《Journal of Hydrology》：A comprehensive bibliometric analysis of research hotspots and thematic trends in emerging contaminants in groundwater (1999–2024)
编辑推荐：
地下水新兴污染物研究趋势及前沿方向，基于1999-2024年7925篇文献的计量分析，揭示2017年后高灵敏度检测技术推动研究转向持久性污染物，微塑料和PFAS分别增长100倍和59倍，建议整合AI优化风险预测与修复策略。
Kunlong Hui|Wenxiang Hu|Beidou Xi|Ying Yuan|Wenbing Tan
生态环境科学研究院，生态环境部环境标准与风险评估国家重点实验室及地下水污染模拟与控制重点实验室，中国北京 100012
摘要
地下水系统中的新兴污染物（ECs）对全球生态安全和公共卫生构成了严重威胁。然而，文献数量的指数级增长以及污染机制的复杂性阻碍了研究前沿的识别。为了解决这一问题，本研究对Web of Science核心数据库（1999–2024年）中的7,925篇文献进行了系统的文献计量分析。结果表明，美国和中国是主要的研究贡献者，这反映了环境科学与工程领域的多学科整合。值得注意的是，2017年是一个关键转折点，标志着研究从稳定积累转向了指数级增长，这一增长主要得益于高灵敏度检测技术的进步。时间演变分析显示了研究主题的重大变化：与2005–2014年相比，2015–2024年间对农药和个人护理产品等传统主题的兴趣分别下降了约38%和约13%，而对持久性污染物的兴趣显著增加。特别是关于全氟和多氟烷基物质以及微塑料的出版物数量分别增加了约59倍和约100倍。这一趋势反映了研究重点从监测传统污染物向探究持久性、复杂新兴污染物传输机制和毒性的根本性转变。最后，考虑到多源环境数据日益增长的复杂性，本研究建议未来的研究应更多地整合人工智能（如深度学习）技术，以提高风险预测能力并优化修复策略。
引言
近年来，快速的工业化和城市化加剧了复杂化学物质和生物化合物向环境的释放。这些物质统称为新兴污染物（ECs）。根据世界卫生组织（WHO）和联合国环境规划署（UNEP）的最新定义，ECs是指那些未被全球范围内常规监测或监管的化学物质，但可能对生态和人类健康构成重大风险（Xu等人，2026年）。ECs来源于工业生产、农业活动、制药行业和城市废水等来源。迄今为止，已识别出超过20种ECs，包括药品和个人护理产品（PPCPs）、内分泌干扰化学物质、微塑料（MPs）、持久性有机污染物、抗生素及其抗性基因（ARGs），以及新兴类别的农药及其转化产物（Noguera-Oviedo和Aga，2016年；Taheran等人，2018年；Kasonga等人，2021年）。尽管这些ECs的环境归趋和生态影响尚未完全了解，但它们对水生生态系统和野生动物的潜在风险已引起广泛关注（Taheran等人，2018年）。为此，许多政府出台了针对性的政策来预防和控制EC污染（Huang等人，2024年）。地下水作为一种重要的地下水资源，分布广泛且与地表生态系统紧密相连。从深层喀斯特含水层到浅层冲积层，地下水通过裂缝、通道和孔隙等多种途径与地表水相互作用（Kalhor等人，2019年；Saccò等人，2024年；Umeh等人，2024年）。这种水力连通性促进了地下水与地表生态系统之间ECs的双向交换。虽然污染物主要从地表渗入，但受污染的地下水也可能排入地表水体，从而扩大了生态和人类暴露的途径（Khorrami等人，2025年）。一旦释放到环境中，ECs可以在生物体内积累并通过食物链传播，对植物、动物和人类构成重大风险（Sun等人，2025年）。已记录的ECs的不良影响包括抑制植物生长和发育异常，以及对动物和人类的各种健康影响，如激素紊乱、基因毒性、致癌性和免疫毒性（Vasilachi等人，2021年；Coronado-Apodaca等人，2023年）。鉴于这些重大的生态和健康风险，研究地下水中ECs的环境行为并制定有效的缓解策略至关重要。
尽管相关文献数量迅速增长，但关于地下水中ECs的研究仍然较为分散。许多研究主要集中在特定污染物或局部区域，导致对ECs研究整体知识结构和发展轨迹的评估不完整。因此，政策制定者缺乏统一的科学依据来识别广泛趋势并实施基于证据的控制污染物迁移的策略。为了解决这一差距，进行全面的文献计量分析对于描绘全球研究格局和指导未来的管理策略至关重要。
