湖泊沉積揭示東北地區大氣污染—社會經濟動態耦合

在全球可持續發展目標不斷推進的背景下，社會經濟發展與大氣污染之間的耦合關系始終是環境科學與社會科學關注的核心議題。既有研究多依賴環境監測數據和排放清單等來分析污染與經濟發展的關系，但受限于監測起點較晚、數據版本頻繁修訂等問題，難以覆蓋完整的工業化進程，也難以識別長期尺度上的非線性轉折、耦合－脫鉤過程及其閾值特征。尤其是經濟快速增長背景下大氣污染變化的百年尺度演變規律仍缺乏直接、連續的環境證據，這在一定程度上制約了對可持續轉型路徑的科學評估。

針對上述問題，中國科學院地球環境研究所韓永明研究員課題組以我國東北地區四海龍灣瑪珥湖為研究對象，利用其沉積物連續、封閉且主要記錄大氣沉降信號的優勢，測定了多種燃燒源大氣污染物指標，并據此重建了區域大氣污染的長期變化歷史。在此基礎上，研究構建了綜合空氣污染指數和社會經濟指數，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經濟發展與大氣污染之間的動態耦合關系以及驅動因素。研究發現，東北地區在20世紀中葉以后進入社會經濟發展與大氣污染的強耦合階段，而在2000年左右由強耦合轉向弱脫鉤狀態。同時識別出明確的環境庫茲涅茨曲線倒U型關系，其轉折點對應的實際人均GDP約為1.15－1.33萬元（以2015年不變價計），顯著低于許多中高收入國家的轉折水平，表明區域可能在經濟基礎尚不充分的階段面臨潛在的環境反彈風險。驅動因子分解進一步表明，在1900~2021年間，經濟產出增長和人口擴張分別使大氣污染水平增加約245倍和30倍，而能源強度下降和排放強度改善則分別抵消了約131倍和117倍的污染增長，成為推動污染下降的關鍵因素。

該研究表明，當前東北地區污染水平的下降主要依賴技術進步與末端治理措施，而非經濟結構或能源體系的根本性轉型，使社會經濟發展與大氣污染呈現出脆弱的弱脫鉤特征。在經濟增長減弱的背景下，治理模式面臨一定不確定性。該研究為揭示人類活動與環境變化的長期協同演化提供了關鍵證據，并為評估環境治理政策效果和制定面向未來的區域綠色發展策略提供了科學依據。

該研究近日發表于國際學術期刊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。研究得到了國家自然科學基金項目（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域大氣污染演變歷史、綜合大氣污染指數及社會經濟指數

圖2 大氣污染與社會經濟發展變化率的動態耦合特征

圖3 經濟產出、人口規模、能源強度和排放強度對區域大氣污染變化的貢獻