基于CiteSpace的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究進(jìn)展

余 欣,余瑞林,*,孫松峰,鄧偉平

1 華中師范大學(xué) 地理過(guò)程分析與模擬湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢 430079 2 建德市林業(yè)總場(chǎng), 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(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展。伴隨著生態(tài)環(huán)境惡化問(wèn)題的出現(xiàn),認(rèn)識(shí)和解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越受到重視,1990年美國(guó)環(huán)保局在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)專題討論會(huì)上正式提出生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的概念[1],生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)由此應(yīng)運(yùn)而生。據(jù)美國(guó)環(huán)保局定義,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是評(píng)估環(huán)境因暴露于一個(gè)或多個(gè)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(guò)程,尤其關(guān)注人類干擾對(duì)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(xiǎn)評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)基本框架改編而來(lái)[4],可以評(píng)價(jià)環(huán)境事件或人類生產(chǎn)生活活動(dòng)對(duì)動(dòng)植物及生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面作用的大小和概率[5]。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是收集、整理、表達(dá)科學(xué)信息以服務(wù)于管理決策的過(guò)程[6],可以幫助環(huán)境管理部門(mén)了解和預(yù)測(cè)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(lái)看,國(guó)內(nèi)外對(duì)綠色生態(tài)發(fā)展都給予高度重視,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究有助于推動(dòng)全球可持續(xù)發(fā)展,因而有必要對(duì)中外生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究進(jìn)行系統(tǒng)性梳理,厘清生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的整體框架及演進(jìn)脈絡(luò),以期客觀、科學(xué)地把握生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域發(fā)展方向和發(fā)展趨勢(shì),指明發(fā)展路徑。另一方面,我國(guó)國(guó)內(nèi)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究起步較晚,與國(guó)外研究存在差異,需從國(guó)內(nèi)外比較研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),這將有助于為我國(guó)學(xué)者剖析生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究現(xiàn)狀及開(kāi)拓新的研究前沿提供理論參考和借鑒,并在認(rèn)識(shí)環(huán)境問(wèn)題、分析環(huán)境問(wèn)題、解決環(huán)境問(wèn)題的實(shí)踐中起到巨大作用。

本文采用科學(xué)計(jì)量方法,運(yùn)用可視化知識(shí)圖譜繪制軟件 CitespaceⅤ,對(duì)Web of Science(WOS)和中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)(CNKI)中關(guān)于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析,分析生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的知識(shí)基礎(chǔ)、研究主題和研究前沿,明確國(guó)內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的演化路徑和發(fā)展趨勢(shì)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)處理

1.1 研究方法

信息化社會(huì)帶來(lái)數(shù)據(jù)分析的變革與進(jìn)步,科學(xué)知識(shí)圖譜是分析文獻(xiàn)的重要工具?？茖W(xué)知識(shí)圖譜是一種通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘、科學(xué)計(jì)量、信息分析以及圖形繪制等多種手段,對(duì)某一研究領(lǐng)域進(jìn)行可視化分析的方法[7]。目前的知識(shí)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(shí)內(nèi)容為基礎(chǔ),根據(jù)計(jì)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(lái)源

為了獲取精準(zhǔn)且高質(zhì)量的文獻(xiàn),在CNKI中,將中文核心期刊要目總覽、中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)及中文社會(huì)科學(xué)引文索引中的文獻(xiàn)定義為“高質(zhì)量文獻(xiàn)”,將檢索條件設(shè)置為“關(guān)鍵詞=(‘生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)’)或關(guān)鍵詞=(‘生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)’且‘評(píng)價(jià)’)”。在WOS核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)中,檢索條件設(shè)置為“AK=ecological risk assessment OR KP=ecological risk assessment”。為更好地對(duì)比國(guó)內(nèi)外研究異同,在WOS中將國(guó)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(guó)內(nèi)學(xué)者的文獻(xiàn),將其與CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)合并,為國(guó)內(nèi)研究成果；剔除國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)的WOS數(shù)據(jù)即為國(guó)外研究成果。

(1)進(jìn)行文獻(xiàn)數(shù)量分析時(shí),為更科學(xué)客觀地獲知領(lǐng)域發(fā)展概況,以美國(guó)環(huán)保局正式提出生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的概念年份為起始年份,取時(shí)間跨度為1990—2020年的1791篇國(guó)內(nèi)高質(zhì)量文獻(xiàn)和2011篇國(guó)外高質(zhì)量文獻(xiàn)。

