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反映世界科学发展态势的学术期刊

科学观察, 2021, 16(3): 54-62 doi: 10.15978/j.cnki.1673-5668.202103005

研究论文

基于文献计量的电子废弃物资源化利用现状与演化趋势分析

宇岩,1,2

1 广东省科技图书馆 广州 510070
2 广东省科学院信息研究所 广州 510070

Analysis of Current Status and Evolution Trend of E-waste Resources Utilization Based on Literature Measurement

Yu Yan,1,2

1. Guangdong Science and Technology Library, Guangzhou 510070, China
2. Institute of Information, Guangdong Academy of Science, Guangzhou 510070, China
基金资助: 广东省科学院千名博士(后)计划引进专项 .  2019GDASYL-0103080

Online: 2021-06-15

作者简介 About authors

E-mail: yuyan10@mails.ucas.ac.cn

摘要

电子废弃物作为资源的综合体,蕴藏着众多宝贵资源,资源化利用是解决资源紧缺及环境污染等问题的重要途径。为把握电子废弃物资源化利用国际发展态势,该文以科睿唯安公司Web of Science核心合集收录的发表于1994–2019年的文献为研究对象,利用科睿唯安公司的德温特数据分析工具(Derwent Data Analyzer,DDA)进行数据清洗、数据挖掘以及可视化分析,并借助VOSviewer软件从主要国家合作关系、主要研究机构、主要合作作者、关键词和高被引论文等角度对文献进行分析,揭示电子废弃物资源化利用研究现状和演化趋势。

关键词: 电子废弃物 ; 资源化利用 ; 社会网络 ; 可视化 ; 文献计量

Abstract

As a comprehensive resource, e-waste contains many precious resources. Resource utilization is an important way to solve the problems of resource shortage and environmental pollution. Based on the paper data collected in Web of Science Core Collection, this article analyzes the paper in the field of the e-waste resource utilization from 1994 to 2019. Using the Derwent data analysis tool (Derwent Data Analyzer, DDA) and VOSviewer software, it reveals the research status and evolution trend, major countries, leading research institutions, major co-authors, keywords, and highly cited papers in the field of e-waste resource utilization.

Keywords: E-waste ; utilization ; social network ; visualization ; document measurement

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宇岩. 基于文献计量的电子废弃物资源化利用现状与演化趋势分析 [J]. 科学观察, 2021, 16(3): 54-62 doi:10.15978/j.cnki.1673-5668.202103005

Yu Yan Analysis of Current Status and Evolution Trend of E-waste Resources Utilization Based on Literature Measurement[J]. SCIENCE FOCUS, 2021, 16(3): 54-62 doi:10.15978/j.cnki.1673-5668.202103005

1 引言

电子废弃物(waste electric and electronic equipment,简称WEEE)俗称“电子垃圾”,是指废弃不用的电器或电子设备[1],主要包括电冰箱、空调、洗衣机、电视机等家用电器和计算机等通讯电子产品等电子科技的淘汰品。电子废弃物种类繁多,大致可分为两类:一类是所含材料比较简单,对环境危害较轻的废旧电子产品,如电冰箱、洗衣机、空调机等家用电器以及医疗、科研电器等,这类产品的拆解和处理相对比较简单;另一类是所含材料比较复杂,对环境危害比较大的废旧电子产品,如电脑、电视机显像管内的铅,电脑元件中含有的砷、汞和其他有害物质,手机原材料中的砷、镉、铅以及其他多种持久性生物累积性有毒污染物等,如果缺乏专业的拆卸和加工,不仅部分宝贵资源未得到充分回收,而且会产生大量二次垃圾和污染物[2,3,4,5,6]。因此,合理处理和资源化是解决资源紧缺及环境污染的重要途径。

近年来,世界主要经济体都十分重视电子废弃物资源化利用领域的发展。早在1991年德国就制定了《电子废弃物条例》,规定了电子产品的生产厂家、进口商承担接受废弃电器电子产品返还的责任;1996年颁布了《物质封闭循环与废弃管理法》,确立电子、电器生产厂商应承担减少废弃物产生和废物处理的责任,即所谓的“生产者责任制”;2005年德国为促进废弃电器电子产品的再使用、回收再利用与其他再生利用,颁布了《关于电器电子产品销售、回收和环境无害化处置管理法令》。此外,日本也于20世纪90年代末颁布了一系列电子废弃物方面的立法,如《循环型社会形成推进基本法》《废弃物处理法》和《资源有效利用促进法》等;2001年日本为了提高资源利用率和减轻填埋场压力,开始施行《特定家用电器再商品化》(简称《家电法》),明晰了电子电器产品生产商和进口商、销售商、消费者的责任[7]

