[摘 要]當前，生命周期評價廣為應用，但其研究繁雜且呈現(xiàn)碎片化特征，研究主觀性偏強。因此，采用CiteSpace從主題脈絡、知識演進、新興熱點三個方面，對Web of Science數(shù)據(jù)庫中2008—2019年有關生命周期評價的已有研究進行計量分析。由分析結果可知：生命周期評價研究的主題脈絡涵蓋能源與資源、方法與模型、生態(tài)與環(huán)境、經濟與產業(yè)四個知識域，且研究主題趨向細化發(fā)展;生命周期評價研究的知識演進可分為四個階段，生命周期評價的實際應用及其方法擴展的范圍更廣;當前生命周期評價研究的新興熱點包括“循環(huán)經濟”“廢棄物管理”“儲能”“社會生命周期評價”等主題。未來有關生命周期評價的研究可從研究方法和研究領域等方面進一步拓展。

[關鍵詞]生命周期評價;文獻計量;主題脈絡;知識演進;新興熱點

[中圖分類號]G353. 1 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-8372（2022）02-0043-07

Evolution path and hotspot analysis of life cycle assessment

—a bibliometric analysis based on Web of Science

DENG Yu-yong， LIU Hui

（College of Economics and Management， Qingdao University of Science and Technology，Qingdao" 266061， China）

Abstract：At present， the research on life cycle assessment（LCA） is widely used， but its research is complicated and presents the characteristics of fragmentation， and the research is subjectivity. Therefore， CiteSpace was used to carry out bibliometric analysis of existing studies on LCA from 2008 to 2019 in Web of Science databases from three aspects of topic context， knowledge evolution and emerging hot spots. The conclusions are as follows： the research topic of LCA include four knowledge domains： energy and resources， methods and models， ecology and environment， economy and industry， and these topics tend to be refined; the knowledge evolution of LCA research can be divided into four stages， and the practical application of LCA and the expansion of its method are more extensive; the emerging hot spots of current LCA research include “circular economy”“waste management”“energy storage”and“social life cycle assessment”. Finally， the future alternative research directions are proposed.

Key words：life cycle assessment（LCA）; bibliometric; topic context; knowledge evolution; emerging hot spot

一、引言

生命周期評價（LCA）自20世紀60年代末問世以來[1]，已被企業(yè)、政府機構和其他組織廣泛應用于諸多領域，如工業(yè)制造、環(huán)境管理、軍事系統(tǒng)、旅游業(yè)等。關于生命周期評價的文獻很多，其研究內容和主題不斷變化并逐步深入。但是，生命周期評價研究的內容也呈現(xiàn)碎片化的特征，加之相關綜述性成果大多采用傳統(tǒng)文獻歸納法，這些研究難以避免帶有作者主觀性和文獻搜集片面性等不足。因此，有必要對生命周期評價研究進行全面系統(tǒng)的整理分析，凝練主題，梳理脈絡，總結劃分演進階段，進而發(fā)現(xiàn)研究前沿和提煉新興熱點，以彌補傳統(tǒng)文獻歸納法的不足。

文獻計量法能在一定程度上克服文獻歸納法的主觀性，將大量繁雜、無序的文獻信息轉化為結構化、有秩序的知識體系，從而揭示科學知識發(fā)展的規(guī)律。目前，國內外采用文獻計量法對生命周期評價研究進行可視化分析的文獻主要集中于特定細分領域[2-3]，較少對生命周期評價整個領域的研究梳理，并且缺少對2015年以來生命周期評價主題脈絡、知識演進以及新興熱點的歸納總結，而這恰恰是生命周期評價文獻數(shù)量出現(xiàn)最多的一個時期。

本文擬將文獻計量法與文獻歸納法相結合對生命周期評價領域相關文獻進行可視化分析，從宏觀上把握生命周期評價研究的發(fā)展脈絡和趨勢，從微觀上發(fā)現(xiàn)生命周期評價領域的前沿主題，進而探究生命周期評價研究的當前熱點。在此基礎上，發(fā)現(xiàn)當前研究不足并指明未來研究方向，為后續(xù)的研究提供參考。

