基于模糊數(shù)學(xué)理論的茶葉安全風(fēng)險評價研究

張新愛，鄭莉芳（.保定職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北保定 07000；.石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院，河北石家莊 053）

基于模糊數(shù)學(xué)理論的茶葉安全風(fēng)險評價研究

張新愛1，鄭莉芳2
（1.保定職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北保定 071000；2.石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院，河北石家莊 051132）

以我國茶葉主產(chǎn)省之一的浙江為例，將模糊數(shù)學(xué)理論運用到茶葉的安全評價模型中，經(jīng)過分析對比，驗證了模型的可靠性和科學(xué)性，對茶葉安全風(fēng)險評價機(jī)制研究具有一定的借鑒意義。

模糊數(shù)學(xué)；模糊綜合評價模型；茶葉；安全風(fēng)險評價

1　基于模糊綜合評價法的風(fēng)險評估技術(shù)

1.1風(fēng)險評估方法分類

風(fēng)險評估方法有德爾菲法、回歸分析預(yù)測法、失效樹法等。這些方法從實質(zhì)上來說可分為三類：定性方法、定量方法、定性與定量相結(jié)合的方法。定性方法對數(shù)據(jù)的挖掘比較深入，結(jié)論比較全面和深刻，但受主觀因素影響較大；定量分析使用直觀數(shù)據(jù)評估結(jié)果，但分析過程可能存在誤解；采用定性與定量相結(jié)合的方法結(jié)合了二者的優(yōu)點，能夠比較科學(xué)和客觀地做出評價。

1.2模糊綜合評價法

在風(fēng)險評估中，評估對象往往具有不確定性，其中模糊性是常見的表現(xiàn)形式，模糊綜合評價法則是針對評估對象的模糊性而進(jìn)行的評價方法，它建立在模糊數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)上，評價方式與人的模糊模式識別比較相似，評價的結(jié)果用程度來表達(dá)，比較適合解決單純采用定性或定量方法難以定義的實際問題。

1.2.1模糊綜合評價法基本理論

模糊綜合評價法的基本理論是：在收集和采樣評價因素的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過模糊集合變化，描述評價因素的模糊界限，構(gòu)造模糊評價的模型，通過矩陣運算，最終確定評價等級，其關(guān)鍵是構(gòu)造模糊矩陣。

1.2.2模糊綜合評價法評價程序

安全風(fēng)險評估中的評估對象復(fù)雜多變，影響因素也有輕重主次之分，所以我們應(yīng)先確定評價因素所屬的類別，按照類別先進(jìn)行分層評價，然后進(jìn)行綜合評價［3］。主要的步驟如下：

1.2.2.1建立評價指標(biāo)體系。評價指標(biāo)體系要能真實地反映評價系統(tǒng)的性能，應(yīng)遵循一致性、可測性、可比性、獨立性、可行性等幾個原則。

1.2.2.2確定評價因素集。根據(jù)評價體系的設(shè)計，確定一個一階的評價因素矩陣U：

其中ui表示第i個評價因素，i=1，2，…，n。

1.2.2.3確定模糊權(quán)重集。根據(jù)評價因素對評價結(jié)果產(chǎn)生影響的重要程度，確定模糊權(quán)重集A：

模糊權(quán)重的確定一般方法有：統(tǒng)計實驗法、分析推理法、專家測評法和層次分析法。式中ai表示第i個權(quán)重因子，i=1，2，…，n。

（4）確定評語集。評語集是評價結(jié)果的集合，一般根據(jù)實際需求確定，代表評價等級、分類等，公式如下：

其中vj表示第j個屬性，j=1，2，…，m。

（5）建立綜合評價矩陣。上文的單個評價因素ui可以建立單因素評價集為Ri：

它是V上的一個模糊子集，其中rij表示第i個因素的評價對于第j個屬性的隸屬度，由此可建立n個評價因素的綜合評價矩陣R：

（6）計算綜合評價結(jié)果。綜合進(jìn)行評價結(jié)果計算時，先從最底層開始評價，并將其視為上層單因素評價集，如此循環(huán)，直到產(chǎn)生最高評價。綜合評價模型為：

其中“?”是模糊算子。經(jīng)過多層模糊運算，最終得到模糊集B：

其中bj表示第j個評語的量化結(jié)果，j=1，2，…，m。

2　茶葉中主要污染物評價因子分析

茶葉中的污染物殘留不但對人體的健康造成嚴(yán)重影響，也影響了我國的茶葉出口，經(jīng)過抽樣調(diào)查可知，茶葉中的污染物殘留主要有重金屬殘留和農(nóng)藥殘留［4］，下文對這兩種主要的污染物進(jìn)行分析，具體的實驗分析方法和步驟不再進(jìn)行贅述，主要對分析的結(jié)果進(jìn)行介紹。

2.1重金屬殘留

重金屬污染除了一部分來源于土壤和空氣環(huán)境，大部分來源于生產(chǎn)和加工環(huán)節(jié)的金屬器具和包裝。本文以浙江主要茶產(chǎn)區(qū)為例，對樣品中銅、鉛、鎘元素含量進(jìn)行測定，分析重金屬殘留的變化情況，為安全風(fēng)險模型的建立提供數(shù)據(jù)參考［5］。

