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付洁婷，梁美霞，卢彬彬
（泉州师范学院资源与环境科学学院，福建泉州 362000）
依据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的定义，稀土是指化学元素周期表中的第6 周期第Ⅲ副族，包括原子系数从57 到71 的镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）15 个镧系元素及化学性质极为相似的钇（Y）、钪（Sc）等共17 种元素[1-3]。稀土是21 世纪重要的不可再生战略资源，素有“工业维生素”和新型材料“宝库”之称[4，5]。由于科学技术的高速发展，稀土成为稀缺的战略物质，是各个国家竞相开发的资源之一。中国是世界稀土储量最多的国家，其生产量和出口量位居全球首位[6]。
CiteSpace 软件是陈超美学者开发的科学文献知识图谱工具，它可以对文献进行科学分析，根据文献的年份为时间序列，并形成一个综合知识网络为研究领域的知识结构建模，通过模型运行结果可探究研究领域的发展趋势，并以可视图谱的方式加以直观地呈现[7]。CiteSpace 软件通过分析文献作者、机构、关键词等所蕴含的信息，构建相关学科知识的结构、规律和分布，揭示某一学科或领域在一定时期内的综合研究状况和动态，预测相关学科或领域的发展[8]。
南方稀土指的是在我国南方广泛存在的离子吸附型稀土矿，也称淋积型风化壳稀土矿，具有很高的经济价值，在高科技、新材料和国防军事等领域中应用广泛而备受关注[9]。近些年来，不少学者对于南方稀土开展了诸多研究，主要集中在离子型稀土形成的地学分析、稀土的开采与提取、污染和治理三大方面，已取得了相当的论文研究成果[10-16]，但使用CiteSpace 图谱化剖析南方稀土研究则鲜见报道。本文尝试运用CiteSpace 软件对南方稀土的研究文献的作者、机构、关键词等进行可视化分析，旨在理清南方稀土研究的历史与现况，方便研究人员后续的研究，可为该领域的学者提供一定的参考与理论依据。
1.1 研究区概况
南方稀土是富含稀土元素的花岗岩或火山岩经多年风化下形成的，其矿体覆盖浅，矿石较松散，颗粒很细，富含稀缺的中重稀土元素，是我国宝贵的矿产资源，也是外国竞相争夺的物资。据统计，南方稀土的矿产资源主要集中分布在江西、广东、福建、云南、广西、湖南和浙江等7 省区[17]。除此之外，安徽省、海南省和贵州省均有发现并开发南方稀土矿。随着我国南方离子型稀土的经济价值和战略地位日益凸显，南方稀土矿的勘查和探索力度不断加强。
1.2 研究资料
采用中国知识资源总库（CNKI）为主要检索平台，检索策略为：运用“高级检索”方式，检索主题为“南方稀土”“离子型稀土”“吸附型稀土”“风化壳淋积型稀土”，排除主题中有“产业”“行业”“价格”“集团”，来源类别为全部文献，检索时间设置1974-2021 年，最后输出结果为1847条，经过对文献资料的内容主题判断其相关性，筛选甄别，最终符合条件的文献有1192 篇。将其以txt 文件格式导出并命名为CiteSpace 软件可识别的download_XX 文件名。经过CiteSpace（5.8.R3）软件的数据转化功能，去除无效文献剩下有效文献1148 篇。
1.3 研究方法
运用Excel 统计并分析1974-2021 年期间南方稀土研究的发文量、作者数量和机构数量在时间推移中的变化。然后利用CiteSpace 软件对文献的作者、关键词和机构进行分析，并得出相应的知识图谱。
整体的操作流程大体分为5 步：
（1）建立一个新文件夹，里面再分别新建“data”“project”“input”“output”四个文件夹。将知网中寻找的文献以Refworks 格式下载下来，以“download_XX”文件名命名并放置“input”文件夹中。
