基于改进AHP法与模糊可变集理论的污染土壤修复技术遴选

王俊智

（上海亚新城市建设有限公司，上海 201900）

场地土壤遭受污染，对后期土地开发利用以及人民健康将产生巨大影响。重金属在土壤中迁移转化，将对周边环境造成严重污染，并且对附近居民的身体健康造成影响。重金属污染土壤的修复方法包括淋洗修复技术、固化/稳定化修复技术和植物修复技术。

本文综合考虑某项目污染土壤修复的经济、环境、技术和社会因素，根据改进的层次分析法（Analytic Hierarchy Proces，AHP），确定修复技术的成熟度、修复周期、修复目标达成度、修复施工的费用、修复过程中是否产生二次污染和对周边人员安全和健康影响等指标所占权重。针对重金属铅污染土壤，通过模糊可变集模型对异位土壤淋洗、异位固化/稳定化和植物修复技术进行评价，最终，依据级别特征值确定选用哪种修复技术。

1.基本理论

1.1 模糊可变集理论

1.1.1 基本原理

根据模糊可变集理论可知∶

则由式（2-26）和（2-28）可得到相对隶属度：

1.1.2 隶属度模型

图1 M与区间[a， b]，[c， d]的位置关系图

1.1.3 评价模型

根据公式（5）和（6），计算得出评价指标的相对隶属度，从而可以计算模糊可变集的综合相对隶属度。

公式（7）中：n为指标数；a代表优化准则参数，p代表距离参数，取值分别为1和2。

将综合相对隶属度代入下式，得到级别特征值：

1.2 改进层次分析法

层次分析法是一种灵活、实用的多准则决策方法，可以定性和定量地处理复杂决策的问题。传统的层次分析需要经过一致性检验，并且计算复杂繁琐，改进的层次分析采用三标度处理，相较于传统方法，简化了权重计算过程，准确性也相对较高。

首先，通过指标之间的相互比较，依据重要程度建立判断矩阵A：

其中：aij=1表示i比j重要，aij=0表示i和j同样重要，aij=-1表示j比i重要。

A的最优传递矩阵为R：

R的判断矩阵为D：

单要素指标权重计算：

2.修复技术比选

上海某地区工厂遗留地块，经过地块土壤污染状况初步调查和详细调查，确定该地块污染介质为土壤，目标污染物包含重金属铅。针对地块重金属铅污染特征，就异位固化/稳定化、异位土壤淋洗、植物修复技术等修复技术展开筛选，确定最适合该地块的修复技术。

2.1 异位土壤淋洗

异位土壤淋洗技术是将污染土壤从污染区域清挖后，短驳至修复区域，通过筛分破碎，将大块建筑垃圾筛出，采用淋洗剂对筛出的细粒土壤进行处置，重金属随着淋洗剂从土壤中析出，并对淋洗液进行处置，最后将修复合格的土壤进行回填或运至其他地点进行填埋。

2.2 异位固化/稳定化

重金属固化/稳定化技术分为稳定化和固化两种类型，固化在微观上是通过物理作用，利用不透水或者低渗透性的固体材料将污染物包裹其中，降低污染物与溶液的接触面积或接触量，达到降低污染物迁移的目的；稳定化是通过将污染物转化为不易溶解、迁移能力降低、以及毒性更小的形式，达到无害化处理的目的。

2.3 植物修复技术

植物修复技术是通过天然及其根际微生的长代谢去除、转化和固定土壤中的污染物，降低毒性或者移除、削减及稳定污染物，从而达到修复的目的。重金属以及特定的有机污染物可采用植物修复技术处理。

3.修复技术遴选

3.1 指标遴选及权重

修复技术须综合考虑修复技术的成熟度、修复周期的长短、夫妇沐白哦达成情况、整体修复费用、是否产生二次污染、以及周边人员安全和健康影响。

根据查阅相关资料以及专家打分，综合考虑技术、经济、环境等方面因素，对3种修复技术在6个指标中的表现进行了量化评分，见表1，评分标准如下：1分表示该指标程度低，2分表示较低、3分表示一般，4分表示较高，5分表示高。重金属铅污染土壤评价指标如图2所示。

表1 3种修复技术影响因素

图2 重金属铅污染土壤评价指标

3.2 重金属修复技术遴选

评价因子x在实数轴上与 x0和 x1的位置关系，关系着相对差异度的计算，因此，确定c，a，M，b，d的参数值就显得尤为重要。根据均值-均方差法，将各评价因子建立由4个等级组成的识别区间，并对参数 赋值，具体如下：

利用公式（4），计算得到相对隶属度，从而得到综合相对隶属度，根据公式（8），计算各修复技术的级别特征值，详见表2。

表2 级别特值

一般情况下，参数a和p的取值分别为1和2，则异位淋洗、异位固化/稳定化和植物修复的级别特征值分别为3.0771、2.9440和2.1988。结合评价指标的评分，级别特征值越高，表示该项修复技术越具备优势，综合考虑，该地块建议采用异位淋洗技术进行修复。

4.结论

4.1 根据改性层次分析法，成熟度、修复周期、修复目标达成度、修复费用、二次污染和周边人员安全和健康影响等影响因素的权重为ω=（0.1626，0.0835，0.3167，0.2889，0.1084，0.0399）；

4.2 针对重金属铅污染土壤的修复，参数a和p的取值分别为1和2的条件下，模糊可变集评价结果表明，异位淋洗、异位固化/稳定化和植物修复的级别特征值分别为3.0771、2.9440和2.1988。

4.3 对评价指标进行定量化处理，评分越高，表征该项修复技术越具有优势，3项修复技术级别特征值顺序为异位淋洗、异位固化/稳定化和植物修复，该地块建议采用异位淋洗技术进行修复。