造紙行業(yè)碳排放研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢可視化分析
20世紀(jì)80年代開始,人們不斷通過煤炭、石油、天然氣等化石能源燃燒活動和工業(yè)生產(chǎn)過程及土地利用變化與林業(yè)等人為活動產(chǎn)生大量溫室氣體的排放,造成嚴(yán)重的大氣保溫效應(yīng)導(dǎo)致全球變暖(氣候變化),即“溫室效應(yīng)”,溫室氣體的排放簡稱“碳排放”。IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)第五次評估報(bào)告主要結(jié)論指出,從1880—2012年的130多年以來,顯示人類活動導(dǎo)致20世紀(jì)50年代以來50%以上的全球氣候變暖,碳排放引起全球氣候變暖、氣溫升高、海平面上升等環(huán)境惡化現(xiàn)象,對全球可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)文明建設(shè)帶來嚴(yán)重威
近年來,伴隨著市場紙張需求的增長將進(jìn)一步加劇對能源的消耗及碳排放的增加,從而導(dǎo)致更加嚴(yán)重的環(huán)境問題,低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代已成為21世紀(jì)發(fā)展的新經(jīng)濟(jì)模式,為應(yīng)對全球氣候變化和能源安全問題,并在建立國際新秩序的過程中占據(jù)有利地
文獻(xiàn)計(jì)量分析(學(xué))方法是以文獻(xiàn)體系及計(jì)量特征為研究對象,采用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的分類方法,繪制科學(xué)知識圖
1 研究設(shè)計(jì)
1.1 研究方法
為全面探析國內(nèi)外造紙行業(yè)碳排放的發(fā)展前景及研究熱點(diǎn),本課題使用CiteSpace軟件對造紙行業(yè)碳排放相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行科學(xué)計(jì)量學(xué)分析。CiteSpace軟件又稱“引文空間”,原理是利用科學(xué)計(jì)量學(xué)方法和數(shù)據(jù)信息可視化分析文獻(xiàn)中的關(guān)鍵信息及熱點(diǎn),目前廣泛應(yīng)用在科學(xué)計(jì)量學(xué)、信息科學(xué)、醫(yī)學(xué)等60多個(gè)領(lǐng)域,是一種通過構(gòu)建文獻(xiàn)合作信息和共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對研究數(shù)據(jù)進(jìn)行視覺化展示和描述趨勢的一款可視化分析工
1.2 數(shù)據(jù)來源
本課題以學(xué)術(shù)和文獻(xiàn)計(jì)量研究使用最廣泛覆蓋全球重要影響力的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫之一的Web of Science系統(tǒng)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索,包括SCI-EXPANDED和SCCI。系統(tǒng)語言選擇“English”,為提高檢索與主題相關(guān)的準(zhǔn)確性,檢索項(xiàng)設(shè)定為“paper pulp carbon emission”“paper making carbon emission”“pulp and paper carbon emission”或“pulp mills carbon emissions”,文獻(xiàn)類型選擇“核心合集”的所有文獻(xiàn)類型,檢索時(shí)間跨度設(shè)定為不限,經(jīng)過數(shù)據(jù)符合性處理及CiteSpace軟件對信息缺失、重復(fù)文獻(xiàn)進(jìn)行精煉后共得到143篇文獻(xiàn),文獻(xiàn)分布在1995—2022年,設(shè)置TOP N閾值為50,不進(jìn)行其他裁剪計(jì)算。
2 結(jié)果分析
2.1 造紙行業(yè)碳排放研究特征概況
2.1.1 造紙行業(yè)碳排放研究發(fā)文分布