（2）运用CiteSpace 软件自带的功能对“input”文件夹中数据进行格式转化，所得数据存于“output”文件夹中，并复制到“data”文件夹。
（3）导入数据后，设定时间范围是1974 至2021 年，设定时间切片为1 年，选择作者、机构和关键词作为聚类词。
（4）选择可视化分析，得到知识图谱，对图谱进行调整使其更加清晰美观。
2.1 发文数量及时间分布统计分析
通过对文献数量的时间变化研究，可以揭示南方离子型稀土研究所处的阶段、趋势和动态。通过对1974-2021 年期间南方离子型稀土文献数量的分析，将文献发表的时间跨度分为四个阶段，如表1 所示。1974-1983 年是南方离子型稀土研究的起始阶段，这一时期最早的文献总结了离子吸附型稀土的重要特点，即稀土元素以离子形式吸附于黏土矿物中，而且稀土元素能在水溶液中被某些阳离子交换进入溶液[18]。1984-2011 年是南方离子型稀土研究的稳定发展时期，这一时期国家越来越重视稀土行业的发展，在南方各省出现了“稀土热”，但这个时期存在资源开采混乱，产业发展无序，环境破坏严重等问题[12]。为了减少对环境的影响，相关研究人员先后研发了三代采用电解质水溶液进行离子交换浸出稀土的开采工艺，1985 年、1996 年分别获国家发明奖和国家科技攻关重大科技成果奖[19-20]。此阶段的研究侧重于稀土矿成矿特征、淋洗液的研究、浸出方法，浸出液稀土离子的提取和原地浸矿的相关研究。2012-2015 年是南方离子型稀土研究的突增时期，主要集中于尾矿回收、矿区生态恢复、环境防治问题、原地浸矿、离子型稀土的综合利用以及浸取沉淀的工艺优化研究。2016-2021 年是南方离子型稀土研究的稳定增长时期，侧重于生态环境、原地浸矿、浸取剂、成矿特征等研究。
表1 南方稀土研究不同时间段发文量情况
2.2 发文作者规模变化分析
对各个时期的南方稀土研究作者人数进行整理统计，如图1。1974-1985 年期间作者数量不足10位。1988-2011 年期间最高可达53 位作者，呈现波动并略有下降趋势，于2012-2013 年增至81位，由此开启了一个全新的阶段：发文作者不断增长的阶段，并于2016-2017 年突破三位数，此后仍然不断增加。这说明南方离子型稀土不断受到学者们的关注。
图1 南方稀土研究发文作者历年人数分布图
2.3 高产作者分析
对南方稀土的高产作者的发文量、被引用数、研究领域和发文单位进行整理统计，见表2。王观石发文量44 篇排名第一，被引频次位居第八名，这说明作者科研成果非常丰硕。该作者重点关注的是浸矿机制、矿体孔径分布及其渗透规律、离子交换模型、浸矿剂用量以及临界注液强度，并且从浸取动力学角度提出温度升高、强化磁场和使用复合浸取剂可以提高浸取速率，还提出浸矿后矿土颗粒更均匀，其强度降低，边坡稳定性更差，为稀土开采中的边坡稳定提供理论指导[21，22]。罗嗣海发文量30篇排名第二，被引频次位居第五名，说明该作者的研究成果丰富且影响较为深远，罗嗣海重点关注的是矿体强度特性、氨氮污染、浸矿机制和污染治理，对矿区氨氮污染提出氨氮淋洗技术和优化原地浸矿工艺，开发新型无铵浸取工艺等措施[23]。池汝安早期关于南方稀土发文达20 篇，而且被引频次高达859 次，位居第一，由此看出池汝安科研成果影响深远，对于南方离子型稀土有着独到且具有代表性的认识和见解。
表2 南方稀土研究高产作者（前10 位）
2.4 作者合作网络分析
在CiteSpace（5.8.R3）中选定网络节点Author（作者），时间选择1974-2021 年期间，时间切片为一年，对南方稀土作者进行可视化处理与分析，适当调整图谱得到图2。
Modularity Q 是网络模块化的评价指标，范围是0～1，Modularity Q＞0.3 就意味着聚类的社团结构是显著的；
Silhouette 值是网络同质性的衡量指标，越接近1 同质性越高，Silhouette 为0.7 时，聚类结果是具有高信度的[24]。图2 中，作者总数N=680 位，作者合作关系总数E＝1002 位，表明多数研究学者产生了两人或两人以上的合作关系；
