基于改進(jìn)AHP法與模糊可變集理論的污染土壤修復(fù)技術(shù)遴選

王俊智

（上海亞新城市建設(shè)有限公司，上海 201900）

場(chǎng)地土壤遭受污染，對(duì)后期土地開發(fā)利用以及人民健康將產(chǎn)生巨大影響。重金屬在土壤中遷移轉(zhuǎn)化，將對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染，并且對(duì)附近居民的身體健康造成影響。重金屬污染土壤的修復(fù)方法包括淋洗修復(fù)技術(shù)、固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)和植物修復(fù)技術(shù)。

本文綜合考慮某項(xiàng)目污染土壤修復(fù)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、技術(shù)和社會(huì)因素，根據(jù)改進(jìn)的層次分析法（Analytic Hierarchy Proces，AHP），確定修復(fù)技術(shù)的成熟度、修復(fù)周期、修復(fù)目標(biāo)達(dá)成度、修復(fù)施工的費(fèi)用、修復(fù)過程中是否產(chǎn)生二次污染和對(duì)周邊人員安全和健康影響等指標(biāo)所占權(quán)重。針對(duì)重金屬鉛污染土壤，通過模糊可變集模型對(duì)異位土壤淋洗、異位固化/穩(wěn)定化和植物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終，依據(jù)級(jí)別特征值確定選用哪種修復(fù)技術(shù)。

1.基本理論

1.1 模糊可變集理論

1.1.1 基本原理

根據(jù)模糊可變集理論可知∶

則由式（2-26）和（2-28）可得到相對(duì)隸屬度：

1.1.2 隸屬度模型

圖1 M與區(qū)間[a， b]，[c， d]的位置關(guān)系圖

1.1.3 評(píng)價(jià)模型

根據(jù)公式（5）和（6），計(jì)算得出評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)隸屬度，從而可以計(jì)算模糊可變集的綜合相對(duì)隸屬度。

公式（7）中：n為指標(biāo)數(shù)；a代表優(yōu)化準(zhǔn)則參數(shù)，p代表距離參數(shù)，取值分別為1和2。

將綜合相對(duì)隸屬度代入下式，得到級(jí)別特征值：

1.2 改進(jìn)層次分析法

層次分析法是一種靈活、實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法，可以定性和定量地處理復(fù)雜決策的問題。傳統(tǒng)的層次分析需要經(jīng)過一致性檢驗(yàn)，并且計(jì)算復(fù)雜繁瑣，改進(jìn)的層次分析采用三標(biāo)度處理，相較于傳統(tǒng)方法，簡(jiǎn)化了權(quán)重計(jì)算過程，準(zhǔn)確性也相對(duì)較高。

首先，通過指標(biāo)之間的相互比較，依據(jù)重要程度建立判斷矩陣A：

其中：aij=1表示i比j重要，aij=0表示i和j同樣重要，aij=-1表示j比i重要。

A的最優(yōu)傳遞矩陣為R：

R的判斷矩陣為D：

單要素指標(biāo)權(quán)重計(jì)算：

2.修復(fù)技術(shù)比選

上海某地區(qū)工廠遺留地塊，經(jīng)過地塊土壤污染狀況初步調(diào)查和詳細(xì)調(diào)查，確定該地塊污染介質(zhì)為土壤，目標(biāo)污染物包含重金屬鉛。針對(duì)地塊重金屬鉛污染特征，就異位固化/穩(wěn)定化、異位土壤淋洗、植物修復(fù)技術(shù)等修復(fù)技術(shù)展開篩選，確定最適合該地塊的修復(fù)技術(shù)。

2.1 異位土壤淋洗

異位土壤淋洗技術(shù)是將污染土壤從污染區(qū)域清挖后，短駁至修復(fù)區(qū)域，通過篩分破碎，將大塊建筑垃圾篩出，采用淋洗劑對(duì)篩出的細(xì)粒土壤進(jìn)行處置，重金屬隨著淋洗劑從土壤中析出，并對(duì)淋洗液進(jìn)行處置，最后將修復(fù)合格的土壤進(jìn)行回填或運(yùn)至其他地點(diǎn)進(jìn)行填埋。

