基于AHP層次分析法的九江市桶裝水銅綠假單胞菌污染的影響因素分析

傅志豐 周鶴 朱熠 許文蓓 張鴻

摘 要：桶裝水銅綠假單胞菌污染一直是困擾企業的一個重要問題，其直接影響人們的生命健康安全，在實際生產中引起污染的因素眾多，但引發九江市桶裝水銅綠假單胞菌污染的關鍵因素還不清楚。本文結合對不合格企業污染原因的調查，應用AHP層次分析法分析桶裝水銅綠假單胞菌的污染因素，確定各因素權重。結果表明，回收桶污染或清洗消毒不徹底、過濾設備失效和臭氧消毒不徹底是九江市桶裝水銅綠假單胞菌污染的3個關鍵因素，相關企業應予以重視，監管部門應加強監管以保障人們的飲水安全。

關鍵詞：桶裝水；銅綠假單胞菌；AHP層次分析法；權重

Abstract： The Pseudomonas aeruginosa pollution in barreled water has always been an important problem puzzling enterprises， because it affects people’s health directly. There are many factors causing Pseudomonas aeruginosa pollution， however， the key factors causing pollution remains unknown. Thus， this paper applies AHP method to analyze the pollution factors and to determine the weight of each factor based on the surveys of unqualified products enterprises. The results indicated that the pollution of packaging barrels or incomplete sterilization， the failure of the filtrating equipment and the failure of ozone disinfection are three key factors. The enterprises should pay attention， and the marketing supervision administration should also strengthen the supervision， and then to ensure people’s safety of drinking water.

Keywords： barreled water; Pseudomonas aeruginosa; analytic hierarchy process method; weight

銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa，PA）又稱綠膿桿菌，是一種重要的食源性條件致病菌。PA對人體危害性強，常引起術后傷口感染，由PA引起的感染病灶還可導致菌血癥和敗血癥[1]。

桶裝水是指經過現代工業技術加工的純凈水或礦泉水。近年來，桶裝水因其購買、飲用便捷的特點，受到大眾的歡迎。然而，桶裝水目前也存在眾多問題。相關資料顯示，2014年至2018年，在國家及省級市場監管部門共抽檢出的2 350批不合格桶裝水中，PA不合格占比達60.8%，因此PA污染是桶裝水最突出的質量安全問題，必須分析污染原因并進行控制。有關桶裝水受到PA污染的原因，目前發現的因素主要是水源污染[2]、生產過程控制不當[3]（儀器設備污染、臭氧殺菌工藝參數設置不當、過濾設備失效、蓄水池或管道污染等）、包裝材料[4]清洗不徹底、出廠檢驗把關不嚴及運輸儲藏控制不當等。本課題組前期通過水專項抽檢研究發現，九江市桶裝水PA污染嚴重，2017—2022年6年間抽檢107批桶裝飲用水，有43批樣品PA不合格，總不合格率為40.2%。但引發桶裝水PA污染的關鍵因素及各因素的權重還不清楚，亟待探索。

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是一種將系統分解為多個目標形成若干層次，再通過定性指標量化的方法計算指標權重，并排序，從而優化決策的方法。近年來AHP法在確定影響因素權重方面發揮著重要的作用。例如，王育男[5]通過AHP法確定引起發動機滑油污染故障的3個最主要因素依次是維護措施不落實、運輸保管過程不落實及維修手段落后。姜啟軍等[6]通過AHP法發現水產養殖主體是水產養殖業綠色發展的最主要影響因素。故本文應用該方法分析九江市桶裝水PA的污染因素，確定各因素權重，得出關鍵影響因素，為企業生產提供技術指導，為市場監管部門指出重點監管方向，進而保障人們的飲水安全。

1 AHP法模型的建立步驟

1.1 建立層次結構模型

通過對系統的綜合認識確定決策目標，將影響因素按照屬性不同分成若干級。一般情況下，一個層次模型分為目標層、準則層及決策方案層，其中目標層為要解決的問題，準則層為考慮的因素，決策方案層為決策時的備選方案。

1.2 構造判斷矩陣

在確定各層次因素權重時，為了使一系列成對因素重要性的定性比較量化，常采用構造兩兩比較矩陣的方法。即假設目標層A與下一層中的B1、B2、．．．．．Bn元素有聯系，兩兩比較B層所有元素對上層A的影響程度，并進行賦分，賦分方式采用SAATY等[7]提出的1～9標度法，具體標度及含義見表1。

1.3 一致性檢驗

對判斷矩陣進行一致性檢驗可評價模型的合理性。具體操作方法是根據矩陣運算求得最大特征值為λmax，λmax對應的特征向量就是準則層對應目標層的權重，將λmax值代入公式中計算CI值，其中CI為一致性指標，n為矩陣階數。CI=0表示有完全的一致性，CI越大，判斷矩陣不一致越嚴重。為衡量CI的大小，引入隨機一致性指標RI，其計算公式為，其中n（矩陣階數）與RI的關系見表2。

由于一致性偏離可能是由隨機原因造成的，因此引入檢驗系數CR，其計算公式為，通常如果CR＜0.1，則表明分析排序結果具有一致性，即權重分配是合理的，否則就不具有一致性。

1.4 層次總排序

總排序是所有因素對于目標層重要性的排序，具體計算方法是將同一層次單排序的結果逐級計算相對權重，最終得到決策方案層對目標層的權重，然后排序。

2 基于AHP法的九江市桶裝水PA污染因素的分析

2.1 建立層次結構模型

建立層次模型的目的是找出引起桶裝水PA污染的顯著性因素。本研究在深入九江市各桶裝水生產企業調查其產品PA不合格原因的基礎上，結合對一線技術人員、工程師及市場監管人員的走訪，了解水生產的關鍵控制點，按類別不同將模型分為3個層級。如圖1所示，目標層（A層）為桶裝水PA污染權重因素分析，準則層（B）和決策方案層（C）為引起桶裝水PA污染的一二級因素，其B層分為5個因子，C層分為11個因子。

