摘要：基于文献计量的分析方法，以中国知网(CNKI)数据库中关于生物炭污水处理的核心期刊的研究成果为样本，采用了Cite Space信息计量与可视化软件，对该领域发文量、机构、作者和关键词进行分析，探讨并总结领域研究热点和发展趋势。结果表明：(1)近几年来生物炭在污水处理方面的发文数量大幅增加，研究取得了十分瞩目的进展；(2)生物炭在污水处理的应用主要集中在吸附污水中的重金属和降解过硫酸盐方面；(3)2015年之前关于生物炭在污水处理方面的研究非常少，主要集中在生物炭制备方面。2015年至今的热点主要集中在研究生物炭改性及其在污水处理中吸附难降解元素，其次是寻找更加环保高效地处理污水材料上。

　　关键词：污水处理，生物炭，文献计量法，研究热点，研究现状

　　1概述

　　随着现代城市化的加速，全国的污水排放量不断增加，污水处理成为一项重要的环保工作，国家对污水处理的要求也越来越高。传统的污水处理方法存在着处理成本高、处理效果差、处理过程中产生的污泥难以处理等问题[1]。因此，寻找一种高效、经济、环保的污水处理方法成为当前研究的热点。

　　生物炭污水处理是一种新兴的污水处理技术，其具有高效、经济、环保等优点。其中，通过对污泥进行热解制备得到的污泥基生物炭具有比表面积大、离子交换性强、孔隙度高以及表面官能团丰富等优良特点，可以对污水中的重金属离子[2]、有机污染物[3]、氮磷营养物[4]等有害物质进行较好的吸附去除效果，达到污水处理和废物利用的双赢局面，因此被大量地应用于污水处理领域中。除了污泥生物炭外，研究人员还广泛使用常见有机生物材料来制造生物炭如：稻壳生物炭[5]、鸡蛋壳生物炭[6]、甘蔗渣生物炭[7]、玉米芯生物炭[8]、椰壳基生物炭[9]等，很好利用了废弃资源。

　　长期以来，各界对生物炭污水处理的关注度集中在研究创新，关于现有研究成果梳理总结的研究十分有限。基于文献计量法利用Cite Space可视化软件对CNKI核心库收录的生物炭在污水处理领域相关文献进行研究分析，梳理生物炭在污水处理应用中的研究热点和发展趋势，评估生物炭技术在污水处理方面的发展现状和发展水平，丰富了文献计量学在该领域的研究内容，为科研人员在该领域做进一步的研究提供参考和指导，为评估该技术的应用前景提供依据。在分析过程中，以期能够发现生物炭污水处理技术的不足，促进生物炭污水处理技术的改进，使该技术得到更广泛的应用和推广。

　　2材料与方法

　　2.1数据来源

　　本文所有的研究的文献数据均来自CNKI数据库，以“生物炭污水处理”为主题词搜索并选取了487篇与生物炭污水处理相关度排序正比的文献，能够有效地反映生物炭污水处理在国内的研究进展和学者们所关注的热点。

　　2.2研究方法

　　Cite Space软件是一款基于JAVA的由美国华裔学者陈超美开发研究的文献计量分析软件，也被称为科学知识图谱，在科学界广泛使用[10]。Cite Space既是一款广泛应用于科学文献中，识别并展现科学发展的新态势的软件，也是一款很实用的可视化分析软件，特别是在科学引文分析方面，能够将所选文献样本之间的关系进行量化分析，并以科学知识图谱可视化的方式在使用者面前展现，为梳理过去的研究轨迹提供帮助，对以后的研究前景和热点有一个大致的认识与推断。本次借助其做关键词共现、突现词检测、发文作者共现、关键词聚类、时间线分析等分析图谱，用于后续研究。

　　本文利用Cite Space对数据文件进行处理，同时为增加数据的准确性和简明性，在进行指标研究时对数据进行如下处理：一是在分析关键词时，将高频关键词手动选取拖拽至边缘，使得关键词联系在图中区分更加明显；二是在对发文作者共现图分析时，由于直接从CNKI论文库中导出的索引信息同时含括了发文者的全称字段和简称字段，通过手动选取作者全称，避免了因不同作者使用相同简称而引起的误差。