對1995—2022年間發(fā)文數(shù)量進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),數(shù)據(jù)表明造紙行業(yè)碳排放的相關(guān)研究發(fā)文數(shù)量總體呈增長趨勢。
圖1 造紙行業(yè)碳排放研究發(fā)文記錄分布
Fig. 1 Distribution of carbon emissions research papers in paper making industry
2.1.2 造紙行業(yè)碳排放研究主要發(fā)文期刊分析
期刊作為傳播知識的載體,在促進(jìn)學(xué)術(shù)交流與科學(xué)發(fā)展中起著重要作用,
2.2 造紙行業(yè)碳排放研究方向與合作分析
2.2.1 主要發(fā)文國家及地區(qū)分析
本課題通過運(yùn)用CiteSpace軟件對WOS中所篩取的文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析,探究造紙行業(yè)碳排放研究的發(fā)文國家合作特點(diǎn)。發(fā)文國家及地區(qū)分布網(wǎng)絡(luò)圖譜如
圖2 造紙行業(yè)碳排放發(fā)文國家及地區(qū)分布網(wǎng)絡(luò)圖譜
Fig. 2 Distribution network map of the publishing countries and regions in paper making industry
從
2.2.2 主要發(fā)文機(jī)構(gòu)分析
針對全球造紙行業(yè)碳排放研究領(lǐng)域的科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行梳理后,統(tǒng)計(jì)出截至目前全球發(fā)文量前10名的研究機(jī)構(gòu),如
圖3 造紙行業(yè)碳排放最高引用突現(xiàn)值排名前 10 名的科研機(jī)構(gòu)
Fig. 3 Top 10 institutions with the strongest citation bursts in paper making industry
通過對造紙行業(yè)碳排放的科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行可視化分析,可以看到節(jié)點(diǎn)數(shù)量為120,連線數(shù)量為93,密度為0.013,表明對造紙行業(yè)碳排放領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)數(shù)量較多,但相互之間的合作較為分散。
圖4 造紙行業(yè)碳排放科研機(jī)構(gòu)可視化網(wǎng)絡(luò)圖譜
Fig. 4 Visualization of carbon emission research institutions in paper making industry
2.2.3 主要發(fā)文作者分析
通過對造紙行業(yè)碳排放研究的發(fā)文作者進(jìn)行梳理歸納,
除中國學(xué)者外,芬蘭拉彭蘭塔工業(yè)大學(xué)的Esa Vakkilainen與Katja Kuparinen,以及瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的Johanna Jonsson,3者分別發(fā)文4篇,同樣位居該領(lǐng)域發(fā)文量排名前5。北歐國家對造紙行業(yè)碳排放研究的廣泛開展,體現(xiàn)了其對全球碳排放影響的重視與關(guān)注,其中瑞典在《巴黎協(xié)定》中承諾到2045年將溫室氣體(GHG)排放降至零。
另外,造紙行業(yè)碳排放研究領(lǐng)域的高產(chǎn)作者之間的合作較為突出,形成了一些作者協(xié)作團(tuán)體。為更直觀地展現(xiàn)研究學(xué)者之間的合作關(guān)系,本課題采用CiteSpace軟件生成了作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜,具體見
圖5 造紙行業(yè)碳排放研究作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜
Fig. 5 Map of cooperation network of carbon emission research authors in paper making industry
