基于CiteSpace的国内外人工湿地研究动态与未来展望.pdf

基于 CiteSpace 的国内外人工湿地研究动态与未来展望侯耀钧1,3，陈启斌1，王朝旭1，王永2，李作臣2，王亚炜3，李亚男1，崔建国1*1.太原理工大学环境科学与工程学院2.中电建市政建设集团北方国际工程有限公司3.中国科学院生态环境研究中心摘要人工湿地因具有耗资少、处理效果好等优点受到国内外学者的高度关注，相关研究文献数量大幅增长，但有关人工湿地领域的文献分析相对缺乏。基于文献计量学的方法，以中国知网（CNKI）核心期刊数据库和 Web of Science（WoS）核心合集数据库为数据源，利用 CiteSpace 等软件对 20002021 年人工湿地领域国内外发表的文献进行统计分析；基于年发文量、发文国家、发文作者、研究方向和研究热点演化等的对比分析，揭示国内外研究动态差异。结果表明：20002021 年，国内外关于人工湿地研究的年发文量呈快速上升趋势；在 WoS 核心合集数据库中，中国学者发文量居世界首位。国外人工湿地领域的主要研究方向，在传统研究的基础上还关注到了耦合微生物燃料电池技术与个人护理品等新兴污染物的去除等；国内人工湿地领域的主要研究方向围绕除污机理、除污效能、除污对象及其应用 4 方面展开。利用基因测序技术从微观角度研究人工湿地和人工湿地-微生物燃料电池耦合技术将是近年人工湿地领域的研究热点。人工湿地技术已进入成熟阶段，未来有望与更多新兴领域结合。关键词人工湿地；文献计量学；知识图谱；研究热点；污水处理中图分类号：X703 文章编号：1674-991X（2023）04-1275-12doi：10.12153/j.issn.1674-991X.20220788 收稿日期：2022-11-14基金项目：国家自然科学基金面上项目（41977151）；山西省自然科学基金项目（201901D111066）；校企合作项目作者简介：侯耀钧（1999），男，硕士研究生，主要从事河流污染控制研究，*责任作者：崔建国（1965），男，教授，博士，主要从事水环境污染控制研究， Vol.13，No.4环境工程技术学报第 13 卷，第 4 期Jul.，2023Journal of Environmental Engineering Technology2023 年 7 月“人工湿地深度净化城镇污水处理厂尾水”特色研究专栏 编者按：为破解我国水资源短缺问题和提高用水效率，国家有关部门和地方政府陆续出台关于推进污水资源化利用的指导意见黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要区域再生水循环利用试点实施方案2022 年区域再生水循环利用试点城市名单重点流域水生态环境保护规划等政策和措施，着手构建污染治理-生态保护-循环利用有机结合的区域再生水循环利用体系。其中，在污水处理厂下游因地制宜建设尾水型人工湿地水质净化工程，有利于实现水资源、水环境、水生态的系统治理和统筹推进。本刊特邀太原理工大学城市水系统与水土环境研究团队以人工湿地技术深度净化城镇污水处理厂尾水为主要内容，组织策划了本期专栏，对我国尾水人工湿地技术的研究和实践成果进行梳理与展示。全面梳理和总结了国内外人工湿地研究动态（基于 CiteSpace 文献计量学分析技术）、尾水型人工湿地建设及应用现状；分析了尾水型人工湿地技术标准实施状况，对不同层面尾水人工湿地技术标准从工艺选型、设计参数等方面进行了对比分析；展示了外加碳源对生物炭基潜流人工湿地净化污水处理厂尾水的影响相关试验研究成果，为进一步推动我国污水处理厂尾水人工湿地生态技术研究和工程实践提供参考和支撑。太原理工大学城市水系统与水土环境研究团队多年来针对城市水系统，开展了海绵城市、防洪排涝、城镇给排水系统优化与智慧水务的研究工作；针对城市水环境问题，开展了城市供水水质安全保障、市政污水处理、工业废水处理，以及生态湿地系统水处理过程研究；针对土壤和地下水，开展了生物质炭对土壤中氮循环影响机理、土壤重金属污染物固定化与原位修复、水资源利用与保护、地下水中污染物的迁移、地下水环境影响评价等研究工作。侯耀钧，陈启斌，王朝旭，等.基于 CiteSpace 的国内外人工湿地研究动态与未来展望 J.环境工程技术学报，2023，13（4）：1275-1286.HOU Y J,CHEN Q B,WANG C X,et al.Research trends and future prospects of constructed wetlands at home and abroad based on CiteSpaceJ.Journal ofEnvironmental Engineering Technology，2023，13（4）：1275-1286.Research trends and future prospects of constructed wetlands at home andabroad based on CiteSpaceHOU Yaojun1,3,CHEN Qibin1,WANG