基于文献计量学分析水文地球化学研究进展及趋势

doi:10.13745/j.esf.sf.2022.1.48

摘要/Abstract

摘要：

水文地球化学研究在可持续发展中起到重要作用,然而目前对该领域的阶段性总结分析研究还较少。本文使用文献计量学可视化分析方法,以1982年1月1日到2021年11月17日被Web of Science收录的有关水文地球化学的检索信息为基础,使用CiteSpace和 VOSviewer等软件对水文地球化学研究现状和趋势进行分析。结果表明,水文地球化学论文发文量与被引量整体呈现上升趋势,2010年以后发文数量是2010年以前发文数量的两倍,水文地球化学研究仍然具有较大的发展空间。其中,中国积极参与水文地球化学领域的研究,近几年的发文量增长幅度高于美国、德国、加拿大等发达国家,这与中国国家自然科学基金会的资助以及各个科研机构的研究分不开。通过关键词分析,1982年至2021年水文地球化学研究的主题为:地下水质量与人体健康、同位素的研究与应用、元素的迁移转化和微生物作用以及地下水-地表水水文地球化学过程。文献计量工具方法与“水岩相互作用国际学术会议”统计共同表明:不同空间尺度和环境下的水岩相互作用、同位素技术的开发与应用、生物地球化学以及地下水质量是未来水文地球化学领域的主要研究趋势。

关键词: 文献计量学, CiteSpace, VOSviewer, 水文地球化学, 水岩相互作用

Abstract:

Hydrogeochemistry plays an important role in sustainable development, but only a few reviews have documented the development in this field. This work used the bibliometric visualization analysis softwares (CiteSpace and VOSviewer) to analyze the current status of hydrogeochemical research based on the data obtained from Web of Science database from January 1, 1982 to November 17, 2021. The results showed that the number of papers and citations in hydrogeochemistry presented an overall upward trend and the number of papers after 2010 was twice as many as that before 2010. Hydrogeochemical study is on the road of prosperity. In recent years, the increase in the number of relavent publications in China is higher than in the developed countries, such as the United States, Germany, and Canada, reflecting the strong research activities in this field in China. Such an active state of hydrogeochemical research in China is closely related to the funding from the National Natural Science Foundation of China and the involvement of various scientific research institutions. Through the keyword analysis, the main themes in hydrogeochemistry from 1982 to 2021 were groundwater quality and human health, isotope application, element migration and transformation and microbial processes, and hydrogeochemistry of groundwater-surface water interactions. Results of bibliometric tool analysis and statistics from the International Symposium on Water-Rock Interactions since 1974 showed that the trends in hydrogeochemical studies included water-rock interactions on different spatial scales and in different environments, development and application of isotope technology, biogeochemistry, and groundwater quality.

Key words: bibliometrics, CiteSpace, VOSviewer, hydrogeochemistry, water-rock interaction

中图分类号:

P592

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WANG Guangcai, WANG Yanxin, LIU Fei, GUO Huaming. Advances and trends in hydrogeochemical studies: Insights from bibliometric analysis[J]. Earth Science Frontiers, 2022, 29(3): 25-36.