二、研究設計

（一）研究方法

本文采用CiteSpace V軟件，通過對生命周期評價進行關鍵詞聚類分析（Cluster）、關鍵詞共現(xiàn)分析（Co-occurrence analysis）和突顯性檢測（Burst detection），揭示國內外學者在生命周期評價領域研究實踐的主題脈絡、知識演進與新興熱點。

（二）數(shù)據(jù)來源

選擇Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫作為檢索源獲取樣本文獻數(shù)據(jù)。檢索條件為：主題=“Life Cycle Assessment”或“LCA”，文獻類型=“Article”和“Review”，語種=“English”。2006年國際標準ISO14040（新）和ISO14044的誕生在很大程度上彌補了過去研究的不足[4]，強有力地發(fā)展和協(xié)調了生命周期評價的應用，因此本文選擇時間跨度為“2008—2019年”（檢索時間為2020年6月27日）。鑒于初始檢索得到的文獻大多數(shù)集中于環(huán)境科學、綠色可持續(xù)科學技術以及能源燃料等領域，本文將文獻類別限定于“Environment Sciences”“Engineering Environmental”“Green Sustainable Science Technology”“Energy Fuels”四個類別。初始檢索得到文獻13236篇，然后按照被引頻次降序排序，選擇被引頻次前3000的文獻，作為本研究的數(shù)據(jù)源。

繪制2008—2019年生命周期評價研究文獻數(shù)量的時間序列分布圖（見圖1）。由圖1可以看出，2008—2019年，生命周期評價研究年度發(fā)文量呈現(xiàn)不斷增長的趨勢，年度發(fā)文量的三次擬合函數(shù)曲線（y=-0.3051x3+1852.1x2-34.453x +219.19）擬合程度好（曲線的擬合優(yōu)度為0.9966），生命周期評價研究整體發(fā)展態(tài)勢尚未達到峰值，仍舊處在增長階段，相關研究成果穩(wěn)定增加的趨勢將繼續(xù)保持一定時間，其應用領域依然廣泛。

三、生命周期評價研究的主題脈絡

本文采用CiteSpace軟件對檢索遴選的3000篇文獻的關鍵詞進行聚類，由LLR（Log-Likelihood Ratio，對數(shù)似然比）算法識別出12個聚類以及每個聚類相對應的關鍵詞。將聚類結果與其相關的關鍵詞進行融合，總結得到生命周期評價研究的四個知識域分別為生態(tài)與環(huán)境、經濟與產業(yè)、能源與資源、方法與模型（見圖2）。

（一）生態(tài)與環(huán)境

這一知識域涵蓋了有關廢棄物管理、溫室氣體排放、生物多樣性、環(huán)境足跡等方面的綜合研究。以改善生態(tài)環(huán)境作為出發(fā)點的生命周期評價研究，已經由單一工業(yè)產品的環(huán)境影響評價逐步擴展到涵蓋農業(yè)等的各產業(yè)產品（包括產品系統(tǒng)、生產工藝、新技術）以及各類工程項目的可持續(xù)決策。Pfister等將水足跡引入生命周期評價，開發(fā)了可用于水密集型產品生命周期影響評價的方法，并進一步細化到月度用水量以提高其時間分辨率[5]。Cherubini等通過生物質燃燒的氣候影響、廢棄物處理方案評價等為生命周期評價提供了方法支撐[6]。Baan等借助生物多樣性破壞（BDP）因子，借助生命周期評價框架，在全球范圍內首次粗略量化了土地利用對生物多樣性的影響，為世界不同地區(qū)生物多樣性影響的評價提供了思路和辦法[7]。

（二）經濟與產業(yè)