Chaoxu1,WANG Yong2,LI Zuochen2,WANG Yawei3,LI Yanan1,CUI Jianguo1*1.College of Environmental Science and Engineering,Taiyuan University of Technology2.Stecol Corporation North International Engineering Co.,Ltd.3.Research Center for Eco-Environmental Sciences,Chinese Academy of SciencesAbstractConstructed wetlands have the advantages of low capital consumption and good treatment effect,etc.,and it has been highly concerned by domestic and foreign scholars.The related research papers have grownsignificantly,but there is a relative lack of literature analysis in the field of constructed wetlands.The domestic andforeign papers on constructed wetlands in China National Knowledge Infrastructure(CNKI)core journal databaseand Web of Science (WoS)core collection database from 2000 to 2021 were statistically analyzed by thebibliometric methods using CiteSpace and other software.Based on the comparative analysis of the annual quantityof papers,publication countries,publication authors,research directions and research hotspot evolutions,theresearch trend differences at home and abroad were revealed.The results showed that from 2000 to 2021,the annualquantity of published papers on constructed wetlands research at home and abroad was on a rapid rise.The quantityof English papers published by Chinese scholars ranked first in the world in WoS core collection database.The mainresearch direction in the field of foreign constructed wetlands also focused on the coupling of microbial fuel celltechnology and the removal of emerging pollutants such as personal care products on the basis of traditionalresearch.The main research direction in the field of domestic constructed wetlands revolved around four majorcategories of decontamination mechanism,decontamination efficiency,decontamination objects and theirapplication.The use of gene sequencing technology to study constructed wetlands from a microscopic perspective,and the constructed wetland-microbial fuel cell coupling technology would be the research hotspots in the field ofconstructed wetlands in recent years.Constructed wetland technology had entered a mature stage,and was expectedto be combined with more emerging fields in the future.Key wordsconstructed wetlands;bibliometrics;knowledge mapping;research hotspots;wastewater treatment 1953 年，德国学者 Seidel 在研究中发现芦苇地具有水质净化的功能，并构建出人工湿地的雏形。