基于改進AHP法與模糊可變集理論的污染土壤修復技術遴選

王俊智

（上海亞新城市建設有限公司，上海 201900）

場地土壤遭受污染，對后期土地開發利用以及人民健康將產生巨大影響。重金屬在土壤中遷移轉化，將對周邊環境造成嚴重污染，并且對附近居民的身體健康造成影響。重金屬污染土壤的修復方法包括淋洗修復技術、固化/穩定化修復技術和植物修復技術。

本文綜合考慮某項目污染土壤修復的經濟、環境、技術和社會因素，根據改進的層次分析法（Analytic Hierarchy Proces，AHP），確定修復技術的成熟度、修復周期、修復目標達成度、修復施工的費用、修復過程中是否產生二次污染和對周邊人員安全和健康影響等指標所占權重。針對重金屬鉛污染土壤，通過模糊可變集模型對異位土壤淋洗、異位固化/穩定化和植物修復技術進行評價，最終，依據級別特征值確定選用哪種修復技術。

1.基本理論

1.1 模糊可變集理論

1.1.1 基本原理

根據模糊可變集理論可知∶

則由式（2-26）和（2-28）可得到相對隸屬度：

1.1.2 隸屬度模型

圖1 M與區間[a， b]，[c， d]的位置關系圖

1.1.3 評價模型

根據公式（5）和（6），計算得出評價指標的相對隸屬度，從而可以計算模糊可變集的綜合相對隸屬度。

公式（7）中：n為指標數；a代表優化準則參數，p代表距離參數，取值分別為1和2。

將綜合相對隸屬度代入下式，得到級別特征值：

1.2 改進層次分析法

層次分析法是一種靈活、實用的多準則決策方法，可以定性和定量地處理復雜決策的問題。傳統的層次分析需要經過一致性檢驗，并且計算復雜繁瑣，改進的層次分析采用三標度處理，相較于傳統方法，簡化了權重計算過程，準確性也相對較高。

首先，通過指標之間的相互比較，依據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的最優傳遞矩陣為R：

R的判斷矩陣為D：

單要素指標權重計算：

2.修復技術比選

上海某地區工廠遺留地塊，經過地塊土壤污染狀況初步調查和詳細調查，確定該地塊污染介質為土壤，目標污染物包含重金屬鉛。針對地塊重金屬鉛污染特征，就異位固化/穩定化、異位土壤淋洗、植物修復技術等修復技術展開篩選，確定最適合該地塊的修復技術。

2.1 異位土壤淋洗

異位土壤淋洗技術是將污染土壤從污染區域清挖后，短駁至修復區域，通過篩分破碎，將大塊建筑垃圾篩出，采用淋洗劑對篩出的細粒土壤進行處置，重金屬隨著淋洗劑從土壤中析出，并對淋洗液進行處置，最后將修復合格的土壤進行回填或運至其他地點進行填埋。

2.2 異位固化/穩定化

重金屬固化/穩定化技術分為穩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，達到降低污染物遷移的目的；穩定化是通過將污染物轉化為不易溶解、遷移能力降低、以及毒性更小的形式，達到無害化處理的目的。

2.3 植物修復技術

植物修復技術是通過天然及其根際微生的長代謝去除、轉化和固定土壤中的污染物，降低毒性或者移除、削減及穩定污染物，從而達到修復的目的。重金屬以及特定的有機污染物可采用植物修復技術處理。

3.修復技術遴選

3.1 指標遴選及權重

修復技術須綜合考慮修復技術的成熟度、修復周期的長短、夫婦沐白哦達成情況、整體修復費用、是否產生二次污染、以及周邊人員安全和健康影響。

根據查閱相關資料以及專家打分，綜合考慮技術、經濟、環境等方面因素，對3種修復技術在6個指標中的表現進行了量化評分，見表1，評分標準如下：1分表示該指標程度低，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價指標如圖2所示。

表1 3種修復技術影響因素

圖2 重金屬鉛污染土壤評價指標

3.2 重金屬修復技術遴選

評價因子x在實數軸上與 x0和 x1的位置關系，關系著相對差異度的計算，因此，確定c，a，M，b，d的參數值就顯得尤為重要。根據均值-均方差法，將各評價因子建立由4個等級組成的識別區間，并對參數 賦值，具體如下：

利用公式（4），計算得到相對隸屬度，從而得到綜合相對隸屬度，根據公式（8），計算各修復技術的級別特征值，詳見表2。

表2 級別特值

一般情況下，參數a和p的取值分別為1和2，則異位淋洗、異位固化/穩定化和植物修復的級別特征值分別為3.0771、2.9440和2.1988。結合評價指標的評分，級別特征值越高，表示該項修復技術越具備優勢，綜合考慮，該地塊建議采用異位淋洗技術進行修復。

4.結論

4.1 根據改性層次分析法，成熟度、修復周期、修復目標達成度、修復費用、二次污染和周邊人員安全和健康影響等影響因素的權重為ω=（0.1626，0.0835，0.3167，0.2889，0.1084，0.0399）；

4.2 針對重金屬鉛污染土壤的修復，參數a和p的取值分別為1和2的條件下，模糊可變集評價結果表明，異位淋洗、異位固化/穩定化和植物修復的級別特征值分別為3.0771、2.9440和2.1988。

4.3 對評價指標進行定量化處理，評分越高，表征該項修復技術越具有優勢，3項修復技術級別特征值順序為異位淋洗、異位固化/穩定化和植物修復，該地塊建議采用異位淋洗技術進行修復。