基于CiteSpace文献计量的微塑料相关研究进展与热点分析

刘璇¹，李桂杰² 刘汉湖^1*，张双圣³

（1.中国矿业大学 环境与测绘学院，江苏 徐州 221116；2.招远市建筑工程质量监督站，山东 招远 265199；3.徐州工程学院 环境工程学院，江苏 徐州 221018)

摘要：微塑料作为新污染物已成为全球研究的热点，引起众多科研工作者的广泛关注。为更好了解微塑料领域的研究现状和发展趋势，采用CiteSpace软件对2000年至2023年间发表的微塑料相关文献进行年发文量、发文作者、发文国家、关键词聚类和突现词分析。结果表明关于微塑料的发文量呈上升趋势并于2017年后快速发展；中国研究者王俊（139篇）和施华宏（98篇）具有较大影响力；人类健康、海洋污染及微塑料的吸附作用是该领域的研究热点；关键词“底栖鱼类”持续突现，或将成为微塑料领域的研究方向。

关键词：微塑料；文献计量分析；CiteSpace；研究热点

微塑料（microplastics）指的是直径小于5毫米的小塑料颗粒^[1]。微塑料的来源主要有两种：一种是初级微塑料，是由工业生产直接制成的微小塑料颗粒；另一种是次级微塑料，是由大型塑料在环境中经过物理、化学或生物过程破碎而形成的^[2]。微塑料的疏水性强，比表面积大，为微生物群落生长提供了理想的附着点，成为致病菌的重要载体^[3]。在迁移过程中，微塑料易吸附并富集环境中的共存污染物，如重金属、有机污染物等，微塑料与持久性有机污染物之间还存在协同效应，会增加了污染物对生物体的毒性^[4]，甚至可以通过食物链进入生物体内，通过氧化应激、神经损伤、内分泌干扰、免疫损伤等机制威胁生物健康^[5]。微塑料污染具有显著的跨界和跨媒介特征，已经成为严重的全球污染问题。

1 数据来源与方法

本文利用Web of Science（WOS）数据库作为数据源，采用了文献计量学分析软件CiteSpace对微塑料的发文量、发文作者、发文国家、关键词等进行深入的统计分析，能够梳理出全球范围内对微塑料的研究现状与未来的发展趋势。

1.1 数据来源

本文研究数据全部来源于2023年1月27日在WOS的Web of Science核心合集数据库检索的文献，检索的主题词为TS=（“microplastic”or“microplastics”）、索引日期为2000-01-01至2023-12-31、文献类型选择Article和Review Article，通过检索共获得16204篇文献。利用CiteSpace（6.1.R6）软件进行去重处理，最终得到文献16204篇，其中Article和Review Article各有14058、2146篇。

1.2 研究方法

本文采用Excel和CiteSpace（6.1.R6）软件对Web of Science核心合集数据库检索的文献进行微塑料现状分析和热点预测。用Excel对近24年（2000-2023年）关于微塑料的文献进行年发文量分析。在CiteSpace（6.1.R6）中设置时间跨度为2000-2023，时间切片为4年，未选择裁剪方式，根据不同的节点类型调整k值后分别对发文作者、机构、国家等进行协作网络分析，对关键词进行共现、聚类和突现词分析以了解微塑料领域的研究热点和发展趋势。

1.3 软件图谱分析

在CiteSpace（6.1.R6）中选择“Node Types”中节点种类进行合作网络图谱分析，时间切片为4年，除k值需根据分析种类调整外，其余为默认设置。可视化图谱左上角N指节点，字体越大越粗则表示此节点发文量越多；E指连线，代表节点间有合作关系，线条越粗表示合作越密切；网络密度Density数据越大表明节点间合作关系越紧密，反之越松散；节点外围有明显紫色圈的节点代表该节点的中介中心性不低于0.1，中介中心性衡量的是一个节点在网络中所有节点对之间最短路径上的中介次数，一般认为中介中心性centrality值大于0.1的节点比较重要，在网络结构中起到桥梁作用^[6]。

