文献分享 | JCP：识别社会经济发展与环境污染关系路径的新框架

识别社会经济发展与环境污染关系路径的新框架

题目: Development of a new framework to identify pathways from socioeconomic development to environmental pollution

杂志: Journal of Cleaner Production

构建了社会经济发展影响环境污染的因果路径关系新框架，该框架将宏观和微观经济活动与重金属污染联系起来。在框架中，利用机器学习构建了三个路径，即社会经济发展直接影响环境的路径；通过一系列经济活动间接污染环境的路径；通过一些隐含的活动造成环境污染的路径。利用PC算法推算直接的随机路径网络，利用后门准则识别隐藏的随机路径，利用do-Calculations估算随机路径的影响。本研究量化了社会经济与环境污染之间的关系，为考虑环境的社会经济发展提供指导。

图1 本文的概念框架

（箭头表示箭尾处变量影响箭头处变量的联动。红色箭头表示从社会经济发展到环境污染的未指明的因果路径。黑色箭头表示从社会经济发展到环境污染的直接因果途径。绿色箭头代表了从社会经济发展到环境污染的间接因果途径。蓝色箭头代表了框架内社会经济发展影响环境污染的隐性因果路径）

图2 本文的方法框架

（利用PC算法推断因果关系网络；后门准则( BC )识别隐藏的因果关系；利用do-Calculations算法估计因果路径的影响）

图3 从社会经济发展到土壤重金属污染的因果路径网络。

（灰色球表示土壤重金属含量变化，蓝色球表示经济统计学指标，紫色球表示农业和工业产值指标，红色球表示与土壤重金属含量变化有因果关系的指标。粉色路线表示社会经济指标与土壤重金属含量变化之间的因果联系。黑色路线表示社会经济指标之间的因果路径。“+”“-”表示正负效应。不同宽度的箭头代表影响效果的大小）

图4 单个社会经济因素指标对土壤重金属含量的相对重要性

图5 2004-2014年社会经济和重金属污染的关系变化

1. 经济发展通过农业和第一产业活动加剧了土壤Cd、As和Pb污染，通过第二产业活动减少了土壤Hg和Cr污染。

2. 社会经济发展对重金属污染的不同影响取决于经济结构、规模和技术的不同效应。汞、铬污染主要是由经济结构和技术的强烈作用造成的，而经济规模的作用对镉、砷、铅污染起主要作用。

3. 该方法框架适用于长时间间隔和大尺度的污染与经济关系识别。

1. 利用机器学习算法构建了两类变量之间的因果关系，进而可以通过自变量的变化得到因变量的结果。比如在预测方面，有些因变量还没有可靠的预测方法，因此可以考虑构建可信的因果关系，通过自变量的预测进而得到因变量的未来变化情况。

2. 当前一些关于水污染源预测的研究，一般通过从社会经济到三产经济，进而到畜禽养殖规模，工业污水排放处理规模等，然后利用系数法得到未来水污染的排放情况。该过程涉及多个指标的预测变化，每次都会造成较大的误差。因而可以考虑直接构建经济与水污染源的经验关系模型，本研究为经验模型的构建提供了思路。

文章信息 : Wang Q ,  Hao D ,  Li F , et al. Development of a new framework to identify pathways from socioeconomic development to environmental pollution[J]. Journal of Cleaner Production, 2020, 253:119962.

DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.119962

分享人介绍

李佳奇，2020级硕士生

研究方向：流域综合管理

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本公众号由北京师范大学面源污染团队运营，重点分享水利工程、环境科学与工程、生态工程、环境系统工程等领域的学术前沿、科普知识，特别是创建了科学家分享系列《失败集》和文献俱乐部；荣获2020年全国百强学术公众号。

团队负责人陈磊，北京师范大学博士生导师，第五批中组部“万人计划”青年拔尖人才获得者，流域非点源污染过程学科团队负责人（2017-2020）。主要从事流域非点源污染模拟与控制、水环境模拟与修复等领域研究，在非点源污染过程机理、核算模型和防控模式等方面取得多项关键突破。在Water Research、Water Resources Research、Journal of Hydrology等权威期刊发表学术论文100余篇，出版学术专著3部，授权软著/专利10项，获省部级奖励3项。担任4个国际期刊的SCI的栏目/客座主编，组织首届大江大河生态保护与修复研讨会，并担任多项重要学术会议秘书长、组委会副主席等职务，为30余个本领域顶级刊物提供审稿服务。

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