合作密度Density＝0.0043，说明作者之间的合作密度较小；
Modulartiy Q＝0.634，表明其网络聚类结果较明显；
Silhouette＝0.9069，表明我国南方稀土研究作者合作共现网络的结构显著，聚类结果信度较高。由南方稀土研究作者网络共现分析结果可知，南方稀土作者数量较多，并且作者之间已产生了一定的联系与合作，但合作密度较小，分布较离散。
如图2，可以看出南方稀土作者之间主要以团体形式合作为主，团体内联系较为紧密，团体之间联系较少。如其中发文量较多且联系紧密的王观石和罗嗣海，主要研究南方稀土的浸矿过程对离子型稀土矿物理力学性质的影响[25]；
罗仙平、方夕辉和邱廷省的合作，主要研究南方稀土矿提取和除杂技术；
池汝安的团队主要是对于南方稀土矿的基础研究[19]；
李永绣、李静和刘艳珠的合作，主要研究南方稀土高效分离和绿色提取[26]。
图2 南方稀土研究作者合作图谱
总而言之，南方离子型稀土的研究学者普遍具有合作关系，并且是四五人以上的合作，少有独立发表文献的情况，且合作情况长期稳定，自然而然形成了各自的研究团队，且研究团队内部联系紧密，但各个团队之间的联系较少，这就造成了合作关系普遍存在，可是合作密度却较低。因此，南方稀土研究应进行更加深入和广阔的合作，应勇于突破固定团队，大胆地与其他团队进行合作，还可以进行跨学科的合作，丰富南方稀土的研究领域。
2.5 机构合作网络分析
机构发表的论文数量表明其对南方稀土科学研究的重视，而各机构之间的合作则表明科研单位之间的整合和聚集。运行CiteSpace（5.8.R3）软件，时间轴设为1974-2021 年，时间长度分区设为1年，节点类型选择“institution”，生成图3 所示的机构共现图谱。
由图3 可知，CiteSpace 软件处理分析所得我国研究南方稀土领域的机构节点有484 个，机构合作关系总数E=383，表明各机构之间具有一定的合作关系，但并不紧密；
合作密度Density=0.0033，表明合作密度也并不大，未形成有效的合作机制；
Modularity Q=0.8984，表明其网络聚类结果高；
Silhouette=0.9768，表明共现网络图谱结果合理。
图3 中发文量最多的是江西理工大学的资源与环境工程学院、建筑与测绘工程学院、冶金与化学工程学院，且三个机构很自然地形成了紧密且稳定的合作关系，另外还与江西省矿业工程重点实验室、国家离子型稀土资源高效开发利用工程技术研究中心以及江西理工大学工程研究院有一定的合作关系，这些机构间的合作形成了南方稀土研究的支柱；
江西省地质矿产勘查开发局赣南地质调查大队、中国地质大学（北京）地球科学与资源学院和中国地质科学院矿产资源研究所的合作也较为紧密，发文量与研究成果具有一定影响力；
福建师范大学地理科学学院的发文量与成果也较为丰富。
图3 中机构合作关系总数不低，说明有相当一部分研究成果是机构通力合作的产物，但是合作密度却很小，说明合作网络并不严密。发文量前三名的江西理工大学内三个学院间合作紧密，成果众多，在南方稀土研究领域内影响重大深远，而其他机构间的合作多为三五个机构间的合作，且发文量少，影响一般。同时，机构之间的合作多是形成固定的团队，这些团队之间合作稳定且频繁，硕果累累，不同团队之间少有合作，不同地区间的机构合作也较少，所以造成合作密度较小。
图3 南方稀土研究机构合作图谱
2.6 南方稀土的研究重点分析
研究重点是随学科发展而随之变化，它反映了科研人员在一定时期内对该领域的研究兴趣。利用CiteSpace（5.8.R3）软件进行参数设置，时间设为1974-2021 年，时间长度分区设为1 年，网络节点类型选择“Keyword”，阈值项选择“TopN=25”，点击“Go!”运行软件，对出现频次排名前十的关键词进行统计得到表3，对关键词共现图谱进行调节得到图4。