在圖譜中,合作范圍最為廣泛的是以我國華南理工大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院為中心展開的團(tuán)體,包含李繼庚(華南理工大學(xué),中國)、洪蒙納(華南理工大學(xué),中國)、滿奕(華南理工大學(xué),中國),Lingbo Kong(加州大學(xué)伯克利分校,美國)等作者。他們主要是從中國造紙行業(yè)能源效率的提高潛力以及碳減排的可行措施入手進(jìn)行深入研究。
2.2.4 共被引分析
通過對造紙行業(yè)碳排放領(lǐng)域的文獻(xiàn)進(jìn)行共被引分析,本課題將造紙行業(yè)碳排放研究的知識基礎(chǔ)及演化脈絡(luò)進(jìn)行了系統(tǒng)梳理,統(tǒng)計(jì)出了其高被引文獻(xiàn),對該領(lǐng)域研究的關(guān)鍵性成果做了總結(jié)。在通過CiteSpace軟件生成的造紙行業(yè)碳排放研究文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)圖譜中,每一篇高被引文獻(xiàn)采用一個(gè)節(jié)點(diǎn)來表示,文獻(xiàn)的被引頻次用節(jié)點(diǎn)的大小來體現(xiàn),節(jié)點(diǎn)越大代表文獻(xiàn)的被引頻次越高,具體見
圖6 造紙行業(yè)碳排放共被引文獻(xiàn)圖譜
Fig. 6 Co-citation literature map of carbon emission in paper making industry
此外,造紙行業(yè)碳排放的研究領(lǐng)域中,排在前10名的高被引文獻(xiàn)的基本信息如
2.2.5 造紙行業(yè)碳排放研究熱點(diǎn)主題分析
為了進(jìn)一步研究造紙行業(yè)碳排放的知識結(jié)構(gòu),探尋該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),本課題采用CiteSpace軟件生成了造紙行業(yè)碳排放研究關(guān)鍵詞圖譜及其聚類圖譜,如
圖7 造紙行業(yè)碳排放研究關(guān)鍵詞及聚類圖譜
Fig. 7 Keywords and clustering map of carbon emission in paper making industry
研究者們緊緊圍繞造紙行業(yè)和CO2排放展開研究,共形成了10個(gè)關(guān)鍵詞聚類研究熱點(diǎn)。通過對這10個(gè)聚類進(jìn)行整理歸納分析,可以發(fā)現(xiàn)造紙行業(yè)碳排放研究領(lǐng)域共形成了三大熱點(diǎn)主題,分別從氣候影響與可持續(xù)發(fā)展導(dǎo)向、能源利用效率導(dǎo)向和碳排放處理導(dǎo)向進(jìn)行了廣泛研究,下面將針對這三大主題進(jìn)行逐一分析。
主題一:氣候影響與可持續(xù)發(fā)展導(dǎo)向的造紙行業(yè)碳排放研究
這個(gè)熱點(diǎn)主題包括聚類#1 CO2 emissions、聚類#3 climate change和聚類#9 sustainability等,其中的主要關(guān)鍵詞有CO2 emissions(CO2排放)、climate change(氣候變化)、environmental regulation(環(huán)境法規(guī))與life cycle assessment(全生命周期評價(jià))等。碳排放對全球氣候變化的影響,在歐洲的許多發(fā)達(dá)國家早已得到廣泛關(guān)注,這些國家所采取的減少溫室氣體排放的措施也日益增多,其中所涉及的產(chǎn)業(yè)不僅有重工業(yè),也涵蓋了造紙行業(yè)在內(nèi)的各類輕工行業(yè)。發(fā)展中國家在碳排放方面的研究雖然起步相對較晚,但很快走在了這個(gè)領(lǐng)域的前沿,其中重視程度最高的是中國。中國是紙張生產(chǎn)與消費(fèi)的大國,在造紙行業(yè)領(lǐng)域也應(yīng)加快推廣低碳技術(shù),開發(fā)清潔能源的使用,從而在總量上控制碳排放對氣候變化的影響。
主題二:能源利用效率導(dǎo)向的造紙行業(yè)碳排放研究