(2)在可視化分析中,需以關(guān)鍵詞為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析,由于受WOS核心文集數(shù)據(jù)庫(kù)全數(shù)據(jù)獲取限制,最早的時(shí)間節(jié)點(diǎn)限定為2005年,因而取時(shí)間跨度為2005—2020年的國(guó)內(nèi)高質(zhì)量文獻(xiàn)和國(guó)外高質(zhì)量文獻(xiàn),經(jīng)過(guò)人工篩選、去重等步驟去除無(wú)效論文后,最終獲得1763篇國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)和1727篇國(guó)外文獻(xiàn)。因可視化數(shù)據(jù)識(shí)別處理需要,故將國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中的WOS數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)的英文關(guān)鍵詞全部轉(zhuǎn)化為中文后進(jìn)行可視化分析。

進(jìn)行可視化數(shù)據(jù)處理時(shí),在時(shí)區(qū)分割選項(xiàng)下,設(shè)定跨度時(shí)間是2005—2020年,時(shí)間切片為一年,術(shù)語(yǔ)來(lái)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(xiàng)保留默認(rèn)設(shè)置。

2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究概況

2.1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基本流程

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

兩份文件指出,問(wèn)題制定、分析、風(fēng)險(xiǎn)表征是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的三階段,這基本成為了未來(lái)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究范式。在問(wèn)題制定中,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估人員評(píng)估目標(biāo),選擇需要評(píng)價(jià)的環(huán)境要素,并制定分析計(jì)劃；在分析階段,評(píng)估人員評(píng)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(xiǎn)表征,評(píng)估人員通過(guò)綜合暴露和應(yīng)激反應(yīng)情況來(lái)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn),通過(guò)討論證據(jù)和確定生態(tài)逆境來(lái)描述風(fēng)險(xiǎn),并形成報(bào)告[10]。如下圖所示。

圖1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架[10]Fig.1 The ecological risk assessment framework

2.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究文獻(xiàn)數(shù)量時(shí)間分布概況

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

從國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)發(fā)表的年度分布來(lái)看,文獻(xiàn)數(shù)量整體變化趨勢(shì)為先平穩(wěn)緩慢增加后快速增加。第一篇將“生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)”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(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法、現(xiàn)狀簡(jiǎn)述為主要內(nèi)容,詳細(xì)介紹了人體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法并予以舉例,指出國(guó)外環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)已由人體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[11]。

由圖可知,在2005年以前,國(guó)內(nèi)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)成果寥寥,每年的文獻(xiàn)數(shù)量在7篇及以下,而2005年開(kāi)始達(dá)到12篇及以上,并在2008、2011、2015、2018年有相對(duì)明顯的增長(zhǎng),近3年呈爆炸性增長(zhǎng),每年數(shù)量均在200篇以上。在我國(guó)科學(xué)發(fā)展觀及“美麗中國(guó)”的指引下,國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域的關(guān)注和重視不斷加強(qiáng),相關(guān)政策也成為了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的導(dǎo)向標(biāo)。

從國(guó)外文獻(xiàn)發(fā)表情況來(lái)看,國(guó)外文獻(xiàn)數(shù)量增加速度先慢后快,呈現(xiàn)指數(shù)型的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。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(xiǎn)評(píng)價(jià)納入關(guān)鍵詞的文章發(fā)表于1991年,該文評(píng)估了不同臭氧濃度中樹(shù)皮甲蟲(chóng)對(duì)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(xiàn)數(shù)量在2000—2005年開(kāi)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(guó)環(huán)保局于2017年向公眾發(fā)布生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工具箱,工具箱由評(píng)價(jià)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(guó)環(huán)保局指導(dǎo)文件、數(shù)據(jù)庫(kù)、模型、參考資料和其他相關(guān)資源的鏈接。[13]

比較國(guó)內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)文獻(xiàn)數(shù)量變化及趨勢(shì)預(yù)測(cè),20年間國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)數(shù)量增加趨勢(shì)大體一致,增加速度均為先緩慢后迅速。以2011年為節(jié)點(diǎn),國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)數(shù)量及其增長(zhǎng)幅度開(kāi)始超過(guò)國(guó)外,且預(yù)測(cè)將繼續(xù)超過(guò)國(guó)外文獻(xiàn)?？傮w而言,國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)數(shù)量均自2005年及以后開(kāi)始顯著增長(zhǎng),這與本文可視化分析的起始年份相吻合。從當(dāng)前時(shí)代發(fā)展整體趨勢(shì)來(lái)看,生態(tài)環(huán)境問(wèn)題將日益得到關(guān)注,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究相關(guān)研究文獻(xiàn)數(shù)量將繼續(xù)增長(zhǎng),我國(guó)的研究成果貢獻(xiàn)也將越來(lái)越大。

