立共詞網(wǎng)絡可視圖,從而揭示各個關鍵詞的內(nèi)部關系以及外部聯(lián)系。此外,借助SPSS統(tǒng)計軟件建立聚類分析樹狀圖，便于直觀地對聚類群體進行劃分。最后,通過Excel建立戰(zhàn)略坐標系,通過二維坐標象限的位置分布可得出各聚類群體在某領域的結(jié)構(gòu)分布與地位,以此進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分析[11-12]。

1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

本文數(shù)據(jù)來源于CNKI中國學術(shù)期刊網(wǎng)絡出版總庫的高級檢索中以“空氣污染”為主題詞的核心期刊,檢索時間范圍設定為1996年1月1日—2014年12月31日,剔除重復文獻記錄。數(shù)據(jù)源更新時間為2015年10月10日。

某領域出現(xiàn)頻次較高的關鍵詞可以在很大程度上反映該領域的研究重點與研究趨勢[13]。根據(jù)數(shù)據(jù)收集的結(jié)果,結(jié)合相關文獻對高頻關鍵詞頻次的定義,利用Bibexcel軟件對關鍵詞進行統(tǒng)計,將本文統(tǒng)計頻次大于30次的25個關鍵詞作為本次研究的高頻關鍵詞,并對相同含義的關鍵詞進行合并。

各個高頻關鍵詞的具體頻次見表1。從表中可以看出,近20年的空氣污染研究現(xiàn)狀為:①空氣污染(室內(nèi))和甲醛一直是近20年的研究熱點,說明室內(nèi)裝修產(chǎn)生的污染問題仍是當前空氣污染領域的重點問題;②近年來,空氣質(zhì)量、PM2.5和PM10在空氣污染研究領域發(fā)展速度較快,大氣污染和顆粒物的出現(xiàn)也較為頻繁,這與當前社會環(huán)境問題具有緊密的關聯(lián)性,因此研究較多;③關鍵詞“兒童”出現(xiàn)了56次,通過查閱文獻發(fā)現(xiàn),近年來由于房屋裝修不當?shù)葐栴},造成室內(nèi)空氣污染嚴重,對人類尤其是兒童的身體健康造成極大的危害,因此“兒童”也是空氣污染研究領域的熱點問題;④大氣的主要污染物為二氧化硫、顆粒物等,其造成的環(huán)境問題尤為嚴重,是加強室外空氣污染治理的重點;⑤近年來,城市空氣污染狀況較為嚴重,已成為當今城市環(huán)境亟待解決的首要問題,因此出現(xiàn)頻次較高。

表1 近20年空氣污染領域高頻關鍵詞及詞頻

2 結(jié)果分析

2.1 期刊總體分布情況

2.1.1 期刊數(shù)量分布情況

在CNKI中共檢索出符合條件的核心期刊文獻3 296篇。具體的期刊論文數(shù)量變化趨勢見表2以及如圖1所示。

根據(jù)表2和圖1中數(shù)據(jù)的趨勢變化,分析得到:近20年以“空氣污染”為主題詞的文獻發(fā)布數(shù)量整體呈上升趨勢。1996—2008年關于空氣污染的期刊論文數(shù)量呈逐年上升趨勢,說明空氣污染問題的嚴重性已經(jīng)逐漸受到各領域?qū)＜?、學者的關注。到2008年空氣污染期刊論文的數(shù)量達到13年來的峰值,占近20年的8.04%,說明我國對空氣污染已有一定的認識并且整個領域在國內(nèi)引起了廣泛重視和討論;2009—2014年論文數(shù)量出現(xiàn)波動,先小幅度下降后迅速增長,僅2014年一年的論文數(shù)量就已經(jīng)達到369篇,達到近20年發(fā)文數(shù)量的頂峰,占總發(fā)文量的11.2%。這是由于2010年以來我國空氣污染問題逐漸凸顯,沙塵、霧霾等在全國各地時有出現(xiàn)且污染情況嚴重,伴隨著“十二五”規(guī)劃的初步形成,我國由單一污染因子治理向區(qū)域性、復合性的空氣污染治理方向轉(zhuǎn)型[14]。該階段空氣污染研究領域的理論與方法正處于摸索階段,有關研究的發(fā)文數(shù)量有所波動,2013年以后在全國范圍內(nèi)開啟了較為普遍的空氣污染治理措施[15]。

