基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評價研究

申云鳳

摘要：在對生活垃圾污染治理效果進行評價時，若不能及時對污染治理狀態(tài)數(shù)據(jù)展開歸一化處理，會直接降低后續(xù)評價效果。為有效提升生活垃圾污染治理評價效果，提出基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評價研究。該方法基于傳感器獲取生活垃圾污染數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)整合建立污染數(shù)據(jù)集，并進行歸一化處理；再根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，結(jié)合問卷結(jié)果提取生活垃圾治理效果評價指標，構(gòu)建生活垃圾污染治理效果評價指標體系；結(jié)合FAHP方法獲取模型中各項評價指標的權(quán)值，完成生活垃圾污染治理效果評價。實驗結(jié)果表明，該方法評價精度和效率均得到提升。

關(guān)鍵詞：FAHP方法；生活垃圾；污染治理效果；評價研究

中圖分類號：X705 文獻標志碼：B

前言

生活垃圾如果沒有得到科學(xué)處理和管理，隨意堆放容易滋生大量污染物，導(dǎo)致附近土壤、空氣和地下水被嚴重污染，破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡，危害人類健康。而垃圾填埋和焚燒也會帶來資源浪費和環(huán)境污染。生活垃圾污染得到了積極治理，但由于量化評價結(jié)果的缺失，環(huán)境治理措施難以進行改進和優(yōu)化。因此開展有效的治理效果評價，成為當前環(huán)境治理部門亟待解決的問題之一。

文獻[3]方法確定待評價目標，并根據(jù)往年歷史數(shù)據(jù)提取相關(guān)評價指標，建立目標環(huán)境污染治理效果綜合評價模型，評價對象在污染治理過程中的實際治理效果，為后續(xù)深度治理提供有力依據(jù)。文獻[4]方法確定研究目標，獲取研究對象的污染評價指標，構(gòu)建污染控制評價模型，并評價研究對象的治污效果。文獻[5]方法使用小時指數(shù)平均算法以及雙重差分模型對歷史數(shù)據(jù)展開計算分析，確定研究對象污染高頻分時數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)值統(tǒng)計分析方法，獲取污染物主要分布規(guī)律，進而評定目標污染治理實際效果。

上述方法中由于未能在污染治理效果評價過程中，對獲取的污染數(shù)據(jù)實施歸一化處理，導(dǎo)致上述方法在污染治理效果評價時評價精度低。

針對上述方法在污染治理效果評價過程中存在的問題，提出基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評價研究。

1 構(gòu)建生活垃圾污染指標評價體系

開展生活垃圾污染治理效果評價前，需要對獲取的當前狀態(tài)下生活垃圾污染數(shù)據(jù)開展歸一化處理，獲取生活垃圾污染評價指標，構(gòu)建生活垃圾污染指標評價體系。

1.1 獲取污染評價指標

使用傳感器技術(shù)對生活垃圾污染區(qū)域的有害污染物濃度進行監(jiān)測。以此建立生活垃圾污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)集合，表述成Xi=（xi1，xi1，…，xim）形式，其中數(shù)據(jù)類型表述成i形式，數(shù)據(jù)總數(shù)量表述成m，集合中數(shù)據(jù)類型i中第m個數(shù)據(jù)記作xim形式。為有效消除評價指標獲取過程中數(shù)據(jù)量綱帶來的誤差影響，需要基于上述建立的污染數(shù)據(jù)集合，開展數(shù)據(jù)的歸一化處理，處理過程如式（1）所示：

式（1）中，歸一化后數(shù)據(jù)表述成x'im形式，污染數(shù)據(jù)集合中最大、最小值分別描述成ximmax、immin形式。

基于上述污染數(shù)據(jù)集合歸一化結(jié)果，對數(shù)據(jù)實施分類處理，結(jié)果表述成Gi=α*（1/x'im）形式，其中分類系數(shù)表述成α形式。采集第三方機構(gòu)數(shù)據(jù)中心50名生活垃圾污染治理領(lǐng)域?qū)＜谊P(guān)于生活垃圾污染治理評價調(diào)查問卷結(jié)果數(shù)據(jù)。按照上述方法融合數(shù)據(jù)分類結(jié)果和專家問卷結(jié)果數(shù)據(jù)獲得校園垃圾污染評價指標劃分為餐飲垃圾污染治理指標、紙類垃圾污染治理指標以及電子設(shè)備垃圾污染治理指標。