我国作为电子电器产品的生产、消费大国,以及电子废弃物产生大国,从国务院到发改委,再到各省市级政府都十分重视电子废弃物资源化利用。从政策法规角度,有《废旧电子产品回收处理管理条例》《废弃电器电子产品处理企业资格许可管理办法》《废弃电器电子产品处理企业资格审查和许可指南》《废弃电器电子产品处理发展规划编制指南》《废弃电器电子产品处理企业补贴审核指南》以及《铅蓄电池回收利用管理暂行办法》等[7]。从科学技术发展角度,有铅酸电池回收标准文件《GB/T 37281–2019 废铅酸蓄电池回收技术规范》。此外,国务院办公厅还发布了《关于加快发展流通促进商业消费的意见》,明确指出今后将支持绿色智能商品以旧换新,鼓励具备条件的流通企业回收消费者淘汰的废旧电子电器产品。

本文利用文献计量学对电子废弃物资源化利用领域论文产出规模、高被引论文表现、国际合作等相关指标进行分析,旨在了解电子废弃物资源化利用国际发展态势。

2 数据来源与分析工具

本文以Web of Science核心合集数据库相关文献为研究数据,利用关键词检索法,按照检索式TS=((“electronic waste” OR e-waste OR WEEE OR “Waste Electrical and Electronic Equipment” OR waste household appliance OR waste family appliances OR disused household appliance OR ((waste OR wasted) AND (communication OR communication system OR communication ) AND (electronic equipment OR electronic equipment OR electronic equipments OR products OR production OR product OR Instrument OR instruments OR apparatus))) AND ( recycling OR resource utilization OR utilization as resources OR resourceful utilization OR beneficial use OR resource reuse OR beneficial utilization OR secondary utilization OR second use OR second utilization OR secondary utilization OR two times using)),对1994–2019年各国在电子废弃物资源化利用领域发表的文献(Article)进行了检索。数据采集时间为2020年8月10日,检索出2 143篇论文,经数据清洗共获得2 136篇相关论文。

本文分析利用的数据挖掘和可视化工具主要为科睿唯安公司的德温特数据分析工具(Derwent Data Analyzer,DDA)和VOSviewer软件,对1994–2019年电子废弃物资源化利用领域SCI论文进行文献计量研究和知识图谱分析。

3 整体态势分析

3.1 论文量年代变化趋势

SCI检索结果显示,1994年Stachel B.在Fresenius Journal of Analytical Chemistry上发表了第一篇关于电子废弃物领域的相关论文。如图1所示,该领域的论文量从1994年的1篇增长到2019年的344篇,其中2005–2019年增速显著,这说明,电子废弃物资源化利用的研究近15年来获得广泛关注,而这一过程正好伴随着全球对环境问题的关注。据相关资料显示,全球电子废弃物每年正以3%~4%的速度增加,估计到2021年,电子垃圾将达到5 220万吨,将带来严重的环境污染问题[2],可以预测,未来电子废弃物资源化利用相关研究仍会持续,SCI论文数量会继续增加。

图1

图1   1994–2019年全球电子废弃物资源化利用领域论文产出趋势


3.2 重点国家发文量和篇均被引频次分析

一直以来,论文数量及被引频次是分析研究产出的两个重要维度,能够在很大程度上反映研究者的产出能力和影响力大小。论文数量侧重于从量的角度反映研究主体在某领域的产出能力,被引频次则侧重于反映研究产出的影响力[8]。为了比较主要国家的研究力,本文针对发文量TOP10国家绘制一种相对位置的投点象限图,以发文量为横轴,以所发论文的篇均被引频次为纵轴,以发文量和篇均被引频次的平均值作为坐标原点。位于第一象限的国家,其论文数量和论文篇均被引频次均高于平均水平,这在一定程度上可说明其研究具有很高的产出能力和影响力,而第三象限的情况则与此相反;位于第二象限的国家,虽然其论文数量低于平均水平,但篇均被引却高于平均水平,说明其研究成果具有较大影响力,但产出能力有待进一步提升,而第四象限的情况则与此相反。

