摘 要：本文利用 CiteSpace 和 VOSviewer 文獻可視化軟件，分析了 Web of Science 數據庫和 CNKI 數據庫中已發表地下水中氨氮去除相關文獻的發文數量、發文國家及機構、發文作者、載文期刊、關鍵詞和共被引情況，研究了 30 a 來地下水中氨氮污染去除的研究熱點與發展趨勢，結果表明：2000 年之后，地下水氨氮污染去除研究的發文數量不斷增長，中美兩國在該領域的發文更多、聯系更為緊密，近年來在相關政策的推動下，我國在該領域的研究成果明顯增多;中國地質大學是發文量最多的機構。目前研究熱點集中在材料吸附、厭氧氨氧化、硝化反硝化作用等去除方式，研究的污染介質較多關注淺層含水層、潛流帶的地下水，未來應加強新型吸附材料篩選及微生物脫氮等技術的研發。

　　關鍵詞：氨氮;去除;地下水;文獻計量

　　生態環境部 2019 年發布的《中國生態環境統計年報》[1]指出，我國廢水中氨氮排放量為 46.3 萬 t，主要來源有工業污染源、農業污染源、生活污染源和集中式污染治理設施等。近年來，地下水氨氮污染逐漸成為關注重點[2]。根據《中國生態環境狀況公報(2020)》[3]，地下水源監測點位主要超標指標包含氨氮。地下水氨氮污染途徑主要包括土壤包氣帶中氨氮通過淋濾作用滲入至地下水、氨氮污染地表水側向補給地下水造成地下水的氨氮污染[4]，地下水中氨氮主要以離子態的 NH4+與游離態的 NH3 兩種形態存在[5]，影響生態健康和市政給水水質[6-7]，且易被環境中存在的硝化菌轉變為硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮，危害人類身體健康[8- 9]，高濃度的氨氮具有人體非致癌風險[10]。我國“十二五”、“十三五”規劃對氨氮的排放量作了明確的規定[11]，“十四五”規劃提出了氨氮排放量較 2020 年減少 8% 的目標。

　　當前我國出臺的《地下水質量標準(GB/T 14848—2017)》[12]規定地下水 IV 類水氨氮濃度限值為 1.5 mg/L。目前，氨氮污染去除技術主要分為物理脫氮法、化學脫氮法和生物脫氮法[13]。其中物理脫氮法主要包括氮吹脫[14-15]、離子交換和反滲透等[16];化學脫氮法主要包括折點加氯法[17-18]、化學沉淀法[19-20]、電化學法[21]等;生物脫氮法主要為硝化-反硝化技術、厭氧氨氧化和各類新型生物脫氮技術[22-26]。隨著相關研究的深入，不同修復技術聯用成為了氨氮污染去除研究的新路徑[27-28] 。

　　近年來，國內外學者對地下水環境中氨氮污染去除的研究越來越多，但目前尚未有研究人員對該領域的研究現狀、熱點和發展趨勢等進行歸納。文獻計量分析是基于文獻數據庫，通過大數據分析來顯示當前研究動態及預測未來發展趨勢[29]。利用文獻計量分析地下水環境中氨氮污染去除研究有助于明確該領域的研究現狀和發展趨勢。因此，本文基于 Web of Science(WoS)數據庫與中國知網(CNKI)數據庫的文獻數據，檢索得到 1 413 篇文獻，借助 CiteSpace 和 VOSviewer 軟件將國內外過去 30 a 關于地下水環境中氨氮污染去除領域的發文數量、作者機構、發文國家、關鍵詞等作了計量分析，并由此總結梳理該領域的研究熱點及發展趨勢，為初涉地下水氨氮污染治理工作的研究人員提供文獻參考，也為我國地下水氨氮污染修復與風險管控提供數據參考和決策依據。

　　1 材料與方法

　　1.1 數據收集

　　本 研 究 的 外 文 數 據 以 Web of Science 核 心 合 集 數 據 庫 為 檢 索 源 ， 以 (“ground water” OR“groundwater”)AND(removal OR adsorpt* OR degrad* OR treat* OR remediation)AND(“ammonia nitrogen” OR“ammonium”)為主題進行檢索，時間跨度為 1991—2021 年，文獻類型為 Article 和 Review。

　　中文數據以CNKI 為檢索源，以(地下水)*(去除+吸附+降解+處理+修復)*(氨氮)為主題進行檢索，檢索對象為北大核心中文學術期刊，時間跨度為 1991—2021 年;數據最后更新時間為 2022 年 1 月 28 日，檢索時間為 2022 年1 月 28 日。共得到相關文獻 1 413 篇，其中外文文獻 1 298 篇，中文文獻 124 篇。1.2 數據分析采用 CiteSpace (5.8.R3)和 VOSviewer (1.1.16)科學知識圖譜分析工具，對來自 WoS 數據庫和 CNKI 數據庫氨氮去除領域的文獻進行發文作者(Authors)、來源國家及機構(Countries and institutions)、載文期刊(Journals)、共被引(Co-cited)和關鍵詞(Key words)等分析，以研究不同時間段該領域的熱點及發展趨勢。