3 CiteSpace可視化分析結(jié)果

3.1 作者及發(fā)文機(jī)構(gòu)可視化結(jié)果

以“Institution”為節(jié)點(diǎn)類型,以“年”為默認(rèn)切割頻率,對(duì)2005—2020年國(guó)內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究高質(zhì)量文獻(xiàn)的作者和機(jī)構(gòu)進(jìn)行可視化分析,得圖3和圖4。

圖3 國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)作者及機(jī)構(gòu)分布Fig.3 Knowledge mapping of institutions and authors in China

圖4 國(guó)外文獻(xiàn)作者及機(jī)構(gòu)分布Fig.4 Knowledge mapping of institutions and authors abroad

作者及機(jī)構(gòu)合作圖譜顯示,國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)數(shù)量最多的機(jī)構(gòu)為中國(guó)科學(xué)院,為214篇,其次是中國(guó)科學(xué)院大學(xué)84篇、中國(guó)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(xiàn)數(shù)量較多。綜合來(lái)看,國(guó)內(nèi)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究作者及機(jī)構(gòu)集中度高、分散性小,以中國(guó)科學(xué)院為中心,部分高校為主體,合作廣泛,相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和政府機(jī)構(gòu)如中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院、國(guó)家海洋局、中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站等也成為重要組成部分。

國(guó)外文獻(xiàn)數(shù)量最多的機(jī)構(gòu)為美國(guó)環(huán)保護(hù),文獻(xiàn)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(guó)外文獻(xiàn)的合作圖譜顯示,美國(guó)環(huán)境保護(hù)局作為主中心、阿維羅大學(xué)為次中心引領(lǐng)研究,相比國(guó)內(nèi),研究分支相對(duì)更多、分散性較大。綜合來(lái)看,研究機(jī)構(gòu)在全球生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(chǎng)所。

3.2 關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜

3.2.1關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

運(yùn)用CiteSpace可視化軟件,以關(guān)鍵詞為節(jié)點(diǎn),以年為時(shí)間片段,選擇高頻節(jié)點(diǎn)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(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜(圖5和圖6)。節(jié)點(diǎn)越大表明出現(xiàn)的頻次越多,出現(xiàn)的時(shí)間越早,連接線越寬表示相關(guān)度越高。

圖5 國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞圖譜Fig.5 The high frequency keywords of papers in China

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

2005年以來(lái)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(kāi)。將關(guān)鍵詞按照頻次統(tǒng)計(jì),分別列舉了國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中詞頻次數(shù)最高的25項(xiàng)關(guān)鍵詞,這些關(guān)鍵詞涉及了暴露源、環(huán)境等多個(gè)維度,如表1所示。

關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)對(duì)比可知,國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)關(guān)鍵詞超過(guò)半數(shù)相同,頻次超過(guò)100以上的關(guān)鍵詞數(shù)目相同,相對(duì)而言,國(guó)外文獻(xiàn)的研究主題更分散化,領(lǐng)域細(xì)化明顯。國(guó)內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究中出現(xiàn)頻次最高的前2項(xiàng)關(guān)鍵詞一致,分別是“生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)”和“重金屬”,這表明在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域中,重金屬是極為重要的風(fēng)險(xiǎn)元素,一直是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的熱點(diǎn),受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛的關(guān)注。在14個(gè)國(guó)內(nèi)外相同的關(guān)鍵詞上,除卻“多環(huán)芳烴”,國(guó)內(nèi)關(guān)鍵詞均滯后國(guó)外出現(xiàn),但大多國(guó)內(nèi)關(guān)鍵詞頻次高于國(guó)外。在相異的關(guān)鍵詞上,國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)關(guān)注點(diǎn)集中在土地(“土地利用”“農(nóng)田土壤”),特定地區(qū)(“長(zhǎng)江”“太湖”),來(lái)源(“源解析”、“源識(shí)別”)等主題；而國(guó)外文獻(xiàn)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(guó)內(nèi)更為注重研究區(qū)域及來(lái)源分析,而國(guó)外文獻(xiàn)的研究更為注重受體影響及風(fēng)險(xiǎn)處理。國(guó)外高頻關(guān)鍵詞大多首次出現(xiàn)于2005—2007年,而國(guó)內(nèi)關(guān)鍵詞大多出現(xiàn)于2008—2011年；2015年之后,國(guó)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(xiǎn)評(píng)價(jià)研究已構(gòu)建了相對(duì)成熟穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)和內(nèi)容體系,研究熱點(diǎn)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(shí)圖譜網(wǎng)絡(luò)聚類分析

