全球视角下双酚类化合物(Bisphenol Compounds, BPs)去除技术的研究进展与热点——1994至2023年文献计量分析

《Water》：Research Progress and Hot Spots of Bisphenol Compounds Removal Technologies in Global Perspective: A Bibliometric Analysis from 1994 to 2023 Mingdong Chang, Rui Ma, Yuxiao Han, Jianqiao Wang, Nana Wang, Tangfu Xiao and Yong Jie Wong

　　

摘要：双酚类化合物（Bisphenol Compounds, BPs）广泛用于工业生产，因其高危环境风险威胁人类健康与生态安全而备受科学界关注。为此众多研究人员致力于开发先进技术以应对BPs污染。本研究采用文献计量分析（Bibliometric Analysis）对1994—2023年间13639篇有关BPs去除的出版物进行可视化分析，旨在阐明BPs去除技术的发展现状、研究热点及前沿趋势。年度发文量持续上升趋势表明该领域研究不断拓展与深化，中国科学院（Chinese Academy of Sciences）为最具贡献力的机构。关键词爆发（Keywords Burst）分析显示，高级氧化降解（Advanced Oxidative Degradation）已成为BPs去除技术中首要研究焦点（去除率介于80%～100%）。预计未来BPs去除研究将集中于开发更高效清洁的技术，强调可持续性与环境友好性。综上，本研究客观全面地勾勒了BPs去除技术领域的研究格局，为未来该领域研究人员提供了有价值的参考与建议。

《Water》刊载论文解读：全球视角下双酚类化合物去除技术的文献计量分析（1994—2023）

研究背景与立项依据

双酚类化合物（Bisphenol Compounds, BPs，如BPA、BPS、BPF、BPAF等）是合成化学品，广泛用于食品包装、牙科密封剂、塑料制品、卷烟滤嘴及热纸。BPs具内分泌干扰效应，已在包括中国在内的发展中国家水环境中被检出，并与早产、乳腺癌、肥胖及糖尿病等健康风险相关。各国已出台法规限制BPs使用并探索环保替代材料。除源头管控外，从环境中去除BPs是降低危害的重要手段，主流路径含吸附（Adsorption）、高级氧化工艺（Advanced Oxidation Processes, AOPs）及生物降解（Biodegradation）。现有研究多聚焦具体方向或单一问题，缺乏对整个BPs去除技术领域研究焦点与发展趋势的系统梳理与总结，因此研究人员开展此项基于Web of Science核心合集（Web of Science Core Collection, WoSCC）的文献计量学分析，以揭示领域知识结构与演进脉络，为后续研究提供决策依据。本文发表于期刊《Water》。

主要关键技术方法

研究人员以WoSCC为数据源，检索式为主题词TS＝"(bisphenol OR bisphenol compounds OR bisphenol analogues) AND (degradation OR treatment)"，时间跨度为1994年1月1日至2023年12月31日；初检后用CiteSpace去重，最终保留13639篇有效文献。分析采用VOSviewer（v1.6.20）构建合作网络与关键词共现网络（Keywords Co?occurrence），采用CiteSpace（v6.3.R1）进行引文爆发分析（Citation Burst Analysis）与聚类，重点从年发文量与国际合作、高产机构与作者、载文期刊、关键词共现与爆发四个维度展开。此外，为补充量化信息，研究人员从逾13000篇初筛文献中人工严选100篇明确报告BPs去除效率且具完整实验方案者，提取BPs种类、去除效率及去除技术三类元数据绘制桑基图（Sankey Diagram）。

研究结果

3.1 发文产出与国际协作（Publication Output and International Collaboration）

通过统计文献类型与年度及国家（地区）分布发现，1999年为重要节点——当年相关发文量较此前增长约7倍，标志学界对BPs环境危害认知转变并开始积极探索降解方案。2023年略有回落，可能与研究视野扩展至其他新兴污染物有关。中、美、印、日、韩位列发文前五，其中中国居首，与中国?《水污染防治行动计划》（2015）及《新污染物治理行动方案》（2022）等政策驱动密切相关。国际合作网络中，美、德、法、中、英合作活跃度最高；发达国家（德、意、挪、日等）系统研究起步早于发展中国家。

