基于模糊数学理论的茶叶安全风险评价研究

2016-09-19张新爱郑莉芳保定职业技术学院河北保定07000石家庄铁道大学四方学院河北石家庄053

福建茶叶 2016年9期

关键词：菊酯限量污染物

张新爱，郑莉芳（.保定职业技术学院，河北保定 07000；.石家庄铁道大学四方学院，河北石家庄 053）

基于模糊数学理论的茶叶安全风险评价研究

张新爱1，郑莉芳2
（1.保定职业技术学院，河北保定 071000；2.石家庄铁道大学四方学院，河北石家庄 051132）

以我国茶叶主产省之一的浙江为例，将模糊数学理论运用到茶叶的安全评价模型中，经过分析对比，验证了模型的可靠性和科学性，对茶叶安全风险评价机制研究具有一定的借鉴意义。

模糊数学；模糊综合评价模型；茶叶；安全风险评价

1　基于模糊综合评价法的风险评估技术

1.1风险评估方法分类

风险评估方法有德尔菲法、回归分析预测法、失效树法等。这些方法从实质上来说可分为三类：定性方法、定量方法、定性与定量相结合的方法。定性方法对数据的挖掘比较深入，结论比较全面和深刻，但受主观因素影响较大；定量分析使用直观数据评估结果，但分析过程可能存在误解；采用定性与定量相结合的方法结合了二者的优点，能够比较科学和客观地做出评价。

1.2模糊综合评价法

在风险评估中，评估对象往往具有不确定性，其中模糊性是常见的表现形式，模糊综合评价法则是针对评估对象的模糊性而进行的评价方法，它建立在模糊数学理论基础上，评价方式与人的模糊模式识别比较相似，评价的结果用程度来表达，比较适合解决单纯采用定性或定量方法难以定义的实际问题。

1.2.1模糊综合评价法基本理论

模糊综合评价法的基本理论是：在收集和采样评价因素的数据基础上，通过模糊集合变化，描述评价因素的模糊界限，构造模糊评价的模型，通过矩阵运算，最终确定评价等级，其关键是构造模糊矩阵。

1.2.2模糊综合评价法评价程序

安全风险评估中的评估对象复杂多变，影响因素也有轻重主次之分，所以我们应先确定评价因素所属的类别，按照类别先进行分层评价，然后进行综合评价［3］。主要的步骤如下：

1.2.2.1建立评价指标体系。评价指标体系要能真实地反映评价系统的性能，应遵循一致性、可测性、可比性、独立性、可行性等几个原则。

1.2.2.2确定评价因素集。根据评价体系的设计，确定一个一阶的评价因素矩阵U：

其中ui表示第i个评价因素，i=1，2，…，n。

1.2.2.3确定模糊权重集。根据评价因素对评价结果产生影响的重要程度，确定模糊权重集A：

模糊权重的确定一般方法有：统计实验法、分析推理法、专家测评法和层次分析法。式中ai表示第i个权重因子，i=1，2，…，n。

（4）确定评语集。评语集是评价结果的集合，一般根据实际需求确定，代表评价等级、分类等，公式如下：

其中vj表示第j个属性，j=1，2，…，m。

（5）建立综合评价矩阵。上文的单个评价因素ui可以建立单因素评价集为Ri：

它是V上的一个模糊子集，其中rij表示第i个因素的评价对于第j个属性的隶属度，由此可建立n个评价因素的综合评价矩阵R：

（6）计算综合评价结果。综合进行评价结果计算时，先从最底层开始评价，并将其视为上层单因素评价集，如此循环，直到产生最高评价。综合评价模型为：

其中“⊗”是模糊算子。经过多层模糊运算，最终得到模糊集B：

其中bj表示第j个评语的量化结果，j=1，2，…，m。

2　茶叶中主要污染物评价因子分析

茶叶中的污染物残留不但对人体的健康造成严重影响，也影响了我国的茶叶出口，经过抽样调查可知，茶叶中的污染物残留主要有重金属残留和农药残留［4］，下文对这两种主要的污染物进行分析，具体的实验分析方法和步骤不再进行赘述，主要对分析的结果进行介绍。

2.1重金属残留

重金属污染除了一部分来源于土壤和空气环境，大部分来源于生产和加工环节的金属器具和包装。本文以浙江主要茶产区为例，对样品中铜、铅、镉元素含量进行测定，分析重金属残留的变化情况，为安全风险模型的建立提供数据参考［5］。

2.1.1铜的含量

绿茶鲜叶样品检测出的铜含量范围在9.30～17.40 mg/kg，平均含量为12.26mg/kg，均符合国家无公害茶标准中的限量值要求，同时，所有绿茶鲜叶样品中铜的含量也低于农业部有机茶标准限量值。

