基于Biblioshiny的环境成本核算研究可视化分析

吴 佳 龚志起

(青海大学土木工程学院 西宁 810016)

0 引言

从建筑物最开始原材料获取到最终拆除回收利用,建筑物整个生命周期都存在着亟待解决的环境问题。在建材生产阶段,水泥的生产将会消耗8.4×106kg标准煤,电835亿kW·h,排放7×1011kgCO2以及8.0×106kg的粉尘[1]。在施工、运行及拆除阶段,仅商业和住宅建筑就能消耗65.2%总电能、12%可饮用水,排放30%温室气体总量、1.36万吨固体废弃物以及40%原材料[2]。就城市层次,建设活动产生约30%～40%的市政固体废弃物,30%的噪音与建设活动有关[3]。国家层次,中国建筑节能协会发布的《中国建筑能耗研究报告(2020)》显示,我国建筑全过程能耗总量为2.15×109kg标准煤当量,占全国能源消费总量比重为46.5%[4]。世界层次,建筑消耗50%的总能源以及40%的自然能源,同时排放50%的全球总温室气体以及40%的人类垃圾[5]。

宏观上,政府就环境影响问题会出台相关政策,但就各主体具体责任划分不明确导致相互之间责任推诿,政策不能落到实处。微观上,节源减排应切实落实到每一项建筑活动上,从根源上控制环境污染。但在相对利益面前,企业作为追求利润最大的一方,其行动的有效性难以保证。因此,在这种情况下,环境成本核算应运而生,将宏观与微观相结合,在保证各利益相关者既得利益的同时,又要承担各自的环境成本,即通过环境成本核算将环境成本内部化,从而分担到各利益主体上,由此约束利益相关者行为,实现“污染者付费”原则,从而有利于建筑业可持续发展,同时从另一方面也克服了“利益相关者理论”中各利益主体在享受利润时忽视社会责任的缺陷。

虽然众多方法的应用在一定程度上对于建筑工程环境成本的核算提供了帮助,但从总体上看方法体系混乱且不完善。因此,本文旨在通过对文献进行可视化分析,识别该领域研究不足,为后续研究指引方向。

1 研究方案

1.1 研究工具介绍

Bibliometrix是基于R语言的科学文献计量软件,它允许从SCOPUS和Web of Science两大数据库中导出数据并进行可视化分析[10]。Biblioshiny则是在Bibliometrix的基础上对其功能进一步完善,是目前比较盛行的可视化分析工具。

1.2 研究数据来源及范围

以Web of Science核心合集数据库(WOS)作为文献的来源,为了保证研究内容的有效性,在运用WOS数据库进行检索时,通过添加行的方法进行语种为“English”和文献类型为“Article”,“Review”的限制,关键词为“environmental cost”,时间跨度设为2010年至2020年,检索结果为742条,然后以同样方法进行关键词为“external cost”的检索,检索结果为280条。在高级检索下的检索历史中通过关系词“OR”组配两条检索结果,最终获得1012篇有效相关文献。

2 研究结果

2.1 历年发文数量分析

从图1可以看出,2017年之前文献量处于缓慢增长的趋势,2017年到2018年发文数量成指数型增加。这可能与2017年生态环境部配合财政部制定出台的《环境保护专用设备企业所得税优惠目录》有关,此综合名录的发表不仅有效地控制了污染物的排放,还提高了社会大众对环境保护的积极性,更是为推动建立合理的环境成本分担机制做好铺垫。

图1 Web of Science核心合集近10a发文量

2.2 发文国家分析

如表1所示,通信作者来源国家排名前三的分别是中国、美国以及西班牙,其中中国排名第一,其发文量为224篇,其次是美国(134篇),第三是西班牙(49篇)。可见我国在环境成本方面的研究相对较多,其中,与同国籍作者合作发文量为165篇。此外,与他国合作发文量中:中国与美国合作共29篇,还分别与澳大利亚和英国合作15篇和12篇。因此,我国学者还需加强与其他国家的合作交流,有助于更进一步地深入研究。