表2 近20年主題詞為“空氣污染”的核心期刊論文分布情況

圖1 CNKI中近20年主題詞為“空氣污染”的期刊論文數(shù)量分布圖

2.1.2 期刊發(fā)刊機構(gòu)及學科領域分布情況

根據(jù)對CNKI數(shù)據(jù)庫的發(fā)文機構(gòu)和學科領域的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計,結(jié)果如圖2所示。

圖2 發(fā)文機構(gòu)及學科領域分布圖

總體來看,近20年來主題詞為“空氣污染”的研究具有明顯的學科差異,期刊發(fā)文機構(gòu)主要由在環(huán)境、醫(yī)學和氣象領域位于前沿的高等院校和科研機構(gòu)組成,如北京大學在氣象學領域研究位于我國領先水平,其在空氣污染領域發(fā)文數(shù)量達155篇;中國疾病防控中心在預防醫(yī)學與衛(wèi)生學領域位居前列,在空氣污染領域發(fā)文數(shù)量達81篇。以空氣污染為主題詞的學科領域主要有環(huán)境科學與資源利用、預防醫(yī)學與衛(wèi)生學和氣象學等,同時在建筑科學與工程、公路與水路運輸?shù)阮I域也有所涉獵。在環(huán)境科學與資源利用學科領域,期刊發(fā)文數(shù)量達1 866篇，說明空氣污染問題已經(jīng)不再是單純的環(huán)境問題,其影響的范圍較廣,研究領域較寬,因此解決空氣污染問題已經(jīng)成為多個領域的共同目標。

2.1.3 高引論文分布情況

基于上述文獻搜索方法,得到被引次數(shù)前10位文獻的名稱、作者、文獻來源及被引次數(shù),統(tǒng)計結(jié)果見表3。

表3 以“空氣污染”為主題詞的前10位高引論文分布情況

續(xù)表3

從整體上看,被引次數(shù)較多的文獻大多研究的是近年來較為突出的空氣污染問題,如霧霾、PM2.5、PM10等;從文獻名稱來看,研究區(qū)域大多限定在中國經(jīng)濟發(fā)展較好的幾大著名城市,說明這些地區(qū)空氣污染問題較突出,并引起了廣泛關注;從發(fā)文作者來看,對此領域較為關注的專家有吳兌、吳國平、毛節(jié)泰、李成才等;從文獻來源看,中國環(huán)境科學在此領域發(fā)文質(zhì)量較高,引用次數(shù)最高。

2.2 期刊的文獻計量分析

2.2.1 可視化分析

前文的25個關鍵詞在某種程度上代表了空氣污染研究領域的研究方向,根據(jù)出現(xiàn)頻次由高到低的順序,對這些高頻關鍵詞進行共詞分析,形成25×25的共詞矩陣,主對角線上的數(shù)據(jù)為該詞出現(xiàn)的頻次,其余的數(shù)據(jù)表示兩個關鍵詞共同出現(xiàn)在同一篇論文中的次數(shù)。為了消除各個關鍵詞頻次間的差異,對共詞矩陣進行距離相關性分析,結(jié)合式(1)得到各關鍵詞的相異矩陣,見表4。

為了更為直觀地呈現(xiàn)各關鍵詞在空氣污染領域的地位以及關鍵詞兩兩之間的相關關系,通過Ucinet軟件對數(shù)據(jù)進行處理，形成.##h文件,再利用Netdraw軟件繪制共詞網(wǎng)絡,來觀察這些關鍵詞內(nèi)部和外部之間的關系,從而分析關鍵詞所代表的研究主題內(nèi)容,得到的共詞網(wǎng)絡可視圖如圖3所示。

表4 近20年高頻關鍵詞相異矩陣(部分)