炒制未包装样品中铜的含量范围在11.10～18.70 mg/kg，平均含量为15.02 mg/kg，均符合国家无公害茶标准中的限量值（≤60mg/kg）及农业部有机茶标准限量值。

包装上市样品中铜含量范围在13.30～19.30 mg/kg，平均含量为16.71 mg/kg，均符合国家无公害茶标准中的限量值（≤60mg/kg）及农业部有机茶标准限量值。

2.1.2铅的含量

鲜叶样品中铅的含量范围在痕量至2.70mg/kg，平均含量为1.41mg/kg，其中一个样品不符合无公害茶叶标准。

炒制未包装样品中铅含量范围在痕量至3.60mg/kg，平均含量为2.14mg/kg，其中有四个样品不符合国家标准，一个样品未检出铅。

包装上市样品中铅的含量范围在1.80～4.00mg/kg，平均含量为2.91mg/kg，其中有六个样品不符合国家标准。

2.1.3镉的含量

绿茶鲜叶样品中镉的含量范围在痕量至0.24mg/kg，其中四个样品未检出镉，所有样品检测结果均符合国家限量标准（≤0.3mg/kg）。

炒制未包装样品中镉的含量范围在痕量至0.48mg/kg，其中，有两个样品超过标准限量值，三个样品未检出镉。

包装上市样品中镉的含量范围在0.24～0.72mg/kg，其中，四个样品超过国家标准限量值，所有样品均有检出。

对统计结果进行分析可知：铜、铅和镉三种金属元素在大多数茶叶样品中均有检出，所以需要将这三种重金属列为监测对象，进行风险性评价。

2.2农药残留

农药残留是我国出口茶叶中经常出现的问题，还是以浙江茶叶主产区为例，通过对常用农药的残留量进行采样分析，筛选出重要的农药残留品种，为构建安全评价模型提供数据参考。

2.2.1有机磷

检测结果显示三个样品中同时检出两种农药存在，其余样品中未检出农药残留，其中一个样品中的敌敌畏含量按照中国、欧盟、德国、日本的限量标准全部微量超标。并且加工前后的三个样品有机磷含量变化不大，可见加工过程对敌敌畏含量的影响较小。一个样品中甲胺磷含量按照中国、欧盟、英国、德国的限量标准分别超标了6倍、5倍、5倍。加工后略有减少，可能是由于高温破坏甲胺磷所致。有三个样品检出乙酰甲胺磷，按照中国、欧盟、英国、德国的限量标准全部明显超标，超出标准值在数倍以上到数十倍之间［6］。

2.2.2有机氯与菊酯类

在全部8个样品中检出4种有机氯、3种菊酯类农药。分别是六六六、滴滴涕、狄氏剂、异狄氏剂、甲氰菊酯、氯氰菊酯和氰戊菊酯。六六六的检测结果按照中国、欧盟、日本的限量标准均不超标；如果按德国的限量标准则三个样品有不同程度的超标。在三个样品中检出滴滴涕，按照中国、欧盟、日本、英国、德国等各国限量标准值均不超标。在三个样品中检出狄氏剂，按照欧盟标准有一个样本超标。

2.2.3除虫菊酯类农药

样品中甲氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯均有检出，但氯氰菊酯无一超标，甲氰菊酯只有一个样品略超出欧盟的限量标准，氰戊菊酯按照不同国家的限量标准评判，有的样品超标，有的不超标。

3　基于模糊数学的茶叶安全风险评价模型构建

根据上文介绍的模糊综合评价模型和污染物的采样分析结果，进行安全风险评价模型的构建。

3.1评价指标体系的建立

按照上文介绍的评价指标体系设计原则，将检测出的33种污染物作为评价因子，以污染指数、超标率、污染物的毒性、污染物在环境中的富集、茶叶的消费量为评价因素［7］。

3.2茶叶污染物评价模型

根据模糊数学的模糊变换方法，对污染物因子集进行模糊变换，建立基于模糊数学的茶叶安全风险评价模型。

3.2.1评价因素集U：不考虑茶叶消费量的影响，确定4个评价因素：U=｛某类污染物加权污染指数；某类污染物加权超标率；污染物毒性；污染物在环境中的富集｝。

3.2.2评语集V：根据茶叶污染物调查结果确定33种污染物因子。

V=｛铜、铅、镉、敌敌畏、甲胺磷、乙酰甲胺磷、甲拌磷、氧化乐果、乙拌磷、乐果、甲基立枯磷、毒死蜱、马拉硫磷、杀螟硫磷、喹硫磷、六六六、滴滴涕、八氯二丙醚、百菌清、三氯杀螨醇、硫丹、氯苯嘧啶醇、哒螨灵、三氯杀螨砜、狄氏剂、异狄氏剂、联苯菊酯、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综合评价矩阵R：4个评价因素对于33种茶叶污染物因子的综合评价矩阵如下：