慧聪水工业网5月13日讯：摘要:以WebofScience数据库核心合集内收录的1971—2020年海水淡化文献为数据源,借助CiteSpace对国际海水淡化研究领域的国家和研究机构、关键词、参考文献、期刊与基金等信息进行分析,提出国际海水淡化技术演进大致经历了三个阶段:起步阶段;以反渗透、多级闪蒸、超滤、微滤等研究为主的积累阶段;减压渗透、正渗透、纳米颗粒、石墨烯等海水淡化新材料新技术不断涌现的快速发展阶段。同时,从技术进步和政策支持两个方面提出了对国内相关研究的借鉴与启示。
水是基础性自然资源和战略性经济资源。根据世界气象组织和联合国教科文组织有关水资源的定义,水资源是指可以被利用或有可能被利用的水源,这个水源应具有足够的数量和合适的质量,并满足某一地方在一段时间内具体利用的需求。海水淡化通过脱除海水中的盐分生产出可供工业生产和居民生活用的淡水,是水资源开源增量的有效途径。自20世纪五十年代以来,由于淡化技术发展、城市用水紧张、河流湖泊污染以及国防军事需求等原因,海水淡化作为海洋开发的重要组成部分开始兴起。经过半个多世纪的发展,国际上海水淡化技术日趋成熟,相关研究主题和内容也在不断深化或调整。
目前,国内外已有不少海水淡化领域的知名学者通过研究海水淡化的特定内容,定性地分析海水淡化的发展状况和趋势。如高从堦(2006年)对反渗透海水淡化技术方面取得的进步进行了概述;王世昌(2015年)等简述了淡化技术的发展与应用;克莱门斯·弗里茨曼(ClemensFritzmann,2006年)等从海水淡化的流程讨论了反渗透海水淡化的发展现状;阿基利·夏威夷(AkiliD.Khawaji,2007年)等总结了海水淡化技术的进展和实践经验,并对未来的淡化技术进行了展望;梅纳赫姆·伊利米勒(MenachemElimelech,2011年)等从能量、材料等角度探讨了海水淡化技术的发展趋势。这些成果为研究海水淡化的发展状况和趋势提供了有益的参考。
文献本身包含着大量的信息,除了对文献的内容进行分析,还可以以文献的外部特征为研究对象对海水淡化技术领域进行定量分析。如柳洲(2014年)等以文献计量方法分析了国际海水淡化研究热点,为开展海水淡化的前沿研究提供了可供借鉴的思路。本研究基于文献计量方法,从文献年份分布、国家和机构分布与合作、研究主题、知识基础、主要期刊与基金支持等角度,对国内外关于海水淡化的研究成果进行分析,进而探求海水淡化技术的演进路径和发展状况。
1数据来源和研究方法
1.1数据来源
WebofScience核心合集数据库收录了12000多种世界权威的、高影响力的学术期刊,最早可回溯至1900年。本文以此作为数据源,采用主题检索,以“seawaterdesalination”为主题词,文献类型为“article”,时间跨度默认为该数据库涉及的所有年份(1900—2020年),检索时间为2020年2月23日。经筛选,共获得5367篇文献。
1.2研究方法
科学知识图谱是进行文献计量研究的一种有效方法,CiteSpace是当前研究人员广泛使用的一种文献计量与可视化分析工具。研究主要采用文献计量方法,运用CiteSpace软件分析相关数据,挖掘海水淡化的发展状况与趋势。按照每1年为1个时间切片进行分析;节点类型分别选取国家、机构、关键词、参考文献、被引期刊、资助基金等;阈值选择为“每切片的前50节点”;剪枝选择为“无”。
2研究结果
2.1文献年度分布
文献的数量在一定程度上反映了相关领域的研究水平和发展速度。从图1可以看出,海水淡化的研究成果整体上处于增长态势,具体可分为三个阶段。起步阶段:即1971—1990年期间,每年被WebofScience核心合集数据库收录的文献屈指可数,少部分年份(1974年、1982年)甚至一篇都没有,收录数量最多的1987年也仅为10篇;积累阶段:即1991—2006年期间,年度文献量在波动中有了较快增长,数量保持在9篇至110篇之间,1993年仅为9篇,2005年达到了110篇;快速增长阶段:即2007年之后,年度文献量有了显著增加,从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年已被收录109篇文献,可以预见2020年的文献量较2019年会有所增加*。这可在一定程度上反映出学术共同体对海水淡化研究领域的关注度在逐步提高,尤其是最近十几年来,海水淡化的研究处于一个快速增长阶段。