表1 国家发文量统计表(前15)

2.3 发文作者分析

作者的当地被引次数可以反映出该作者在研究领域的重要程度以及影响力,被引次数越多,说明他在该领域的地位越重要。作者的发文量可以反映出其在该领域的研究程度以及贡献程度。从表2中可以看出,被引次数最高的是BACHMANN T M和VAN DER KAMP J,而发文量排名前三的分别是WANG Y(15篇)、WANG X(12篇)和ZHANG X(11篇),在排名前十的作者中,没有存在被引次数和发文量都高的作者,说明在环境成本领域需要既有高产量又有高质量文章的学者。

表2 TOP10 高被引及高产量作者

2.4 历史文献被引分析

利用Biblioshiny可以迅速得出历史文献引证网络图,从而进一步了解环境成本核算研究领域的研究演变过程,目前,就论文的重要性的判断标准,大多数学者认为主要是看其引用情况。越高被引的文献对于学者们的参考价值越高,因此,文献被引的频次可以作为评估文献学术影响力的重要指标之一[11]。在Biblioshiny的可视化分析中,被引频次可以划分为LCS和GCS,前者是在本地数据库中被引次数,反映文献在本领域的影响力,通过LCS可以快速找到本研究领域的一些经典文献。GCS是在Web of Science核心合集中的被引次数,GCS越高,说明全球学者关注度越高。因此,主要关注LCS值较高的文献,利用Biblioshiny对高被引论文进行分析发现,各文献的GCS指标普遍远大于LCS指标,说明环境成本核算的研究在其他领域也被广泛应用。表3为按LCS进行排名的前5篇高被引论文。

被引次数最高的文献为比雷埃夫斯大学海洋研究系的Ernestos Tzannatos等[12]于2010年在Atmospheric Environment上发表的题目为 “Ship emissions and their externalities for the port of piraeus-Greece”的文章,该文章所对应的GCS值也是最高,由此可见该文献的重要性及其影响力都较大。该文献主要描述了通过统计按季节、船舶类型和总停靠(或离港)次数划分的船舶数量,以及根据船舶类型所收集有关的主发动机、辅助发动机数据及船舶操纵和停泊时间等来估计船舶在进出港和停泊期间产生的氮氧化物、二氧化硫(SO2)以及大气中直径≤2.5μm的颗粒物(PM2.5)的排放量及其对应的外部成本。

本地被引次数排名第二的文献为叙利亚原子能委员会核工程系能源规划组的Hainoun等[13]于2010年在Energy上发表的题目为“Estimating the health damage costs of syrian electricity generation system using impact pathway approach”的文章,该文章将影响途径法应用于SIMPACTS模型来计算发电厂的空气传播造成的环境影响,对其传播量进行量化,再进行人类健康影响的货币估算。

被引次数排名第三的文献为台湾科技大学土木建筑工程系的周瑞生等[14]于2015年在Journal of Cleaner Production上发表的题目为“Life cycle carbon dioxide emissions simulation and environmental cost analysis for building construction”的文章,该文章模拟考虑化石燃料、电力和水的消耗,提出一种在建筑生命周期内实现二氧化碳碳排放与环境成本平衡的系统方法。所提出的方法可以指导工程师和建筑师评估建筑生命周期的主要环境风险,并选择合适的施工方法。

被引次数排名第四的文献是欧洲能源研究所的Bachmann等[15]于2014年在Energy上发表的题目为“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,该文章提出利用生态传感网来量化当减排成本超过相关环境效益这一情况下,与减少空气污染物排放相关的货币化环境效益。

被引次数排名第五的文献是锡耶纳大学化学系的Pulselli等[16]于2011年在Ecological Modelling上发表的题目为“Calculation of the unit emergy value of water in an Italian watershed”的文章,该文章主要描述利用能值对水的环境影响进行评估这一过程。