在Citespace操作界面中,節(jié)點(diǎn)類型選擇“Keyword”,時(shí)間間隔為1年,分別對(duì)國(guó)內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究文獻(xiàn)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類可視化分析(圖7、圖8)。

基于關(guān)鍵詞構(gòu)建的國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)知識(shí)圖譜前10個(gè)網(wǎng)絡(luò)聚類分別為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、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(guó)內(nèi)文獻(xiàn)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(guó)外文獻(xiàn)知識(shí)圖譜10個(gè)網(wǎng)絡(luò)聚類包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(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(xiǎn)(ecological risk)。國(guó)外文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞集中在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源、生態(tài)環(huán)境修復(fù)等方面,研究主題相對(duì)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(xì)分較為明顯。綜合而言,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究關(guān)注環(huán)境問(wèn)題對(duì)生物的影響,尤其是有機(jī)化合物和重金屬的污染影響,為此,對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的溯源研究及其實(shí)踐應(yīng)用也是研究的重點(diǎn)。

表1 關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)表(頻次排序前25)

圖7 國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞構(gòu)建的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)聚類Fig.7 Knowledge graph of keywords clustering of papers in China

圖8 國(guó)外文獻(xiàn)關(guān)鍵詞構(gòu)建的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)聚類Fig.8 Knowledge graph of keywords clustering of papers abroad

4 研究熱點(diǎn)與進(jìn)展

4.1 熱點(diǎn)詞突現(xiàn)分析

4.1.1國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)的熱點(diǎn)詞突現(xiàn)分析

構(gòu)建國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)熱點(diǎn)詞突現(xiàn)的可視化圖譜,本文選取前15個(gè)突現(xiàn)關(guān)鍵詞(圖9)。從突現(xiàn)強(qiáng)度來(lái)看,各關(guān)鍵詞差別相對(duì)較小,整體強(qiáng)度較低且較平均化,近年的突現(xiàn)熱點(diǎn)相對(duì)較少,突現(xiàn)詞出現(xiàn)時(shí)間大多集中在2010—2014年間。突現(xiàn)強(qiáng)度最大的熱點(diǎn)詞包括“評(píng)價(jià)”(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(diǎn)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(xiǎn)評(píng)價(jià)研究關(guān)注較高的熱門(mén)領(lǐng)域。從突現(xiàn)詞的時(shí)間跨度來(lái)看,時(shí)間跨度超過(guò)五年的是“評(píng)價(jià)”、“ddt”、“生態(tài)系統(tǒng)”和“水生生物”,這說(shuō)明有機(jī)化合物污染及水生生物研究受到國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界的持續(xù)關(guān)注。

4.1.2國(guó)外文獻(xiàn)的熱點(diǎn)詞突現(xiàn)分析

構(gòu)建國(guó)外文獻(xiàn)熱點(diǎn)詞突現(xiàn)的可視化圖譜,圖10涵蓋了前15個(gè)突現(xiàn)關(guān)鍵詞。從突現(xiàn)強(qiáng)度和時(shí)間來(lái)看,國(guó)外文獻(xiàn)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)突現(xiàn)詞的整體突現(xiàn)強(qiáng)度大,且強(qiáng)度差異較大,強(qiáng)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(qiáng)度最低的為“急性毒性(acute toxicity)”(5.11)。突現(xiàn)詞首次出現(xiàn)的時(shí)間在2005—2018年,時(shí)間分布較均衡。突現(xiàn)時(shí)間持續(xù)到2020年的有五個(gè),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(xiǎn)源研究及空間分布是當(dāng)下國(guó)外研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。從突現(xiàn)詞出現(xiàn)的時(shí)間跨度來(lái)看,國(guó)外的突現(xiàn)詞大多比國(guó)內(nèi)的時(shí)間跨度更長(zhǎng),跨度五年以上的是“生長(zhǎng)(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(guó)內(nèi)文獻(xiàn)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)突現(xiàn)詞圖 Fig.9 Top 15 keywords with the strongest citation bursts of papers in China

圖10 國(guó)外文獻(xiàn)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)突現(xiàn)詞圖 Fig.10 Top 15 keywords with the strongest citation bursts of papers abroad