1972 年，德国学者 Kichunth 在前者基础上，提出根区法（the root-zone-method）理论，强调了高等植物在湿地污水处理系统中的去除污染物作用，之后人工湿地技术开始受到关注并在工程中得到了应用1。20 世纪 80 年代，欧洲、北美洲等地区的国家，陆续在官方技术指南中将人工湿地确定为一种有效的污水处理技术2。1996 年，在维也纳召开的第 4 届人工湿地国际研讨会，标志着人工湿地作为一种新型污水处理技术正式进入水污染控制领域3。2000 年以来，人工湿地因其成本低、易管理、生态友好、脱氮除磷能力强和兼具景观价值等优点4，对水质净化、生态修复和景观建设具有重要意义，已广泛应用于生活污水、工业废水、养殖场废水和污水处理厂尾水等的处理。截至 2006 年，欧洲有 1 万多座人工湿地，北美洲有近 2 万座人工湿地5；截至 2020 年底，中国已建成人工湿地 1 171 座6。2000 年至今，国内外学者在人工湿地领域取得了重大研究进展，发表的相关文献已有数万篇，相关的总结和综述也已超百篇，但目前对国内外人工湿地领域的研究动态和演变进行全面梳理和述评的文献较少。笔者通过文献计量学方法，基于 CiteSpace等软件统计分析 20002021 年国内外人工湿地领域的文献，通过软件导出的可视化知识图谱，解析研究动态，预测未来发展趋势，以期为国内人工湿地的深入研究提供参考。1数据来源与研究方法 1.1数据来源以 2000 年以来国内外学者在人工湿地领域发表的核心数据库期刊文献为研究对象，文献来源于中国知网（CNKI）核心期刊数据库和 Web of Science（WoS）核心合集数据库，检索时间为 2000 年 1 月1 日2021 年 12 月 31 日。在 CNKI 核心期刊数据库中采用“主题”的检索方式，检索词汇为“人工湿 1276 环境工程技术学报第 13 卷地”，文献类别为学术期刊；在 WoS 核心合集数据库中 以 检 索 式“TS=(constructed wetland*)or TS=(artificial wetland*)”进行精准检索，检索式字段TS 表示主题，文献类别选用论文、综述和在线发表，文献语言选择 English。通过人工阅读去除无关文献，最终确定了 4 056 篇中文文献和 9 465 篇英文文献。其中，英文文献中有 2 805 篇由中国学者发表，将其与中文文献合并为国内文献（6 861 篇），剩余6 660 篇英文文献为国外文献。1.2研究方法文献计量分析采用 CiteSpace 软件 v6.1.R3，设置年份切片为 1 年，分别对国内外人工湿地领域文献的发文作者、研究方向及研究热点演化进行可视化分析并生成相应的知识图谱，将年发文量、发文国家、发文机构、发文期刊、高被引文献等计量结果绘制成相应图表。2结果与分析 2.1年发文量20002021 年人工湿地领域年发文量变化如图 1 所示。国内外人工湿地领域年发文量总体呈现出快速增长趋势，表明人工湿地研究处于持续推进和快速发展中。从图 1 可以看出，国外文献年际发文量变化曲线可以划分为 2 个区间：第一区间（20002015 年）为总体较快增长区，其中 2000 年发文 93 篇，2015 年则增长至 402 篇，发文量年际虽存在一定的波动，但总体上增长了 3.3 倍；第二区间（20162021 年）为加速增长区，人工湿地研究方向和内容不断拓展，包括印度、巴西等在内的发展中国家也开始研究和应用人工湿地，使国外英文文献年发文量连续 5 年年平均增长率保持在 11.4%，2021年发文量达到峰值（654 篇）。国内人工湿地研究起步较晚但发展迅速。2000 年，国内年发文总量（中文、英文文献之和）相比国外差距较大；20012011 年，国内年发文总量进入快速增长阶段，且以中文文献为主，国内年发文总量迅速增长与我国实施了国家水体污染控制与治理科技重大专项等项目密切相关，并且人工湿地高效去除污染物和低成本的优点符合当时中国的国情，引发了国内学者对人工湿地的持续深入研究7。2011年之后，国内人工湿地领域年发文总量的增长速率开始放缓，其中中文文献年发文量达到峰值并开始小幅下降，并逐渐进入稳定期；英文文献年发文量从2008 年开始一直在快速增长，并于 2016 年超过中文文献，成为国内人工湿地研究文献的主要组成部分。分析其原因：深度研究导致试验周期延长，进而引起国内文献发文量增长趋势放缓；大部分学者优先考虑在国际期刊投稿，导致近些年出现国内英文文献年发文量大于中文文献的现象。2.2发文国家20002021 年 WoS 中人工湿地领域发文量排名前 10 的国家的地理分布如图 2 所示。