這個(gè)熱點(diǎn)主題包括聚類#5 green supplier selection、聚類#6 energy efficiency與聚類#7 conserved energy等,其中的主要關(guān)鍵詞有g(shù)reen supplier selection(綠色供應(yīng)商選擇)、energy efficiency(能源效率)、energy saving(能源節(jié)約)與carbon reduction(碳減排)等。為了減輕碳排放對全球氣候變化的影響,造紙行業(yè)不僅需要找到更高效清潔的能源供給方案,以減少產(chǎn)業(yè)原材料端的碳排放量,同時(shí)也要兼顧生產(chǎn)的高效率運(yùn)行和低處理成本。在過去的20年間,西方發(fā)達(dá)國家研究出了多種可應(yīng)用在造紙行業(yè)的,包括混合燃油在內(nèi)的能源側(cè)技術(shù)革新,以降低每噸紙張產(chǎn)品的生產(chǎn)所需要消耗的化石燃料,從而減少碳排放的總量,并深入探討了新技術(shù)設(shè)備投資的激勵(lì)政策與造紙行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)所帶來的碳排放量之間的關(guān)系。
主題三:碳排放處理導(dǎo)向的造紙行業(yè)碳排放研究
這個(gè)熱點(diǎn)主題包括聚類#2 CO2 capture與聚類#8 carbon capture等,其中的主要關(guān)鍵詞有CO2 capture(CO2捕獲)、negative CO2 emissions(CO2負(fù)排放)、emission trade(排放交易)等。除了通過從生產(chǎn)源頭減少化石能源的消耗來降低碳排放量,在對產(chǎn)品生產(chǎn)末端產(chǎn)生的碳排放進(jìn)行處理方面,造紙行業(yè)也已經(jīng)有了較多的研究和積累。其中既有CO2捕獲和生物能儲存(BECCS)等技術(shù)革新,也有為實(shí)現(xiàn)化石能源利用相關(guān)的氣候目標(biāo),而探索的碳排放交易系統(tǒng)的政策措施。我國也一直在積極推進(jìn)節(jié)能減排的多種發(fā)展路徑,并依據(jù)《巴黎協(xié)定》做出了2030年碳達(dá)峰的承諾,切實(shí)履行作為世界上最大的碳排放國的義務(wù)和責(zé)任。在節(jié)能技術(shù)提升、碳排放有效利用、綠電交易制度等政策背景下,造紙行業(yè)碳減排有著良好的前景。
2.2.6 造紙行業(yè)碳排放研究知識演進(jìn)分析
通過分析造紙行業(yè)碳排放研究熱點(diǎn)的演變趨勢,可以了解該領(lǐng)域未來的研究前沿。結(jié)合當(dāng)今造紙行業(yè)碳排放研究的發(fā)展現(xiàn)狀,與運(yùn)用CiteSpace生成的Timezone時(shí)區(qū)圖譜,對造紙行業(yè)碳排放未來的研究趨勢進(jìn)行了預(yù)測。
Timezone時(shí)區(qū)圖譜可以清晰地說明研究熱點(diǎn)的最新狀態(tài)以及彼此之間的關(guān)聯(lián),從而展現(xiàn)出研究熱點(diǎn)隨時(shí)間變動而產(chǎn)生演變的情況,造紙行業(yè)碳排放關(guān)鍵詞Timezone時(shí)區(qū)譜圖見
圖8 造紙行業(yè)碳排放研究關(guān)鍵詞Timezone時(shí)區(qū)視圖
Fig. 8 Timezone view of carbon emission research in paper making industry
第一階段(1995—2000年):這一時(shí)期是造紙行業(yè)碳排放研究的起步階段,研究的主要對象是相關(guān)概念和理論,其中以CO2 emission(CO2排放)為主導(dǎo)。由于這方面的研究主題在當(dāng)時(shí)較新,各行業(yè)的專家和學(xué)者尚未達(dá)成統(tǒng)一共識,因此研究的集中度較低。其中,率先提出的是墨西哥國立自治大學(xué)的Sheinbaum教授,他針對墨西哥工業(yè)能源利用與碳排放影響的趨勢進(jìn)行了研究,并重點(diǎn)分析了造紙、鋼鐵、制糖業(yè)等高耗能的產(chǎn)業(yè)中,碳排放與行業(yè)產(chǎn)出、結(jié)構(gòu)變化和基礎(chǔ)燃料混合效果之間的關(guān)系。這段期間的研究表明,造紙行業(yè)與其他工業(yè)的碳排放走進(jìn)了人們的視野,逐漸開始被關(guān)注和重視。