　　2 結果與討論

　　2.1 國內外研究的發文量及發文國家分析

　　年度發文量在一定程度上能代表該領域受到的關注度[30]，能夠反映專題研究的不同發展歷程。2000 年前研究人員在該領域發文較少，21 世紀以來，該領域整體發展較快，我國發文量增長迅速。過去 30 a 間該領域在 WoS 檢索發文 1 289 篇，是 CNKI 發文 124 篇的 10.4 倍，1991—2000 年間 CNKI 數據庫在共檢索到 2 篇相關論文發布，WoS 數據庫則檢索到 131 篇。2000 年后，CNKI 數據庫和 WoS 數據庫中相關文獻逐漸增多，CNKI 的相關年發文量維持在每年 10 篇左右，WoS 數據庫相關年發文量從 29 篇左右增長到 117 篇。表明該領域仍處于發展階段，更多研究人員關注并推動著該領域的發展。

　　通過分析 WoS 數據庫中文章來源國家發現，美國(351 篇)和中國(294 篇)的總發文量占該領域全部發文量的 50%，德國(66 篇)、加拿大(61 篇)等依次排列其后。2011 年之前，美國在該領域的發文量獨占鰲頭，2011 年后我國的發文量開始超過美國，2015 年成為該領域全球發文最多的國家，與此同時 CNKI 中的文章量也在迅速增長，相較而言，CNKI 數據庫中該領域的發文量遠小于 WoS 數據庫。

　　近年來，隨著我國“十二五”規劃對氨氮污染治理的高度重視，關注該領域的科研工作者也逐漸增加。采用 VOSviewer 獲取國家/地區合作網絡。國家/地區合作網絡圖能夠識別出該領域國家間的合作關系，中節點大小表示發文量多少，節點間連線粗細表示合作緊密關系。目前共有 138 個國家/地區參與了該領域的研究工作，其中美國與世界各國在各領域的合作最緊密。我國與多個國家在該領域建立了合作關系，合作較為緊密的有美國、德國等國家。結合不同國家發文量分析結果，中美兩國在該領域的研究具有一定的主導作用。

　　2.2 外文文獻

　　發文機構分析分析相關發文機構有助于了解目前地下水氨氮污染去除領域研究最具權威性的機構[31]。根據 WoS 數據庫擴展信息可知，全球共有 1 497 家機構發表過該領域論文;其中發文量排名前 10 位的機構，中國地質大學發文最多(48 篇)，美國農業部(33 篇)、佛羅里達州立大學系統(31 篇)和中國科學院(28 篇)等緊隨其后。美國機構的總被引頻次都相對較高，說明美國學者在該領域的研究受認可度高，研究工作具有一定的引領性。發文量前 5 位的機構均來自中美兩國，也反映了中美兩國在該領域的主導作用。

　　2.3 作者耦合分析

　　作者耦合是指 n 個著者在文獻中同時引證了某一個著者所發表文獻的情況，則稱這 n 個作者具有耦合關系，反映了各個作者間的客觀聯系[32]。對 WoS 數據庫中檢索到的文獻進行作者耦合分析，得到 1 289 篇相關文獻，4 504 位相關文獻作者。表 2 列出了當最小發文閾值為 5 時發文量前 10 位的作者，我國西安建筑科技大學與中國地質大學共有 7 位學者進入發文量前 10 位的名單，體現出兩所高校在地下水氨氮去除領域的工作量。

　　展示了該領域各作者的合作關系，圓圈大小表示參與合作的發文數量，距離遠近代表合作的緊密程度，來自西安建筑科技大學的黃廷林(Huang T L) 擁有較高發文量的同時也擁有最高的總聯系強度，說明該學者在該領域與其他專家學者的交流合作較多。從全球范圍來看，研究人員以團隊獨立研究為主，團隊間的合作較少，團隊獨立性較強。

　　CNKI 數據庫中檢索到 124 篇文獻，共 424 位作者，當最小發文閾值為 5 時，發文量前 5 位的作者，北京工業大學、西安建筑科技大學各有兩位學者上榜。 展示了 CNKI 數據庫中各作者的合作關系，作者間具有明顯的聚類關系，其中張杰、黃廷林兩位學者的合作作者較多，同時也擁有相對較高的總聯系強度。

　　2.4 載文期刊與學科門類分析

　　對 WoS 文獻出版物來源進行分析，共有 1 289 篇文獻刊登在 353 種不同的期刊上，載文量前 10 位的期刊共發表文章 339 篇，占發表總文獻的 26.3%;其中載文最多的期刊是 Water Research(63 篇)，其次有 Science of the Total Environment(40 篇)、Environmental Science & Technology(36 篇)、Journal ofEnvironmental Quality(36 篇)等。發文量排名前 10 位的期刊中，2020 年影響因子大于 5 的有 5 個，表明相關成果擁有較高的質量及影響力。CNKI 數據庫中，載文較多的期刊有《中國環境科學》(10 篇)、《環境科學》(8 篇)、《農業環境科學學報》(5 篇)等。