圖3 高頻關鍵詞共詞網(wǎng)絡可視圖

由圖3可知：空氣污染(室內(nèi))、空氣質(zhì)量、大氣污染等關鍵詞的連接節(jié)點較大、與其連線的關鍵詞數(shù)量較多且多位于可視圖的中心。說明這些關鍵詞在研究空氣污染的文獻中出現(xiàn)的頻次較高,也是近20年空氣污染方向研究的重點;衛(wèi)生調(diào)查和空氣污染(室內(nèi))、甲醛和空氣污染(室內(nèi))、衛(wèi)生調(diào)查和甲醛、可吸入顆粒物和細顆粒物、細顆粒物和灰霾等,這些關鍵詞兩兩之間的連線較粗,說明這幾組兩兩相接的關鍵詞在期刊文獻中共同出現(xiàn)的頻次較高,相互之間的聯(lián)系較多;多環(huán)芳烴、氣候變化等關鍵詞位于可視圖的邊緣,節(jié)點小且連線細而少,說明在文獻中出現(xiàn)的幾率較小,現(xiàn)階段不作為空氣污染領域研究的重點。

2.2.2 聚類分析

聚類分析是通過計算各類之間的距離作為可否劃分為同一類別的依據(jù),距離相近的關鍵詞歸為一類。利用SPSS中系統(tǒng)聚類的模塊功能對25個關鍵詞的斯皮爾曼相異矩陣進行系統(tǒng)聚類分析,選擇繪制樹狀圖并定義度量標準為卡方度量,生成的聚類分析樹狀圖如圖4所示,其中橫軸代表的是組間相關性。從圖4中的聚類結(jié)果來看,大致可將頻次大于30次的25個關鍵詞分為4個聚類群體。

各聚類中所包含的具體關鍵詞詳見表5。由表可知：第1聚類群體為室內(nèi)裝修引起的空氣污染衛(wèi)生調(diào)查研究,既有室內(nèi)的空氣污染,也有甲醛、苯等室內(nèi)裝修產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物,均是空氣污染分支中室內(nèi)的部分;第2聚類群體為近年來新興且污染較為嚴重的一些污染物,如PM2.5、PM10、二氧化硫等,這些影響因素與大氣污染的關系屬于空氣污染分支中的大氣污染物;第3聚類群體為室內(nèi)空氣和污染,是室內(nèi)與空氣污染間接相關的一個分支;第4聚類群體為大氣環(huán)境污染監(jiān)測以及城市污染狀況的研究內(nèi)容,包括大氣質(zhì)量監(jiān)測時常見的顆粒物、空氣質(zhì)量,以及近年來重點研究的氣候變化和環(huán)境問題。

為進一步驗證上述聚類分析結(jié)果的真實、可靠性,可通過建立戰(zhàn)略坐標系來分析。在Excel中繪制戰(zhàn)略坐標圖,橫坐標為向心度,表示各聚類之間的緊密程度,橫坐標對應的值越大則不同聚類間的緊密程度越高;縱坐標為密度,表示同聚類內(nèi)各關鍵詞的緊密程度,縱坐標軸對應的值越大則同一聚類內(nèi)部各個關鍵詞的緊密程度越高[16]。通過共詞矩陣的數(shù)據(jù)值, 分別計算每一聚類群體的向心度和密度值,具體結(jié)果如圖5所示。

圖4 聚類分析樹狀圖

表5 聚類群體劃分

圖5 聚類群體的戰(zhàn)略坐標圖

圖5結(jié)果表明：密度最高的為第1聚類群體,說明第1聚類內(nèi)部的關鍵詞與關鍵詞兩兩之間的聯(lián)系較為緊密,在文獻中共同出現(xiàn)的頻次較高;其次為第2聚類群體和第3聚類群體,內(nèi)部關鍵詞之間的聯(lián)系密切程度呈中等偏弱;第4聚類群體包含的關鍵詞數(shù)量雖多但是密度較小,說明兩兩關鍵詞之間聯(lián)系不密切,共同出現(xiàn)的幾率較小。經(jīng)上述結(jié)果驗證,本組密度結(jié)果與相異矩陣所得的結(jié)果基本一致。向心度最高的為第2聚類群體,說明第2聚類群體的各個關鍵詞與其他聚類的關鍵詞聯(lián)系較為緊密,內(nèi)部各關鍵詞整體頻次較高;第1聚類群體和第3聚類群體次之,第4聚類群體的向心度最小，說明與其他聚類關鍵詞聯(lián)系較小,在文獻中不常與其他聚類中的關鍵詞共同出現(xiàn),本組向心度測量結(jié)果與共詞分析網(wǎng)絡結(jié)果大致相同。上述結(jié)果說明，表5的聚類群體劃分結(jié)果較為合理,可以作為分類結(jié)果進行研究。