第二階段(2001—2010年):這段期間內(nèi)造紙行業(yè)碳排放的研究熱點(diǎn)井噴式爆發(fā),其中包括energy efficiency(能源效率)、climate change policy(氣候變化政策)、greenhouse gas emission(溫室氣體排放)和life cycle assessment(全生命周期評價(jià))等。研究熱點(diǎn)的集中涌現(xiàn),體現(xiàn)出造紙行業(yè)碳排放的研究步入了快速發(fā)展階段。隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,造紙行業(yè)對能源的需求也大量增加,使得造紙行業(yè)的化石能源消耗成為了導(dǎo)致碳排放量上升的一個(gè)重要因素。以美國、丹麥、瑞典為首的西方各國學(xué)者,對造紙行業(yè)碳減排問題做了重點(diǎn)關(guān)注。這些國家已處于高度工業(yè)化的發(fā)展階段,對造紙行業(yè)碳排放展開研究刻不容緩。
第三階段(2011年至今):這一時(shí)期是造紙行業(yè)碳排放研究的階梯式上升階段,這段期間的研究熱點(diǎn)關(guān)鍵詞包括environmental management(環(huán)境管理)、system(系統(tǒng))、economy(經(jīng)濟(jì))、CO2 mitigation(碳中和)和carbon footprint(碳足跡)等。結(jié)合前一階段中的量化評估應(yīng)用與產(chǎn)品全生命周期分析,以及新一階段中的碳足跡視角研究,學(xué)者們對造紙行業(yè)的節(jié)能潛力和環(huán)境效益進(jìn)行了定量評估,為造紙行業(yè)碳減排的研究提供了理論支持。同時(shí),造紙行業(yè)碳排放與環(huán)境管理和宏觀經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系,也在這一階段中被深入研究和探討。
通過分析造紙行業(yè)碳排放研究的發(fā)展歷程可以看到,從研究主題的提出到因全球氣候變化而對這個(gè)領(lǐng)域關(guān)注度的提高,再到造紙行業(yè)碳排放研究定量評估的廣泛應(yīng)用,隨著研究層次的逐漸深入,研究方法也經(jīng)歷了從理論框架和因素分析,到背景研究和數(shù)據(jù)導(dǎo)向計(jì)量分析的轉(zhuǎn)變。
3 結(jié)語
本課題以造紙行業(yè)碳排放研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢可視化分析為主題,通過運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量分析CiteSpace軟件,對“Web of Science核心合集”中(1995—2022年)的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析,在對研究文獻(xiàn)的主要來源期刊、主要發(fā)文國家及地區(qū)、主要發(fā)文機(jī)構(gòu)、主要發(fā)文作者、共被引文獻(xiàn)、關(guān)鍵詞共現(xiàn)和時(shí)區(qū)視圖等圖譜和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,梳理并論述了造紙行業(yè)碳排放研究的背景特征概況、歷史研究主題以及未來研究導(dǎo)向。
3.1 在造紙行業(yè)碳排放研究的主要科研力量方面,中國與美國、瑞典和芬蘭等發(fā)達(dá)國家的學(xué)者及其研究機(jī)構(gòu)形成了緊密的合作網(wǎng)絡(luò),為該領(lǐng)域提供了大量的科研支持并貢獻(xiàn)了關(guān)鍵性的研究成果。其中,中國華南理工大學(xué)在發(fā)文量方面遙遙領(lǐng)先,成為了造紙行業(yè)碳排放研究的重要推動力,未來還可以進(jìn)一步加強(qiáng)與企業(yè)等研究機(jī)構(gòu)的合作,希望能有更多其他類型的機(jī)構(gòu)廣泛參與到該領(lǐng)域的研究。
3.2 在造紙行業(yè)碳排放研究的熱點(diǎn)方面,可以總結(jié)為三大研究導(dǎo)向,分別為氣候影響與可持續(xù)發(fā)展導(dǎo)向、能源利用效率導(dǎo)向和碳排放處理導(dǎo)向的造紙行業(yè)碳排放研究。從1995年至今,造紙行業(yè)碳排放研究的熱點(diǎn)持續(xù)圍繞著碳排放、能源效率和氣候變化政策等問題,隨著研究層次的逐漸深入,研究方法由理論框架和因素分析,逐漸演變?yōu)楸尘把芯亢蛿?shù)據(jù)導(dǎo)向計(jì)量分析。
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