這一知識域涵蓋了循環(huán)經濟、綠色經濟、產業(yè)運營系統(tǒng)、供應鏈、新能源產業(yè)等方面的研究?？沙掷m(xù)發(fā)展的內涵要求經濟增長與環(huán)境保護相輔相成，而生命周期評價作為可持續(xù)發(fā)展的支持工具，在平衡經濟系統(tǒng)與環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的關系上，也發(fā)揮著重要的作用。Scheepens等基于生命周期評價的生態(tài)成本價值比（EVR）模型，利用生態(tài)效率價值創(chuàng)造和循環(huán)轉換框架方法，分析了商業(yè)活動對環(huán)境潛在的負面影響[8]。Huang等采用投入產出生命周期評價（EIO-LCA）模型識別可能對美國經濟部門碳足跡造成重大影響的供應鏈上游排放源，幫助企業(yè)在供應鏈上尋找減排可能[9]。Catherine等借助社會熱點數(shù)據(jù)庫（SHDB）對草莓酸奶供應鏈進行了社會生命周期評估（S-LCA），以便幫助企業(yè)完善社會責任[10]。Wu等和Bauer等對能夠推廣的各類新能源汽車使用的能源消耗、環(huán)境績效進行了生命周期評價，以期對政策制定有所裨益[11-12]。

（三）能源與資源

這一知識域涵蓋了生物能源、能源效率、能源消費、土地利用等方面的研究。提高能源使用效率，尋找能源消耗替代品以解決能源緊缺問題越來越成為學者們關注的焦點[13]。運用生命周期評價方法可以對能源資源利用、能源技術、能源供應系統(tǒng)等的可持續(xù)性進行定量分析，避免主觀判斷帶來的錯誤，進而有效促進能源資源管理部門決策的科學化。Scharlemann等的研究認為來自農產品的生物燃料可能比傳統(tǒng)燃料對環(huán)境的影響更大[14]，這一研究成果促使瑞士政府要求對所有非廢物來源的生物燃料進行生命周期評價研究，以證明其在環(huán)境方面優(yōu)于傳統(tǒng)燃料。近期基于生命周期評價對氫能源生產問題的研究逐漸增多，如Bhandari等和Cetinkaya等認為，由可再生能源電力驅動的電解過程具有較低的全球變暖潛能值（GWP），其中風力電解最低[15-16]。

（四）方法與模型

這一知識域涵蓋了生命周期清單、混合生命周期評價、物質流分析（MFA）、生命周期可持續(xù)性評價（LCSA）、社會生命周期評價（S-LCA）等方面的綜合研究。方法學的發(fā)展往往是由應用領域需求推動的，針對生命周期評價對象的不斷擴展和日趨復雜化，生命周期評價方法體系也在不斷地彌補自身缺陷，發(fā)展出新的形式。方法體系的擴展主要分為兩種形式，一種是與其他學科的方法和模型相結合來解決實際問題，例如物質流分析（MFA）[17]、地理信息系統(tǒng)（GIS）[18]等;另一種是在自身框架基礎上發(fā)展延伸，例如可持續(xù)性評價[19]和社會生命周期評價[20]。各種方法在分析和評價不同尺度的研究對象時各有利弊，在研究具體問題時往往需要通過綜合使用以發(fā)揮各類方法的優(yōu)勢。

四、生命周期評價研究的知識演進

為了更好地展現(xiàn)生命周期評價相關主題或研究熱點的時間分布及演化趨勢，本文繪制了“Time Zone”時區(qū)視圖可視化關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡（見圖3）。圖3顯示了2008—2019年出現(xiàn)的關鍵詞，所處的時間段代表這個關鍵詞首次出現(xiàn)的時間。可將生命周期評價研究的知識演進大致分為四個階段，為防止重疊，將共現(xiàn)頻次最高的關鍵詞“Life Cycle Assessment”進行隱藏并適當調整部分關鍵詞的位置。

