基于模糊數學理論的茶葉安全風險評價研究

張新愛，鄭莉芳（.保定職業技術學院，河北保定 07000；.石家莊鐵道大學四方學院，河北石家莊 053）

基于模糊數學理論的茶葉安全風險評價研究

張新愛1，鄭莉芳2
（1.保定職業技術學院，河北保定 071000；2.石家莊鐵道大學四方學院，河北石家莊 051132）

以我國茶葉主產省之一的浙江為例，將模糊數學理論運用到茶葉的安全評價模型中，經過分析對比，驗證了模型的可靠性和科學性，對茶葉安全風險評價機制研究具有一定的借鑒意義。

模糊數學；模糊綜合評價模型；茶葉；安全風險評價

1　基于模糊綜合評價法的風險評估技術

1.1風險評估方法分類

風險評估方法有德爾菲法、回歸分析預測法、失效樹法等。這些方法從實質上來說可分為三類：定性方法、定量方法、定性與定量相結合的方法。定性方法對數據的挖掘比較深入，結論比較全面和深刻，但受主觀因素影響較大；定量分析使用直觀數據評估結果，但分析過程可能存在誤解；采用定性與定量相結合的方法結合了二者的優點，能夠比較科學和客觀地做出評價。

1.2模糊綜合評價法

在風險評估中，評估對象往往具有不確定性，其中模糊性是常見的表現形式，模糊綜合評價法則是針對評估對象的模糊性而進行的評價方法，它建立在模糊數學理論基礎上，評價方式與人的模糊模式識別比較相似，評價的結果用程度來表達，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據基礎上，通過模糊集合變化，描述評價因素的模糊界限，構造模糊評價的模型，通過矩陣運算，最終確定評價等級，其關鍵是構造模糊矩陣。

1.2.2模糊綜合評價法評價程序

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

1.2.2.1建立評價指標體系。評價指標體系要能真實地反映評價系統的性能，應遵循一致性、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。根據評價體系的設計，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確定模糊權重集。根據評價因素對評價結果產生影響的重要程度，確定模糊權重集A：

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

（4）確定評語集。評語集是評價結果的集合，一般根據實際需求確定，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）計算綜合評價結果。綜合進行評價結果計算時，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，直到產生最高評價。綜合評價模型為：

其中“?”是模糊算子。經過多層模糊運算，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重影響，也影響了我國的茶葉出口，經過抽樣調查可知，茶葉中的污染物殘留主要有重金屬殘留和農藥殘留［4］，下文對這兩種主要的污染物進行分析，具體的實驗分析方法和步驟不再進行贅述，主要對分析的結果進行介紹。

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境，大部分來源于生產和加工環節的金屬器具和包裝。本文以浙江主要茶產區為例，對樣品中銅、鉛、鎘元素含量進行測定，分析重金屬殘留的變化情況，為安全風險模型的建立提供數據參考［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準中的限量值要求，同時，所有綠茶鮮葉樣品中銅的含量也低于農業部有機茶標準限量值。

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準中的限量值（≤60mg/kg）及農業部有機茶標準限量值。

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準中的限量值（≤60mg/kg）及農業部有機茶標準限量值。

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準。

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準，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準。

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，所有樣品檢測結果均符合國家限量標準（≤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，有兩個樣品超過標準限量值，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準限量值，所有樣品均有檢出。

對統計結果進行分析可知：銅、鉛和鎘三種金屬元素在大多數茶葉樣品中均有檢出，所以需要將這三種重金屬列為監測對象，進行風險性評價。

2.2農藥殘留

農藥殘留是我國出口茶葉中經常出現的問題，還是以浙江茶葉主產區為例，通過對常用農藥的殘留量進行采樣分析，篩選出重要的農藥殘留品種，為構建安全評價模型提供數據參考。

2.2.1有機磷

檢測結果顯示三個樣品中同時檢出兩種農藥存在，其余樣品中未檢出農藥殘留，其中一個樣品中的敵敵畏含量按照中國、歐盟、德國、日本的限量標準全部微量超標。并且加工前后的三個樣品有機磷含量變化不大，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、德國的限量標準分別超標了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、德國的限量標準全部明顯超標，超出標準值在數倍以上到數十倍之間［6］。

2.2.2有機氯與菊酯類

在全部8個樣品中檢出4種有機氯、3種菊酯類農藥。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。六六六的檢測結果按照中國、歐盟、日本的限量標準均不超標；如果按德國的限量標準則三個樣品有不同程度的超標。在三個樣品中檢出滴滴涕，按照中國、歐盟、日本、英國、德國等各國限量標準值均不超標。在三個樣品中檢出狄氏劑，按照歐盟標準有一個樣本超標。

2.2.3除蟲菊酯類農藥

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，甲氰菊酯只有一個樣品略超出歐盟的限量標準，氰戊菊酯按照不同國家的限量標準評判，有的樣品超標，有的不超標。

3　基于模糊數學的茶葉安全風險評價模型構建

根據上文介紹的模糊綜合評價模型和污染物的采樣分析結果，進行安全風險評價模型的構建。

3.1評價指標體系的建立

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

3.2茶葉污染物評價模型

根據模糊數學的模糊變換方法，對污染物因子集進行模糊變換，建立基于模糊數學的茶葉安全風險評價模型。

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=｛某類污染物加權污染指數；某類污染物加權超標率；污染物毒性；污染物在環境中的富集｝。

3.2.2評語集V：根據茶葉污染物調查結果確定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模糊權重集A：按式2，將4個評價因素對評定結果的影響定義為：

其中ai為單獨考慮因素ui對評價結果影響程度加權值。

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據量大、計算過程繁瑣，所以有必要將模型適當地縮小。由于部分污染物并未檢出，并且其對整體風險性評價結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，對上文的模型進行簡化。

3.3.1評價因素集U：

U=｛某類污染物加權污染指數；某類污染物加權超標率；污染物毒性；污染物在環境中的富集｝。

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表示評價因素權重值。

3.3.4模糊權重集A：

3.3.5綜合評價結果：將前文采樣的數據帶入矩陣模型，通過矩陣變換和運算后，得到評價影子的量化結果。

3.3.6評價報告：按隸屬度原則得出茶葉中14種被監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　結語

由于篇幅所限，評價結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險評價機制的逐步完善，我國的茶葉產業發展會越來越健康，在茶葉出口中遇到的不確定性風險會越來越少。

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

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

［3］方榮.原子吸收光譜法在衛生檢驗中的應用［M］.北京：北京大學出版社，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。