李　超，赵俊卿（河北工业职业技术学院，河北石家庄050091）



模糊数学理论在茶叶安全风险评价中的应用探究

李超，赵俊卿
（河北工业职业技术学院，河北石家庄050091）

摘要：从消费者的人身健康考虑，对茶叶产品中的农药残留和重金属元素进行检测和控制，是非常重要的。本文基于模糊数学理论，对茶叶安全风险的综合评价方法进行了研究和讨论，建立起了相应的茶叶安全风险模糊评价数学模型，对茶叶产品中的重金属和农药残留等的监测结果进行了评价，结果比较满意。

关键词：模糊数学理论；茶叶；安全风险；评价

李超（1979-），男，河北石家庄人，本科，讲师，研究方向：数学。

赵俊卿（1974-），女，河北省石家庄晋州市人，本科，讲师，研究方向：汉语言文学。

茶叶作为我国的主要出口产品，其质量不仅影响着消费者的身体健康，也直接影响着我国茶叶经济的发展，因此，研究茶叶安全风险评价方法，意义重大。

1　模糊数学理论的相关概念

模糊数学是在模糊集合与模糊逻辑的基础上发展起来的模糊拓扑、模糊测度论等数学领域的统称，是一种针对现实世界中一些接线不分明或者非常模糊的问题进行研究的数学工具，在人工智能、模式识别等方面有着较为广泛的应用。在不断的发展过程中，模糊数学理论也已经应用到了环境领域，能够实现对水质污染、大气污染等的综合评价[1]。

模糊综合评价法，是在模糊数学理论的基础上发展起来的预价方法，能够使用程度语言对评价对象进行描述。这种评价方法特别适用于对那些非定量、模糊性以及难以明确定义的实际问题进行解决。

1.1基本理论

模糊综合评价法是在预先确定评价因素以及评价标准和权值的基础上，结合模糊集合变换原理，采用隶属度，对各个因素的模糊界线进行描述，同时构建相应的模糊评价矩阵，通过多层复合运算，对评价对象的等级进行确定。在上述流程中，数学模型的建立是核心内容。

1.2评价方法

安全风险的评价涉及诸多因素，是一个非常复杂的过程。不同的因素之间存在层次的分别，这类问题也因此被称为多层次问题，需要依照评价因素所属类别，进行分层评价，然后结合分层评价结果，针对整体进行综合评价。在实际操作中，应该关注几个方面的问题：

1.2.1评价指标体系构建：评价指标体系必须能够真实地反映系统整体的性能，满足几个基本原则。其一，一致性。不仅要确保评价指标与目标一致，还要确保上下两个层次的指标一致；其二，可比性。必须确保评价指标能够反映对象的共同属性，同时对其进行比较；其三，独立性。在指标体系内，处于同一层次的指标必须相互独立，指标之间不能存在重叠、包含或因果关系；其四，可行性。评价指标的数量及标准必须适中，确保真实可用。

1.2.2评价因素集确定：以评价指标体系为依托，对评价因素集进行确定。考虑到因素的多层次性，需要按照其各自所属的层次，进行分别处理。

其中，ui表示第i个评价因素，i的取值范围为1-n。

1.2.3模糊权重集确定：对评价因素集的模糊权重进行确定，主要是考虑到不同评价因素各自的重要程度这一客观事实，比较常用的权重确定方法包括层次分析法、统计实验法以及专家测评法等。在对各层相关因素的权重进行确定后，就可以得到模糊权重集。

其中，ai表示第i个权重因子，i的取值范围为1-n。

1.2.4评语集确定：评语集是对评价对象可能做出的评价结果的集合，包括评价等级和分类等属性，需要根据实际需求进行确定。

其中，vj表示第j个属性，j的取值范围为1-m[2]。

1.2.5综合评价矩阵构建

假定第i个评价因素的单因素评价集为R，则

其中，rij表示第i个属性的评价对于第j个属性的隶属度，若存在n个评价因素，则综合评价矩阵为

2　模糊数学理论在茶叶安全风险评价中的应用

2.1建立评价指标体系

结合上文中提到的评价指标体系的构建原则，以某地区绿茶产品作为研究对象，从茶叶生产地选择鲜叶、炒制未包装以及包装待售的不同样品，对其安全风险进行评价。为了确保评价的准确性与可靠性，需要从污染物的毒性、多样性以及在环境中的富集差异等方面，进行综合考虑。本文依照国家农产品安全检验标准，选择7种农药作为农药残留的检测项目，以及铅、镉、铜三种元素作为重金属元素检测项目，以污染指数、污染物毒性、超标率以及在环境中的富集为评价因素，构建相应的评价指标体系。评价因素的量化比较打分如下表所示。

