基于Biblioshiny的環境成本核算研究可視化分析

吳 佳 龔志起

(青海大學土木工程學院 西寧 810016)

0 引言

從建筑物最開始原材料獲取到最終拆除回收利用,建筑物整個生命周期都存在著亟待解決的環境問題。在建材生產階段,水泥的生產將會消耗8.4×106kg標準煤,電835億kW·h,排放7×1011kgCO2以及8.0×106kg的粉塵[1]。在施工、運行及拆除階段,僅商業和住宅建筑就能消耗65.2%總電能、12%可飲用水,排放30%溫室氣體總量、1.36萬噸固體廢棄物以及40%原材料[2]。就城市層次,建設活動產生約30%～40%的市政固體廢棄物,30%的噪音與建設活動有關[3]。國家層次,中國建筑節能協會發布的《中國建筑能耗研究報告(2020)》顯示,我國建筑全過程能耗總量為2.15×109kg標準煤當量,占全國能源消費總量比重為46.5%[4]。世界層次,建筑消耗50%的總能源以及40%的自然能源,同時排放50%的全球總溫室氣體以及40%的人類垃圾[5]。

宏觀上,政府就環境影響問題會出臺相關政策,但就各主體具體責任劃分不明確導致相互之間責任推諉,政策不能落到實處。微觀上,節源減排應切實落實到每一項建筑活動上,從根源上控制環境污染。但在相對利益面前,企業作為追求利潤最大的一方,其行動的有效性難以保證。因此,在這種情況下,環境成本核算應運而生,將宏觀與微觀相結合,在保證各利益相關者既得利益的同時,又要承擔各自的環境成本,即通過環境成本核算將環境成本內部化,從而分擔到各利益主體上,由此約束利益相關者行為,實現“污染者付費”原則,從而有利于建筑業可持續發展,同時從另一方面也克服了“利益相關者理論”中各利益主體在享受利潤時忽視社會責任的缺陷。

雖然眾多方法的應用在一定程度上對于建筑工程環境成本的核算提供了幫助,但從總體上看方法體系混亂且不完善。因此,本文旨在通過對文獻進行可視化分析,識別該領域研究不足,為后續研究指引方向。

1 研究方案

1.1 研究工具介紹

Bibliometrix是基于R語言的科學文獻計量軟件,它允許從SCOPUS和Web of Science兩大數據庫中導出數據并進行可視化分析[10]。Biblioshiny則是在Bibliometrix的基礎上對其功能進一步完善,是目前比較盛行的可視化分析工具。

1.2 研究數據來源及范圍

以Web of Science核心合集數據庫(WOS)作為文獻的來源,為了保證研究內容的有效性,在運用WOS數據庫進行檢索時,通過添加行的方法進行語種為“English”和文獻類型為“Article”,“Review”的限制,關鍵詞為“environmental cost”,時間跨度設為2010年至2020年,檢索結果為742條,然后以同樣方法進行關鍵詞為“external cost”的檢索,檢索結果為280條。在高級檢索下的檢索歷史中通過關系詞“OR”組配兩條檢索結果,最終獲得1012篇有效相關文獻。

2 研究結果

2.1 歷年發文數量分析

從圖1可以看出,2017年之前文獻量處于緩慢增長的趨勢,2017年到2018年發文數量成指數型增加。這可能與2017年生態環境部配合財政部制定出臺的《環境保護專用設備企業所得稅優惠目錄》有關,此綜合名錄的發表不僅有效地控制了污染物的排放,還提高了社會大眾對環境保護的積極性,更是為推動建立合理的環境成本分擔機制做好鋪墊。

圖1 Web of Science核心合集近10a發文量

2.2 發文國家分析

如表1所示,通信作者來源國家排名前三的分別是中國、美國以及西班牙,其中中國排名第一,其發文量為224篇,其次是美國(134篇),第三是西班牙(49篇)?？梢娢覈诃h境成本方面的研究相對較多,其中,與同國籍作者合作發文量為165篇。此外,與他國合作發文量中:中國與美國合作共29篇,還分別與澳大利亞和英國合作15篇和12篇。因此,我國學者還需加強與其他國家的合作交流,有助于更進一步地深入研究。