3.2 机构与作者分析（Analysis of Institutes and Authors）

高产机构前20位中18所来自中国，中国科学院以646篇居首，其后为哈尔滨工业大学（276篇）、中国科学院大学（233篇）、四川大学（203篇）、南京大学（196篇）。篇均被引方面，美国辛辛那提大学（University of Cincinnati，103篇）以80.8次居首，其次为南洋理工大学（77.3次）与湖南大学（75.6次）。高产作者合作网显示Jun Ma、Bo Lai、Yang Liu及Dionysios D. Dionysiou节点较大且连线密集，表明其活跃度高且合作紧密；高被引论文第一作者合作网中Kim与Westerhoff为关键节点，但整体相对独立，反映研究视角多样性。

3.3 主要载文期刊分析（Analysis of Leading Journals）

1748种期刊登载相关文献，前20种期刊合计载文5411篇（占44.3%）。载文量居前五位依次为Chemical Engineering Journal（805篇）、Chemosphere（602篇）、Journal of Hazardous Materials（470篇）、Science of the Total Environment（368篇）、Separation and Purification Technology（336篇）。前20种期刊中12种属JCR Q1区，Applied Catalysis B: Environment and Energy影响因子最高（IF＝22.1），次之为Chemical Engineering Journal（IF＝13.2）、Water Research（IF＝12.4）、Journal of Hazardous Materials（IF＝11.3）及Environmental Science & Technology（ES&T，IF＝11.3）。Environmental Science & Technology虽仅载文210篇，但篇均被引达123.7次，仅次于Applied Catalysis B（135.2次），说明高IF期刊在该领域具更强学术影响力。

3.4 关键词分析（Analysis of Keywords）

关键词经清洗去噪后做共现与爆发分析。

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  3.4.1 关键词共现分析（Keywords Co?Occurrence Analysis）：共现网络聚为四类——红色簇I含bisphenol A（BPA）、wastewater treatment、endocrine disruptors等，侧重BPs来源、赋存与毒性，BPA出现频次最高；绿色簇II含degradation、photodegradation、nanoparticles、photocatalysis等，代表光催化/光化学降解方向；蓝色簇III含peroxymonosulfate（PMS）、persulfate（PS）、advanced oxidation processes（AOPs）、oxidation等，代表基于过硫酸盐/过一硫酸盐的高级氧化方向；黄色簇IV含removal、adsorption、activated carbon等，代表吸附去除方向。
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  3.4.2 关键词爆发分析（Keywords Burst Analysis）：1999—2009年突现词为chemicals、behavior、polymers、endocrine disruptors、sewage treatment plants、fate、pharmaceuticals，聚焦迁移转化；2009—2019年thermal degradation、visible light、photodegradation突现强度高（分别63.95、42.48、40.51），TiO₂、activated carbon、graphene oxide同期突现，标志功能材料辅助控制技术研究升温；2020—2023年persulfate（突现强度105.69）、peroxymonosulfate（97.98）、efficient degradation（66.25）成最强爆发词，表明基于PS/PMS活化的AOPs是当前前沿，较传统Fenton或臭氧氧化具更高氧化还原电位、更宽pH适用范围及更易储运等优势。

3.5 BPs去除技术研究进展（Research Progress in BPs Removal Technology）

根据文献归纳，BPs去除主流技术为吸附、AOPs（光催化与过硫酸盐氧化）及生物降解，基于手动筛选100篇文献绘制的桑基图显示BPA研究最广，生物降解受关注较多，同种技术因功能材料与实验条件不同效率差异明显。

