基于AHP和TOPSIS在某電鍍廠污染場地的修復技術篩選

于勝南

一、項目背景

某廢棄電鍍廠污染場地，加工的產品有鍍鋅、鍍銅、鍍鎳、鍍鉻、鍍金、鍍銀、鍍錫、磷化、法蘭、不銹鋼電解拋光、機械拋光、噴砂和金屬沖壓等。該電鍍廠原址場地環境調查與風險評估報告結果表明：場地土壤現存在一定的環境風險，根據報告中提出的土壤現狀和修復目標值，初步估算污染土壤量為15308m3，修復深度在0～3m范圍內，主要污染物為重金屬鎳、鉻。依據國家有關規定，本場地在開發利用前需對污染土壤進行修復治理。本項目場地超標污染物及污染物濃度詳見下表1-1。

二、土壤重金屬污染常用修復技術

目前，重金屬土壤的修復技術主要有固化/穩定化技術、化學淋洗技術、電動修復技術、玻璃化技術、水泥窯協同處置技術和植物修復技術[1]。

（1）固化/穩定化技術

固化/穩定化技術包括固化技術和穩定化技術，固化技術將污染的土壤與固化劑按照一定比例混合，熟化形成滲透性很差的固體混合物，使污染物被包裹起來，處于相對穩定狀態，重金屬和放射性物質污染土壤的無害化處理常用該方法[2]。

（2）化學淋洗技術

化學淋洗技術是指利用淋洗液去除土壤污染物的過程，通過水力學方式機械地攪動土壤顆粒，使污染物與土壤顆粒分離。土壤清洗干凈后，再處理含重金屬污染物的廢水或廢液。如果大部分污染物被吸附于某一土壤粒級，并且這一粒級只占全部土壤體積的一小部分，那么可以只處理這部分土壤[3]。

（3）電動修復技術

電動修復技術是一種新型的污染土壤修復技術，基本原理類似電池，即在污染土壤的兩側施加直流電場，使土壤中的污染物在電場的作用下，通過電遷移、電滲流和電泳方式遷移出土體并進行后處理。

（4）玻璃化技術

玻璃化技術是指利用等離子體、電流或其他熱源在1600-2000℃的高溫下熔化土壤，污染物在高溫下發生熔融玻璃化而形成致密結晶結構的玻璃狀或玻璃--陶瓷狀物質，熔化物冷卻后形成的玻璃體將重金屬牢固地束縛于玻璃體內，使其失去遷移性。

（5）水泥窯協同處置技術

水泥的生產過程是利用含碳酸鈣、二氧化硅以及鐵、鋁氧化物等原料（主要為石灰石和粘土）經破碎后，按一定比例配合、磨細并調配為成分合適、質量均勻的生料，在1400℃以上的水泥窯內煅燒至部分熔融，生成具有水硬特性的以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料，再加入適量石膏、混合材料、添加劑共同磨細成為水泥產品[4]。

（6）植物修復技術

植物修復技術是一種利用自然界存在或人工培養的植物修復重金屬污染土壤的技術，分為植物提取、植物揮發和植物穩定和植物鈍化等。

三、修復技術評價及排序

在對重金屬修復技術初步篩選的基礎上，結合本項目場地污染物分布特點、場地土壤和水文地質條件以及場地施工限制、當地社會經濟實際情況，充分考慮我國污染土壤修復技術的成熟可靠性、修復成本、資源需求、安全健康環境、環境可接受性、修復周期等方面，通過詳細分析化學淋洗、玻璃化技術、電動技術、水泥窯協同處置、植物修復和固化/穩定化等修復技術的經濟合理性、技術可行性，確定適合本項目的修復工程技術。

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）是將與決策總是有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法。

TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution）是由 Wang. C. L 和Yoon. K.S于1981年首次提出，又叫逼近理想解的排序法，是一種多指標決策方法。該方法解決問題的基本思路是利用評價對象到理想解和負理想解的距離，對評價對象進行排序，由此來判別評價對象的優劣。

為了更好地篩選適合本次污染場地修復的技術，本項目利用層次分析法（AHP）和逼近理想解排序法（TOPSIS）來篩選出適合的場地修復技術，AHP法可詳細分析各指標間的關系，可用于確定指標權重，TOPSIS法的目的是在可行方案中找到一個距離理想解最近、負理想解最遠的方案，從而解決決策問題。

（1）構建修復技術篩選指標體系

從場地條件（C1）、技術指標（C2）、經濟指標（C3）和環境指標（C4）四個方面選取了17項指標，形成篩選指標體系。

（2）確定各指標的權重

針對篩選指標體系，經專家調查對場地條件（C1）、技術指標（C2）、經濟指標（C3）和環境指標（C4）的重要性做出標度判斷，以1～9代表極不重要～極重要進行量化，再用AHP法對各指標進行分層比較和計算，可確定C1、C2、C3、C4的權重ωi分別為0.184、0.289、0.278、0.249[5]。

（3）各技術篩選指標體系評分

先將上述的修復技術：固化/穩定化技術（T1）、化學淋洗技術（T2）、電動修復技術（T3）、玻璃化技術（T4）、水泥窯協同處置技術（T5）、植物修復技術（T6）的適合的土壤類型、技術成熟度、修復周期、治理效果、治理成本、殘留物等評價指標進行比較。再對照本次污染場地的實際條件，進行量化評分，采用10分制，按照分值越高指標效果越好的原則，對六種備選修復技術進行評分，形成最初的決策矩陣，見表3-1。

四、結論

（1）建立了土壤修復技術篩選指標體系，篩選指標包括場地條件、技術指標、經濟指標和環境指標四個方面。具體包括技術成熟度、修復周期、治理效果、治理成本、殘留物、技術可行性等評價因子。

（2）某電鍍廠污染場地的修復技術篩選基于AHP和TOPSIS方法建立的篩選模型，對選擇的6種修復技術進行排序，篩選出最佳修復技術，固化/穩定化修復技術和水泥窯協同處置技術作為場地修復的備選技術。

參考文獻

[1] 宋云，尉黎，王海見. 我國重金屬污染土壤修復技術的發展現狀及選擇策略[J]. 環境保護，2014，42（9）：32-36.

[2] 劉甜甜，陳劍雄，陳晨，等. 固定/穩定化土壤修復技術的應用與優化分析[J]. 土壤，2014（3）：407-412.

[3] 王海峰，趙保衛，徐瑾，等. 重金屬污染土壤修復技術及其研究進展[J]. 環境科學與管理，2009，34（11）：15-20.

[4] 水泥窯協同處置POPs污染土壤對環境的影響研究[J]. 中國環境科學，2011，31（S1）：24-29.

[5] 張倩，蔣棟，谷慶寶，等. 基于AHP和TOPSIS的污染場地修復技術篩選方法研究[J]. 土壤學報，2012，49（6）：1088-1094.

（作者單位：天津藍天環科環境科技股份有限公司）