　　总的来说，文献计量的目的是通过输出进行量化的文献外部指标结论来对学科领域的发展现状进行研究并推测出将来可能的发展走向。文献的发文数量与时间的关系入手，然后分析了主要发文机构和高发文量作者，分析关键词，涉及文献关键词共现、关键词聚类、突现词检测、时间线分析等四个方面，更加全面地探究了生物炭在污水处理领域的研究热点。

　　3结果与分析

　　3.1发文量分析

　　进行发文时间分布分析是文献计量法分析中能够准确反映研究该领域的研究水平高低和科研产能的一项重要研究方法，通过对生物炭在污水处理方面的所有样本文献进行分析，展现时间分布情况，准确表述了时间变化与相关研究文献发文量变化的互相规律。

　　分析引用文献的所有年份(2001—2023年)的文献数量分布情况进行统计，绘制出各年生物炭在污水处理应用领域的研究成果文献数量时间分布图(图1)，直接展现出了在历年时间线上文献量的分布情况。通过图1可以看出，生物炭污水处理领域在近8年的发文数量较之前大量爆发，反映了此领域在近几年得到了国家政策的大力支持，新的研究方向和热点层出不穷，其背景是世界对环境的重视程度日益提高，生物炭作为降解水体污染物的环保材料受到广泛关注。

　　3.2发文机构和作者分析

　　3.2.1发文机构分析

　　对2001—2023年生物炭污水处理研究领域发文量较高的10个机构进行统计，结果如表1所示。利用对发文机构进行对比的方法，能够帮助读者了解现在生物炭污水处理研究领域的主要研究机构。排名前十的机构总发文量为94篇，占发文量的18.8%，发文数最高的机构湖南大学发文21篇，仅占总发文量的4.2%，说明关于生物炭污水处理领域的研究并不集中在固定几个机构，而是182所高校及机构共同参与并研究。

　　3.2.2发文作者分析

　　通过Cite Space基于487篇文献绘制文献作者共现图(图2)和作者发文频次表(表2)，可以清晰地观察到其中以陈佼为首的团体发文最为活跃，发文内容包括油菜秸秆生物炭对水中亚甲基蓝的吸附性能研究[11]，盐度冲击对活性污泥体系污水脱氮性能的影响[12]等大量涵盖生物炭在污水处理中的研究进展和热点的文献，为生物炭在污水处理应用领域的发展给予了支持，体现出中国当代环境科学研究学者们在生物炭污水处理方面的创新能力十分活跃。生物炭在污水处理应用的领域受到广泛关注和大力支持。

　　3.3研究热点分析

　　3.3.1关键词共现分析

　　图3是通过Cite Space检索关键词所作出来的关键词共现图，对文献关键词的频次进行统计整理是探究生物炭在污水处理领域热点的基本研究，可以为后续的研究提供数据支持。对“生物炭污水处理”为主题相关度排序487篇在CNKI核心库文献的关键词的数量及关键词词频统计分析，据统计487篇文献中共包含关键词2 388个，绘图时选取出现频率为4次及以上的关键词共170个，绘成共现图后，可以明显看出生物炭与吸附、污泥、污水处理、污泥生物炭、人工湿地、重金属等关键词具有紧密连接。其中生物炭与吸附的关系最为紧密，反映了生物炭在污水处理中主要是起到吸附作用，包含三大类污染物吸附，一是生物炭可以吸附污水中的有机物，如苯、酚、甲苯、氯苯等，从而降低污水的COD和BOD值；二是生物炭可以吸附污水中的重金属离子，如铅、镉、铬、汞等，从而降低污水中重金属的浓度；三是生物炭可以吸附污水中的营养物，如氨氮、磷酸盐等，从而降低污水中营养物的浓度，减少水体富营养化的风险。总的来说，该领域研究人员高度重视的热点研究，一定就是这些高频关键词所代表的研究内容。