注:109为截至2020年2月23日,已收录到WebofScience核心合集数据库的2020年文献量;738为平均法测算出的到2020年12月31日收录的年度文献量
3小结与建议
本研究通过文献计量分析,从发文量、国家和研究机构、关键词、参考文献、期刊与基金等方面,探究了近50年来国际海水淡化技术研究的发展状况。总体来看,国际上海水淡化主流技术日趋成熟,新材料新技术的研发较为活跃。首先,在技术演进方面,海水淡化经历了起步阶段、积累阶段和快速发展阶段。反渗透技术、以多级闪蒸为代表的蒸馏法和超滤、微滤等预处理技术,经过较长时间的发展已逐渐成熟,并得到了广泛的应用。正渗透、纳米颗粒、石墨烯等海水淡化领域的新材料新技术研发不断涌现,但在实际应用中多处于探索阶段。其次,在研究分布方面,海水淡化的研究遍布世界多个国家和机构、合作研究较为普遍。近年来在我国政府对海水淡化研究的大力支持下,我国科研机构在海水淡化研究领域文献产出量上已位居第一,但在文献的重要性上还有较大的提升空间。最后,在学术发展方面,海水淡化领域具有较多的学术期刊,既包括传统的专业性学术期刊,也有一些综合性学术期刊,涉及化工、材料、能源等多个学科领域。虽然我国在海水淡化研究领域的基金资助、文献产出上具有一定的优势,但是还没有形成在国际上有影响力的学术期刊,学术建设还有很大的发展空间。
本研究基于WebofScience核心合集数据库,以海水淡化为主题词,虽然不能否认会缺失某些国家、某些领域海水淡化研究相关的重要文献,但是相对来说仍可以较全面地检索到国际海水淡化研究领域中较权威的文献资料。通过梳理国际海水淡化研究的演进脉络,在一定程度上可以对推动我国海水淡化研究提出以下建议。
一是在技术进步方面,我国海水淡化技术研究经过多年发展,已经掌握低温多效蒸馏和反渗透海水淡化技术,但是在技术创新与研发方面还有待提升。一方面建议加强海水淡化技术、工艺、材料等的集成创新和推广应用,强化多级闪蒸技术研究,在传统海水淡化技术基础上,以反渗透膜、能量回收、膜蒸馏、可再生能源海水淡化等内容为重点,深化传统海水淡化技术节能降耗等方面的研究;另一方面建议加强海水淡化新技术、新工艺、新材料等的自主创新和应用探索,结合国际海水淡化研究趋势,以正渗透、纳米材料、石墨烯等内容为重点,发展新型低能耗海水淡化技术。
二是在政策支持方面,近年来我国海水淡化相继纳入到循环经济、节能减排、建设节约型社会、战略性新兴产业、“水十条”、生态文明建设以及国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要等多个国家法规、政策、规划及文件中,但是在海水淡化应用推广方面还有待完善,一方面建议借鉴国外对海水淡化的多元化支持方式,从工程示范、财税优惠、产学研用等多渠道促进海水淡化技术的研发和应用;另一方面建议加强学科建设,推动海水淡化领域学术期刊的发展,加强自主海水淡化核心技术、材料和关键装备的基础研究,鼓励新型海水淡化技术研发。技术从实验研发到实际应用需要一定的周期,与反渗透以及蒸馏法等传统海水淡化技术相比,新开发的海水淡化技术由于可靠性、稳定性以及技术经济性尚不成熟,多处于实验研发阶段。尽管国际海水淡化市场仍以蒸馏法和反渗透技术为主,但是新型海水淡化技术普遍具有较低的能耗,随着技术的进步将会对未来海水淡化的发展产生深远的影响。
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