基于模糊數(shù)學(xué)的茶葉安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究

李 鶴

（遼陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧遼陽(yáng) 111000）

引 言

當(dāng)前，全世界有超過(guò)50多個(gè)國(guó)家產(chǎn)茶，有超過(guò)160個(gè)國(guó)家和地區(qū)居民有日常飲茶的習(xí)慣。我國(guó)作為世界上主要產(chǎn)茶大國(guó)，茶葉產(chǎn)量逐年持續(xù)攀升，2019年茶葉產(chǎn)量更是達(dá)到了265萬(wàn)噸，茶葉總產(chǎn)量、消費(fèi)總量多年穩(wěn)居世界首位。特別是我國(guó)加大對(duì)外貿(mào)易力度，與世界各國(guó)貿(mào)易往來(lái)日趨頻繁，中國(guó)茶葉出口貿(mào)易獲得空前的發(fā)展。2019年，我國(guó)茶葉出口額創(chuàng)歷史新高。據(jù)中國(guó)海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2019年茶葉出口量總計(jì)達(dá)到36.66萬(wàn)噸，出口額累計(jì)達(dá)到20.20億美元。茶葉已經(jīng)成為我國(guó)對(duì)外貿(mào)易的主要大宗商品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有著極其重要的特殊地位。

表1 2019年我國(guó)茶葉出口量及出口額統(tǒng)計(jì)表 （單位：萬(wàn)噸、億美元）

由于茶葉在其生長(zhǎng)的過(guò)程中會(huì)受到外部病菌的影響，為防止茶樹(shù)產(chǎn)生病蟲(chóng)害。茶農(nóng)會(huì)對(duì)茶樹(shù)進(jìn)行噴灑農(nóng)藥，以降低茶樹(shù)發(fā)病的概率。但由于農(nóng)藥殘留物在茶葉的生產(chǎn)過(guò)程中長(zhǎng)期并存，短時(shí)間內(nèi)不易揮發(fā)或分解，這些污染源也將造成茶葉表面留存農(nóng)藥或金屬含量的超標(biāo)，通過(guò)從口腔飲入，極容易對(duì)人體造成傷害。如何保證茶葉對(duì)外貿(mào)易的競(jìng)爭(zhēng)性優(yōu)勢(shì)，提高我國(guó)茶葉的產(chǎn)品質(zhì)量和安全水平，積極應(yīng)對(duì)外國(guó)西方勢(shì)力的綠色產(chǎn)品技術(shù)貿(mào)易壁壘，成為擺在我們面前的一道現(xiàn)實(shí)難題。雖然近年來(lái)，我國(guó)不斷加強(qiáng)食品安全監(jiān)管，加大茶葉質(zhì)量的安全管理，加強(qiáng)對(duì)茶葉殘留藥物的質(zhì)量檢測(cè)，以此保證茶葉的質(zhì)量和安全性，但是茶葉農(nóng)藥殘留問(wèn)題依然存在，部分地區(qū)茶葉質(zhì)量得不到保障?；谏鲜隹紤]，本文采取模糊數(shù)學(xué)理論，對(duì)茶葉安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面進(jìn)行研究，從科學(xué)的角度客觀真實(shí)的反映出茶葉的品質(zhì)狀況。

1 模糊數(shù)學(xué)相關(guān)理論基礎(chǔ)

1.1 模糊數(shù)學(xué)理論

數(shù)學(xué)是我們?nèi)粘Ｉ畹闹匾M成部分，利用數(shù)學(xué)思想可有效解決生產(chǎn)生活中遇到的各類(lèi)難題，尤其是借助模糊數(shù)學(xué)理論能夠?qū)?fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，抽象的事物邏輯化，更方便解決復(fù)雜的安全問(wèn)題。模糊數(shù)學(xué)是圍繞現(xiàn)實(shí)社會(huì)之中無(wú)法預(yù)測(cè)的信息或非常模糊問(wèn)題開(kāi)展的一種教學(xué)研究，能夠界定模糊范圍的邊界，在人工智能、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。在其不斷發(fā)展的歷程之中，模糊數(shù)學(xué)理論逐漸向其他學(xué)科領(lǐng)域拓展，可有效對(duì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括對(duì)水質(zhì)的評(píng)價(jià)、大氣污染的評(píng)價(jià)、土壤污染的評(píng)價(jià)，為現(xiàn)實(shí)研究提供有力的科學(xué)理論依據(jù)。