（一）第一階段：2008—2010年

這一階段聚集了絕大多數(shù)的高被引、高中心度的關鍵詞，例如能源（energy）、環(huán)境影響（environmental impact）、系統(tǒng)（system）、排放（emission）、溫室氣體排放（greenhouse gas emission）、影響（impact）、可持續(xù)性（sustainability）、氣候變化（climate change）、消耗（consumption）、框架（framework）等。首先，這些關鍵詞作為生命周期評價研究領域的關鍵知識點，對后續(xù)文獻的積累及其研究熱點的變化奠定了理論基礎。其次，應用實踐多集中在能源消耗和環(huán)境影響問題上，說明在這一階段生命周期評價仍被看作環(huán)境領域的強有力工具。在研究方法和范式上，學者們對基于研究目的和系統(tǒng)邊界不同提出了兩種方法—歸因生命周期評價（ALCA）[21]和歸果生命周期評價（CLCA）[22]以及這兩種方法的比較[23-24]進行了廣泛的討論。再次，基于清單分析的過程生命周期評價（PLCA）[25]、投入產出生命周期評價（EIO-LCA）[26]和混合生命周期評價（HLCA）[27]三種方法也成為討論的焦點，并開始探討深化和擴大生命周期評價方法的潛在選擇，以使其支持可持續(xù)發(fā)展的決策[28]。

（二）第二階段：2011—2013年

這一階段，生物柴油生產（biodiesel production）、厭氧消耗（anaerobic consumption）、微藻（microalgae）、建筑物（building）、交通（transport）等成為熱門研究方向。顯然，與生物質能源領域相關的很多問題成為學者研究的熱點。生物質能源被稱為自然界的第四大能源[29]，開發(fā)可再生的生物質能源可以促進能源結構調整，改善人類當前面臨的能源困境。此外，建筑業(yè)、交通業(yè)在全世界能源消耗和環(huán)境影響中占很大份額，研究其能源消耗與環(huán)境排放對政府和相關組織決策的制定極其重要。在方法和范式上，大多數(shù)研究將生命周期評價與其他領域的模型或方法相結合來解決更多實際問題。例如與物質流分析（MFA）[17]和多準則決策[30]相結合來研究廢棄物管理;與情景建模[31]和模糊邏輯[32]相結合研究動態(tài)系統(tǒng)建模和綠色產品設計。此外，很多通用和專用生命周期評價軟件和數(shù)據(jù)庫被開發(fā)和廣泛應用，例如SimaPro和GaBi兩大生命周期評價領先數(shù)據(jù)庫的開發(fā)。

（三）第三階段：2014—2016年

這一階段，學者們的研究熱點逐漸演變?yōu)槭澄锢速M（food waste）、優(yōu)化（optimization）、能源消費（energy consumption）以及足跡（footprint）等新的研究領域。隨著生命周期評價研究對象的進一步復雜，在政府政策的引導下，理論結合現(xiàn)實問題的相關研究也越來越多，如食品供應鏈[33]、家庭消費環(huán)境影響[34]等。在此階段，學者們普遍將生命周期評價與其他工具相結合來研究實際問題以獲得更全面更有說服力的研究結論。頻繁出現(xiàn)的數(shù)學模型有一般/部分均衡模型（CGE/PE）[35]、蒙特卡洛模擬[36]、數(shù)據(jù)包絡分析（DEA）[37]等。

（四）第四階段：2017—2019年

這一階段，研究熱點更新為儲能（energy storage）、氫能源（hydrogen）、電動車（electric vehicle）等新的研究主題，循環(huán)經濟（circular economy）成為研究的核心。在全球碳減排壓力與日俱增的背景下，生命周期評價作為解決環(huán)境能源領域的綜合評價工具理應與時俱進，不斷調整，以更加適應現(xiàn)代經濟社會發(fā)展的需要。因此，在方法上，學者們開始運用一些新興技術，例如將大數(shù)據(jù)理論[38]和人工智能技術[39]與生命周期評價相結合來研究環(huán)境問題。此外，對生命周期可持續(xù)性評價和社會生命周期評價的應用嘗試開始增多，而不僅僅是停留在其框架和理論模型的建立階段。

