许美芳，金李杰，楼昭涵，黄晓东

(浙江省农业科学院，浙江 杭州 310021)

近年来，随着国家环保产业政策的日趋完善与民众生态保护意识的不断提高，水环境的污染状况与治理技术愈发受到社会的关注。长三角区域作为我国经济、技术、生态发展的先行者，在国家发展的各个方面都具有举足轻重的作用。研究表明，长三角地区水处理技术专利数占全国该领域专利总数的20%以上[1-2]。因此，开展对长三角区域污水处理技术发展态势的分析，对促进污水治理产业协调发展与加强区域协同创新具有重要意义。现有研究多集中在以下方面：成璐瑶等[3]、何浩云等[4]、董斐然等[5]从专利分析视角分别报道了我国制药废水、纺织废水、含硫废水处理技术的发展态势；代学民等[6]、邹俊轶等[7]、林皓[8]、张玲玉等[9]分别报道了微生物处理技术、曝气生物滤池、生物膜强化MBR、厌氧氨氧化-反硝化耦合技术在处理印染、制药、合成革等废水中的应用；张甫等[10]、王淼薇等[11]、高春东等[12]从文献计量视角报道了中国、国际水处理技术发展趋势，基于区域间协同创新视角特别是长三角区域的污水治理态势研究却鲜有报道。

专利作为科技成果的主要表现形式和文献载体，具有典型的科技创新活动主体、客体特征，科技创新的行为主体即为专利权人，科技创新的研究客体即为专利技术内容。本研究从专利主体与专利客体2个维度开展对长三角地区三省一市污水治理领域权利人的技术合作与技术竞争态势、重点技术领域及关键技术领域的全面分析，为指导产业技术升级、促进区域一体化发展提供参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

以patsnap智慧芽(https://www.zhihuiya.com)为数据源，检索以“污水or废水”“治理or处理”为标题/摘要、以“上海”“江苏”“安徽”“浙江”为申请地址、申请时间在2013—2017年的中国专利文献，检索日期为2019年9月27日。对检索结果进行整理、去噪和标引，最终得到29 465条专利数据。

1.2 研究方法

采用EXCEL、BICOMB、UCINET、SPSS等数据分析工具，以Excel软件对数据进行基础统计，以BICOMB软件进行引文统计，并生成引文词篇矩阵，以UCINET 6.0软件进行合作网络分析，以SPSS 23.0软件对高被引专利进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 长三角地区污水治理专利的时空分布特征

长三角地区污水治理专利的总体分布见图1。从时间发展维度看，长三角地区三省一市在污水治理领域的专利申请均呈上升趋势，其中，江苏、浙江、安徽的专利增速基本一致，上海市近5 a污水治理领域的专利增速略低。由于各地的水域分布、技术力量与政策导向等不同，导致三省一市污水治理的前期研究成果差别较大。江苏省凭借扎实的研究基础一直稳居长三角地区污水治理领域的首要位置，浙江省紧随其后。安徽省污水治理技术起点较低，在2014年实施最严水资源管理制度考核后，污水治理投入力度不断增加，专利申请量反超上海。从地理空间维度看，长三角地区污水治理专利量从高到低依次为江苏、浙江、安徽、上海，其中江苏省污水治理领域专利量最为突出，约为安徽省、上海市的3.5倍。从污水治理领域专利申请量top 11权利人的区域归属看(表1)，江苏省权利人占有5席，这与其出色的专利总量相一致；浙江省和上海市分别占据4席、2席，占比分别为36.36%、18.18%；安徽省污水治理领域的专利总量虽略高出上海，但在该领域无表现较为出众的权利人。这与李敏[1]的全国污水治理专利研究的区域分布情况基本一致，但top 11权利人的专利数量及排序有所差异，主要是因为该研究检索日期为2018年5月10日，由于专利公开的滞后性而致2016年与2017年专利数据不完整。