4.2 時(shí)間分區(qū)與演化路徑分析

4.2.1國(guó)內(nèi)研究熱點(diǎn)及演化路徑

圖11 國(guó)內(nèi)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究時(shí)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(guó)內(nèi)的研究是以農(nóng)業(yè)相關(guān)的環(huán)境問(wèn)題研究為主,多數(shù)研究集中在重金屬及農(nóng)藥的污染評(píng)價(jià)上,多借鑒美國(guó)環(huán)保局發(fā)布的各類質(zhì)量準(zhǔn)則,或與潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)等評(píng)價(jià)方法相結(jié)合[15]進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

(1)農(nóng)業(yè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究。通過(guò)計(jì)算土壤、水域中的有機(jī)氯農(nóng)藥如ddt[16]、hch[17]等濃度水平,從而評(píng)估農(nóng)藥對(duì)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(xiǎn)評(píng)價(jià)研究。重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要集中在土壤及水域的污染評(píng)價(jià)上。水環(huán)境中的重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)對(duì)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(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[22]也是研究關(guān)注的重點(diǎn)。

2010—2015年,國(guó)內(nèi)對(duì)于特定水域的研究越加深入,集中在長(zhǎng)江、太湖、三峽庫(kù)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(xiǎn)評(píng)價(jià)本身向生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)形成機(jī)制原理的探究、生態(tài)修復(fù)等方面拓展；評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用趨向多指數(shù)對(duì)比研究,大量運(yùn)用多種類型的指數(shù)進(jìn)行綜合性科學(xué)評(píng)價(jià)。

(1) 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究。這一階段開(kāi)始注重生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則、指標(biāo)體系的研究,將研究結(jié)果與美國(guó)環(huán)保局的質(zhì)量基準(zhǔn)、中國(guó)國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行比較分析[23],致力于我國(guó)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(xiǎn)源分析。對(duì)源解析和評(píng)價(jià)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(shì)分析等方法[25]的綜合應(yīng)用進(jìn)行源解析,以模擬預(yù)測(cè)[26]、潛在危害指數(shù)[27]、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)[28]等方法得出生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù),更直觀清晰地檢驗(yàn)評(píng)價(jià)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(xiǎn)源和風(fēng)險(xiǎn)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(guó)內(nèi)研究的成果增加,應(yīng)用性和學(xué)科融合性進(jìn)一步加強(qiáng),研究熱點(diǎn)從重金屬進(jìn)一步向有機(jī)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(xiǎn)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(gè)人護(hù)理品[32]、抗生素[33]、殺菌劑[34]等新興污染物及有機(jī)污染物的降解途徑[35]進(jìn)一步受到重視,并關(guān)注空氣污染[36]帶來(lái)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(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)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(duì)植被、動(dòng)物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),尤其是對(duì)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(guó)外研究熱點(diǎn)及演化路徑

圖12 國(guó)外生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)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(guó)外生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究可以分為三個(gè)階段,第一個(gè)階段為2005—2009年,第二個(gè)階段為2010—2015年,第三個(gè)階段為2016—2020年。

第一階段為2005—2009年,這個(gè)階段國(guó)外出現(xiàn)的重點(diǎn)關(guān)鍵詞最多,表明這一時(shí)期是國(guó)外生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的基礎(chǔ)研究時(shí)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(shì),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(kāi)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(yàn)[43]、生物標(biāo)記[44]等方法,在淡水、土壤環(huán)境中,測(cè)試或監(jiān)測(cè)農(nóng)藥、重金屬等壓力源對(duì)于哺乳動(dòng)物[45]、無(wú)脊椎動(dòng)物[46]、植物[47]等的有害影響,重點(diǎn)在水生生物的研究,主要目的是保護(hù)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(xiǎn)評(píng)價(jià)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(dá)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(duì)弱化,重金屬污染評(píng)價(jià)研究受到進(jìn)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(jī)污染物對(duì)生物的危害成為這一時(shí)期的熱點(diǎn)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(xiǎn)評(píng)價(jià)溯源的重點(diǎn)。

(1) 新興有機(jī)污染物。個(gè)人護(hù)理品即生活用品所含的殺菌劑成為重點(diǎn)的研究對(duì)象[52][53],也成為新興有機(jī)污染物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[54]的重要組成部分。對(duì)于陸生生物的關(guān)注增多,從宏觀視角上對(duì)生物多樣性[55]加以重視。