图/表 9

参考文献 47

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届	年	地点	主题
1	1974	布拉格(捷克)	天然水的来源;淡水-岩石相互作用;地层水;同位素;模型、动力学与实验
2	1977	斯特拉斯堡(法国)	天然水的演化;热液矿床的形成;硫化矿床风化作用;高温高压流体实验;水岩相互作用的环境方面;地层水
3	1980	埃德蒙顿(加拿大)	地层水;矿床;活动的地热系统;水作用下矿物的稳定性;水岩相互作用的环境和工程方面;实验
4	1983	三朝(日本)	活动的地热系统;矿水;地层水;同位素;实验和模拟;风化作用
5	1986	雷克雅未克(冰岛)	矿物-流体界面地球化学;活动的地热系统;变质环境;稳定与放射性同位素;沉积盆地;地球化学模拟;热液矿床;水-岩-有机物反应
6	1989	马尔文(英国)	质量转移模拟和反应动力学;变质和热液反应;固液界面的地球化学;水岩相互作用-微量组分的源与汇;地球化学循环;能源与天然资源的地球化学
7	1992	帕克城(美国)	矿物-流体界面地球化学;地球化学模拟;有机地球化学;自然灾害与环境污染;全球过程;地表水和地下水中的氧化-还原反应;风化过程与地表水环境;盐湖与蒸发盐矿床;非饱和带环境;地下水环境;稳定与放射性同位素;沉积盆地;地热系统;变质环境;热液矿床;海水-岩石相互作用
8	1995	符拉迪沃斯托克 (俄罗斯)	新方法、技术和应用;水岩相互作用动力学;稳定和放射性同位素;有机物和有机-无机相互作用;火山湖的物理化学过程;地表水的水文地球化学;卤水和热水的水文地球化学;地下水的水文地球化学;盆地流体的水文地球化学;陆地热水系统;海洋热水系统;变质环境;普通矿床;金矿;Fe-Mn矿床;地球化学模拟:理论基础和代码研发;地球化学模拟:野外和室内实验中的应用;与矿物和能源有关的环境问题
9	1998	陶波(新西兰)	地热流体和气体;矿床;流体与构造;岩浆-水相互作用;变质作用;普通地热;实验与模拟;地下水质量;普通地下水;沉积盆地;海洋钻探项目:地下水;涉及有机物的过程;地表系统;矿物表面;风化作用;海洋;废物储存和处置
10	2001	撒丁岛(意大利)	地球化学循环、全球变化和自然灾害;水岩相互作用的模拟;热力学、动力学和实验地球化学;矿物表面和风化作用;地下水环境;沉积盆地;岩浆、变质和成矿过程;火山和地热过程;微量元素的活化;污染和修复:一般问题;污染和修复:矿山环境;废弃物储存与处置;生物地球化学过程与有机物的络合作用;水岩相互作用研究中的稳定和放射性同位素
11	2004	萨拉托加温泉 (美国)	火山和地热水岩过程和排气;地壳流体-岩石相互作用、质量转移和挥发性物质循环;地下水系统和沉积盆地中的水岩相互作用;CO₂和H₂S封存;分光和显微技术的进展;放射性核素与矿物和微生物的相互作用;矿物表面的络合作用:实验和理论研究;全时空尺度上的风化作用研究;从分子尺度到全球尺度的地球化学模拟;有机物的反应性;地微生物学:纪念Henry Ehrlich;铁的生物地球化学;水的地球化学和生物地球化学;环境地球化学
12	2007	云南昆明(中国)	岩浆、变质和地热过程;构造作用活跃区的水岩相互作用;深部流体和地热流体;水岩相互作用的热力学和动力学模拟;矿物-水相互作用:从矿物表面到流域;海洋地球化学、盆地水文地质学和沉积地球化学;废物储存、处置和利用、CO₂和H₂S封存;稳定和放射性同位素、水文地球化学研究的示踪剂;有机地球化学、生物地球化学和地微生物学;地下水和沉积系统中的水岩相互作用过程;地下水质量;喀斯特地球化学;环境地球化学;气-土-水相互作用和包气带中的溶质运移;地质灾害和水岩相互作用;应用环境化学