表1 长三角地区污水治理领域专利申请量top 11权利人分布

图1 长三角地区污水治理专利申请趋势

2.2 长三角地区污水治理领域专利权人合作关系

一个具有2个及以上权利人的专利即认定为合作专利，以权利人之间的合作关系为基础构建合作网络图谱。经统计，近5 a长三角地区污水治理领域的合作专利有1 264项，专利合作率为4.29%，共涉及1 135个权利人。考虑合作网络图谱的展示效果，此处仅显示合作频次大于3的权利人及其合作关系。利用UCINET软件中的NETDRAW对权利人合作关系进行可视化分析(图2)。其中，节点大小代表专利合作的数量，连线粗细代表权利人间的合作频次。

由图2可以看出，长三角地区污水治理领域专利权人合作关系呈现以下特点：(1)权利人之间并未形成有效的合作网络，独立点、A-B与A-B-C的直线型合作模式较多，表明长三角地区污水治理领域的权利人在合作模式、合作广度、合作力度等方面均存在明显不足；(2)部分权利人之间形成了A-B-C-A的三角闭环合作模式，但多为子-母公司、公司-董事之间的合作关系，合作关系较为简单；(3)南京大学在专利合作数量和权利人合作范围方面表现均较为突出，表明其具有较好的开放共享意识，对长三角地区污水治理行业发展的贡献不可估量；(4)以“南京大学-同济大学-宝山钢铁-华东理工大学-江苏扬农锦湖化工有限公司”“东华大学-四川理工学院-上海华畅环保设备发展有限公司-中国石油化工股份有限公司”为主线的合作链条，参与权利人的地域归属多为江苏与上海，安徽与浙江权利人的参与度不高；(5)海螺公司在各地分公司之间组建了较为稳定的合作网络，呈现出明显的内联密切、外拓不足的特点。

图2 长三角地区污水治理领域专利权人的合作网络谱

2.3 长三角地区污水治理领域专利权人竞争关系分析

在综合考虑专利权人与IPC分类号两个维度的基础上，选取竞争关系较为明显的17个专利权人与10个IPC分类号，以权利人为横坐标、IPC主分类号为纵坐标，计算专利权人在同一IPC主分类号下的千分比(图3)。

图3 长三角地区污水治理领域专利权人竞争关系

长三角地区污水治理领域专利权人的竞争关系存在如下特点：(1)从IPC主分类号分布看，C02F9/14(含有生物技术的污水多级处理)是污水治理技术的高度集中区，绝大多数权利人的污水治理技术均涉及到该技术领域，表明以生物技术为主导的污水多级处理是当前长三角地区污水治理的研究热点；(2)从权利人分布看，常州大学在图中所示的10个技术领域均有布局，尤其在C02F1/28(吸附法处理废水)、C02F9/14(含有生物技术的污水多级处理)和C02F3/32(以利用动物或植物为特征的生物处理)方面技术实力显著，这与其独占长三角地区污水治理领域专利的首要位置密不可分；(3)南京大学和东南大学分别为C02F3/28(厌氧消化工艺)与C02F3/32(以利用动物或植物为特征的生物处理)的技术引领者，在其他方面也有非凡的综合表现；(4)宁波大学在C02F1/30(光照法处理废水)和C02F9/08(含有物理方法的污水多级处理)领域具有绝对优势，在其他方面表现欠佳，表明宁波大学能够集中优势技术力量进行技术开发活动，但在其他技术领域的专利布局有所忽视；(5)浙江奇彩环境科技股份有限公司在C02F9/06(含有电化学处理的污水多级处理)和C02F9/10(含有热处理的污水多级处理)方面竞争优势明显，是污水治理企业技术创新的优秀典范；(6)李榕生与宁波大学在C02F9/08(含有物理方法的污水多级处理)领域存在激烈的竞争关系，可能与其供职过宁波大学新型功能材料及其制备科学国家重点实验室经历有关；(7)常州大学、南京大学、浙江大学、同济大学、徐州工程学院、环境保护部南京环境科学研究所与盐城工学院在C02F3/30(好氧和厌氧工艺)技术方面实力相当。

2.4 长三角地区污水治理领域高被引专利聚类

专利聚类分析即采用聚类分析方法对专利文献的技术内容信息进行技术相似性分析的过程，用来挖掘专利文献之间的相关性[13-14]。2篇或多篇文献被后续同一篇或多篇文献引用，则被引文献在研究内容或技术主题上具有相似性。专利被引频次与科技论文的被引频次相似，通常用来表征专利的质量，可以反映引文的重要性及对该领域后续研究的影响力。以长三角地区污水治理领域被引频次大于5的专利作为高被引专利，利用BICOMB软件构建引文-施引文献矩阵，剔除无共引用关系的引文数据，最终获得110条引文。利用SPSS 23.0软件对数据进行系统聚类，并绘制聚类树状图。