2.2 構造判斷矩陣及一致性檢驗

根據圖1中遞階層次結構模型，構造判斷矩陣。其中判斷矩陣中各標度的確定主要是在對九江市各縣區不合格桶裝水生產企業污染原因調查的基礎上，根據熟悉水生產工藝技術及質量控制的企業技術人員、行業評審專家及市場監管人員的評估得出，具體構建過程如下。

2.2.1 目標層與準則層

目標層A與準則層B之間構造判斷矩陣A5×5，即

對矩陣進行四步運算，過程如下。

第一步：求出判斷矩陣每一列之和，并歸一化，得標準化矩陣A'。

第二步：將標準化矩陣各行相加，得到列向量，并歸一化得到特征向量W。

第三步：求λmax。其計算公式為，

[（AW）i表示向量AW的第i個分量[8]；Wi為標準化后權重的第i個分量；n為矩陣階數]，即λmax=0.592 3/（5×0.117）+0.240 6/（5×0.047）+2.123/（5×0.400）+0.492 3/（5×0.096）+1.769/（5×0.341）=5.161 0。

第四步：對矩陣一致性檢驗。根據1.3中公式，計算得CI=0.040 25，查表2得RI=1.12，根據公式計算CR=0.035 94＜0.1，說明矩陣通過了一致性檢驗，權重是可接受的。

2.2.2 準則層與決策方案層

①準則層B1與決策方案層C1、C2之間構造判斷矩陣，經特征根法求得λmax=2，特征向量，對B22進行一致性檢驗，根據公式求得CI=0，CR=0，表明判斷矩陣的一致性可接受。②準則層B2與子準則層C3、C4之間構造判斷矩陣，λmax=2，矩陣特征向量，CI=0，CR=0，說明判斷矩陣的一致性可接受。③準則層B3與子準則層C5、C6、C7、C8構造判斷矩陣，λmax=4.154，特征向量，CI=0.0513，查表2得RI=0.90，CR=0.057＜0.1，也通過一致性檢驗。④由于水源因素既是準則層又是決策方案層，因此未構造二級矩陣進行一致性檢驗。⑤準則層B5與子準則層構造判斷矩陣，矩陣λmax=2，特征向量，CI=0，CR=0，也通過了一致性檢驗。

2.3 層次總排序

通過計算決策方案層中引起九江市桶裝水PA污染的11個因素對目標層的權重進行排序，所得結果見表3。

2.4 評價模型的分析及建議

由2.2.1中A5×5對應的特征向量W可知，準則層引起九江市桶裝水PA污染的因素中權重值最高的為生產工藝技術參數，第2位是包裝用桶因素，所占權重值分別為0.400和0.341，權重值最小的為環境性因素，僅為0.047。

由表3可知，在決策方案層的11個二級指標中，回收桶污染或清洗消毒不徹底、臭氧消毒不徹底、過濾設備失效對目標層的相對權重最高，分別為0.298 4、0.217 2和0.122 8，其余各因素均小于10%，這說明三者是引起九江市桶裝水PA污染的關鍵因素，其中以回收桶污染問題尤為突出，這些問題也得到了企業的普遍認可，而成品水儲藏環境不適宜對目標的總權重僅為0.005 875，說明該因素在引起桶裝水PA污染中影響最弱。各污染因素權重分析結果可為九江市桶裝水PA污染整治提供理論依據。下一步工作應重點整治本研究權重高的問題。①針對回收桶污染或清洗消毒不徹底的問題，企業應嚴格按預清洗、洗滌劑清洗、消毒劑清洗、水沖洗、成品水沖洗等流程清洗消毒，要求配備相應清洗設備，不少于10個清洗消毒工位（含瀝干工藝），盡量采用機器清洗回收桶，適當增加回收桶的消毒和清洗時間，并且定期對回收桶進行更換。②企業應嚴格把控臭氧殺菌工藝，在保證溴酸鹽指標合格的基礎上，摸索符合本企業特點的最佳殺菌參數，并定期對臭氧發生器的運行狀態進行檢查，如發現異常立即進行檢修或更換。③針對過濾設備失效的問題，企業應定期對石英砂過濾器、活性炭過濾器、精密過濾器等設備的水體過濾效果進行監測和記錄，并對活性炭、石英砂、反滲透膜等耗材進行定期更換。

3 結論

AHP法結合實際情況以及專家的經驗判斷得出影響因素的權重。本研究應用該方法對九江市桶裝水PA的污染因素進行分析，得出回收桶污染或清洗消毒不徹底、臭氧消毒不徹底、過濾設備失效是引起桶裝水PA污染的關鍵因素，這為企業質量控制提供了科學依據，同時為市場監管部門指出了重點監管方向，進而促進九江市桶裝水質量水平的提升。

參考文獻

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[4]鐘菲菲.包裝飲用水銅綠假單胞菌的污染與預防[J].現代食品，2017（1）：88-90.

[5]王育男.基于層次分析的發動機滑油污染故障因素研究[J].四川兵工學報，2012，33（9）：126-128.

[6]姜啟軍，李學芳.基于AHP的水產養殖業綠色發展影響因素分析[J].海洋經濟，2021，11（6）：15-22.

[7]SAATY T L.The analytic hierarchy process[M].New York：McGraw-Hill，1980.

[8]汪治興，付欽偉，杜啟杰.基于德爾菲法的專利強度評估模型構建[J].企業科技與發展，2019，452（6）：132-133.