慧聰水工業網5月13日訊：摘要:以WebofScience數據庫核心合集內收錄的1971—2020年海水淡化文獻為數據源,借助CiteSpace對國際海水淡化研究領域的國家和研究機構、關鍵詞、參考文獻、期刊與基金等信息進行分析,提出國際海水淡化技術演進大致經歷了三個階段:起步階段;以反滲透、多級閃蒸、超濾、微濾等研究為主的積累階段;減壓滲透、正滲透、納米顆粒、石墨烯等海水淡化新材料新技術不斷涌現的快速發展階段。同時,從技術進步和政策支持兩個方面提出了對國內相關研究的借鑒與啟示。
水是基礎性自然資源和戰略性經濟資源。根據世界氣象組織和聯合國教科文組織有關水資源的定義,水資源是指可以被利用或有可能被利用的水源,這個水源應具有足夠的數量和合適的質量,并滿足某一地方在一段時間內具體利用的需求。海水淡化通過脫除海水中的鹽分生產出可供工業生產和居民生活用的淡水,是水資源開源增量的有效途徑。自20世紀五十年代以來,由于淡化技術發展、城市用水緊張、河流湖泊污染以及國防軍事需求等原因,海水淡化作為海洋開發的重要組成部分開始興起。經過半個多世紀的發展,國際上海水淡化技術日趨成熟,相關研究主題和內容也在不斷深化或調整。
目前,國內外已有不少海水淡化領域的知名學者通過研究海水淡化的特定內容,定性地分析海水淡化的發展狀況和趨勢。如高從堦(2006年)對反滲透海水淡化技術方面取得的進步進行了概述;王世昌(2015年)等簡述了淡化技術的發展與應用;克萊門斯·弗里茨曼(ClemensFritzmann,2006年)等從海水淡化的流程討論了反滲透海水淡化的發展現狀;阿基利·夏威夷(AkiliD.Khawaji,2007年)等總結了海水淡化技術的進展和實踐經驗,并對未來的淡化技術進行了展望;梅納赫姆·伊利米勒(MenachemElimelech,2011年)等從能量、材料等角度探討了海水淡化技術的發展趨勢。這些成果為研究海水淡化的發展狀況和趨勢提供了有益的參考。
文獻本身包含著大量的信息,除了對文獻的內容進行分析,還可以以文獻的外部特征為研究對象對海水淡化技術領域進行定量分析。如柳洲(2014年)等以文獻計量方法分析了國際海水淡化研究熱點,為開展海水淡化的前沿研究提供了可供借鑒的思路。本研究基于文獻計量方法,從文獻年份分布、國家和機構分布與合作、研究主題、知識基礎、主要期刊與基金支持等角度,對國內外關于海水淡化的研究成果進行分析,進而探求海水淡化技術的演進路徑和發展狀況。
1數據來源和研究方法
1.1數據來源
WebofScience核心合集數據庫收錄了12000多種世界權威的、高影響力的學術期刊,最早可回溯至1900年。本文以此作為數據源,采用主題檢索,以“seawaterdesalination”為主題詞,文獻類型為“article”,時間跨度默認為該數據庫涉及的所有年份(1900—2020年),檢索時間為2020年2月23日。經篩選,共獲得5367篇文獻。
1.2研究方法
科學知識圖譜是進行文獻計量研究的一種有效方法,CiteSpace是當前研究人員廣泛使用的一種文獻計量與可視化分析工具。研究主要采用文獻計量方法,運用CiteSpace軟件分析相關數據,挖掘海水淡化的發展狀況與趨勢。按照每1年為1個時間切片進行分析;節點類型分別選取國家、機構、關鍵詞、參考文獻、被引期刊、資助基金等;閾值選擇為“每切片的前50節點”;剪枝選擇為“無”。
2研究結果
2.1文獻年度分布
文獻的數量在一定程度上反映了相關領域的研究水平和發展速度。從圖1可以看出,海水淡化的研究成果整體上處于增長態勢,具體可分為三個階段。起步階段:即1971—1990年期間,每年被WebofScience核心合集數據庫收錄的文獻屈指可數,少部分年份(1974年、1982年)甚至一篇都沒有,收錄數量最多的1987年也僅為10篇;積累階段:即1991—2006年期間,年度文獻量在波動中有了較快增長,數量保持在9篇至110篇之間,1993年僅為9篇,2005年達到了110篇;快速增長階段:即2007年之后,年度文獻量有了顯著增加,從2007年的116篇迅速增加到2019年的687篇。而截至2020年2月23日,2020年已被收錄109篇文獻,可以預見2020年的文獻量較2019年會有所增加*。這可在一定程度上反映出學術共同體對海水淡化研究領域的關注度在逐步提高,尤其是最近十幾年來,海水淡化的研究處于一個快速增長階段。