从发文量排名上，中国发文近 3 000 篇，居世界首位；美国发文 1 700 余篇，位列第 2；其余国家的发文量远少于中国和美国，仅有 300500 篇。从地理分布上，人工湿地领域发文量排名前 10 的国家中，除亚洲的中国和印度为发展中国家之外，其余均为发达国家；发文国家主要集中在欧洲，其中西班牙是欧洲地区发文量最多的国家；发文量排名前 10 的国家没有来自非洲和南美洲地区的，表明这些地区人工湿地研究热度及应用相对缺乏，这可能与当地政策导向、经济发展水平和气候地理条件有关8。图 2 20002021 年 WoS 中人工湿地领域发文量排名前 10 的国家地理分布Fig.2 Geographical distribution of the top 10 countries in termsof the quantity of published papers in the field of constructedwetlands of WoS from 2000 to 2021 2.3发文机构20002021 年人工湿地领域发文量排名前 10 图 1 20002021 年人工湿地领域年发文量变化Fig.1 Changes of the quantity of annual published papers in thefield of constructed wetlands from 2000 to 2021 第 4 期侯耀钧等：基于 CiteSpace 的国内外人工湿地研究动态与未来展望 1277 的研究机构如表 1 所示。由表 1 可知，在国际人工湿地领域发文量排名前 10 的科研机构中，美国占有3 席，且其发文量占全部发文量的 30.9%，表明美国仍是世界科研实力最强的国家；中国包括 2 家研究机构，发文量占比为 22.7%，且中国科学院大学是国际上发文量最多的研究机构，其发文量占全部发文量的 13.2%，表明中国作为唯一的发展中国家，科研实力在快速提升；美国农业部和法国国家农业食品与环境研究院等属于农业类机构，这些机构开展的有关人工湿地研究与应用领域更偏于农业。我国国内发文量排名前 10 的研究机构来自于高等院校（8 个）和研究院所（2 个），说明高等院校是国内科研发文的主力军，但基于国际科技发展的趋势，应持续加强高校、科研机构和企业的科研合作9，不断提升我国科技竞争力。中国科学院大学的中英文文献发文量均居于首位，总发文量占国内全部发文量的 16%，表明其科教融合办学特色较大地促进了该研究型大学科研水平的全面提升和快速发展10；同济大学的中文文献发文量和中国科学院大学的英文文献发文量分别位列国内第一，而英文文献发文量占该机构发文总量的比例最高的则是山东大学（近 80%）。值得注意的是，与中国科学院大学同属中国科学院院属机构的中国科学院水生生物研究所发文总量位列国内第三，表明制度邻近对科研产出和技术创新具有正向溢出效益，且制度邻近水平越高，对技术创新效率的正向溢出效益越显著11。2.4发文期刊随着研究人员对学术期刊质量重视程度的提高，各种期刊影响力定量评价指标层出不穷12，但期刊的影响因子（IF）目前仍是期刊吸引高质量文献的重要条件和作者团队选择投稿期刊的参考13。20002021 年人工湿地领域发文量排名前 5 的期刊如表 2 所示。Ecological Engineering（IF=4.379）是国际上发文量最高且唯一超 1 000 篇的期刊，同时，Ecological Engineering 不仅发文量远远超过其他4 个期刊，而且在全部英文文献发文量的占比为17.6%。发文量位列第三、五的高发文期刊 Scienceof the Total Environment（IF=10.754）和 BioresourceTechnology（IF=11.889）的国际学术影响力较大。人工湿地领域国内高发文期刊为环境科学（IF=3.936）、生态学报（IF=4.733）和农业工程学报（IF=3.446）等，其中环境科学以 150 篇的发文量位列首位。但需指出的是，与国际高发文期刊相比，国内发文期刊呈现出刊物数量多、集中度和单刊发文量低的特点，这可能与期刊的办刊宗旨和栏目设置有关。2.5发文作者某一领域的主要发文作者对该领域的发展脉络、研究热点及趋势具有较精准的把握，持续跟踪主要发文作者及其团队的最新研究成果，可以实时了解到主流的研究方向。20002021 年人工湿地领域发文量排名前 10 的作者如表 3 所示。在国际上，发文量最多的作者是西班牙加泰罗尼亚理工大学的Garcia J，发表了 86 篇英文文献；捷克布拉格生命科学大学的 Vymazal J 和西安理工大学的赵亚乾均发表 83 篇英文文献，并列第二。发文量排名前 10 的作者中，有 3 位作者（赵亚乾、张建和吴振斌）来自中国的高校或科研院所。