用贝叶斯网络预测地下水PFOA暴露风险:数据预处理对模型性能的实证影响
Runwei Li1,2, Jacqueline MacDonald Gibson2
1Department of Civil Engineering, New Mexico State University, 3035 S Espina St, Las Cruces, New Mexico 88003, United States.
数据预处理显著影响机器学习模型,预测地下水中的和多基物质 (PFAS) 暴露风险. 尽管存在差异,但模型准确地识别了高风险井,突出了数据质量与模型性能之间的权衡.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 数据科学数据科学数据科学
- 毒理学 毒理学 毒理学
背景情况:
- 和多醇基物质 (PFAS) 是广泛存在的环境污染物,越来越令人担忧.
- 机器学习模型可以使用环境数据预测PFAS暴露风险.
- 数据预处理方法可以影响模型结果,但其影响尚未得到充分理解.
研究的目的:
- 评估不同的数据预处理技术如何影响机器学习的贝叶斯网络模型来预测地下水中的 perfluorooctanoic acid (PFOA).
- 评估数据预处理对模型准确性和高风险暴露区域识别的影响.
主要方法:
- 利用了美国明尼苏达州19年的PFOA测量,与潜在的来源和环境命运因素联系在一起.
- 应用了九种不同的数据预处理方法来创建训练数据集.
- 训练贝叶斯网络模型来预测PFOA度超过明尼苏达州健康咨询水平 (35 ppt) 的概率.
主要成果:
- 不同的预处理方法导致不同的模型结构和精度.
- 所有模型都表现出强大的性能,准确区分高风险和低风险井 (82.0%89.0%准确率).
- 数据质量和模型性能之间存在权衡;更严格的选减少了样本大小,但可能提高了数据质量.
结论:
- 数据预处理是影响机器学习模型的结构和准确性的关键步骤,用于PFAS暴露评估.
- 尽管有预处理变化,但开发的模型有效地识别了高风险的地下水井的PFOA污染.
- 优化数据预处理策略对于可靠的PFAS风险预测至关重要,平衡数据数量与质量.
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