室内空气品质与人群健康密切相关[1]。美国专家检测发现, 在室内空气中存在500多种挥发性有机物, 其中致癌物质就有20多种, 致病病毒200多种[2]。据2013年北京室内环境检测中心报道, 每年由于室内空气污染引起的超额死亡人数高达11.1万人[3]。
关于室内空气净化技术领域的进展综述已有一些文献报道[4,5,6,7,8,9], 但这些文献大都仅从技术产生、原理、应用等方面进行论述, 对于技术的对比分析往往只关注效率分析[10]。围绕着室内空气净化技术, 每年有大量的期刊论文被公开发表。挖掘文献里包含的技术信息, 分析室内空气净化技术的发展趋势的研究报道还鲜见报道。本文运用文献计量学[11]方法, 采集室内空气净化领域的国际期刊文献数据并利用Thomson Data Analyzer (简称TDA) 软件进行分析, 揭示室内空气净化领域的发展状况和发展方向, 为技术决策与企业创新提供支持。
选取汤姆森路透科技信息集团 (Thomson Reuters Scientific) 的web of Science (Wo S) 为数据资源, 数据的检索策略是主题= ("air clean*"OR"air purifier*") 。根据上述的检索条件检索得到1 617篇文献, 通过审阅标题和摘要, 剔除与室内空气净化技术不相关的错选文献, 最后确定相关文献为1 056篇。分析软件选择汤姆森路透公司开发的Thomson Data Analyzer (简称TDA) , 运用EXCEL实现数据的可视化图表显示。
1990~2015年间, 室内空气净化领域国际文献数量呈现指数型逐年递增的态势 (图1) 。快速递增的文献数量说明室内空气净化领域是当今环境领域最热门的研究课题之一, 响应了人们对室内空气质量越来越强烈的关注。
将1 056篇文献按照第一完成单位国别和洲际进行分类统计, 分析各个国家和大洲发表文献数量及年度变化趋势, 结果见图2。结果显示:统计文献来自49个国家, 除南极洲外其余大洲均有室内空气净化领域的文献报道, 这说明室内空气品质问题是全世界范围内的共同课题。从文献发表具体国家来看, 排在前6的国家分别为中国、美国、日本、韩国、德国和法国, 这6个国家发表的文献总数占到全球发表数量的60%以上。其中, 美国和日本在过去15年里各年度发表文献量基本稳定, 属于长期关注室内空气净化的传统国家;而来自中国的文献则更多出现在2013年以后, 近3年文献发表数量占比过去25年文献报道总和的45%, 中国已经成为关注室内空气品质的新生力量。
主题词 (subject-terms) 是对文章核心内容的浓缩和提炼, 是对文章标题 (title) 、摘要 (abstract) 和关键词 (keywords) 规范化后的词语。主题词的变化可以反映一个领域研究主题的变化[12], 分析主题词的词频可以揭示该领域近期的研究热点和未来的技术发展趋势。
采用TDA软件提取1 056篇文献中所有的主题词, 共提取到主题词2 044个。以2000年以前为一个时间段, 随后每5年为一个时间段汇总各时期的主题词, 并根据主题词出现频次进行排序, 统计结果见图3。在过去的25年里“DEGRADATION”“AIR PURIFICATION”和“OXIDATION”这3个主题词在各个时期均排在主题词排行榜的TOP5以内, 说明室内空气净化领域的研究主要以氧化降解空气污染物为主, 这一主题也反映出室内空气污染状况不容乐观, 这与WHO报道出室内空气污染已成为人类健康第4大杀手相呼应。2000年以后“TIO2”“HETEROGENEOUS PHOTOCATALYSIS”和“PERFORMANCE”这3个主题词逐步进入主题词排行榜前列, 说明以Ti O2为典型代表物的光催化氧化技术开始成为该领域的研究重点。此外, 从污染物的角度来分析, “VOLATILE ORGANIC-COMPOUNDS (VOCs) ”替代“TRICHLOROETHYLENE”“ASTHMA”和“FORMALDEHYDE”, 跻身主题词排行榜前列, 则反映出现阶段室内空气污染主要以VOCs污染为主, 复合物污染替代单一污染物成为现阶段室内空气污染的典型特征。
梳理过去25年的文献资料, 有文献报道的室内空气净化技术大致可以有10类, 分别是:通风技术、过滤技术、静电除尘技术、吸附 (收) 技术、光氧化/光催化氧化技术、催化氧化技术、等离子体技术、负离子技术、臭氧氧化技术和其他技术 (如植物净化技术、微生物净化技术、氯消毒技术等) 。采用TDA软件提取文献中所有的关键词 (keywords) , 共提取到关键词3 787个。按照净化技术不同将关键词进行分类, 绘制各类空气净化技术的技术关注度图, 结果如图4所示。由图4可知, 技术关注度排名前5位的室内空气净化技术分别为:光氧化/催化技术、过滤技术、吸附/吸收技术、等离子体技术和静电技术, 这5种技术是现阶段被广泛关注和研究的室内空气净化技术。这其中, 尤以光氧化/催化技术出现频次高达355次, 成为最被关注的室内空气净化技术。
在关键词分析过程中, 除了应关注高频词, 对新词的分析也非常重要。在提取出3 787个关键词中, 整理近5年出现的具有技术代表性的新词, 结果列表于表1。
由表1可知, “Nanoparticles”和“Hydrothermal synthesis”是室内空气净化技术研究领域出现频次最高的2个新词, 说明材料制备是现阶段研究重点。另外, “Activated carbon fiber (ACFs) ”一词反映出现阶段空气净化吸附技术的研究方向。“Visible light photocatalytic”和“LED”则反映出现阶段光催化技术的研究方向是激发光源的拓展和创新。由于太阳光中紫外线部分仅约占5%, 研发可被可见光或者LED人工光源激发的光催化剂将是未来光催化技术研究的新方向。
1) 室内空气品质问题是全世界范围内的共同课题。美国和日本属于长期关注室内空气净化的传统国家, 但近年来中国已经成为该研究领域的重要国家。