(2) 海洋生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(shí)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(píng)價(jià)多環(huán)芳烴等有機(jī)污染物[57]及重金屬[58]對(duì)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(xiǎn)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(xiǎn)評(píng)價(jià)中,并應(yīng)用于生態(tài)管理也是這一階段乃至未來(lái)的研究方向[60]。

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

(2) 城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。城市成為重要的研究區(qū)域,包括城市道路揚(yáng)塵污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[63]、城市河流與土壤的污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[64],分析城市環(huán)境的污染對(duì)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(shí)踐的應(yīng)用性,以連續(xù)提取法[65]等方法來(lái)分析污染元素,以生物降解[66]、吸附法[67]等方式來(lái)進(jìn)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(duì)國(guó)內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析,探討該領(lǐng)域的知識(shí)演變、發(fā)展脈絡(luò)以及近期研究熱點(diǎn),并對(duì)國(guó)內(nèi)外前沿研究的熱點(diǎn)及路徑進(jìn)行梳理。

(1)從發(fā)文量來(lái)看,1990—2020年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量不斷增加,國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)均呈現(xiàn)指數(shù)型增加態(tài)勢(shì),且國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)數(shù)量增加速度更快,并在2011年超過(guò)國(guó)外文獻(xiàn)量。

(2)從作者及機(jī)構(gòu)發(fā)文來(lái)看,在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域中,以高校和研究機(jī)構(gòu)為主體,國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)均已基本形成了廣泛合作研究的態(tài)勢(shì)；國(guó)內(nèi)研究成果多出自于中國(guó)科學(xué)院,集中度高、分散性小,而國(guó)外研究主體相對(duì)更多樣化、分散化。

(3)關(guān)鍵詞聚類分析可得,國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類前10個(gè)包括生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、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(guó)外10個(gè)聚類為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、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(xiǎn)?？傮w而言,國(guó)內(nèi)外生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究關(guān)注點(diǎn)重合度較高,長(zhǎng)期密切關(guān)注重金屬、有機(jī)化合物、水環(huán)境的污染影響。

(4)熱點(diǎn)詞突現(xiàn)分析表明,國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)的突現(xiàn)詞整體突現(xiàn)強(qiáng)度較低且平均化,重金屬污染是當(dāng)下研究的前沿?zé)狳c(diǎn)；而國(guó)外文獻(xiàn)的突現(xiàn)詞突現(xiàn)強(qiáng)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(jìn)熱點(diǎn)。相較之下,國(guó)外的研究范圍更廣,熱點(diǎn)更分散化。

(5)國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)的演化過(guò)程分析可得,在2010年前國(guó)內(nèi)研究多滯后于國(guó)外,但2010年后同步性高。國(guó)內(nèi)研究起步較晚但發(fā)展迅速,研究熱點(diǎn)從借鑒國(guó)外研究框架、污染元素檢測(cè)研究向自主構(gòu)建綜合性評(píng)價(jià)框架、多元化研究轉(zhuǎn)變；國(guó)外研究隨時(shí)間發(fā)展逐漸弱化毒理學(xué)研究和農(nóng)藥污染研究,熱點(diǎn)向重金屬污染、新興有機(jī)化合物研究轉(zhuǎn)變。國(guó)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(xiǎn)評(píng)價(jià)本身逐漸轉(zhuǎn)向風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生機(jī)制和解決辦法的研究上。但相較之下,國(guó)內(nèi)研究更注重風(fēng)險(xiǎn)源、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究,國(guó)外研究與生物學(xué)聯(lián)系更為緊密,對(duì)新興污染物及生物入侵、氣候變化、轉(zhuǎn)基因等國(guó)際性話題更為重視。

5.2 研究啟示

通過(guò)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的對(duì)比分析,我國(guó)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究還需進(jìn)一步深入探討的方面包括：

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

(2)保持與國(guó)外研究的同步態(tài)勢(shì),并進(jìn)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(guó)際領(lǐng)先的位置,進(jìn)行理論與方法的創(chuàng)新,完善生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,開(kāi)發(fā)相應(yīng)的分析軟件,使生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)化、規(guī)范化,區(qū)域評(píng)估高效化。

(3)強(qiáng)化生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的應(yīng)用屬性,檢驗(yàn)、更新各類質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)的應(yīng)用功能,將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究與管理實(shí)踐密切結(jié)合,著眼于國(guó)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(jì)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中檢驗(yàn)、預(yù)測(cè)健康發(fā)展水平、綠色發(fā)展?jié)摿Φ闹笇?dǎo)性工具。