近年来，文献计量分析作为一种通过定量描述、评估和监测学术数据来识别研究趋势的有效方法而兴起。由于其能够减少主观偏见并提供客观见解，这种方法已被广泛应用于各种研究领域（Ramírez-Malule等人，2020年；Bashir等人，2021年）。文献计量分析包括两个主要组成部分：绩效分析和科学映射。绩效分析基于地区、学科、期刊和作者等因素评估研究贡献。科学映射则识别研究主题之间的关系，以阐明一个领域的知识结构和演变（Zhao等人，2018年；Marcal等人，2021年）。目前，文献计量方法已广泛应用于地下水研究的多个高级领域，包括脆弱性评估（Xiong等人，2022年）、地下水污染模拟（Xiang等人，2025年）、溶质传输（Deng等人，2025年）和氯苯污染（Feng等人，2023年）。尽管近年来对ECs的文献计量分析受到了关注，但现有的综述主要集中在废水处理过程（Ata，2025年）或特定污染物类别（如抗生素或微塑料）（Gasana等人，2025年；Mai等人，2025年）。因此，专门针对地下水领域的综合分析仍然不足，而在这个领域中，ECs表现出独特的持久性和迁移行为。为了填补这一空白，本研究提供了1999–2024年的系统综述，以揭示地下水中ECs的研究热点和主题演变。
在过去二十年里，许多研究探讨了地下水与ECs之间的关系。这些研究为该领域提供了宝贵的参考和基础知识框架。然而，对这些大量文献的系统性回顾和定量综合仍然缺乏。传统的综述往往受到作者主观观点和研究质量差异的影响，这可能导致显著的偏见、覆盖范围有限，并难以捕捉ECs-地下水研究的快速演变。为了解决知识碎片化和缺乏统一科学框架的问题，本研究旨在提供全面的、数据驱动的全球研究格局分析。具体而言，本研究调查了全球研究工作的时空分布，考察了知识结构和主题热点的演变过程，并识别了该领域的新兴前沿和未来发展趋势。研究结果为研究人员提供了客观的见解，以支持基于证据的管理策略。
数据获取与清洗
文献数据来自Web of Science（WoS）核心数据库。搜索策略使用了布尔运算符（“OR”、“AND”）来定义逻辑关系，并使用星号（*）作为通配符来捕捉词形变化（例如复数形式）（Chen和Liu，2020年）。查询字符串如下：TS = (“groundwater*” OR “aquifer*”) AND (“emerging pollutant*” OR “emerging contaminant*” OR “contaminant of emerging concern*” OR “microplastic*” OR “nanomaterial*” OR “antibiotic*”
科学文献的演变与发表
本节对WoS核心数据库中的数据进行了系统分析，以研究1999年至2024年间关于地下水中ECs的发表趋势。共审查了7,925篇相关文献。结果显示，过去二十年的研究活动持续增加，发表量和引用次数均稳步增长。这反映了学术界对地下水中ECs的兴趣日益浓厚。值得注意的是，关于地下水中ECs的研究已进入一个稳定阶段
地下水中ECs研究主题的时间趋势
图5使用比例缩放的气泡图展示了200个关键词的时间趋势。与2005–2014年相比，2015–2024年间关键词的频率有所增加，这一点从图中左上角的红色气泡浓度可以看出。每个关键词的变化幅度通过“趋势因子”来量化，该因子定义为2015–2024年标准化累积频率与2005–2014年标准化累积频率的对数比率。例如，“PFAS”显示出明显的趋势因子
结论
通过对1999年至2024年间的7,925篇文献进行系统分析，本研究揭示了全球地下水中ECs研究的根本性转变。最关键的科学发现是研究重点从“传统”有机污染物转向了“持久性”ECs。基础阶段（1999–2014年）主要关注农用化学品和个人护理产品，而最近的数据（2015–2024年）显示相关研究的兴趣下降了约38%
CRediT作者贡献声明
Kunlong Hui：撰写初稿，负责资金获取。Wenxiang Hu：负责资源协调和调查。Beidou Xi：。Ying Yuan：负责资源协调。Wenbing Tan：负责调查。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号：22308342、42030704）和中国博士后科学基金（2024 T170869）的财政支持。