20002021 年人工湿地领域 表 1 20002021 年人工湿地领域发文量排名前 10 的研究机构Table 1 Top 10 research institutions in terms of the quantity ofpublished papers in the field of constructed wetlands from 2000to 2021国际领域发文机构国内领域发文机构机构名称所属国家发文量/篇机构名称发文量/篇中文文献英文文献合计中国科学院大学中国218中国科学院大学101 218 319美国农业部美国186同济大学16993 262加州大学系统美国180中国科学院水生生物研究所122 102 224亥姆霍兹环境研究中心 德国173山东大学40 156 196奥胡斯大学丹麦165东南大学91 101 192山东大学中国156浙江大学63 107 170法国国家农业食品与环境研究院法国154河海大学8084 164法国国家科学研究中心法国149中国环境科学研究院8872 160佛罗里达州州立大学系统美国143重庆大学9461 155加泰罗尼亚大学西班牙125清华大学7777 154 表 2 20002021 年人工湿地领域发文量排名前 5 的期刊Table 2 Top 5 journals in terms of the quantity of publishedpapers in the field of constructed wetlands from 2000 to 2021国际领域发文期刊国内领域发文期刊期刊名称发文量/篇IF（2021年）期刊名称发文量/篇IF（2021年）EcologicalEngineering1 1704.379环境科学1503.936Water Science andTechnology6232.430生态学报614.733Science of TheTotal Environment54510.754农业工程学报353.446EnvironmentalScience andPollution Research3715.190应用生态学报213.893BioresourceTechnology34611.889自然资源学报116.098 1278 环境工程技术学报第 13 卷国外作者合作图谱如图 3 所示，发文作者之间的合作包括：加泰罗尼亚理工大学的 Garcia J、BecaresE 等的团队，主要开展强化人工湿地对新型污染物和药物成分（如抗生素）去除的研究；丹麦奥胡思大学的 Brix H 和 Arias C A 等的团队，主要开展比较人工湿地性能以及对病原微生物去除的研究。根据表 3 所示，20002021 年国内人工湿地领域发文总量最多的作者是中国科学院水生生物研究所的吴振斌，共发表 155 篇文献，其中中文文献103 篇，英文文献 52 篇，并且吴振斌还是发表中文文献最多的作者；西安理工大学的赵亚乾是发表英文文献最多的作者。20002021 年人工湿地领域国内作者合作图谱如图 4 所示。发文作者之间的合作有：中国科学院水生生物研究所的吴振斌、贺锋、成水平、徐栋、付贵萍等的团队，目前主要开展有关人工湿地基质堵塞14、低温环境下的除污效果强化15和设计地方性示范工程16等偏应用类研究；山东大学的张建、胡振、吴海明、谢慧君、梁爽等的团队，目前主要开展人工湿地新型耦合工艺效果、新兴污染物去除等前沿研究。2.6高被引文献文献的被引次数在一定程度上可以反映出其在某领域学术交流影响力的大小，被引用的次数越多，得到业内同行的关注度就越高，其学术影响力就越大。高被引文献往往表现为该文献抓住了某一研究阶段该领域的研究主题和热点，引领了该领域的相 表 3 20002021 年人工湿地领域发文量排名前 10 的作者Table 3 Top 10 authors in terms of the quantity of published papers in the field of constructed wetlands from 2000 to 2021国际领域发文作者国内领域发文作者作者姓名所属机构发文量/篇作者姓名所属机构发文量/篇中文文献英文文献合计Garcia J加泰罗尼亚理工大学86吴振斌中国科学院水生生物研究所10352155Vymazal J捷克布拉格生命科学大学83贺峰中国科学院水生生物研究所7131102赵亚乾西安理工大学83赵亚乾西安理工大学148397Brix H奥胡斯大学81宋新山东华大学424486Scholz M索尔福德大学78葛滢浙江大学355186Kusch P亥姆霍兹环境研究中心68张建山东大学225678Langergraber G维也纳自然资源与生命科学大学56成水平同济大学392564张建山东大学56常杰浙江大学194362Arias C A奥胡斯大学55谢慧君山东大学85260吴振斌中国科学院水生生物研究所52崔理华华南农业大学401656 图 3 20002021 年人工湿地领域国外作者合作图谱Fig.3 Collaborative map of the foreign authors in the field of constructed wetlands from 2000 to 2021 第 4 期侯耀钧等：基于 CiteSpace 的国内外人工湿地研究动态与未来展望 1279 关学术前沿17。