1.2 模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊數(shù)學(xué)在不斷的發(fā)展歷程中逐漸衍生出其他研究方法。模糊綜合評(píng)價(jià)法就是其中之一，可把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，對(duì)評(píng)價(jià)的對(duì)象開(kāi)展有效描述，是一類(lèi)專(zhuān)門(mén)預(yù)測(cè)事物評(píng)價(jià)的方法。該方法具有結(jié)果明確、系統(tǒng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，可有效解決模糊難題，量化評(píng)價(jià)因子，在非確定性問(wèn)題的研究中具有廣泛的應(yīng)用。模糊綜合評(píng)價(jià)法通過(guò)采取多層的復(fù)合運(yùn)算方式，構(gòu)建模糊評(píng)價(jià)矩陣，通過(guò)對(duì)各影響因子進(jìn)行分析，界定模糊界線，由此確定研究對(duì)象的所屬等級(jí)。模糊綜合評(píng)價(jià)法的難點(diǎn)是，如何尋找到有效的方式，建立出模糊評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型是研究的關(guān)鍵。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建設(shè)

評(píng)價(jià)的指標(biāo)必須要客觀公正的反映整體研究對(duì)象的性能，需要遵循以下四個(gè)原則：一是要保持一致性。評(píng)價(jià)指標(biāo)必須要與研究對(duì)象的目標(biāo)相符，而且還要確定好上下級(jí)的層次關(guān)系，層級(jí)關(guān)系不可相互混淆；二是要保持可比性。評(píng)價(jià)指標(biāo)能夠帶有普遍性，可以客觀公正地反映研究對(duì)象的共同屬性，不同對(duì)象之間可以進(jìn)行比較；三是要保證獨(dú)立性。指標(biāo)體系中同一層級(jí)關(guān)系的指標(biāo)必須要相互獨(dú)立，研究?jī)?nèi)容不能相互有交叉，不能相互重疊，不可從一個(gè)指標(biāo)推算出其他指標(biāo)；四是要保證可行性。評(píng)價(jià)指標(biāo)的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)必須要符合科學(xué)依據(jù)，在合理的范圍之內(nèi)，能夠?qū)χ笜?biāo)進(jìn)行量化分析，確保量化的數(shù)據(jù)真實(shí)有效。

1.4 模糊權(quán)重集確定

根據(jù)研究對(duì)象的評(píng)價(jià)因子，按照各因素對(duì)集合的影響程度，分析各因子所占的模糊權(quán)重，確定各因子對(duì)研究對(duì)象的影響力。模糊數(shù)學(xué)理論中經(jīng)常用到的權(quán)重方法有層次分析法、回歸分析預(yù)測(cè)法、統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)法等。任何事物的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)都涉及諸多的影響因素，尋找到與安全風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)聯(lián)的因子，是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。并且因子之間并不是相互獨(dú)立的，而且有層級(jí)關(guān)系之分，如遇到此種問(wèn)題就被稱(chēng)作多層次問(wèn)題。需要按照評(píng)價(jià)因子所處于的類(lèi)別之中開(kāi)展分層評(píng)價(jià)，最后通過(guò)分層評(píng)價(jià)的研究結(jié)果，由此得出研究對(duì)象的整體安全評(píng)價(jià)。由于研究過(guò)程的十分復(fù)雜，所以在評(píng)價(jià)的過(guò)程中必須要解決好層次和因子問(wèn)題。

2 茶葉安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的構(gòu)建

根據(jù)上述的分析，按照評(píng)價(jià)指標(biāo)確定的原則。本文以福建省安溪縣鐵觀音茶品種作為研究對(duì)象。從茶葉生產(chǎn)地的采摘、炒青、烘干、加工、最后到包裝，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的樣本進(jìn)行安全性檢驗(yàn)，確保安全評(píng)價(jià)模型建立的合理可靠。

2.1 評(píng)價(jià)因子分值

根據(jù)全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，茶葉產(chǎn)品污染物主要集中在重金屬和殘留農(nóng)藥上，本文以污染指數(shù)(I)、超標(biāo)率(C)、污染物的毒性(D)、污染物中環(huán)境中的富集(E)、茶葉的消費(fèi)量(v)作為評(píng)價(jià)因素，構(gòu)建茶葉的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。

表2 評(píng)價(jià)因子的量化打分表

2.2 污染物毒性的確定

污染物毒性分值的確定，主要是專(zhuān)家基于農(nóng)藥毒性對(duì)人體影響的機(jī)制確定的。分?jǐn)?shù)最高是10分，最低分是1分，分值越高代表污染物的毒性越強(qiáng)，反之則越弱。以1分為例，主要是對(duì)人的眼睛、呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生輕微的影響，讓食用者感到不舒服。而最高分10分對(duì)人身體的危害是極其嚴(yán)重的，具有明顯得致癌特性，可以破壞人體的組織和器官，對(duì)遺傳基因也具有損壞性。根據(jù)專(zhuān)家的打分，10種常用農(nóng)藥污染物毒性結(jié)果如下：