根据聚类结果，可将长三角地区2013—2017年污水治理领域高被引专利划分为14个类团(图4)。结合专利标题、摘要、权利要求书等文献信息对各类团研究主题进行判读(表2)。类团A、G、H与I的被引频次较高，尤其是类团A的被引频次遥遥领先于其他类团，为145次。结合类团内文献信息可知，生态养殖系统的开发与重金属废水的处理研究是当前长三角地区污水治理技术研究的热点。类团G、H与I的研究内容分别聚焦于多功能处理剂、工业废水的深度处理、重金属废水的多级处理、污水处理系统的自清洁装置与微生物处理技术等主题，也是长三角地区污水治理技术研究的重要方向。

表2 长三角地区污水治理领域专利技术主题分布

图4 长三角地区污水治理领域高被引专利的聚类树

2.5 长三角地区污水治理领域专利技术组合

专利技术组合分析法是从专利数量与专利质量2个维度识别某技术领域中关键技术的方法[15]。该方法以聚类分析结果为基础，以各类团的专利数量与专利被引频次分别为组合分析图的横、纵坐标，以各类团专利数量与专利被引频次的均值为原点，绘制专利技术组合矩阵图(图5)。

图5 长三角地区污水治理领域专利技术组合矩阵

由图5可知，长三角地区污水治理领域14个专利类团分布在组合矩阵图的3个区域。其中，类团B、C、G、H、I、J分布于第一象限，这些类团不仅专利聚集度高，且具有非常强的技术影响力，表明多功能处理剂、新型吸附剂及催化材料的开发、重金属废水、酸性废水及餐厨废水的处理与工业废水的深度处理、污水处理系统的自清洁装置与微生物处理技术等研究是当前长三角地区污水治理的关键技术领域，技术成熟度与社会关注度较高，对推动区域创新与行业发展意义重大。类团A(生态养殖系统与重金属废水处理)位于第二象限，对该领域后继研究有较高的参考价值，是长三角地区污水治理中极具发展空间的潜力技术领域。类团D、E、F、K、L、M、N落于第三象限，主要涉及印染废水、脱硫废水与电镀废水的多级处理、光催化技术与臭氧氧化技术、串联式沉淀设备、综合污水处理系统与运动型污水处理系统等方面，专利活动活跃性较差，为长三角地区污水治理的一般相关技术领域。第四象限为活跃技术区域，本研究中无相关类团落入该区域。

3 小结

本研究以长三角地区2013—2017年污水治理领域专利文献为基础，通过社会网络分析、技术相似性分析、聚类分析与专利组合分析等计量学方法，在了解长三角地区近年来污水治理领域专利时空分布特征的基础上，从专利行为主体与专利技术客体2个维度深入探析了长三角地区污水治理专利权人之间的合作、竞争关系与专利技术内容的研究重点及关键技术领域。结果表明：江苏省凭借扎实的技术基础在近5 a一直稳居长三角地区污水治理领域的首要位置，且保持着快速增长的强劲势头。长三角地区污水治理领域的专利人之间尚未形成有效的合作网络，合作广度与合作深度都有待加强。含有生物技术的污水多级处理是当前污水治理领域中专利权利人技术竞争的胶着区。同时，常州大学、南京大学、河海大学、浙江大学、同济大学、东华大学、东南大学与环境保护部南京环境科学研究所在含有电化学处理的污水多级处理、以利用动物或植物为特征的生物处理、厌氧消化工艺、好氧和厌氧工艺等技术领域竞争亦十分激烈。当前长三角地区污水治理的关键技术领域主要集中在生态养殖系统的开发与重金属废水的处理、多功能处理剂、工业废水的深度处理、污水处理系统的自清洁装置与微生物处理技术等方面。其中，生态养殖系统的开发与重金属废水的处理研究具有极大的发展潜力。