13	2010	瓜纳华托(墨西哥)	稳定同位素和放射性同位素以及其他示踪剂的测定和应用;地热系统中的水岩相互作用;成岩、变质和成矿过程中的水;流域中的水岩相互作用;包气带中溶质迁移过程中的相互作用;喀斯特系统中的水岩相互作用和沉积岩中的孔隙水化学;控制地下水水质的水岩相互作用;环境地球化学;尾矿中的水岩相互作用;污染场地勘察和修复中水岩相互作用的重要性;矿物表面和水-矿物界面过程的刻画;风化作用动力学中矿物表面的作用;水岩相互作用过程的数值模拟进展;CO₂封存中水-岩-气相互作用;与水岩相互作用有关的地质灾害;生物地球化学过程中的水岩相互作用和石油的生成
14	2013	阿维尼翁(法国)	A. 水岩相互作用的基本原理:热力学和动力学;裂隙和多孔介质中溶质运移;矿物表面和水/矿物界面过程的表征;生物地球化学与水-岩相互作用;水-气-岩相互作用;稳定和放射性同位素的最新应用;实验室和现场实验设计;水在断层行为中的作用;水-矿物/岩石相互作用的建模;锕系元素和裂变产物的水化学;B. 特定环境:岩石成因和岩浆过程中的水;深层流体和地热系统;沉积物中的孔隙水化学和沉积盆地演化;岩石风化和土壤形成;渗流带与土壤的相互作用;高盐度大陆流体;矿床和成矿过程;火山流体与岩石的相互作用;干旱和半干旱气候下的水岩相互作用;C. 应用和环境危害:水资源和地下水质量;地热资源勘探;CO₂的地质封存;油气页岩开采;矿山尾矿、酸性矿山排水、修复;放射性和有毒废物:地质处置和储存,基质改变;棕色地块和污染场地的风险评估和修复;浅层和深层环境中污染物的运移和归趋;水岩相互作用与人体健康
届	年	地点	主题
15	2016	埃武拉(葡萄牙)	(1)水岩相互作用的要素:裂隙孔隙介质中地下水反应运移模拟的最新进展;水文地球化学与生物地球化学的未来挑战-从纳米尺度到流域尺度方法;同位素水文学、同位素与惰性气体研究的新趋势;水岩相互作用的热力学和动力学的新见解;水-气-岩相互作用的进展;水岩相互作用实验室与野外调查的实验设计方面的进展与技术挑战;(2)特定的环境:火山系统和自然灾害中的水岩相互作用;高与低焓地热系统;沉积物与沉积盆地的有机地球化学与孔隙水化学;高盐陆相流体的起源与特殊挑战;与铁矿沉积和铁矿形成过程有关的新兴议题;地球化学控制及对传统的与非传统的油气田的影响;岩溶水系统的演化与全球气候变化的新认识;干旱与半干旱区生态水文学;热带与亚热带地区水岩相互作用的进展;与天体生物学相关的水岩相互作用研究的进展;(3)实例研究与应用:与能源相关水岩相互作用方面的问题;页岩气与其他低渗透气藏的特殊挑战;地下水水质和水量的控制与影响;高温高压下水岩相互作用的挑战;核废物深部地质处置的选择余地;地质处置(封存)库的气-水-岩相互作用过程的更新;生产及废弃矿山的水质;浅层及深部含水层中污染物的运移,归宿与示踪;捕捉过程与污染的示踪同位素:稳定与放射性同位素进展;水岩相互作用及其对人类健康影响的最新方法;与人类文化遗产有关的水岩相互作用、岩质文物风化与保护;地下水环境中的地球微生物:微生物-矿物-水相互作用
16	2019	托木斯克(俄罗斯)	水岩系统的地质演化:机理、过程、因素、阶段;有机地球化学,生物地球化学,石油和天然气矿床的形成;油气田开发运营过程中的水岩相互作用;水岩相互作用的热力学与动力学,实验地球化学;水文地球化学和矿床形成过程的建模;元素的地球化学循环和全球环境变化;天然水的地球化学:从大气降水到深盐水;岩浆、变质和地热过程;水岩相互作用控制水质和人类健康问题;放射性废物的处置:地质、水文地质和地球化学方面;水岩相互作用研究分析技术进展;应用同位素地球化学