2.1.1銅的含量

綠茶鮮葉樣品檢測出的銅含量范圍在9.30～17.40 mg/kg，平均含量為12.26mg/kg，均符合國家無公害茶標(biāo)準(zhǔn)中的限量值要求，同時，所有綠茶鮮葉樣品中銅的含量也低于農(nóng)業(yè)部有機(jī)茶標(biāo)準(zhǔn)限量值。

炒制未包裝樣品中銅的含量范圍在11.10～18.70 mg/kg，平均含量為15.02 mg/kg，均符合國家無公害茶標(biāo)準(zhǔn)中的限量值（≤60mg/kg）及農(nóng)業(yè)部有機(jī)茶標(biāo)準(zhǔn)限量值。

包裝上市樣品中銅含量范圍在13.30～19.30 mg/kg，平均含量為16.71 mg/kg，均符合國家無公害茶標(biāo)準(zhǔn)中的限量值（≤60mg/kg）及農(nóng)業(yè)部有機(jī)茶標(biāo)準(zhǔn)限量值。

2.1.2鉛的含量

鮮葉樣品中鉛的含量范圍在痕量至2.70mg/kg，平均含量為1.41mg/kg，其中一個樣品不符合無公害茶葉標(biāo)準(zhǔn)。

炒制未包裝樣品中鉛含量范圍在痕量至3.60mg/kg，平均含量為2.14mg/kg，其中有四個樣品不符合國家標(biāo)準(zhǔn)，一個樣品未檢出鉛。

包裝上市樣品中鉛的含量范圍在1.80～4.00mg/kg，平均含量為2.91mg/kg，其中有六個樣品不符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.3鎘的含量

綠茶鮮葉樣品中鎘的含量范圍在痕量至0.24mg/kg，其中四個樣品未檢出鎘，所有樣品檢測結(jié)果均符合國家限量標(biāo)準(zhǔn)（≤0.3mg/kg）。

炒制未包裝樣品中鎘的含量范圍在痕量至0.48mg/kg，其中，有兩個樣品超過標(biāo)準(zhǔn)限量值，三個樣品未檢出鎘。

包裝上市樣品中鎘的含量范圍在0.24～0.72mg/kg，其中，四個樣品超過國家標(biāo)準(zhǔn)限量值，所有樣品均有檢出。

對統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行分析可知：銅、鉛和鎘三種金屬元素在大多數(shù)茶葉樣品中均有檢出，所以需要將這三種重金屬列為監(jiān)測對象，進(jìn)行風(fēng)險性評價。

2.2農(nóng)藥殘留

農(nóng)藥殘留是我國出口茶葉中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，還是以浙江茶葉主產(chǎn)區(qū)為例，通過對常用農(nóng)藥的殘留量進(jìn)行采樣分析，篩選出重要的農(nóng)藥殘留品種，為構(gòu)建安全評價模型提供數(shù)據(jù)參考。

2.2.1有機(jī)磷

檢測結(jié)果顯示三個樣品中同時檢出兩種農(nóng)藥存在，其余樣品中未檢出農(nóng)藥殘留，其中一個樣品中的敵敵畏含量按照中國、歐盟、德國、日本的限量標(biāo)準(zhǔn)全部微量超標(biāo)。并且加工前后的三個樣品有機(jī)磷含量變化不大，可見加工過程對敵敵畏含量的影響較小。一個樣品中甲胺磷含量按照中國、歐盟、英國、德國的限量標(biāo)準(zhǔn)分別超標(biāo)了6倍、5倍、5倍。加工后略有減少，可能是由于高溫破壞甲胺磷所致。有三個樣品檢出乙酰甲胺磷，按照中國、歐盟、英國、德國的限量標(biāo)準(zhǔn)全部明顯超標(biāo)，超出標(biāo)準(zhǔn)值在數(shù)倍以上到數(shù)十倍之間［6］。

2.2.2有機(jī)氯與菊酯類

在全部8個樣品中檢出4種有機(jī)氯、3種菊酯類農(nóng)藥。分別是六六六、滴滴涕、狄氏劑、異狄氏劑、甲氰菊酯、氯氰菊酯和氰戊菊酯。六六六的檢測結(jié)果按照中國、歐盟、日本的限量標(biāo)準(zhǔn)均不超標(biāo)；如果按德國的限量標(biāo)準(zhǔn)則三個樣品有不同程度的超標(biāo)。在三個樣品中檢出滴滴涕，按照中國、歐盟、日本、英國、德國等各國限量標(biāo)準(zhǔn)值均不超標(biāo)。在三個樣品中檢出狄氏劑，按照歐盟標(biāo)準(zhǔn)有一個樣本超標(biāo)。