由图可知,中国和美国被投射在第一象限,表明中国和美国的研发实力较强。与此同时,英国和日本被投射在第二象限,说明英国和日本产出能力还有待进一步的提升。而荷兰、德国、意大利、印度、巴西和澳大利亚则被投射在第3象限,说明这些国家在电子废弃物资源化利用研究方面开展了一些相关研究,但整体影响力不高。

通过对上述发文量前10国家近20年的论文变化趋势(图3)进行分析发现,中国从2005年起发文量迅速增加,2015年至2019急剧上升,这与2015年中国的政策推动密不可分。中国在2015年1月1日起施行《中华人民共和国环境保护法》,这部法律增加了政府、企业等各方面的责任并加大了处罚力度,被专家称为“史上最严的环保法”,该法律的颁布在一定程度上推动了中国对电子废弃物资源化利用的重视。

图2

图2   电子废弃物资源化利用领域发文量前10国家及其篇均被引频次


图3

图3   电子废弃物资源化利用领域SCI发文量前10位国家发文量变化趋势


3.3 主要国家/地区合作关系分析

通过对主要国家/地区合作关系进行分析(图4),可以看出,中国、美国、英国、德国、日本和澳大利亚等国展现出较强国际合作,中国和美国与英国、日本、中国台湾等27个国家/地区均有合作;英国与中国、美国、日本等23个国家/地区均有合作;德国与中国、美国、日本、英国等33个国家/地区均有合作;日本与中国、美国、英国、德国等19个国家/地区均有合作;澳大利亚与中国、美国、日本等20个国家/地区均有合作。

图4

图4   主要国家/地区合作网络


3.4 主要研究机构和篇被引频次分析

据统计,全球共有1 751个研究机构从事电子废弃物的资源化利用研究,图5为1994–2019年发文前10机构的发文量和篇均被引频次象限图。由图5可知,在前10位研究机构中,中国占据9席,澳大利亚占据1席。其中,中国科学院位居发文量第一,但是篇均被引频次仅排名第3,说明论文影响力有待提高;香港浸会大学虽然发文量只有43篇,但篇均被引频次最高,说明香港浸会大学在该领域具有较强研究实力;中山大学和浙江大学虽然发文量均为40篇,但是中山大学的篇均被引频次高于浙江大学;新南威尔士大学作为TOP10中的唯一非中国机构,发文量排名第9,篇均被引频次排名第10。

图5

图5   发文量前10机构的发文量及篇均被引频次


通过对发文量前10机构间的合作网络进行分析(图6),可以看出,中国科学院和清华大学展现出较强的合作能力。中国科学院除了和清华大学合作最为密切外,与香港浸会大学、北京大学等发文前10机构均有合作;清华大学与中国科学院、浙江大学的合作较为紧密;汕头大学则与中国科学院、香港浸会大学等有较密切合作。

图6

图6   发文量前10研究机构合作网络


3.5 主要作者分析

据统计,1994–2019年的2 136篇SCI论文总共有5 518位署名作者,发文量位居前10位的作者及其所属机构如表1所示。排名第一位的是中国科学院广州地球化学研究所麦碧娴研究员,麦碧娴研究员及其研究团队致力于环境中有机污染物的研究,他们首次提出十溴联苯醚为我国环境中的特征污染物,是国际上最早证实大分子溴系阻燃剂污染物在生物体中富集的研究团队,该研究成果被国际环境科学领域最有影响的刊物Environmental Science and Technology (ES&T)专题介绍。发文量排名前10的作者中有8人来自中国机构,另外2人分别来自格罗宁根大学和新南威尔士大学,反映出我国学者在电子废弃物资源化利用领域开展了大量研究。由表1可知,暨南大学的霍霞以通信作者发表论文最多,高达43篇,这说明其科研组织能力较强。

表1   发文量前10位作者的发文情况及其所属机构

作者名称 发文量/篇 第一作者发文量/篇 通信作者发文量/篇 其他作者发文量/篇 所属机构
麦碧娴(Mai Bixian) 90 0 21 69 中国科学院广州地球化学研究所
罗孝俊(Luo Xiaojun) 75 3 32 40 中国科学院广州地球化学研究所
霍霞(Huo Xia) 62 3 43 16 暨南大学
徐锡金(Xu Xijin) 59 10 21 28 济南大学
李金惠(Li Jinhui) 51 8 29 14 清华大学
陈社军(Chen Shejun) 48 2 0 46 华南师范大学
张宇(Zhang Yu) 37 9 0 28 格罗宁根大学
李娟(Li Juan) 34 7 0 27 暨南大学
许振明(Xu Zhenming) 34 0 29 5 上海交通大学

