基于Biblioshiny的環(huán)境成本核算研究可視化分析

吳 佳 龔志起

(青海大學(xué)土木工程學(xué)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(huán)境問題。在建材生產(chǎn)階段,水泥的生產(chǎn)將會消耗8.4×106kg標(biāo)準(zhǔn)煤,電835億kW·h,排放7×1011kgCO2以及8.0×106kg的粉塵[1]。在施工、運(yùn)行及拆除階段,僅商業(yè)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(shè)活動產(chǎn)生約30%～40%的市政固體廢棄物,30%的噪音與建設(shè)活動有關(guān)[3]。國家層次,中國建筑節(jié)能協(xié)會發(fā)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(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量,占全國能源消費(fèi)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(huán)境影響問題會出臺相關(guān)政策,但就各主體具體責(zé)任劃分不明確導(dǎo)致相互之間責(zé)任推諉,政策不能落到實處。微觀上,節(jié)源減排應(yīng)切實落實到每一項建筑活動上,從根源上控制環(huán)境污染。但在相對利益面前,企業(yè)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(huán)境成本核算應(yīng)運(yùn)而生,將宏觀與微觀相結(jié)合,在保證各利益相關(guān)者既得利益的同時,又要承擔(dān)各自的環(huán)境成本,即通過環(huán)境成本核算將環(huán)境成本內(nèi)部化,從而分擔(dān)到各利益主體上,由此約束利益相關(guān)者行為,實現(xiàn)“污染者付費(fèi)”原則,從而有利于建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展,同時從另一方面也克服了“利益相關(guān)者理論”中各利益主體在享受利潤時忽視社會責(zé)任的缺陷。

雖然眾多方法的應(yīng)用在一定程度上對于建筑工程環(huán)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(xiàn)進(jìn)行可視化分析,識別該領(lǐng)域研究不足,為后續(xù)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(xué)文獻(xiàn)計量軟件,它允許從SCOPUS和Web of Science兩大數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出數(shù)據(jù)并進(jìn)行可視化分析[10]。Biblioshiny則是在Bibliometrix的基礎(chǔ)上對其功能進(jìn)一步完善,是目前比較盛行的可視化分析工具。

1.2 研究數(shù)據(jù)來源及范圍

以Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫(WOS)作為文獻(xiàn)的來源,為了保證研究內(nèi)容的有效性,在運(yùn)用WOS數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索時,通過添加行的方法進(jìn)行語種為“English”和文獻(xiàn)類型為“Article”,“Review”的限制,關(guān)鍵詞為“environmental cost”,時間跨度設(shè)為2010年至2020年,檢索結(jié)果為742條,然后以同樣方法進(jìn)行關(guān)鍵詞為“external cost”的檢索,檢索結(jié)果為280條。在高級檢索下的檢索歷史中通過關(guān)系詞“OR”組配兩條檢索結(jié)果,最終獲得1012篇有效相關(guān)文獻(xiàn)。

2 研究結(jié)果

2.1 歷年發(fā)文數(shù)量分析

從圖1可以看出,2017年之前文獻(xiàn)量處于緩慢增長的趨勢,2017年到2018年發(fā)文數(shù)量成指數(shù)型增加。這可能與2017年生態(tài)環(huán)境部配合財政部制定出臺的《環(huán)境保護(hù)專用設(shè)備企業(yè)所得稅優(yōu)惠目錄》有關(guān),此綜合名錄的發(fā)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(huán)境保護(hù)的積極性,更是為推動建立合理的環(huán)境成本分擔(dān)機(jī)制做好鋪墊。

圖1 Web of Science核心合集近10a發(fā)文量

2.2 發(fā)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(fā)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(huán)境成本方面的研究相對較多,其中,與同國籍作者合作發(fā)文量為165篇。此外,與他國合作發(fā)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(xué)者還需加強(qiáng)與其他國家的合作交流,有助于更進(jìn)一步地深入研究。

表1 國家發(fā)文量統(tǒng)計表(前15)

2.3 發(fā)文作者分析

作者的當(dāng)?shù)乇灰螖?shù)可以反映出該作者在研究領(lǐng)域的重要程度以及影響力,被引次數(shù)越多,說明他在該領(lǐng)域的地位越重要。作者的發(fā)文量可以反映出其在該領(lǐng)域的研究程度以及貢獻(xiàn)程度。從表2中可以看出,被引次數(shù)最高的是BACHMANN T M和VAN DER KAMP J,而發(fā)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(shù)和發(fā)文量都高的作者,說明在環(huán)境成本領(lǐng)域需要既有高產(chǎn)量又有高質(zhì)量文章的學(xué)者。

表2 TOP10 高被引及高產(chǎn)量作者

2.4 歷史文獻(xiàn)被引分析

利用Biblioshiny可以迅速得出歷史文獻(xiàn)引證網(wǎng)絡(luò)圖,從而進(jìn)一步了解環(huán)境成本核算研究領(lǐng)域的研究演變過程,目前,就論文的重要性的判斷標(biāo)準(zhǔn),大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為主要是看其引用情況。越高被引的文獻(xiàn)對于學(xué)者們的參考價值越高,因此,文獻(xiàn)被引的頻次可以作為評估文獻(xiàn)學(xué)術(shù)影響力的重要指標(biāo)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(shù)據(jù)庫中被引次數(shù),反映文獻(xiàn)在本領(lǐng)域的影響力,通過LCS可以快速找到本研究領(lǐng)域的一些經(jīng)典文獻(xiàn)。GCS是在Web of Science核心合集中的被引次數(shù),GCS越高,說明全球?qū)W者關(guān)注度越高。因此,主要關(guān)注LCS值較高的文獻(xiàn),利用Biblioshiny對高被引論文進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),各文獻(xiàn)的GCS指標(biāo)普遍遠(yuǎn)大于LCS指標(biāo),說明環(huán)境成本核算的研究在其他領(lǐng)域也被廣泛應(yīng)用。表3為按LCS進(jìn)行排名的前5篇高被引論文。