圖3" 2008—2019年生命周期評價（LCA）研究的知識演進

總體來看，2008—2019年生命周期評價研究的知識演進可以歸結為由生命周期評價的框架、能源問題和環(huán)境污染問題逐漸轉變?yōu)榫唧w細分領域單一主題的延伸和深入研究，以及不同研究領域的交叉探討。研究方法則不斷擴展延伸，擴大生命周期評價的適用范圍，且與各領域的方法廣泛結合，從而解決從不同研究目的出發(fā)的各類問題，研究重點逐漸從理論層面轉向實踐層面。如今，根據(jù)研究和評價目的的不同，對生命周期評價概念、模型、方法及其組合的開發(fā)和研究仍然是開放的。

五、生命周期評價研究的新興熱點

關鍵詞和引文突顯提供了特定關鍵字、引文與出現(xiàn)頻率激增相關聯(lián)的證據(jù)，關鍵詞突顯表明一個潛在的話題已經或正在成為研究人員在特定時期的關注對象，引文的突顯表明科學界已經或正在特別關注文章潛在貢獻的可能性[40]。因此，突顯性檢測可顯示高度活躍的研究領域、新興的趨勢和轉瞬即逝的潮流[41]。為探索生命周期評價研究近幾年的新興熱點，本文對初始下載數(shù)據(jù)記錄中2015—2019年5年的文獻關鍵詞和引文進行突顯性檢測，如表1列出突顯強度前5位。

從關鍵詞突顯性檢測結果來看，5個關鍵詞“循環(huán)經濟（circular economy）”“優(yōu)化（optimization）”“廢棄物管理（waste management）”“儲能（energy storage）”“發(fā)電（plant）”“工業(yè)生態(tài)學（industrial ecology）”都從2017—2019年持續(xù)突顯，其中“循環(huán)經濟（circular economy）”的突顯強度最為顯著，是2017—2019年間最為活躍的研究前沿。從引文突顯性檢測結果來看，“電轉氣技術（P2G）”“社會生命周期評價（S-LCA）”“制氫（hydrogen production）”“城市固體廢棄物管理（municipal solid waste management）”“生物質熱解（pyrolysis of biomass）”的經典文章從2017年開始持續(xù)突顯，且“電轉氣技術（P2G）”的文章突顯強度最高。“建筑物生命周期評價”和“食品生命周期評價”的文章只在2016—2017兩年內持續(xù)突顯。關鍵詞和引文突顯性檢測的結果均反映了近年來生命周期評價領域比較受關注的問題。

對比分析關鍵詞和引文的突顯結果發(fā)現(xiàn)，“廢棄物管理（waste management）”和“電轉氣（P2G）技術”是兩次檢測共同出現(xiàn)的高頻主題。廢棄物處理不當引發(fā)的環(huán)境污染、經濟損失和社會危害已經被很多文獻所報道[6，42-43]。Cherubini等人認為，建立可負擔的、有效的和真正可持續(xù)的廢物管理系統(tǒng)是可持續(xù)發(fā)展的基石[24]，因此，辨識廢棄物生命周期中的關鍵節(jié)點，開展面向全過程的生命周期評價是廢棄物回收處理行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實需求。而電轉氣技術（P2G）作為新能源領域的關鍵新興技術，被視為一種長期、廣域的儲能形式[44]，同時也包含制氫技術的一種重要思路，正受到能源界的廣泛關注。由此可見，生命周期評價研究近期的新興熱點主題主要與循環(huán)經濟背景下的能源利用以及環(huán)境管理相關，其他突顯關鍵詞“優(yōu)化（optimization）”“儲能（energy storage）”“工業(yè)生態(tài)學（industrial ecology）”也體現(xiàn)了這一點。此外，“社會生命周期評價（S-LCA）”作為生命周期可持續(xù)評價的重要維度，其出現(xiàn)頻率的激增驗證了生命周期評價方法論發(fā)展的不斷完善和深入。