2.2.3除蟲菊酯類農(nóng)藥

樣品中甲氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯均有檢出，但氯氰菊酯無一超標(biāo)，甲氰菊酯只有一個樣品略超出歐盟的限量標(biāo)準(zhǔn)，氰戊菊酯按照不同國家的限量標(biāo)準(zhǔn)評判，有的樣品超標(biāo)，有的不超標(biāo)。

3　基于模糊數(shù)學(xué)的茶葉安全風(fēng)險評價模型構(gòu)建

根據(jù)上文介紹的模糊綜合評價模型和污染物的采樣分析結(jié)果，進(jìn)行安全風(fēng)險評價模型的構(gòu)建。

3.1評價指標(biāo)體系的建立

按照上文介紹的評價指標(biāo)體系設(shè)計原則，將檢測出的33種污染物作為評價因子，以污染指數(shù)、超標(biāo)率、污染物的毒性、污染物在環(huán)境中的富集、茶葉的消費量為評價因素［7］。

3.2茶葉污染物評價模型

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的模糊變換方法，對污染物因子集進(jìn)行模糊變換，建立基于模糊數(shù)學(xué)的茶葉安全風(fēng)險評價模型。

3.2.1評價因素集U：不考慮茶葉消費量的影響，確定4個評價因素：U=｛某類污染物加權(quán)污染指數(shù)；某類污染物加權(quán)超標(biāo)率；污染物毒性；污染物在環(huán)境中的富集｝。

3.2.2評語集V：根據(jù)茶葉污染物調(diào)查結(jié)果確定33種污染物因子。

V=｛銅、鉛、鎘、敵敵畏、甲胺磷、乙酰甲胺磷、甲拌磷、氧化樂果、乙拌磷、樂果、甲基立枯磷、毒死蜱、馬拉硫磷、殺螟硫磷、喹硫磷、六六六、滴滴涕、八氯二丙醚、百菌清、三氯殺螨醇、硫丹、氯苯嘧啶醇、噠螨靈、三氯殺螨砜、狄氏劑、異狄氏劑、聯(lián)苯菊酯、甲氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、三氟氯氰菊酯、氟氰戊菊酯、溴氰菊酯｝

3.2.3綜合評價矩陣R：4個評價因素對于33種茶葉污染物因子的綜合評價矩陣如下：

其中rij表示各評價因素量化分值（i=l～4），

3.2.4模糊權(quán)重集A：按式2，將4個評價因素對評定結(jié)果的影響定義為：

其中ai為單獨考慮因素ui對評價結(jié)果影響程度加權(quán)值。

3.2.5模糊綜合評價模型B：按式6所列，得出茶葉污染物綜合評價模型：

3.3茶葉污染物評價

上文列出的綜合評價模型數(shù)據(jù)量大、計算過程繁瑣，所以有必要將模型適當(dāng)?shù)乜s小。由于部分污染物并未檢出，并且其對整體風(fēng)險性評價結(jié)果的影響很小或可忽略不計，所以共篩選出14個污染物評價因子，對上文的模型進(jìn)行簡化。

3.3.1評價因素集U：

U=｛某類污染物加權(quán)污染指數(shù)；某類污染物加權(quán)超標(biāo)率；污染物毒性；污染物在環(huán)境中的富集｝。

3.3.2評語集V=｛銅、鉛、鎘、敵敵畏、甲胺磷、乙酰甲胺磷、樂果、六六六、滴滴涕、狄氏劑、異狄氏劑、甲氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯｝。

3.3.3得到綜合評價矩陣R：

上述矩陣rij表示評價因素權(quán)重值。

3.3.4模糊權(quán)重集A：

3.3.5綜合評價結(jié)果：將前文采樣的數(shù)據(jù)帶入矩陣模型，通過矩陣變換和運算后，得到評價影子的量化結(jié)果。

3.3.6評價報告：按隸屬度原則得出茶葉中14種被監(jiān)測污染物的污染程度排序為：鉛＞乙酰甲胺磷=狄氏劑＞氰戊菊酯＞鎘＞甲胺磷＞甲氰菊酯＞六六六＞滴滴涕=異狄氏劑＞樂果=氯氰菊酯＞敵敵畏＞銅。

4　結(jié)語

由于篇幅所限，評價結(jié)果雖然有一定代表性，但也存在評價不全面的問題，相信隨著茶葉安全風(fēng)險評價機(jī)制的逐步完善，我國的茶葉產(chǎn)業(yè)發(fā)展會越來越健康，在茶葉出口中遇到的不確定性風(fēng)險會越來越少。

［1］孟慶松、王鍵．論進(jìn)口食品風(fēng)險管理［J］．檢驗檢疫科學(xué)，2003（4）：10-13.

［2］黃麗玲等．出入境貨物檢驗檢疫風(fēng)險管理的研究［J］．檢驗檢疫科學(xué)，2003，13（6）：1-6.

［3］方榮.原子吸收光譜法在衛(wèi)生檢驗中的應(yīng)用［M］.北京：北京大學(xué)出版社，1991.

張新愛（1982-），女，河北保定人，碩士，講師，研究方向：不確定信息處理。

鄭莉芳（1982-），女，河北石家莊人，碩士，講師，研究方向：不確定信息處理。