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  3.5.1 吸附（Adsorption）：依靠高比表面积或强亲和力的吸附剂分离富集BPs。实例如羟基化多壁碳纳米管负载Fe₃O₄（HCNTs/Fe₃O₄）于303 K下对BPA最大吸附量113 mg/g；β?环糊精与刚性与柔性交联剂合成的BDE?T?CDP(B)藉空腔包合、π?π作用及氢键对BPA吸附量71.30 mg/g。多数吸附去除率可达80%—100%，但受吸附剂粒径、比表面积及介质环境影响，部分低于80%。
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  3.5.2 高级氧化工艺（Advanced Oxidation Processes, AOPs）：通过电、光或催化剂产生活性自由基（·OH、·O₂^?）矿化BPs。光催化例中S?型n?n异质结Bi₂O₂CO₃/Bi₂O_2+xS_1?x对BPA降解速率常数0.00724 min^?1，空穴与超氧自由基为主导。过硫酸盐氧化体系中BPAF在persulfate/bisulfite体系内经SO₄^?·主导降解，·OH与¹O₂为次要贡献；多数BPs（BPA、BPS、BPF等）经PS/PMS氧化去除率可达80%—100%，但实际复杂水体因基质效应可能致效率下降。
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  3.5.3 生物降解（Biodegradation）：分好氧与厌氧。好氧途径含MV1菌株氧化骨架重排产对羟基苯乙酮等；Sphingobium xenophagum Bayram株邻位取代产氢醌与4?异丙基苯酚；Sphingobium fuliginis TIK1与Sphingobium sp. IT4经酚环羟基化与自羟基化降解BPs。厌氧例中Bacillus sp. GZB可以Fe³⁺为电子受体厌氧降BPA。生物降解成本低且环境友好，但对难降解BPs效率待提升。

3.6 未来展望与挑战（Future Perspectives and Challenges）

吸附与AOPs面临吸附剂/催化剂成本高及二次污染隐患，未来趋向利用壳聚糖、绿藻、秸秆等生物基可再生材料开发绿色吸附剂与催化剂。生物降解瓶颈为效率，固定化微生物技术（如Xenophilus sp. 嵌入核桃壳生物炭、SQ?2@MOFs复合体）可提升性能，是潜在研究焦点。单一工艺局限促使混合处理系统（如纳滤＋反渗透联用）及低能耗反应体系受重视。当前研究多限于模拟废水，实际废水基质抑制效应明显，且缺系统成本与能耗评估，未来应强化复杂水质下稳定性与适应性研究、低成本材料开发及连续流工艺与反应器设计，推动实验室成果向中试与工程应用转化。另BPA替代品（BPS、BPF等）研究2017—2023年激增，但其具相似或更强毒性与环境持久性，未来需关注其毒理、归趋及去除技术。

讨论与结论翻译（总结）

(1) BPs去除技术领域发文量总体上升，全球关注度增加；中国发文量居首，中国科学院以646篇为最高产机构，但美机构与作者在篇均被引及高被引论文方面影响力更突出；主要载文期刊为Chemical Engineering Journal、Chemosphere、Journal of Hazardous Materials等。

(2) 关键词共现与爆发分析表明研究由BPs迁移转化机制逐步转向污染控制与治理；BPs去除技术聚焦吸附、AOPs（含光催化与过硫酸盐/过一硫酸盐氧化）及生物降解；满足循环经济与可持续发展原则的新型材料开发逐渐成为趋势，跨学科协作将助推技术发展。

(3) 本研究局限为仅依赖WoSCC单库且限英文文献，可能低估部分地区或期刊贡献；未来文献计量宜纳入多库、多语种及专利数据库，并尝试自然语言处理与机器学习以提升代表性。

(4) 检索式以"bisphenol"及"bisphenol compounds"为主题词，未涵盖仅以BPS、BPF、BPAF等具体 analogue为关键词而未出现统称的近期文献，未来应将各具体化合物标识符加入检索式以获得更全面的新兴BPs去除技术全景。