六、結論與展望

（一）研究結論

近十幾年來，有關生命周期評價的研究熱度一直處于上升的態(tài)勢，并且呈現(xiàn)出發(fā)展速度不斷加快的趨勢，研究主題也趨向細化發(fā)展。生命周期評價是一個多學科交叉、綜合性較強的研究主題，其內涵與實踐隨著社會變遷與相關利益群體間博弈而不斷增添新的內容，實際應用路徑與方法也需根據(jù)各地區(qū)的實際情況反復探索、循序漸進。本文以Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫收錄的2008—2019年的被引頻次前3000篇文獻為數(shù)據(jù)源，采用CiteSpace可視化分析軟件，從整體主題脈絡、知識演進、新興熱點對生命周期評價領域的研究進行了總結和分析，由此得出如下結論：

1. 2008—2019年的生命周期評價研究的主題脈絡主要涵蓋了生態(tài)與環(huán)境、能源與資源、經濟與產業(yè)、方法與模型四大領域。生態(tài)與環(huán)境、能源與資源這兩大知識域涵蓋了生命周期評價的大多數(shù)應用實踐，而應用的發(fā)展與方法的不斷完善相輔相成，而方法與模型的完善也促進了經濟與產業(yè)的研究發(fā)展。

2. 2008—2019年的生命周期評價研究的知識演進可以歸結為四個階段，由生命周期評價的框架、能源問題和環(huán)境污染問題逐漸轉變?yōu)榫唧w細分領域單一主題的延伸和深入研究，以及不同研究領域的交叉探討。研究方法上則與各領域的方法廣泛結合從而解決以不同研究目的出發(fā)的各類問題，研究重點逐漸從理論層面轉向應用實踐層面。

3. 2017—2019年的生命周期評價研究熱點主要有循環(huán)經濟、優(yōu)化、廢棄物管理、儲能、電轉氣技術、工業(yè)生態(tài)學、社會生命周期評價、制氫、生物質熱解等，近期的新興熱點主題主要與循環(huán)經濟背景下的能源利用以及環(huán)境管理相關，社會生命周期評價研究也開始大規(guī)模增多。

（二）未來展望

經過幾十年的發(fā)展，生命周期評價在實踐上取得了重大的進展，其理論上的很多缺陷也逐漸被改善，成為一個極具發(fā)展前途和成熟的有力工具。本文認為，未來研究可從下述幾個方面進行拓展。

第一，研究方法方面。首先，生命周期評價研究方法將更加強調學科之間的融合創(chuàng)新。盡管生命周期評價研究的應用實踐與其他學科的管理決策支持方法或技術相結合的研究[30-32，35-39]已經有很多，但多為定量研究，定性研究不多，下一步可考慮與定性方法（例如質性研究）相結合來研究實際問題，以進行更加綜合性的可持續(xù)發(fā)展研究。其次，根據(jù)研究者的需求類型以及應用領域特點進行標準化方法的開發(fā)。最后，生命周期可持續(xù)性評價和社會生命周期評價的研究正處于起步階段，國內外缺乏對兩者理論框架的案例研究[45]，未來的研究者可在生命周期可持續(xù)評價和社會生命周期評價的理論建模方面多做探討。

第二，研究領域方面。隨著國家“碳達峰/碳中和”目標的提出，圍繞這一目標，追求低排放、環(huán)境友好、清潔和更可持續(xù)的新能源領域的生命周期評價研究將具有重要的戰(zhàn)略意義。

第三，研究數(shù)據(jù)來源方面。采用文獻計量的方法，可以通過文獻特征和被引數(shù)據(jù)的定量分析比較全面和清楚地把握十幾年來生命周期評價研究的現(xiàn)狀、前沿和熱點，為關注此領域的學者和政府、企業(yè)的決策者提供一定的參考和建議。然而，本研究只選取了WOS數(shù)據(jù)庫，沒有涉及國內期刊的文獻，且只選取了文章（Article）和綜述（Review）為研究對象，研究數(shù)據(jù)總量有限。在未來的研究中，可以考慮對國內外生命周期評價的研究做一比較，并嘗試擴大檢索的數(shù)據(jù)庫，優(yōu)化數(shù)據(jù)篩選標準，以不斷提升研究質量。

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