2) “降解”“氧化”和“空气净化”是空气净化领域恒定的主题;2000年以后“二氧化钛”“多相光催化”和“性能”逐步进入主题词排放榜前列, 说明以Ti O2为典型代表物的光催化氧化技术成为该领域的研究重点;从污染物的角度来分析, “挥发性有机污染物”取代“哮喘”“甲醛”等主题词, 反映出现阶段室内空气污染以VOCs污染更为突出。
3) 光氧化/催化技术、过滤技术、吸附/吸收技术、等离子体技术和静电技术, 是现阶段被广泛关注和研究的5种室内空气净化技术。这其中, 尤以光氧化/催化技术关注度最高。
4) “纳米颗粒”和“水热合成”是出现频次最高的2个新词, 说明材料制备是现阶段研究重点;“活性炭纤维”一词反映出现阶段空气净化吸附技术的研究方向;“可见光光催化”和“LED”反映出现阶段光催化技术的研究方向是激发光源的拓展和创新。
摘要：本研究以汤姆森路透科技信息集团 (Thomson Reuters Scientific) 的Web of Science (Wo S) 数据库为数据源, 设计检索策略, 得到1990年2015年室内空气净化相关文献1 617篇。通过审阅标题和摘要, 剔除错选文献, 得到有效文献1 056篇。采用文献计量学方法和Thomson Data Analyzer数据分析工具, 分析了室内空气净化技术研究的状况。结果表明: (1) 室内空气净化研究是全世界范围内的共同课题。继美国和日本之后, 中国成为该研究领域的重要国家。 (2) “降解”“氧化”和“空气净化”是过去25年该领域恒定的主题, 2000年后以Ti O2材料为典型代表物的光催化氧化技术成为该领域新的研究热点。 (3) 光催化氧化技术、过滤技术、吸附/吸收技术、等离子体技术和静电技术是关注度最高的5种室内空气净化技术。 (4) 新材料的开发和制备是现阶段空气净化领域研究的新方向。
关键词：文献计量学,室内空气,净化技术,研究进展,TDA
[1] 张寅平, 邓启红, 钱华, 等.中国室内环境与健康研究进展报告2012[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012.
[2] 李伟华, 现代建筑室内空气污染物的危害与防治[J].洁净与空调技术, 2016 (3) :1-5.
[3] 王士敏.室内空气污染监测的质量保证与质量控制探讨[J].环境与发展, 2014, 26 (8) :29-30.
[4] Sim K.M., Kim K.H., Hwang G.B., et al..Development and evaluation of antimicrobial activated carbon fiber filters using Sophora flavescens nanoparticles[J].Science of The Total Environment, 2014, 493 (1) :291-297.
[5] Park J.H., Byeon J.H., Yoon K.Y., et al..Lab-scale test of a ventilation system including a dielectric barrier discharger and UV-photocatalyst filters for simultaneous removal of gaseous and particulate contaminants[J].Indoor Air, 2008, 18 (1) :44-50.
[6] Todorova N., Giannakopoulou T., Karapati S., et al..Composite Ti O2/clays materials for photocatalytic NOx oxidation[J].Applied Surface Science, 2014, 319 (1) :113-120.
[7] Ho-Hwan Chun, Wan-Kuen Jo.Polymer materialsupported titania nanofibers with different polyvinylpyrrolidone to Ti O2 ratios for degradation of vaporous trichloroethylene[J].Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2014, 20 (3) :1010-1015.
[8] Thevenet F., Sivachandiran L., Guaitella O., et al..Plasma-catalyst coupling for volatile organic compound removal and indoor air treatment:a review[J].Journal of Physics D-Applied Physics, 2014, 47 (22) :224011.
[9] Zhang Y.P., Mo J.H., Li Y.G., et al..Can commonly-used fan-driven air cleaning technologies improve indoor air quality?A literature review[J].Atmospheric Environment, 2011, 45 (26) :4329-4343.
[10] De Solla Price D J.Little Science, Big Science[M].New Haven:Yale University Press, 1963.
[11] D Pan, K Xu.Technology opportunity analysis based on co-word analysis[J].Science Research Management, 2014, 189 (1) :63-102.
[12] 安茂春, 王志健.国外技术成熟度评价方法及其应用[J].评价与管理, 2008, 6 (2) :1-3.
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