Failure-Aware Explainable Decision Support for Circular Sulfate Adsorbent Design under Hydrochemical Domain Shift

方法

58样本随机森林、矩阵复杂度指数MCI、跨流域外部验证与吸附文献荟萃。

发现

模型在Mekong失效但MCI仍强关联硫酸盐，外部效度决定预测用途。

机会点

可将MCI水化学分区与失效感知框架迁移至农业面源污染或灌溉水质风险决策。

本研究构建了一个具有失效感知与可解释性的环境决策支持框架，用于环状硫酸盐吸附剂设计，并探讨在水化学域偏移条件下，预测可迁移性与工程实用性是否仍然保持一致。以58个样本的三宝垄地下水数据集作为开发域。随机森林的内部AUROC为0.710 ± 0.165，而无目标矩阵复杂度指数（MCI）将EC、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl⁻和HCO₃⁻综合为四种处理情形。使用固定的三宝垄模型，在25个样本的巴亚特盆地中判别能力得以保留（AUROC 0.794；平衡准确率0.762），但在更大规模的跨国湄公河挑战集中丧失（n = 118；AUROC 0.491；95% CI 0.367–0.617）。相比之下，固定参考的MCI在湄公河数据中仍与硫酸盐强相关（rs = 0.699；95% CI 0.587–0.782），78次高硫酸盐事件中有73次位于复杂基质域。为评估工程解释与独立材料证据之间的一致性，在研究的层面上对开放获取的硫酸盐吸附研究进行了综合。锆改性使报道的柚皮生物炭qmax从1.02 mg/g提高至35.21 mg/g（34.5倍），而CaCl₂改性海带炭在湖水中仍保持较高的报道动力学吸附量（569.37 mg/g，模拟水中为624.39 mg/g）。综合证据支持这样一种工作流程：外部模型有效性决定预测用途，而透明的水化学情形与独立实验证据指导容量、选择性、稳定性和功能化优先级的确定。