2.2 異位固化/穩(wěn)定化

重金屬固化/穩(wěn)定化技術(shù)分為穩(wěn)定化和固化兩種類型，固化在微觀上是通過物理作用，利用不透水或者低滲透性的固體材料將污染物包裹其中，降低污染物與溶液的接觸面積或接觸量，達(dá)到降低污染物遷移的目的；穩(wěn)定化是通過將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力降低、以及毒性更小的形式，達(dá)到無害化處理的目的。

2.3 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)是通過天然及其根際微生的長(zhǎng)代謝去除、轉(zhuǎn)化和固定土壤中的污染物，降低毒性或者移除、削減及穩(wěn)定污染物，從而達(dá)到修復(fù)的目的。重金屬以及特定的有機(jī)污染物可采用植物修復(fù)技術(shù)處理。

3.修復(fù)技術(shù)遴選

3.1 指標(biāo)遴選及權(quán)重

修復(fù)技術(shù)須綜合考慮修復(fù)技術(shù)的成熟度、修復(fù)周期的長(zhǎng)短、夫婦沐白哦達(dá)成情況、整體修復(fù)費(fèi)用、是否產(chǎn)生二次污染、以及周邊人員安全和健康影響。

根據(jù)查閱相關(guān)資料以及專家打分，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面因素，對(duì)3種修復(fù)技術(shù)在6個(gè)指標(biāo)中的表現(xiàn)進(jìn)行了量化評(píng)分，見表1，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下：1分表示該指標(biāo)程度低，2分表示較低、3分表示一般，4分表示較高，5分表示高。重金屬鉛污染土壤評(píng)價(jià)指標(biāo)如圖2所示。

表1 3種修復(fù)技術(shù)影響因素

圖2 重金屬鉛污染土壤評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.2 重金屬修復(fù)技術(shù)遴選

評(píng)價(jià)因子x在實(shí)數(shù)軸上與 x0和 x1的位置關(guān)系，關(guān)系著相對(duì)差異度的計(jì)算，因此，確定c，a，M，b，d的參數(shù)值就顯得尤為重要。根據(jù)均值-均方差法，將各評(píng)價(jià)因子建立由4個(gè)等級(jí)組成的識(shí)別區(qū)間，并對(duì)參數(shù) 賦值，具體如下：

利用公式（4），計(jì)算得到相對(duì)隸屬度，從而得到綜合相對(duì)隸屬度，根據(jù)公式（8），計(jì)算各修復(fù)技術(shù)的級(jí)別特征值，詳見表2。

表2 級(jí)別特值

一般情況下，參數(shù)a和p的取值分別為1和2，則異位淋洗、異位固化/穩(wěn)定化和植物修復(fù)的級(jí)別特征值分別為3.0771、2.9440和2.1988。結(jié)合評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分，級(jí)別特征值越高，表示該項(xiàng)修復(fù)技術(shù)越具備優(yōu)勢(shì)，綜合考慮，該地塊建議采用異位淋洗技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。

4.結(jié)論

4.1 根據(jù)改性層次分析法，成熟度、修復(fù)周期、修復(fù)目標(biāo)達(dá)成度、修復(fù)費(fèi)用、二次污染和周邊人員安全和健康影響等影響因素的權(quán)重為ω=（0.1626，0.0835，0.3167，0.2889，0.1084，0.0399）；

4.2 針對(duì)重金屬鉛污染土壤的修復(fù)，參數(shù)a和p的取值分別為1和2的條件下，模糊可變集評(píng)價(jià)結(jié)果表明，異位淋洗、異位固化/穩(wěn)定化和植物修復(fù)的級(jí)別特征值分別為3.0771、2.9440和2.1988。

4.3 對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行定量化處理，評(píng)分越高，表征該項(xiàng)修復(fù)技術(shù)越具有優(yōu)勢(shì)，3項(xiàng)修復(fù)技術(shù)級(jí)別特征值順序?yàn)楫愇涣芟?、異位固?穩(wěn)定化和植物修復(fù)，該地塊建議采用異位淋洗技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。