被引次數(shù)最高的文獻(xiàn)為比雷埃夫斯大學(xué)海洋研究系的Ernestos Tzannatos等[12]于2010年在Atmospheric Environment上發(fā)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(yīng)的GCS值也是最高,由此可見該文獻(xiàn)的重要性及其影響力都較大。該文獻(xiàn)主要描述了通過統(tǒng)計按季節(jié)、船舶類型和總?？?或離港)次數(shù)劃分的船舶數(shù)量,以及根據(jù)船舶類型所收集有關(guān)的主發(fā)動機(jī)、輔助發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)及船舶操縱和停泊時間等來估計船舶在進(jìn)出港和停泊期間產(chǎn)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(yīng)的外部成本。

本地被引次數(shù)排名第二的文獻(xiàn)為敘利亞原子能委員會核工程系能源規(guī)劃組的Hainoun等[13]于2010年在Energy上發(fā)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(yīng)用于SIMPACTS模型來計算發(fā)電廠的空氣傳播造成的環(huán)境影響,對其傳播量進(jìn)行量化,再進(jìn)行人類健康影響的貨幣估算。

被引次數(shù)排名第三的文獻(xiàn)為臺灣科技大學(xué)土木建筑工程系的周瑞生等[14]于2015年在Journal of Cleaner Production上發(fā)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(nèi)實現(xiàn)二氧化碳碳排放與環(huán)境成本平衡的系統(tǒng)方法。所提出的方法可以指導(dǎo)工程師和建筑師評估建筑生命周期的主要環(huán)境風(fēng)險,并選擇合適的施工方法。

被引次數(shù)排名第四的文獻(xiàn)是歐洲能源研究所的Bachmann等[15]于2014年在Energy上發(fā)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(tài)傳感網(wǎng)來量化當(dāng)減排成本超過相關(guān)環(huán)境效益這一情況下,與減少空氣污染物排放相關(guān)的貨幣化環(huán)境效益。

被引次數(shù)排名第五的文獻(xiàn)是錫耶納大學(xué)化學(xué)系的Pulselli等[16]于2011年在Ecological Modelling上發(fā)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(huán)境影響進(jìn)行評估這一過程。

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

2.5 環(huán)境成本研究知識圖譜分析

2.5.1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)

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(guān)鍵詞)進(jìn)行分析,進(jìn)一步了解各研究領(lǐng)域的相關(guān)性,以及目前主要的研究內(nèi)容及研究熱點。

圖2中,節(jié)點越大,表示關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次越高,由此可以看出現(xiàn)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(huán)境成本核算研究熱點包括:空氣污染、氣候變化、可持續(xù)性、生命周期評估、環(huán)境成本優(yōu)化等。

圖2 作者關(guān)鍵詞共現(xiàn)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(guān)的環(huán)境成本相關(guān)研究在未來具有很好的發(fā)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(guān)的環(huán)境成本核算于當(dāng)前來說已有良好的發(fā)展,研究結(jié)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?dú)獾南嚓P(guān)環(huán)境成本以及成本的優(yōu)化相關(guān)主題才剛剛涌現(xiàn),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(guān)空氣污染的外部成本對于本領(lǐng)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l(wèi)ife cycle assessment、externalities、environmental impact,表明用生命周期評估法評估環(huán)境影響這一類主題非常重要,屬于本領(lǐng)域研究的知識基礎(chǔ),但是目前的發(fā)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(huán)境成本效益分析及其可持續(xù)的發(fā)展的相關(guān)內(nèi)容缺乏深入的研究。

圖3 環(huán)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(huán)境成本核算領(lǐng)域的相關(guān)研究趨勢、發(fā)文國家、發(fā)文作者、高被引文獻(xiàn)以及研究熱點,其中通過對發(fā)文量分析判斷得出該領(lǐng)域近10a的研究趨勢總體呈上升態(tài)勢,印證了環(huán)境問題是長期以來存在的,且通過對高被引文獻(xiàn)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)研究主要聚焦在交通運(yùn)輸、電力熱力以及建筑三大行業(yè),因此在后續(xù)研究中需要就該范圍著力深入研究。在對發(fā)文國家和發(fā)文作者的分析中發(fā)現(xiàn),中國總體發(fā)文量占據(jù)第一位,但與其他國家的學(xué)者之間缺乏交流,在后續(xù)研究中需加強(qiáng)與其他國家作者的合作,這有利于提高后續(xù)研究質(zhì)量與數(shù)量。此外,還通過對主題地圖進(jìn)行分析,識別出未來研究的主要聚焦點,為后續(xù)從事相關(guān)研究的學(xué)者指引方向。

4 結(jié)論

基于Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫,利用Biblioshiny可視化軟件對檢索得到的1012篇文獻(xiàn)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:近10a,環(huán)境成本核算研究發(fā)文量總體呈上升趨勢,且主要集中在交通運(yùn)輸行業(yè)、電力熱力行業(yè)以及建筑行業(yè);在發(fā)文國家方面:我國發(fā)文數(shù)量占主導(dǎo)地位,但還缺乏與其他國家學(xué)者的合作交流;發(fā)文作者方面:高質(zhì)量與高產(chǎn)量并存的學(xué)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(xù)性、生命周期評估以及環(huán)境成本優(yōu)化的研究,而針對未來較重要的研究將會集中在能源相關(guān)環(huán)境成本的優(yōu)化以及空氣污染物的環(huán)境成本核算。