表3 中南方稀土的研究有原地浸矿和风化壳稀土矿两大重点。“原地浸矿”的频次有100 次，排名第一，足以说明原地浸矿是南方离子型稀土研究的一大重点，原地浸矿是南方稀土如今普遍使用的浸出工艺，相比先前的池浸和堆浸更加环保，同时在实行原地浸矿下的浸取剂、浸取效率和抑杂研究仍不断开展中，因此原地浸矿仍是研究重点。频次排名后四位的是“稀土矿”“稀土”“稀土元素”“风化壳”，是研究稀土矿地性质的，这是因为研究南方稀土矿的性质既可以帮助稀土矿的提取开采研究，又可以为地质勘察队提供参考，有助于寻找新矿藏。图4 中节点越大，标签字体越大的关键词，被研究的频次也越多，由此可知方稀土研究较为分散，形成了以原地浸矿、稀土矿、稀土、稀土元素、风化壳、氨氮、地质特征等几大研究重点，说明南方稀土的研究较为丰富，并不是围绕一个绝对中心的主题，具有研究重心多元化的特点。
图4 南方稀土研究关键词共现图谱
表3 南方稀土研究高频关键词一览表（前10 名）
2.7 南方稀土的研究前沿分析
研究前沿是特指科学研究中最为新进的领域，象征着一个研究领域的最新内容，通常代表着该领域日后的发展走向。确定研究前沿的主流词主要通过计算其突变系数的加权值，即突现强度。突现强度越大，就表明此主流词越接近前沿方向。将下载好的数据录入软件中，时间设为1974-2021 年，时间长度分区设为1 年，网络节点类型选择“Keyword”，阈值项选择“TopN=25”，点击“Go!”运行软件。控制面板选择“Burstness”，γ 值默认为1，突现时间的最小单位选择1 年，点击“View”，结果显示的所有关键词，按照爆发年份排序，得到图5 所示的关键词突现情况图。红色区域代表突发性参数突变的时间长短，一格代表1 年。
根据图5 可知1974-2021 年48 年间，我国南方稀土研究领域共出现了“原地浸析”“稀土”“动力学”“原地浸矿”“渗透系数”“离子交换”和“氨氮”7 个突现关键词。从突现强度看，突现强度排名前两位的分别是原地浸矿（10.72）和原地浸析（5.64），两者指的是同一种浸出工艺。突现词“原地浸矿”出现在1993 年，正是首次提出该浸出方法的那一年，被当做可以替代当时主要浸出方式——堆浸，成为全新的环保高效的新工艺。突现词“原地浸析”出现在2015 年，又重新成为研究热点，这时原地浸矿成为研究热点，研究成果多是关于原地浸矿所引起的边坡不稳定以及对环境影响的评估。由于原地浸矿的突现强度很多，且多年来相关研究一直较为丰富，并且是南方离子型稀土普遍生产时使用的工艺，所以完全有可能再次成为研究热点。从突现时间看，距离现在最近且突现强度最大的突现词就是“氨氮”，氨氮是由于稀土矿浸取使用的铵盐，使得尾矿氨氮化，造成土壤污染，由此开始了以生态恢复和污染防治的研究。随着生态文明建设要求，绿色生产和污染治理的研究将会持续，因此氨氮这一突现词仍会是热点。
图5 1974—2021 年南方稀土研究的突现关键词（前7 名）
运用CiteSpace 软件可视化剖析1974-2021年南方稀土研究的知识图谱，得出以下几点结论。
（1）1974-2021 年期间南方离子型稀土文献数量按时间变化分为起始阶段、稳定发展时期、突增时期、稳定增长时期四个阶段，48 年间发文量总体呈现上升趋势，于2014-2015 年达到三位数，此后不断增加。南方离子型稀土的研究作者、机构和发文量变化趋势是一致的，即均是稳步上升的，这也显示南方离子型稀土的研究作者在逐渐增多，机构也在不断增加，研究成果也是越来越丰富且深刻、多样化的。
（2）高产作者主要来自高校，研究作者之间具有团队合作的特点，各个团队研究也有所侧重，但是不同学者团队之间合作较少。
（3）研究机构主要有高校、科研中心和地质调查队，研究机构之间也具有合作的特点，除了江西理工大学内各个学院的紧密合作外，其他团队的成员和成果都较少，且机构团队之间合作少。
（4）南方稀土的研究有原地浸矿和风化壳稀土矿两大重点，研究前沿是土壤污染防护和生态治理。
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