表1　评价因素量化比较

其中，不同的因素有着不同的量化打分表，这里对其进行分别讨论。

2.1.1污染指数与超标率：所谓污染指数，只是将监测的多种浓度简化成为一个单一的概念性指数值，进行分级打分，以反映对于生态环境污染以及人体健康的影响程度。

表2　污染指数与超标率量化打分

2.1.2污染物毒性：对污染物毒性的量化打分，主要是根据相应的毒性症状进行。分数越高，则表明毒性越大，以最低的1分为例，通常会使人的眼部、呼吸道或者皮肤感到不舒服，或者实验确定口服对鼠半致死量在2000mg/kg；而最高的10分则是对人体有明显致癌性，或者对动物有强烈的致癌性，损害遗传基因，又或者可以进行毒性复制。其量化打分结果如表3所示。

表3　污染物毒性量化打分

2.1.3污染物在环境中的富集：生物富集因子（BCF）表示生物组织（干重）中化合物的浓度与溶解在水中的浓度比，能够对生物体内化学物质的累积趋势进行准确描述，是一个非常重要的指标。而正辛醇水分配系数（kow）表示化合物在非极性熔剂中的溶解度与在水中的溶解度的比。污染物在环境中的富集量化打分原则如下：

表4　污染物在环境中的富集量化打分原则

表5　污染物在环境中的富集量化打分

2.2数学模型建立

利用模糊数学中的模糊变化方法，针对上述10中污染物的因子集进行相应的模糊变换，构建相应的数学模型。考虑到模型过大会影响其自身的稳定性，同时导致计算的繁琐性，这里从实际出发，对模型进行适当的压缩和调整，以减少数据处理量[3]。

2.2.1评价因素集：U＝{某污染物加权污染指数（I-i）；污染物加权超标指数（C-i）；污染物毒性（D）；在环境中的富集（E）}

2.2.2模糊权重集：结合上文提到的公式，以4个评价因素为对象，其对于评定结果的贡献度为

其中，ai表示单独考虑ui因素对于评价等级的贡献度大小，代表了单因素ui评价等级的能力。在充分满足ai归一化的基础上，由于4个因素对于评价等级的影响相同，则

2.2.3评语集：结合相应的监测结果，从中选定7个污染物因子，则有V＝{敌敌畏、六六六、滴滴涕、甲氰菊酯、铜、铅、镉}

2.2.4综合评价矩阵：4个评价因素对于7个污染物因子的综合评价矩阵为

在矩阵中，rij表示不同评价因素量化打分值，其中i＝1-4，表示四个评价因素，依次为污染指数（I）、超标率（C）、污染物毒性（D）以及污染物在环境中的富集（E）；j则表示7种污染物种类，依次为敌敌畏、六六六、滴滴涕、甲氰菊酯、铜、铅、镉。

2.3综合评价

通过相应的计算，可以得出7个污染物因子的综合评价模型，然后将评价因素量化分值和权重值分别代入到模型之中，对矩阵的乘积进行计算，就能够得到评价因子的最终量化结果。在上述7种污染物中，其风险性由大到小排序如下：铅、镉、甲氰菊酯、六六六、滴滴涕、敌敌畏、铜。

3　结　语

本文结合模糊数学理论的相关概念，对其在茶叶安全风险评价中的应用进行了研究和探讨，同时选取相应的茶叶产品，进行了相应的污染综合评价，取得了比较满意的效果。与当前国际标准评价方法相比，本文提出的评价方法在评价结果上具有良好的可靠性，而且模型简单、矩阵运算清晰、理论依据充分，优势非常明显。不过，考虑到研究时间有限，加上并没有经过大量的实践验证，这种评价方法在评价因素选择、污染物种类选择等方面尚需完善，应该得到相关学者的重视和深入研究。

参考文献

[1]邹小龙，基于模糊数学理论的茶叶安全风险评价方法研究[D].河北工业大学，2007.

[2]段文仲，模糊综合评价在检验检疫风险管理中的应用.检验检疫科学，2006，16(1):16-18.

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