届	年	地点	主题
1	1974	布拉格(捷克)	天然水的来源;淡水-岩石相互作用;地层水;同位素;模型、动力学与实验
2	1977	斯特拉斯堡(法国)	天然水的演化;热液矿床的形成;硫化矿床风化作用;高温高压流体实验;水岩相互作用的环境方面;地层水
3	1980	埃德蒙顿(加拿大)	地层水;矿床;活动的地热系统;水作用下矿物的稳定性;水岩相互作用的环境和工程方面;实验
4	1983	三朝(日本)	活动的地热系统;矿水;地层水;同位素;实验和模拟;风化作用
5	1986	雷克雅未克(冰岛)	矿物-流体界面地球化学;活动的地热系统;变质环境;稳定与放射性同位素;沉积盆地;地球化学模拟;热液矿床;水-岩-有机物反应
6	1989	马尔文(英国)	质量转移模拟和反应动力学;变质和热液反应;固液界面的地球化学;水岩相互作用-微量组分的源与汇;地球化学循环;能源与天然资源的地球化学
7	1992	帕克城(美国)	矿物-流体界面地球化学;地球化学模拟;有机地球化学;自然灾害与环境污染;全球过程;地表水和地下水中的氧化-还原反应;风化过程与地表水环境;盐湖与蒸发盐矿床;非饱和带环境;地下水环境;稳定与放射性同位素;沉积盆地;地热系统;变质环境;热液矿床;海水-岩石相互作用
8	1995	符拉迪沃斯托克 (俄罗斯)	新方法、技术和应用;水岩相互作用动力学;稳定和放射性同位素;有机物和有机-无机相互作用;火山湖的物理化学过程;地表水的水文地球化学;卤水和热水的水文地球化学;地下水的水文地球化学;盆地流体的水文地球化学;陆地热水系统;海洋热水系统;变质环境;普通矿床;金矿;Fe-Mn矿床;地球化学模拟:理论基础和代码研发;地球化学模拟:野外和室内实验中的应用;与矿物和能源有关的环境问题
9	1998	陶波(新西兰)	地热流体和气体;矿床;流体与构造;岩浆-水相互作用;变质作用;普通地热;实验与模拟;地下水质量;普通地下水;沉积盆地;海洋钻探项目:地下水;涉及有机物的过程;地表系统;矿物表面;风化作用;海洋;废物储存和处置
10	2001	撒丁岛(意大利)	地球化学循环、全球变化和自然灾害;水岩相互作用的模拟;热力学、动力学和实验地球化学;矿物表面和风化作用;地下水环境;沉积盆地;岩浆、变质和成矿过程;火山和地热过程;微量元素的活化;污染和修复:一般问题;污染和修复:矿山环境;废弃物储存与处置;生物地球化学过程与有机物的络合作用;水岩相互作用研究中的稳定和放射性同位素
11	2004	萨拉托加温泉 (美国)	火山和地热水岩过程和排气;地壳流体-岩石相互作用、质量转移和挥发性物质循环;地下水系统和沉积盆地中的水岩相互作用;CO₂和H₂S封存;分光和显微技术的进展;放射性核素与矿物和微生物的相互作用;矿物表面的络合作用:实验和理论研究;全时空尺度上的风化作用研究;从分子尺度到全球尺度的地球化学模拟;有机物的反应性;地微生物学:纪念Henry Ehrlich;铁的生物地球化学;水的地球化学和生物地球化学;环境地球化学
12	2007	云南昆明(中国)	岩浆、变质和地热过程;构造作用活跃区的水岩相互作用;深部流体和地热流体;水岩相互作用的热力学和动力学模拟;矿物-水相互作用:从矿物表面到流域;海洋地球化学、盆地水文地质学和沉积地球化学;废物储存、处置和利用、CO₂和H₂S封存;稳定和放射性同位素、水文地球化学研究的示踪剂;有机地球化学、生物地球化学和地微生物学;地下水和沉积系统中的水岩相互作用过程;地下水质量;喀斯特地球化学;环境地球化学;气-土-水相互作用和包气带中的溶质运移;地质灾害和水岩相互作用;应用环境化学
13	2010	瓜纳华托(墨西哥)	稳定同位素和放射性同位素以及其他示踪剂的测定和应用;地热系统中的水岩相互作用;成岩、变质和成矿过程中的水;流域中的水岩相互作用;包气带中溶质迁移过程中的相互作用;喀斯特系统中的水岩相互作用和沉积岩中的孔隙水化学;控制地下水水质的水岩相互作用;环境地球化学;尾矿中的水岩相互作用;污染场地勘察和修复中水岩相互作用的重要性;矿物表面和水-矿物界面过程的刻画;风化作用动力学中矿物表面的作用;水岩相互作用过程的数值模拟进展;CO₂封存中水-岩-气相互作用;与水岩相互作用有关的地质灾害;生物地球化学过程中的水岩相互作用和石油的生成
