基于的燃煤电厂与重金属污染相关性文献研究

燃煤电厂在煤炭燃烧过程中产生的金属污染物，通过烟气、气溶胶、飞灰等形式迁移到环境中后难降解、易累积，且通过生物链富集放大产生的危害具隐蔽性和持久性。煤炭是我国的主要一次能源，在严控二氧化硫、氮氧化物的超净排放后，燃煤电厂的金属污染已经成为关注热点[1]。

本研究以代表全球学术权威的Web of Science数据库为基础，使用Citespace软件并结合文献计量学方法作知识图谱可视化分析，来揭示燃煤电厂与金属领域的发展变化、主题热点，为燃煤电厂的金属排放研究和控制管理提供参考和方向[2]。

1 方法与数据

在Web of Science(以下简称WoS)中选择核心合集数据库，输入Coal-fired Power Plants与Metal主题，选择1980—2020年度，获得823篇文献作为研究样本。结合WoS检索分析功能，使用CiteSpace知识图谱软件，对样本数据从文献时间变化(年度分布和热点追踪)、空间分布(国家和机构分析)、高被引文献等方面进行文献可视化分析和综合评估。

2 统计与分析

2.1 文献的时间分布

2.1.1 文献数量的年度分布

文献数量的年度分布统计可反映该领域研究的产生、发展及关注度，有利于总体把握并分段研究。分析823篇样本的年度变化及文献逐年累积率(图1)，可划分为四个阶段：第一阶段是萌芽期(1983—1990年)，1983年起方断续有相关文献统计，数量稀少，内容零散；第二阶段是起步期(1991—2000年)，文献数量开始增加但累积率波动大，研究开始受到关注，研究内容逐步明晰；第三阶段是发展期(2001—2010年)，数量增长，内容丰富起来；第四阶段是积累期(2011—2020年)，文献保持加速增长，视野拓宽，内容深化。近10年发文510篇占38年总量的67.8%，为高增长高产出阶段。

图1 1983—2020年燃煤电厂与金属研究领域WoS数据库论文年发文量及文献累积率

2.1.2 主题和热点随时间变迁情况2.1.2 关键词聚类与大主题演变路径

研究主题的发展态势，可对关键词进行频次统计和聚类分析。将样本数据导入Citespace软件，选择关键词分析，可得650个有效关键词，其中高频关键词Top 10为：heavy metal(重金属)、fly ash(飞灰)、trace element(微量元素)、emission(排放)、metal(金属)、combustion(燃烧)、mercury(汞)、coal(煤)、soil(土壤)、power plant(发电厂)。

Citespace将关键词分成# 0～# 12共13组主题聚类并按时区显示(图2)，可展开为时间线排列(图3)。节点位置表示关键词首次出现时间，节点大小代表出现频次，连线粗细代表共现关系[3]。结合每组词汇的聚类集合，由图2和3可知该领域的大主题演变路径为：1991年关注度提高(金属)；1997年生物有效性(生物累积)；2001年PM2.5(空气粒子)；2002年镉(镉和铅等金属积累)；2003年土壤(污染及富集系数)；2005年飞灰(浸出毒性)、源解析(化学成分)；2007年混燃(固废)、砷(鱼和蚬等)、空气污染(酸雨)；2010年火电厂(煤燃烧和大气汞)、重金属去除(汞和硒等)；2013年CO2捕集(烟气)；2014年生物碳(降解)。

图2 1983—2020年燃煤电厂与金属研究关键词聚类的时区图

图3 1983—2020年燃煤电厂与金属研究共被引聚类时间线图

2.2.2 关键词突现与前沿突发热点转变

Citespace特有的关键词突现侦测功能[4]，可监控文献和引文数量突发增长的前沿热点转变趋势，由软件导出突现性强的11个突现关键词(见表1)，可见2002—2010年的突现研究前沿为大气汞；2009—2015年热点转换为土壤研究(其中2011—2013年着重土壤污染)；在2013—2016年关注烟气(其中2013—2015年多使用溶液吸附方法)；2014—2017年焦点是多环芳烃；2015—2020年水质研究(其中2016—2017年关注的地域是中国，2017—2020年关注的元素是铅)；2018—2020年的最新突发热点切换到有害微量元素、形态。

表1 引用突发最强的前11个关键词序号高突现关键词开始年份结束年份1大气汞土壤污染烟气溶液吸附多环芳烃水体中国铅有害微量元素形态

2.3 文献的空间分布

2.3.1 国家分析

联合国教科文组织的《世界科学报告》、美国《科学与工程指标》及《中国科学技术指标报告》，多以WoS等权威数据库收录的高水平科技论文数量为定量指标之一，来对国家科技和创新实力进行综合评价[5]。使用Cite Space设置Top15国家分类被引聚类(见图4)，可见其中10个是发达国家，分别是美国(USA)、西班牙(SPAIN)、澳大利亚(AUSTRALIA)、加拿大(CANADA)、英国(ENGLAND)、德国(GERMANY)、意大利(ITALY)、日本(JAPAN)、韩国(SOUTH KOREA)、芬兰(FINLAND)；仅中国(CHINA)、印度(INDIA)、土耳其(TURKEY)、马来西亚(MALYSIA)、巴西(BRAZIL)是发展中国家。统计1983—2020年间发文量大于200篇的只有2个国家，分别是中国(236篇)、美国(208篇)，尤其2011—2020年中国的发文数量远超美国，但是代表被引频次的节点大小总体仍小于美国。

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