2 结果与分析

2.1 年发文量分析

用Excel对文献年发文量进行分析（如图1）可得出，2000年至2023年这24年间关于微塑料的文章发表数量整体呈上升趋势。整个发展时期可以分为三个阶段，2000-2008年为发展初期，每年只有十几篇关于微塑料的文章产出，表明当时对于微塑料的重视程度不高。尽管1972年在海洋中就发现一些微塑料污染物，但是“微塑料(microplastics)”一词则是2004年才正式在文章中出现，自此微塑料污染逐渐成为环境学科热门话题^[7]。2009-2016年为缓慢增长阶段，人们逐渐了解塑料危害，对微塑料的研究逐渐重视。2017-2023年为快速发展阶段，尤其是2020和2021年发表数量激增。

图1 2000-2023年微塑料领域文献年发文量变化趋势

2.2 发文作者分析

在CiteSpace（6.1.R6）中选择“Node Types”为“Author”进行作者合作网络图谱分析，时间切片为4年，k值设置为25，其余为默认设置。在753位研究者中，发文量最多的是学者王俊，发文量为139篇，首次发文在2017年。其次发文量较多的是华东师范大学的施华宏，从2016年开始共发文98篇，发文中介中心性最高达到0.25，此外Galgani Francois（0.16）和Lusher Amy L（0.1）两位作者在微塑料研究领域也有很大贡献和影响力。分析得出共有2182条连线，可见学者间有较多合作，但作者合作网络图的网络密度D=0.0077，表明学者合作并不密集没有形成真正的核心区域。

2.3 发文机构分析

用CiteSpace（6.1.R6）软件对发文机构进行可视化分析，运行调整后结果如图2。分析得出共有863个发文机构，俄罗斯科学院是发文较早且中心性较高的机构，发文量最多的机构是中国科学院（817篇），首次发文在2005年。其次为中国科学院大学（409篇）、华东师范大学（255篇）等。虽然发文量最多的是中国机构，但法国海洋开发研究院的中介中心性（0.08）最高说明其影响力相对较大，其次是英国的普利茅斯大学（0.07）、中国科学院（0.06）、美国国家海洋和大气管理局（0.06）等。机构中最大中心性值只有0.08，各国研究机构仍需提高文章质量和影响力^[6]。

图2 机构合作网络图

2.4 发文国家分析

将文献导入CiteSpace（6.1.R6）软件后“Node Types”选择“Country”进行国家可视化图谱分析。由软件分析可得“N=154，E=778”即图中共有154个国家节点和778条连线，可见参与微塑料研究的国家众多，微塑料污染已成为世界污染问题及研究热点。从2000年至2023年，微塑料发文量最多的国家是中国，从2001年开始共发表5554篇相关论文，其次是美国（1730篇）、德国（1215篇）、意大利（1064篇）等国家。美国（0.16）、法国（0.17）、英国（0.2）等国家的中介中心性都不低于0.1，和其他国家相比具有更大的影响力，在网络中起桥梁作用。

2.5 关键词与研究热点分析

2.5.1 关键词共现分析

对文献包含的关键词进行分析，论文发表时间集中在2020-2023年，出现频次较高的关键词有microplastics、pollution、marine environment、particle、ingestion等，关键词“microplastics”出现次数最多，从2012年至2023年共出现3566次，其次是pollution（3154次）、marine environment（2567次）、particle（2055次）等关键词都出现过多次，表明海洋环境的微塑料污染是主要研究方向。本文统计了高频关键词的中介中心性，关键词microplastics不仅出现次数最多，而且中介中心性最大（0.22），其次是marine environment（0.13）、oxidative stress（0.12）、pollution（0.1）等关键词的中介中心性较高，表明学者对这些方向的研究比较多。排除关键词“微塑料”和“污染”，出现频次较高的是“海洋环境、沉积物、积累、摄入”等词，代表研究人员对海洋微塑料污染和生物摄食微塑料方面感兴趣。

2.5.2 研究热点分析

为进一步挖掘微塑料领域的研究热点，依靠CiteSpace（6.1.R6）使用LLR聚类算法对关键词进一步聚类，结果如图3所示，利用模块值（Q值）和平均轮廓值（S值）衡量聚类结果的合理性。共得到10个聚类，结果显示Q=0.5901，S=0.8679，表明聚类结果是可靠的。聚类结果展现了微塑料的研究热点，主要集中在“氧化应激”、“海洋垃圾”、“吸附”、“污水处理厂”、“生物降解”等方向。