14	2013	阿维尼翁(法国)	A. 水岩相互作用的基本原理:热力学和动力学;裂隙和多孔介质中溶质运移;矿物表面和水/矿物界面过程的表征;生物地球化学与水-岩相互作用;水-气-岩相互作用;稳定和放射性同位素的最新应用;实验室和现场实验设计;水在断层行为中的作用;水-矿物/岩石相互作用的建模;锕系元素和裂变产物的水化学;B. 特定环境:岩石成因和岩浆过程中的水;深层流体和地热系统;沉积物中的孔隙水化学和沉积盆地演化;岩石风化和土壤形成;渗流带与土壤的相互作用;高盐度大陆流体;矿床和成矿过程;火山流体与岩石的相互作用;干旱和半干旱气候下的水岩相互作用;C. 应用和环境危害:水资源和地下水质量;地热资源勘探;CO₂的地质封存;油气页岩开采;矿山尾矿、酸性矿山排水、修复;放射性和有毒废物:地质处置和储存,基质改变;棕色地块和污染场地的风险评估和修复;浅层和深层环境中污染物的运移和归趋;水岩相互作用与人体健康
届	年	地点	主题
15	2016	埃武拉(葡萄牙)	(1)水岩相互作用的要素:裂隙孔隙介质中地下水反应运移模拟的最新进展;水文地球化学与生物地球化学的未来挑战-从纳米尺度到流域尺度方法;同位素水文学、同位素与惰性气体研究的新趋势;水岩相互作用的热力学和动力学的新见解;水-气-岩相互作用的进展;水岩相互作用实验室与野外调查的实验设计方面的进展与技术挑战;(2)特定的环境:火山系统和自然灾害中的水岩相互作用;高与低焓地热系统;沉积物与沉积盆地的有机地球化学与孔隙水化学;高盐陆相流体的起源与特殊挑战;与铁矿沉积和铁矿形成过程有关的新兴议题;地球化学控制及对传统的与非传统的油气田的影响;岩溶水系统的演化与全球气候变化的新认识;干旱与半干旱区生态水文学;热带与亚热带地区水岩相互作用的进展;与天体生物学相关的水岩相互作用研究的进展;(3)实例研究与应用:与能源相关水岩相互作用方面的问题;页岩气与其他低渗透气藏的特殊挑战;地下水水质和水量的控制与影响;高温高压下水岩相互作用的挑战;核废物深部地质处置的选择余地;地质处置(封存)库的气-水-岩相互作用过程的更新;生产及废弃矿山的水质;浅层及深部含水层中污染物的运移,归宿与示踪;捕捉过程与污染的示踪同位素:稳定与放射性同位素进展;水岩相互作用及其对人类健康影响的最新方法;与人类文化遗产有关的水岩相互作用、岩质文物风化与保护;地下水环境中的地球微生物:微生物-矿物-水相互作用
16	2019	托木斯克(俄罗斯)	水岩系统的地质演化:机理、过程、因素、阶段;有机地球化学,生物地球化学,石油和天然气矿床的形成;油气田开发运营过程中的水岩相互作用;水岩相互作用的热力学与动力学,实验地球化学;水文地球化学和矿床形成过程的建模;元素的地球化学循环和全球环境变化;天然水的地球化学:从大气降水到深盐水;岩浆、变质和地热过程;水岩相互作用控制水质和人类健康问题;放射性废物的处置:地质、水文地质和地球化学方面;水岩相互作用研究分析技术进展;应用同位素地球化学

序号	机构	发文量
1	China University of Geosciences	325
2	Russian Academy of Sciences	226
3	Chinese Academy of Sciences	219
4	Centre National de la Recherche Scientifique CNRS	185
5	United States Department of Energy Doe	176
6	United States Department of The Interior	169
7	United States Geological Survey	164
8	Helmholtz Association	161
9	Consiglio Nazionale delle Ricerche CNR	103
10	Chang’an University	99

序号	机构	发文量
1	China University of Geosciences	325
2	Russian Academy of Sciences	226
3	Chinese Academy of Sciences	219
4	Centre National de la Recherche Scientifique CNRS	185
5	United States Department of Energy Doe	176
6	United States Department of The Interior	169
7	United States Geological Survey	164
8	Helmholtz Association	161
9	Consiglio Nazionale delle Ricerche CNR	103
10	Chang’an University	99