20002021 年国际人工湿地领域被引次数排名前 5 的文献如表 4 所示。在 WoS 数据库中被引次数最高的文献是捷克布拉格生命科学大学 Vymazal J 发表的 Removal of nutrients in varioustypes of constructed wetlands18，被引次数达到了1 701 次，该文献阐明了人工湿地中氮、磷转化的路径及去除机理，并分析了不同复合人工湿地在氮、磷高效去除方面的优势；其次是 Stottmeister U 等发 表 的 Effects of plants and microorganisms inconstructed wetlands for wastewater treatment19，被引用了 847 次，位列第二，该文献深入探讨了湿地植物和根区微生物去除污染物的机理，并指出未来人工湿地发展需重点关注的几个方面。在文献计量学中，评价和认定核心作者的有发文量和被引次数2 个指标20。由表 3 和表 4 可知，Vymazal J 既是高发文作者，同时也是高被引作者。因此，Vymazal J可以被认为是国际上人工湿地领域的核心作者，具有广泛和较高的学术影响力。20002021 年国内人工湿地领域被引次数排名 图 4 20002021 年人工湿地领域国内作者合作图谱Fig.4 Collaborative map of the domestic authors in the field of constructed wetlands from 2000 to 2021 表 4 20002021 年国际人工湿地领域被引次数排名前 5 的文献Table 4 Top 5 cited papers in the international field ofconstructed wetlands from 2000 to 2021文献篇名发表年份第一作者被引次数/次发文期刊Removal of nutrients invarious types ofconstructed wetlands2007Vymazal J1 701Science of the TotalEnvironmentEffects of plants andmicroorganisms inconstructed wetlandsfor wastewatertreatment2003 Stottmeister U847BiotechnologyAdvancesThe nature and value ofecosystem services:anoverview highlightinghydrologic services2007 Brauman K A746Annual Review ofEnvironment andResourcesMetal uptake,transportand release by wetlandplants:implications forphytoremediation andrestoration2004Weis J S705EnvironmentInternationalConstructed wetlandsfor wastewatertreatment:five decadesof experience2011Vymazal J612EnvironmentalScience&Technology 1280 环境工程技术学报第 13 卷前 5 的文献如表 5 所示。杨永兴发表的国际湿地科学研究的主要特点、进展和展望21被引次数最高，在 CNKI 数据库中被引用 1 022 次，该文献在总结国际湿地最新进展的基础上，指出人工湿地构建已成为 21 世纪科学研究的重点，为国内湿地科学的发展指明了方向；其次是夏汉平发表的人工湿地处理污水的机理与效率22，在 CNKI 数据库中被引用了 845 次，该文献对人工湿地的概念进行了定义，总结出人工湿地与天然湿地的不同特征，同时全面阐述了系统中基质、微生物和植物的除污机理及耦合作用。值得注意的是，吴海明等在 2015 年发表的 Areview on the sustainability of constructed wetlands forwastewater treatment:design and operation23，不仅是 WoS 数据库中被引次数最高的国内英文文献，而且在 5 篇高被引文献中是发表时间最短的文献。该文献在回顾人工湿地应用的基础上，总结了湿地系统可持续运行的关键设计参数，并指出未来应加强提高湿地系统稳定性和可持续性的研究，该文献对于国内人工湿地的设计与运营具有较大的参考价值。对人工湿地领域国际和国内高被引文献的统计分析结果表明，综述类文献的受关注程度和被引用的几率要高于一般研究类文献24，高被引文献多为综述，其主题集中于湿地中基质、微生物和动植物的耦合作用及除污过程，对有机物、氮磷、重金属的去除机理，不同类型人工湿地的除污效率等。