图3 关键词聚类网络分析图

通过对聚类结果进行归纳，共得出表1的6大集群，从集群中可以更清楚得到目前的研究现状和研究热点：

（1）微塑料对人体健康的潜在威胁

集群1表明研究者越发关注微塑料对人类健康的潜在威胁，微塑料广泛存在于海鲜、瓶装水等食品中，通过人类饮食摄入体内并对人体造成威胁。目前已经在人体的5大系统中检测到微塑料的存在^[8]，Ragusa等人通过征集34名刚分娩一周且身体健康的女性的母乳样本，发现在75%的样本中都检测到了微塑料，表明微塑料已经进入了人类食物链的一个非常敏感的环节^[9]。

（2）微塑料的提取、识别及定量过程

集群2聚焦不同环境介质中微塑料的采样与分析，侧重于对海洋、地表水、沉积物、污水处理厂和污水污泥中微塑料的提取、识别及定量过程。污水处理厂被视为微塑料污染水生和陆生的点源，大多数污水处理厂微塑料去除率很高，但最终排放到接收水体的微塑料负荷很大，Nandakumar等人^[10]研究了微塑料在污水处理厂中的多样性存在（包括组成、大小、形状和来源），并指出污水处理厂能够去除部分微塑料，但大部分微塑料会通过污水处理厂产生的污泥进入环境。

（3）微塑料的吸附毒害效应

集群3表明研究者已经认识到微塑料有吸附能力，主要研究微塑料吸附环境中的重金属、多环芳烃等污染物质并产生毒害效应的过程。Zong等^[11]发现微塑料主要通过化学方法吸附水中的铜和镉。Sun等^[12]分别将含有微塑料和重金属、仅含微塑料以及不含微塑料和重金属的饵料喂给海马，结果显示摄入微塑料和重金属的海马的存活率上表现较差，其他两组与正常生长的海马无异，表明附着在微塑料上的重金属对海马的生长和生理产生了负面影响，而微塑料本身的影响不显著。

表1 关键词聚类研究热点分类及核心集群列表

2.5.3 突现词分析

利用CiteSpace（6.1.R6）中突现词研究可以预测微塑料的研究热点变化和趋势变化。微塑料领域热点关键词研究主要集中于2010-2019年，“海洋环境”和“塑料垃圾”的突现强度分别是130.42、121.59，突现强度较大，表明塑料垃圾在2012-2019年受到广泛关注，且研究多集中于海洋环境，其中地中海、北海和太平洋是主要的研究区域。

最值得关注的是“底栖鱼类”一词，突现强度虽仅为29.64，但从2016年开始一直突现至今。随着对海洋微塑料研究的不断深入，鱼贝类通常被作为指示器反映水体中微塑料污染的水平和潜在影响，对鱼类进行毒理学研究和生物健康效应调查，可以更好地了解微塑料的环境行为、生态效应以及对人类健康的潜在威胁。

3 总结

通过CiteSpace软件对2000年至2023年间发表的微塑料相关文献进行计量分析，旨在揭示微塑料研究领域的发展趋势和研究热点。研究结果表明：

（1）微塑料领域的发文量总体呈上升趋势，特别是在2017年后增长速度逐渐加快，这说明微塑料作为新型污染物已经引起了全球科研工作者和公众的高度关注，微塑料研究领域正在逐渐成熟；王俊、施华宏等研究人员在微塑料领域非常活跃，中国在该领域的研究活跃度和发文量均居世界前列，其中中国科学院（817篇）是发文量最多的研究机构，英国、美国的出版物具有更强的学术影响力。

（2）关键词共现、聚类分析得出目前微塑料的研究热点主要集中在海洋污染、不同环境介质中微塑料的定量分析、微塑料的吸附毒害效应、微塑料对人体的健康威胁等方向；通过突现词分析发现底栖鱼类受到关注，表明微塑料对海洋生物影响的研究，特别是在评估微塑料对食物链和人类健康影响方面将会是研究的新热点。

（3）经过文献计量分析发现，微塑料污染的研究在海洋环境领域已取得了显著进展，但淡水系统和