注:109為截至2020年2月23日,已收錄到WebofScience核心合集數據庫的2020年文獻量;738為平均法測算出的到2020年12月31日收錄的年度文獻量
3小結與建議
本研究通過文獻計量分析,從發文量、國家和研究機構、關鍵詞、參考文獻、期刊與基金等方面,探究了近50年來國際海水淡化技術研究的發展狀況?？傮w來看,國際上海水淡化主流技術日趨成熟,新材料新技術的研發較為活躍。首先,在技術演進方面,海水淡化經歷了起步階段、積累階段和快速發展階段。反滲透技術、以多級閃蒸為代表的蒸餾法和超濾、微濾等預處理技術,經過較長時間的發展已逐漸成熟,并得到了廣泛的應用。正滲透、納米顆粒、石墨烯等海水淡化領域的新材料新技術研發不斷涌現,但在實際應用中多處于探索階段。其次,在研究分布方面,海水淡化的研究遍布世界多個國家和機構、合作研究較為普遍。近年來在我國政府對海水淡化研究的大力支持下,我國科研機構在海水淡化研究領域文獻產出量上已位居第一,但在文獻的重要性上還有較大的提升空間。最后,在學術發展方面,海水淡化領域具有較多的學術期刊,既包括傳統的專業性學術期刊,也有一些綜合性學術期刊,涉及化工、材料、能源等多個學科領域。雖然我國在海水淡化研究領域的基金資助、文獻產出上具有一定的優勢,但是還沒有形成在國際上有影響力的學術期刊,學術建設還有很大的發展空間。
本研究基于WebofScience核心合集數據庫,以海水淡化為主題詞,雖然不能否認會缺失某些國家、某些領域海水淡化研究相關的重要文獻,但是相對來說仍可以較全面地檢索到國際海水淡化研究領域中較權威的文獻資料。通過梳理國際海水淡化研究的演進脈絡,在一定程度上可以對推動我國海水淡化研究提出以下建議。
一是在技術進步方面,我國海水淡化技術研究經過多年發展,已經掌握低溫多效蒸餾和反滲透海水淡化技術,但是在技術創新與研發方面還有待提升。一方面建議加強海水淡化技術、工藝、材料等的集成創新和推廣應用,強化多級閃蒸技術研究,在傳統海水淡化技術基礎上,以反滲透膜、能量回收、膜蒸餾、可再生能源海水淡化等內容為重點,深化傳統海水淡化技術節能降耗等方面的研究;另一方面建議加強海水淡化新技術、新工藝、新材料等的自主創新和應用探索,結合國際海水淡化研究趨勢,以正滲透、納米材料、石墨烯等內容為重點,發展新型低能耗海水淡化技術。
二是在政策支持方面,近年來我國海水淡化相繼納入到循環經濟、節能減排、建設節約型社會、戰略性新興產業、“水十條”、生態文明建設以及國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要等多個國家法規、政策、規劃及文件中,但是在海水淡化應用推廣方面還有待完善,一方面建議借鑒國外對海水淡化的多元化支持方式,從工程示范、財稅優惠、產學研用等多渠道促進海水淡化技術的研發和應用;另一方面建議加強學科建設,推動海水淡化領域學術期刊的發展,加強自主海水淡化核心技術、材料和關鍵裝備的基礎研究,鼓勵新型海水淡化技術研發。技術從實驗研發到實際應用需要一定的周期,與反滲透以及蒸餾法等傳統海水淡化技術相比,新開發的海水淡化技術由于可靠性、穩定性以及技術經濟性尚不成熟,多處于實驗研發階段。盡管國際海水淡化市場仍以蒸餾法和反滲透技術為主,但是新型海水淡化技術普遍具有較低的能耗,隨著技術的進步將會對未來海水淡化的發展產生深遠的影響。
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