综上,根据LCS和GCS的综合指标来看,前三篇属于影响力较大的文章,其分别关注了交通运输行业、电力热力行业以及建筑行业的环境成本核算,刚好三大行业也属于高污染、高排放的行业,所占环境成本的比例也较大。

2.5 环境成本研究知识图谱分析

2.5.1 关键词共现

在Biblioshiny界面的Conceptual Structure的下拉菜单中选择Co—occurrence Network,对其Author Keywords(DE,作者关键词)进行分析,进一步了解各研究领域的相关性,以及目前主要的研究内容及研究热点。

图2中,节点越大,表示关键词出现的频次越高,由此可以看出现阶段研究的聚焦点主要有environmental cost、optimization,external cost、life cycle、assessment、air pollution和life cycle assessment、environmental、externalities、cost以及sustainability、climate change等形成的各聚类,可以分析得出2010年至2020年,环境成本核算研究热点包括:空气污染、气候变化、可持续性、生命周期评估、环境成本优化等。

图2 作者关键词共现图谱

2.5.2 主题地图分析

在Biblioshiny界面的Conceptual Structure的下拉菜单中选择Thematic Map,得到如图3所示的主题地图,从图中可以看出,位于第一象限的主题为environmental cost、electric vehicle和environment、 China、sustainable,说明电动汽车相关的环境成本相关研究在未来具有很好的发展。第二象限的主题有emissions、emergy、energy consumption和environmental costs、performance、environmental cost accounting,说明能源消耗、污染物排放相关的环境成本核算于当前来说已有良好的发展,研究结果较为成熟,其重要性不是太高。第三象限的主题为energy、nitrogen、costs和environmental cost、optimization、uncertainty,这属于边缘主题,表示能源、氮气的相关环境成本以及成本的优化相关主题才刚刚涌现,在这方面的研究还处于起步阶段。第四象限涉及到的主题有external cost、air pollution,说明有关空气污染的外部成本对于本领域研究十分重要,但研究成果还不够成熟。横跨一四象限的主题有life cycle assessment、externalities、environmental impact,表明用生命周期评估法评估环境影响这一类主题非常重要,属于本领域研究的知识基础,但是目前的发展还不是很好。横跨三四象限的主题有sustainability、climate change、cost-benefit analysis,表明对气候变化的环境成本效益分析及其可持续的发展的相关内容缺乏深入的研究。

图3 环境成本核算研究的主题地图

3 讨论

基于可视化软件分析了环境成本核算领域的相关研究趋势、发文国家、发文作者、高被引文献以及研究热点,其中通过对发文量分析判断得出该领域近10a的研究趋势总体呈上升态势,印证了环境问题是长期以来存在的,且通过对高被引文献进行分析,发现研究主要聚焦在交通运输、电力热力以及建筑三大行业,因此在后续研究中需要就该范围着力深入研究。在对发文国家和发文作者的分析中发现,中国总体发文量占据第一位,但与其他国家的学者之间缺乏交流,在后续研究中需加强与其他国家作者的合作,这有利于提高后续研究质量与数量。此外,还通过对主题地图进行分析,识别出未来研究的主要聚焦点,为后续从事相关研究的学者指引方向。

4 结论

基于Web of Science核心合集数据库,利用Biblioshiny可视化软件对检索得到的1012篇文献进行了分析。结果表明:近10a,环境成本核算研究发文量总体呈上升趋势,且主要集中在交通运输行业、电力热力行业以及建筑行业;在发文国家方面:我国发文数量占主导地位,但还缺乏与其他国家学者的合作交流;发文作者方面:高质量与高产量并存的学者还较为缺乏;研究热点及趋势:目前研究主要聚焦在空气污染、气候变化、可持续性、生命周期评估以及环境成本优化的研究,而针对未来较重要的研究将会集中在能源相关环境成本的优化以及空气污染物的环境成本核算。