表3 污染物的毒性量化打分結(jié)果

表4 污染物在環(huán)境中的富集量化打分結(jié)果

3 茶葉安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的建立

由于茶葉的污染物多達(dá)30多種，考慮到如果數(shù)學(xué)模型內(nèi)容多大就會(huì)增加計(jì)算的繁瑣量，在數(shù)據(jù)處理中也將造成模型的不穩(wěn)定性。所以在檢測(cè)中采用模糊數(shù)學(xué)理論對(duì)茶葉中的10類(lèi)污染物開(kāi)展安全評(píng)價(jià)，因?yàn)檫@部分污染物的影響較大，對(duì)于茶葉安全的危害也更為嚴(yán)重，所以以此作為研究的評(píng)價(jià)因子具有典型性。

3.1 評(píng)價(jià)因素集合

U=[茶葉污染物的加權(quán)污染指數(shù)；茶葉污染物的加權(quán)超標(biāo)率；污染物毒性；污染物在環(huán)境中的富集]。

3.2 評(píng)語(yǔ)集合

根據(jù)上述研究分析的結(jié)果表明，選擇10類(lèi)主要污染物作為研究對(duì)象。V=[敵敵畏、甲胺磷、百菌清、甲基立枯磷、狄氏劑、六六六、聯(lián)苯菊酯、銅、鉛、鎘]。

3.3 綜合評(píng)價(jià)矩陣

建立4個(gè)評(píng)價(jià)因素與10類(lèi)主要污染物之間的評(píng)價(jià)矩陣。

在綜合評(píng)價(jià)矩陣中rij代表研究對(duì)象各因子之間的分值，而i=1-4，用來(lái)表示評(píng)價(jià)因素，分別代表：污染指數(shù)(I)、超標(biāo)率(C)、污染物的毒性(D)、污染物中環(huán)境中的富集(E)。j=1-10，用來(lái)表示茶葉污染物中的10個(gè)影響因子，依次為敵敵畏、甲胺磷、百菌清、甲基立枯磷、狄氏劑、六六六、聯(lián)苯菊酯、銅、鉛、鎘。

3.4 模糊權(quán)重集合

按照4個(gè)因素所在綜合評(píng)價(jià)中所位于的層級(jí)大小，4個(gè)因素具有相同的權(quán)重 ，則有H=[H1、H2、H3、H4]=[0.25、0.25、0.25、0.25]。

3.5 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)上述公式對(duì)10個(gè)污染物因子建立綜合評(píng)價(jià)模型U，根據(jù)各層級(jí)4個(gè)因素在綜合評(píng)價(jià)模型中的量化分值，代入綜合評(píng)價(jià)模型，通過(guò)矩陣的計(jì)算，可以得出U矩陣之中10個(gè)因子Uj的量化數(shù)值，進(jìn)而獲得各污染物的影響結(jié)果。

由此得出綜合評(píng)價(jià)模型中各因素的量化分值，分別是敵敵畏3.25、甲胺磷4.75、百菌清4、甲基立枯磷3.75、狄氏劑5.75、六六六4.25、聯(lián)苯菊酯4.5、銅3、鉛6、鎘5。

3.6 安全評(píng)價(jià)報(bào)告

根據(jù)茶葉安全檢測(cè)的結(jié)果，得出關(guān)于茶葉污染物的強(qiáng)弱程度。按照污染強(qiáng)度大小，由高到低污染物依次排列如下：鉛6＞狄氏劑5.75＞鎘5＞甲胺磷4.75＞聯(lián)苯菊酯4.5＞六六六4.25＞百菌清4＞甲基立枯磷3.75＞敵敵畏3.25＞銅3。

4 結(jié)論

茶葉的品質(zhì)一直以來(lái)是茶產(chǎn)品所追求解決的課題。本文以模糊數(shù)學(xué)理論為依托，按照模糊綜合評(píng)價(jià)的研究方法評(píng)價(jià)茶葉的安全性，可以有效解決茶葉生產(chǎn)中遇到的質(zhì)量問(wèn)題，使很多復(fù)雜的安全能夠迎刃而解，對(duì)福建鐵觀音茶品有著良好的實(shí)踐價(jià)值。由于研究時(shí)間有限，還需要在今后更深入地研究污染物的來(lái)源，提出安全防控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，優(yōu)化生產(chǎn)中的各種程序，降低茶產(chǎn)品的污染物殘留量。下步，茶園要進(jìn)一步加大茶葉、土壤、水、溫度、濕度等各項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)力度，從茶樹(shù)生長(zhǎng)，到茶葉生產(chǎn)、加工、存儲(chǔ)、銷(xiāo)售等全過(guò)程加以干預(yù)，構(gòu)建出良好的茶葉安全綜合評(píng)價(jià)體系，制定良好的生產(chǎn)安全規(guī)范，加大對(duì)污染物含量的抽樣監(jiān)測(cè)，對(duì)茶葉的安全質(zhì)量進(jìn)行全面的分析控制，讓茶葉在適宜的溫度中成長(zhǎng)，降低發(fā)病的概率和可能，為我國(guó)茶葉走出國(guó)門(mén)、走向國(guó)外打下堅(jiān)實(shí)的質(zhì)量基礎(chǔ)。