表1 國家發文量統計表(前15)

2.3 發文作者分析

作者的當地被引次數可以反映出該作者在研究領域的重要程度以及影響力,被引次數越多,說明他在該領域的地位越重要。作者的發文量可以反映出其在該領域的研究程度以及貢獻程度。從表2中可以看出,被引次數最高的是BACHMANN T M和VAN DER KAMP J,而發文量排名前三的分別是WANG Y(15篇)、WANG X(12篇)和ZHANG X(11篇),在排名前十的作者中,沒有存在被引次數和發文量都高的作者,說明在環境成本領域需要既有高產量又有高質量文章的學者。

表2 TOP10 高被引及高產量作者

2.4 歷史文獻被引分析

利用Biblioshiny可以迅速得出歷史文獻引證網絡圖,從而進一步了解環境成本核算研究領域的研究演變過程,目前,就論文的重要性的判斷標準,大多數學者認為主要是看其引用情況。越高被引的文獻對于學者們的參考價值越高,因此,文獻被引的頻次可以作為評估文獻學術影響力的重要指標之一[11]。在Biblioshiny的可視化分析中,被引頻次可以劃分為LCS和GCS,前者是在本地數據庫中被引次數,反映文獻在本領域的影響力,通過LCS可以快速找到本研究領域的一些經典文獻。GCS是在Web of Science核心合集中的被引次數,GCS越高,說明全球學者關注度越高。因此,主要關注LCS值較高的文獻,利用Biblioshiny對高被引論文進行分析發現,各文獻的GCS指標普遍遠大于LCS指標,說明環境成本核算的研究在其他領域也被廣泛應用。表3為按LCS進行排名的前5篇高被引論文。

被引次數最高的文獻為比雷埃夫斯大學海洋研究系的Ernestos Tzannatos等[12]于2010年在Atmospheric Environment上發表的題目為 “Ship emissions and their externalities for the port of piraeus-Greece”的文章,該文章所對應的GCS值也是最高,由此可見該文獻的重要性及其影響力都較大。該文獻主要描述了通過統計按季節、船舶類型和總?？?或離港)次數劃分的船舶數量,以及根據船舶類型所收集有關的主發動機、輔助發動機數據及船舶操縱和停泊時間等來估計船舶在進出港和停泊期間產生的氮氧化物、二氧化硫(SO2)以及大氣中直徑≤2.5μm的顆粒物(PM2.5)的排放量及其對應的外部成本。

本地被引次數排名第二的文獻為敘利亞原子能委員會核工程系能源規劃組的Hainoun等[13]于2010年在Energy上發表的題目為“Estimating the health damage costs of syrian electricity generation system using impact pathway approach”的文章,該文章將影響途徑法應用于SIMPACTS模型來計算發電廠的空氣傳播造成的環境影響,對其傳播量進行量化,再進行人類健康影響的貨幣估算。

被引次數排名第三的文獻為臺灣科技大學土木建筑工程系的周瑞生等[14]于2015年在Journal of Cleaner Production上發表的題目為“Life cycle carbon dioxide emissions simulation and environmental cost analysis for building construction”的文章,該文章模擬考慮化石燃料、電力和水的消耗,提出一種在建筑生命周期內實現二氧化碳碳排放與環境成本平衡的系統方法。所提出的方法可以指導工程師和建筑師評估建筑生命周期的主要環境風險,并選擇合適的施工方法。

被引次數排名第四的文獻是歐洲能源研究所的Bachmann等[15]于2014年在Energy上發表的題目為“Environmental cost benefit analysis and the EU (European Union) industrial emissions directive: exploring the societal efficiency of a denox retrofit at a coal-fired power plant”的文章,該文章提出利用生態傳感網來量化當減排成本超過相關環境效益這一情況下,與減少空氣污染物排放相關的貨幣化環境效益。

被引次數排名第五的文獻是錫耶納大學化學系的Pulselli等[16]于2011年在Ecological Modelling上發表的題目為“Calculation of the unit emergy value of water in an Italian watershed”的文章,該文章主要描述利用能值對水的環境影響進行評估這一過程。