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进一步分析作者合作关系(图7),可以看出,发文量前10作者中,霍霞和徐锡金合作密切,合作发表论文数量高达47篇,其次是来自同一机构的麦碧娴和罗孝俊,合作论文数量为37篇。此为,除李金惠和Sahajwalla V 外,前10位作者间都有一定的合作。

图7

图7   发文量前10作者合作关系


3.6 高被引文献分析

通过对文献的总被引频次进行分析,选取200次作为高被引文献的阈值,得到4篇高被引论文(表2),第一作者全部来自国外机构。说明在电子废弃物资源化利用领域,中国机构虽然在发文量方面优势显著,但在论文影响力上还有待提升。

表2   电子废弃物领域总被引频次>200的文献

排名 论文题目 第一作者 第一作者机构 通信作者 来源期刊 发文年份 被引频次/次
1 Mechanical recycling of waste electric and electronic equipment: A review Cui JR 吕勒奥理工大学 Forssberg E Journal of Hazardous Materials 2003 609
2 Aqueous metal recovery techniques from e-scrap: Hydrometallurgy in recycling Tuncuk A 苏莱曼·德米雷尔大学 Akcil A Minerals Engineering 2012 349
3 Electronic waste recycling: A review of US infrastructure and technology options Kang HY 加州大学戴维斯分校 Kang HY Resources Conservation and Recycling 2005 292
4 Informal electronic waste recycling: A sector review with special focus on China Chi Xinwen 墨尔本大学 Chi Xinwen Waste Management 2011 251

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3.7 演化趋势分析

关键词的共现分析可以反映文献的技术主题。利用VOSviewer分析高频关键词分布 (图8),可以看出,电子废弃物资源化利用的关键词是随着时间变化发生改变的:2000年以前,可数的几个关键词出现在1994–1996年期间,之后没有新的关键词,也就说1996–2000年期间相关研究不活跃;2001–2010年,高频关键词明显增多,且主要集中在2006–2010年,以循环(recycling)、电子废弃物(e-waste)等为研究热点;2011–2019年,高频关键词更加丰富,以循环(recycling)、电子废弃物(e-waste)、重金属(heavy-metals)、恢复(recovery)、管理(management)等为研究热点。这说明电子废弃物资源化利用领域研究趋势正在向重金属回收、管理,生态恢复等方向发展。

图8

图8   电子废弃物资源化利用演化趋势分析


4 结语

本文首先简要概述国外发达国家(德国和日本)和我国电子废弃物回收与资源化利用方面的政策法规,然后重点对电子废弃物领域的SCI论文进行定量分析,主要从全球发文量、主要合作国家、主要研究机构、高被引论文、技术演化趋势等进行分析,总结电子废弃物领域国际研发态势如下。

(1)1994–2019年间,电子废弃物资源化利用领域的SCI研究论文数量逐年增加,中国发文量位居世界首位,近5年发文量也位居世界首位,美国其次,随后是印度、德国、日本等国。但从发文量前10国家的论文篇均被引频次来看,中国与美国仍存在一定的差距,中国电子废弃物资源化利用方面论文的影响力有待进一步加强。研究合作方面,中国和美国展现出极强的国际合作能力。

(2)在发文量前10位的研究机构中,中国拥有9席,其中,中国科学院以292篇发文量位居首位,但在篇均被引频次方面与香港浸会大学存在一定的差距,论文的影响力有待提升。在发文量前10作者中,有8位来自中国机构,其中暨南大学的霍霞以通信作者发表论文43篇,排名第一,这表明中国在电子废弃物资源化利用领域既拥有权威机构,也拥有一批高产作者。

(3)高被引文献分析表明,4篇高频引用文献均来自国外,被引频次最高的是来自吕勒奥理工大学的Cui JR发表在Journal of Hazardous Materials上的论文,被引频次高达609,表明该学者在电子废弃物资源化利用领域取得了有重要影响力的研究成果。

(4)演化趋势表明,随着全球对电子废弃物资源化利用的重视,电子废弃物资源化利用领域研究正朝着重金属回收、管理,生态恢复等方向发展。

综上所述,中国是电子废弃物资源化利用领域研究的主要国家,拥有一批高产作者和重要研究机构,能够为中国未来电子废弃物的资源化利用提供理论依据和参考,但是中国的研究产出质量与美国、英国等国相比还存在一定差距,论文影响力有待进一步提升。

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