　　該領域已刊出的中文及外文文獻的學科門類基本一致;環境科學是該領域外文發文較多的學科，環境科學與資源利用是該領域中文發文較多的學科，其他學科還包括農業工程、資源利用、化工等，說明地下水中氨氮污染問題涉及農業、化工、水處理和生態修復等學科領域。

　　2.5 關鍵詞共現分析

　　關鍵詞出現的頻次和關鍵詞間的聯系在一定程度上能反映該領域的研究熱點[33]。WoS 數據庫中 1 289篇文獻共包含 5 829 個關鍵詞，將最小共現次數設置為 10，共獲得 213 個關鍵詞，其中出現最多的關鍵詞是 denitrification(233 次)，其次是 adsorption(178 次)和 nitrification(112 次)，同時還包括 kinetics(81 次)、zero-valent iron(77 次)、oxidation(55 次)、bacteria(55 次)、biodegradation(生物降解，54 次)等。由此可知，目前對于地下水環境中氨氮的去除，學者們研究較多的是利用微生物或微生物群落作用實現氨氮污染修復;同時研發不同吸附劑以去除地下水中氨氮，主要開展了改性零價鐵、活性炭和生物沸石等材料的篩選工作，而通過化學藥劑等脫氮除氨的研究已逐漸減少。

　　上述 213 個關鍵詞主要分為 4 個聚類，分別為藍色(1)、紅色(2)、綠色(3)和黃色(4)，紫色聚類則交錯在主要的 4 個聚類中。聚類 1(Cluster1)主要以地下水為主題的聚類，包括硝化作用、氧化菌、零價鐵等。聚類 2(Cluster2)主要是以去除/修復方法為主題的聚類，該聚類的核心詞匯包括吸附、去除、動力學等。該聚類組集合了不同吸附材料對氨氮去除的效果與機理研究，吸附劑包括生物質炭、活性炭、沸石等;生物降解和生物修復等作為綠色的修復技術也有較多研究;同時還包括對地下水中氨氮去除機制的研究。

　　聚類 3(Cluster3)與聚類 4(Cluster4)主要包括氨氮在環境介質中的污染來源及去除工藝。聚類 3 的核心詞匯包括土地利用、灌溉、地下水質量、化肥施用、污染遷移等，這說明污水灌溉、化肥過度施用和不規范土地利用會增加土壤中氨氮濃度，土壤中氨氮可通過淋濾作用進入到地下水中，導致地下水氨氮污染。聚類 4 則聚焦于硝化反硝化技術和厭氧氨氧化工藝對地下水中氨氮的去除。

　　CNKI 數據庫中 124 篇相關文獻共包含 501 個關鍵詞，其中出現較多的關鍵詞為地下水(57次)、錳(14 次)、鐵(10 次)、吸附(7 次)、溶解氧(6 次)、沸石(5 次)等。關鍵詞未形成較獨立的聚類。但從中可以看出國內對氨氮污染去除的研究同時還伴隨著去除共污染(如鐵、錳)，修復手段也包括利用改性沸石和活性炭吸附、硝化反硝化、接觸氧化、膜生物反應器、納米鐵、PRB(可滲透反應墻)等，研究尺度包括實驗室批試驗、土柱模擬試驗和中試試驗。

　　氨氮作為地下水中比較常見的一類污染物，從利用單一化學法、物理法脫氮除氨，到利用微生物脫氮，到現在的復合脫氮技術，氨氮污染去除技術不斷向綠色高效的方向發展，基于對地下水中氨氮去除領域相關文獻的調研，本研究發現：①單一去除氨氮的方式逐漸被復合系統脫氮的方式所取代;②隨著同步硝化反硝化技術、厭氧氨氧化技術的快速發展，篩選新型菌株高效脫氮的研究不斷增多，利用復合菌群脫氮的研究也日益增強，并且利用基因組學和蛋白質組學等進行多水平的機制研究;在后續的研究中，人工馴化不同新型菌株或將成為新的研究方向;③在考慮現場環境及施工、造價方面的影響后，針對一些需要高效快速去除氨氮的應用場景，吸附作為一種相對環保的方式被廣泛選擇，研發高效、可持續的吸附材料成為研究熱點，在此基礎上如何延長吸附劑的使用年限、提高吸附能力及吸附劑的綠色再生將成為未來的研究重點。此外如何將氨氮污染地下水進行資源再利用也可能成為新的研究方向。

　　3 結論

　　1)21 世紀以來，隨著人們關注度的提高，國內外學者在地下水氨氮污染去除領域的研究逐年增多，其中美國、中國和德國是發表文獻量前 3 位的國家，我國在該領域的年發文量呈上升趨勢。2)中國地質大學是地下水氨氮污染去除領域發文量最多的機構，Water Research 是該領域載文量最多的期刊，對于地下水中氨氮去除的研究涉及多個學科，中國地質大學及西安建筑科技大學在該領域發表成果的學者較多。3)目前地下水氨氮污染去除研究熱點主要以吸附技術及微生物硝化反硝化作用為主，同時加強了復合技術的研究。

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　　作者：①王生暉 1,2，楊宗帥 2,3，陳粉麗 1*，宋 昕 2，魏昌龍 2