湖泊沉積揭示東北地區(qū)大氣污染—社會(huì)經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)耦合

在全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)不斷推進(jìn)的背景下，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣污染之間的耦合關(guān)系始終是環(huán)境科學(xué)與社會(huì)科學(xué)關(guān)注的核心議題。既有研究多依賴環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和排放清單等來分析污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，但受限于監(jiān)測(cè)起點(diǎn)較晚、數(shù)據(jù)版本頻繁修訂等問題，難以覆蓋完整的工業(yè)化進(jìn)程，也難以識(shí)別長(zhǎng)期尺度上的非線性轉(zhuǎn)折、耦合－脫鉤過程及其閾值特征。尤其是經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)背景下大氣污染變化的百年尺度演變規(guī)律仍缺乏直接、連續(xù)的環(huán)境證據(jù)，這在一定程度上制約了對(duì)可持續(xù)轉(zhuǎn)型路徑的科學(xué)評(píng)估。

針對(duì)上述問題，中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所韓永明研究員課題組以我國(guó)東北地區(qū)四海龍灣瑪珥湖為研究對(duì)象，利用其沉積物連續(xù)、封閉且主要記錄大氣沉降信號(hào)的優(yōu)勢(shì)，測(cè)定了多種燃燒源大氣污染物指標(biāo)，并據(jù)此重建了區(qū)域大氣污染的長(zhǎng)期變化歷史。在此基礎(chǔ)上，研究構(gòu)建了綜合空氣污染指數(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)，引入變化率耦合分析方法與LMDI分解模型，定量揭示了百年尺度上社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣污染之間的動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系以及驅(qū)動(dòng)因素。研究發(fā)現(xiàn)，東北地區(qū)在20世紀(jì)中葉以后進(jìn)入社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣污染的強(qiáng)耦合階段，而在2000年左右由強(qiáng)耦合轉(zhuǎn)向弱脫鉤狀態(tài)。同時(shí)識(shí)別出明確的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線倒U型關(guān)系，其轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際人均GDP約為1.15－1.33萬元（以2015年不變價(jià)計(jì)），顯著低于許多中高收入國(guó)家的轉(zhuǎn)折水平，表明區(qū)域可能在經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)尚不充分的階段面臨潛在的環(huán)境反彈風(fēng)險(xiǎn)。驅(qū)動(dòng)因子分解進(jìn)一步表明，在1900~2021年間，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出增長(zhǎng)和人口擴(kuò)張分別使大氣污染水平增加約245倍和30倍，而能源強(qiáng)度下降和排放強(qiáng)度改善則分別抵消了約131倍和117倍的污染增長(zhǎng)，成為推動(dòng)污染下降的關(guān)鍵因素。

該研究表明，當(dāng)前東北地區(qū)污染水平的下降主要依賴技術(shù)進(jìn)步與末端治理措施，而非經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)或能源體系的根本性轉(zhuǎn)型，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣污染呈現(xiàn)出脆弱的弱脫鉤特征。在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)減弱的背景下，治理模式面臨一定不確定性。該研究為揭示人類活動(dòng)與環(huán)境變化的長(zhǎng)期協(xié)同演化提供了關(guān)鍵證據(jù)，并為評(píng)估環(huán)境治理政策效果和制定面向未來的區(qū)域綠色發(fā)展策略提供了科學(xué)依據(jù)。

該研究近日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Global and Planetary Change，博士研究生湯亞蘭為一作者，韓永明研究員為通訊作者。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42221003；41991250）的資助。

Tang, Y., Han, Y., Wang, Y., Yan, D., Sun, S., Wang, Q., Lei, D., Peng, H., Yao, P., Liu, Z., Dusek, U., 2026. Century-long socioeconomic-air pollution transitions revealed by lake sediments in Northeast China. Global and Planetary Change 258, 105323.

https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2026.105323

圖1 基于四海龍灣瑪珥湖沉積記錄重建的區(qū)域大氣污染演變歷史、綜合大氣污染指數(shù)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)

圖2 大氣污染與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展變化率的動(dòng)態(tài)耦合特征

圖3 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出、人口規(guī)模、能源強(qiáng)度和排放強(qiáng)度對(duì)區(qū)域大氣污染變化的貢獻(xiàn)