3 結(jié) 語

1)從期刊總體分布來看,近20年以“空氣污染”為主題詞的文獻發(fā)布數(shù)量經(jīng)歷了從升到降再到升共3個階段,2014年發(fā)文量達到近20年最高,發(fā)文機構(gòu)多集中于高等院校和國家設立的單位機構(gòu),分布的學科領域也較為廣泛,說明空氣污染問題在近年來受到了一定程度的關注。

2)通過對高頻關鍵詞統(tǒng)計和高引文分布情況的分析來看,近年來空氣污染領域的研究熱點為霧霾、PM2.5、PM10等較為普遍的污染問題。說明面對當前空氣污染問題,我國的專家、學者在最短時間內(nèi)給予了回應,并提出了自己的建議和解決方法。

3)從文獻計量分析結(jié)果來看,我國空氣污染領域的研究熱點可分室內(nèi)空氣污染和大氣污染兩大類,并由這兩大類分為室內(nèi)空氣污染監(jiān)控、室內(nèi)空氣、大氣污染監(jiān)測與防控、大氣污染物4類聚類群體。

4)本文選取了近20年詞頻大于30次的前25個高頻關鍵詞進行文獻計量分析。從整體研究結(jié)果來看,我國空氣污染問題形勢嚴峻,且國內(nèi)空氣污染方面的文獻數(shù)量較少,重視程度、研究程度遠不能解決當前污染問題。建議相關專家、學者多重視此領域的研究。

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(責任編輯:張陵)

Bibliometric Analysis of Research Hotspot and Trend about Air Pollution in Recent Twenty Years in China

CAO Yongqiang, ZHU Mingming

(School of Urban Planning and Environmental Science, Liaoning Normal University, Dalian 116029, China)

In this paper, taking CNKI China Academic Journal Network Publishing Database as data source, combined with the multi-dimensional statistical analysis of SPSS software and the co-word cluster analysis of Bibexcel, Ucinet and Netdraw tools, the literatures with the subject heading air pollution from 1996 to 2014 were statistically analyzed to explore the correlation among high-frequency keywords. In order to reliably analyze the research hotspot and trend about air pollution in recent twenty years, and clear the key research directions in the field of air pollution, the clustering results were verified by the strategic coordinate system established with Excel, which would afford some support for the research on air pollution in our country.

air pollution; keywords; bibliometric analysis;research hotspot

2016-04-11

國家自然科學基金項目(51279072)。

曹永強(1972—),男,內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)人,教授,博士,主要從事水文水資源研究。E-mail:caoyongqiang@lnnu.edu.cn。

10.3969/j.issn.1002-5634.2016.03.015

TV213.4；G353.1

A

1002-5634(2016)03-0076-06

I中國學術(shù)期刊網(wǎng)絡出版總庫1996—2014年的相關論文為基礎數(shù)據(jù),采用共詞聚類分析和多尺度分析相結(jié)合的文獻計量方法,分析近20 年來“空氣污染”領域的研究概況以及研究熱點。該項研究在一定程度上可為未來空氣污染的研究熱點與方向提供依據(jù)。

總庫為數(shù)據(jù)源,結(jié)合Bibexcel、Ucinet和Netdraw等工具下的共詞聚類分析以及SPSS軟件下的多尺度分析,對1996—2014年主題詞為“空氣污染”的文獻進行計量分析,探究高頻關鍵詞之間的關聯(lián)性。最后結(jié)合Excel建立戰(zhàn)略坐標系對聚類結(jié)果加以驗證,以期可靠地分析我國近20年來空氣污染領域的研究趨勢及研究熱點,明確空氣污染領域在未來幾年的重點研究方向,為我國空氣污染的研究工作提供可靠支持。