另外，越早发表的文献，其被引次数往往越高。2.7研究方向借助 CiteSpace 对国内外人工湿地领域文献的高频关键词进行提取并聚类，通过聚类主题可以反映出 2000 年以来国内外学者在人工湿地领域的主要研究方向。20002021 年人工湿地领域国外文献关键词聚类图谱如图 5 所示。国际人工湿地领域的研究方向在关注“domestic wastewater treatment”（生活污水处理）和常规污染物“heavy metal”（重金属）去除的同时，对包括“personal care product”（个人护理品）在内的新兴污染物、“methane emission”（甲烷排放）和“wetland-microbial fuel cell”（湿地-微生物燃料电池）耦合技术等方面的研究关注度也较高。随着人们生活水平的提高，个人护理品被大量使用，使得污水中出现很多新兴污染物，如持久性有机污染物、内分泌干扰物和微塑料等25-28，目前国外学者正在开展人工湿地对新型污染物的去除机理、效果和稳定性的相关研究。从早期碳足迹研究到现在的碳减排目标，国外学者们对人工湿地的温室气体（二氧化碳、甲烷等）排放研究进一步加深，目前人工湿地在温室气体排放方面多表现为碳源或弱碳汇，强化碳汇型人工湿地的碳捕捉、碳封存能力29-30，将人工湿地应用于温室气体控制，是该方向的主要研究内容。人工湿地-微生物燃料电池耦合系统在净化污水的同时可产出少量电能，目前研究主要还是集中于如何提高该系统的产电效能和回收效率，尚未应用于实际工程中31。20002021 年人工湿地领域国内文献关键词聚类图谱如图 6 所示。国内人工湿地领域的主要研究方向可归纳为以下 4 类：1）人工湿地去除污染物机理研究。“湿地植物”“基质”“functional gene（功能性基因）”3 个研究方向均与人工湿地的除污机理有关，即利用植物、基质及微生物的物理、化学、生物三重协同作用净化污水。在人工湿地领域关于植物 表 5 20002021 年国内人工湿地领域被引次数排名前 5 的文献Table 5 Top 5 cited papers in the domestic field of constructedwetlands from 2000 to 2021文献篇名发表年份第一作者被引次数/次发文期刊国际湿地科学研究的主要特点、进展和展望2002杨永兴1 022地理科学进展农田氮、磷的流失与水体富营养化2000司友斌845土壤人工湿地处理污水的机理与效率2002夏汉平702生态学杂志A review on the sustainabilityof constructed wetlands forwastewater treatment:designand operation2015吴海明564BioresourceTechnology人工湿地的氮去除机理2006卢少勇540生态学报 图 5 20002021 年人工湿地领域国外文献关键词聚类图谱Fig.5 Keyword clustering mapping of foreign papers in thefield of constructed wetlands from 2000 to 2021 第 4 期侯耀钧等：基于 CiteSpace 的国内外人工湿地研究动态与未来展望 1281 方面的研究内容有湿地植物的筛选与搭配等32，关于基质方面的研究内容有开发新型基质等33，由于微生物在人工湿地净化中起主导作用，所以微生物也是国内人工湿地领域的主要研究方向之一，已开展了有关 amoA 和 anammox 等功能性基因34、微生物群落结构组成及多样性的研究35。2）提升人工湿地除污效能研究。利用人工湿地技术进行多种“污（废）水处理”并保证其高效稳定的净化效果，是本领域最主要的研究方向23，相关研究内容涉及提升人工湿地在低温、低碳氮比、高负荷等复杂工况下的净化效果36。3）人工湿地去除污染物对象研究。从早期去除人工湿地中有机物、氮磷营养盐/脱氮（nutrient removal）和重金属（heavy metal）等常规污染物，到之后新兴污染物抗生素抗性基因（antibioticresistance gene）去除等，除污对象的范围一直在增加。4）人工湿地应用研究。目前人工湿地技术在处理常规污水方面已经成熟，国内相关学者开始尝试将人工湿地用来处理低污染负荷的水体，例如城市尾水处理（municipal tailwater treatment），解决硝化缺氧、反硝化缺碳源等问题37，是该方向的主要研究内容；人工湿地作为一种接近自然的处理技术，在治理水体富营养化的同时，也为动物提供栖息地和恢复自然景观等，起到了生态修复的作用，因此得到了广泛应用。2.8研究热点演化关键词突现性指一定时期内关键词出现频率的快速增加，反映该时段的研究热点或新的研究趋势，通过对国内外文献的突现词追踪，可以掌握领域内研究热点的演化动态，进而预测发展趋势。2.8.1国外研究热点演化通过对国外英文文献进行关键词突现分析，得到不同时期突现强度最高的 10 个关键词。20002021 年人工湿地领域国外文献研究