綜上,根據LCS和GCS的綜合指標來看,前三篇屬于影響力較大的文章,其分別關注了交通運輸行業、電力熱力行業以及建筑行業的環境成本核算,剛好三大行業也屬于高污染、高排放的行業,所占環境成本的比例也較大。

2.5 環境成本研究知識圖譜分析

2.5.1 關鍵詞共現

在Biblioshiny界面的Conceptual Structure的下拉菜單中選擇Co—occurrence Network,對其Author Keywords(DE,作者關鍵詞)進行分析,進一步了解各研究領域的相關性,以及目前主要的研究內容及研究熱點。

圖2中,節點越大,表示關鍵詞出現的頻次越高,由此可以看出現階段研究的聚焦點主要有environmental cost、optimization,external cost、life cycle、assessment、air pollution和life cycle assessment、environmental、externalities、cost以及sustainability、climate change等形成的各聚類,可以分析得出2010年至2020年,環境成本核算研究熱點包括:空氣污染、氣候變化、可持續性、生命周期評估、環境成本優化等。

圖2 作者關鍵詞共現圖譜

2.5.2 主題地圖分析

在Biblioshiny界面的Conceptual Structure的下拉菜單中選擇Thematic Map,得到如圖3所示的主題地圖,從圖中可以看出,位于第一象限的主題為environmental cost、electric vehicle和environment、 China、sustainable,說明電動汽車相關的環境成本相關研究在未來具有很好的發展。第二象限的主題有emissions、emergy、energy consumption和environmental costs、performance、environmental cost accounting,說明能源消耗、污染物排放相關的環境成本核算于當前來說已有良好的發展,研究結果較為成熟,其重要性不是太高。第三象限的主題為energy、nitrogen、costs和environmental cost、optimization、uncertainty,這屬于邊緣主題,表示能源、氮氣的相關環境成本以及成本的優化相關主題才剛剛涌現,在這方面的研究還處于起步階段。第四象限涉及到的主題有external cost、air pollution,說明有關空氣污染的外部成本對于本領域研究十分重要,但研究成果還不夠成熟。橫跨一四象限的主題有life cycle assessment、externalities、environmental impact,表明用生命周期評估法評估環境影響這一類主題非常重要,屬于本領域研究的知識基礎,但是目前的發展還不是很好。橫跨三四象限的主題有sustainability、climate change、cost-benefit analysis,表明對氣候變化的環境成本效益分析及其可持續的發展的相關內容缺乏深入的研究。

圖3 環境成本核算研究的主題地圖

3 討論

基于可視化軟件分析了環境成本核算領域的相關研究趨勢、發文國家、發文作者、高被引文獻以及研究熱點,其中通過對發文量分析判斷得出該領域近10a的研究趨勢總體呈上升態勢,印證了環境問題是長期以來存在的,且通過對高被引文獻進行分析,發現研究主要聚焦在交通運輸、電力熱力以及建筑三大行業,因此在后續研究中需要就該范圍著力深入研究。在對發文國家和發文作者的分析中發現,中國總體發文量占據第一位,但與其他國家的學者之間缺乏交流,在后續研究中需加強與其他國家作者的合作,這有利于提高后續研究質量與數量。此外,還通過對主題地圖進行分析,識別出未來研究的主要聚焦點,為后續從事相關研究的學者指引方向。

4 結論

基于Web of Science核心合集數據庫,利用Biblioshiny可視化軟件對檢索得到的1012篇文獻進行了分析。結果表明:近10a,環境成本核算研究發文量總體呈上升趨勢,且主要集中在交通運輸行業、電力熱力行業以及建筑行業;在發文國家方面:我國發文數量占主導地位,但還缺乏與其他國家學者的合作交流;發文作者方面:高質量與高產量并存的學者還較為缺乏;研究熱點及趨勢:目前研究主要聚焦在空氣污染、氣候變化、可持續性、生命周期評估以及環境成本優化的研究,而針對未來較重要的研究將會集中在能源相關環境成本的優化以及空氣污染物的環境成本核算。