　　检索了所有被引用文献的关键词，并对关键词的频次进行了排序，如表3所示。从表3的关键词排序可以反映出生物炭在污水处理的应用主要集中在吸附污水中的重金属和降解过硫酸盐方面，同时在生物炭改性制备方法和生物炭改性技术研究方面开展了大量研究。

　　3.3.2关键词突现分析

　　为代表某一主题在一时间段内受到了该领域学者们的重点关注，本文使用了Cite Space软件的突现词检测功能，又称关键词突发检测，它能够大概推断并分析该研究领域的新态势，对2001—2023年生物炭在污水处理方面相关研究的关键词进行最小持续时长为年的突现分析(图4)，图4标记为深色的时间段范围代表的是该关键词在此时间段出现的频率波动最大，就是这个时间段中影响力最大的研究热点。

　　2001—2012年主要重心放在污水研究报告方面，2012年才开始对生物炭的制备方面做了大量的研究，其中关于生物炭在污水处理中的应用主要是从2019年广泛利用生物炭吸附污水中的氨氮，为了更好地利用生物炭，研究人员开始深究生物炭吸附的机理，为后面的新应用吸附污水中的四环素做了铺垫。

　　3.3.3关键词聚类分析

　　由于文献中包含的关键词数量众多，为使CNKI数据库中487篇文献的研究热点更加客观地展现在读者眼前，利用CiteSpace对文献中频次高的前六位关键词进行颜色聚类分析，生成聚类分析图(图5)。图5中代表生物炭板块数量占比最高，说明生物炭是连接整个领域的核心；其次是吸附版块，说明关于生物炭在污水处理中应用的主要研究热点是吸附；再次是重金属，氨氮，过硫酸盐等作为吸附版块的支撑；最后是制备生物炭的原料为剩余污泥。

　　图5左上角显示Q>0.3，表示划分出来的团体结构是比较明显的；当S值在0.5以上时，聚类一般认为是合理的，如果S值大于0.7，则说明这个聚类分析是高效的。图5中Q值=0.488 2，S值=0.822 8满足标准条件，并且是高效率的。

　　利用CiteSpace对出现聚类分析的前6位的时间发展进行分析(图6)，图6中Q值=0.488 2，S值=0.831 8，满足标准条件，清晰明了地反映了生物炭、污泥、吸附、重金属等关键词出现的时间。通过时间线图可以分析出在2015年之前有关生物炭在污水处理应用的研究重心主要集中在关于污泥热解制造生物炭的方面，从2015年起，关于生物炭在污水处理方面的研究突飞猛进，与图1反映的发文数量的爆发时间趋势刚好吻合，其研究主要的热点在于生物炭吸附污水中的重金属、氨氮、过硫酸盐。到现在的研究进展对生物炭在污水处理中吸附机理和对污水中的四环素进行吸附。

　　4结论

　　本次研究以1990—2023年CNKI数据库中关于生物炭污水处理的相关文献为研究对象，分别从发布时间分析、发文作者分析、关键词分析等方面对该领域发展现状和研究热点进行分析，通过分析得出以下结论：

　　从文献数量时间分布可以得出，近几年来生物炭在污水处理方面的发文数量大幅增加，研究取得了十分瞩目的进展，样本数据表明生物炭在污水处理的研究会一直保持高增长的发展势头，生物炭在污水处理应用领域的相关研究会一直是学术界关注的热点；从发文作者与机构分布可以得出，目前国内的科研人员们正在努力发展该领域，并在该领域不断创新，在重金属吸附、过硫酸盐降解、氨氮去除等方面一直是研究热点，并在以上方面的研究实现高产发文。

　　从关键词角度来分析，生物炭在污水处理的应用热点主要集中在吸附污水中的重金属和降解过硫酸盐方面；从关键词与时间关系的分析可以得出，在2015年之前关于生物炭在污水处理方面的研究非常少，主要集中在生物炭制备方面；2015年至今的热点主要集中在研究生物炭改性及其在污水处理中吸附难降解元素，其次是寻找更加环保高效地处理污水材料上。

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