1.2 構(gòu)建污染治理評價指標體系

根據(jù)上述獲取的相關(guān)評價指標，將餐飲垃圾、紙類垃圾及電子設(shè)備垃圾三個環(huán)境污染指標進行細化，構(gòu)建生活垃圾污染治理效果評價指標體系。

生活垃圾污染治理效果評價指標體系被劃分成目標層、準則層以及子準則層3個部分。其中最高層為總目標，二、三層為污染治理效果指標層，其中第二層為準則層、三層為子準則層。子準則層是由上節(jié)劃分的餐飲垃圾、紙類垃圾及電子設(shè)備垃圾三個環(huán)境污染指標細化而來，包括食物殘渣總量、垃圾分類率、有害物質(zhì)含量、紙類垃圾總量、堆積腐敗有害物質(zhì)含量、紙張再生利用率、電子垃圾總量、分類處理比例、有害物質(zhì)含量以及廢棄元件回收率。由此完成生活垃圾污染指標評價體系構(gòu)建。后續(xù)將根據(jù)污染指標評價體系，確定指標的權(quán)重，實現(xiàn)污染治理效果評價。

2 基于FAHP的污染治理效果評價方法

2.1 制定評價標準

將上節(jié)構(gòu)建的生活垃圾污染治理效果評價指標體系中準則層的餐飲垃圾、紙類垃圾及電子設(shè)備垃圾三個環(huán)境污染治理評價指標集合設(shè)定成A={B1，B2，B3}形式，而子準則層指標集合設(shè)定成B1={G1，G2，G3}、B2={G4，G5，G6}、B3={G7，G8，G9，G10}、形式，以此制定垃圾污染治理指標評價標準，具體見表1。

2.2 治理效果評價

根據(jù)上述制定的評價標準，使用模糊層次分析法（FAHP）通過不同生活垃圾污染治理指標之間的兩兩比較建立模糊一致辨識矩陣，并由此確定不同評價指標的權(quán)重，完成治理效果評價。

基于模糊層次分析法治理效果評價過程如下：

（1）建立指標對比辨識矩陣：比較子準則層指標對上一層某準則的影響程度，確定該層級中各個指標對于固定準則的所占比重，根據(jù)影響程度對指標展開排序處理。

在比較過程中，通常是兩兩指標之間的比較，因此需要制定指標對比尺度，具體為：

尺度1：表示兩個指標對比時，二者具有相同的重要性。

尺度3：表示兩個指標對比時，其中一個比另一個更重要。

尺度5：表示兩個指標對比時，其中一個指標非常重要。

尺度7：表示兩個指標對比時，其中一個指標是非常非常重要的。

尺度9：表示兩個指標對比時，其中一個指標是極端重要的。

尺度2，4，6，8：用于進行相鄰指標辨識的中間值。

基于上述尺度，對準則層內(nèi)部指標以及子準則層指標實施重要程度辨識，獲取指標權(quán)重辨識矩陣，矩陣表述形式如式（2）所示：

式（2）中，污染治理指標Gi的辨識權(quán)重矩陣表述成R形式。

（2）評價模型一致性檢驗：完成矩陣建立后，設(shè)定污染指標矩陣的污染風險危害度權(quán)重最大特征根為Φmax，以此獲取矩陣特征值的污染風險權(quán)重為W，以此獲取矩陣的一致性檢測指標值，結(jié)果如式（3）所示：

式（3）中，比較的指標因子數(shù)量表述成n形式，一致性檢測指標描述成C，形式，隨機一致性系數(shù)表述成PI形式。最后綜合單層級的檢驗結(jié)果，完成評價指標的一致性檢測。

（3）確定權(quán)重：根據(jù)餐飲垃圾、紙類垃圾及電子設(shè)備垃圾等生活垃圾污染物的排放標準，設(shè)定式（3）中的污染效果評價模型一致性檢驗參數(shù)和權(quán)重計算結(jié)果見表2。

（4）最后，根據(jù)式（3）確定的污染風險權(quán)值構(gòu)成矩陣Wi以及評價矩陣Ri，并依據(jù)最大隸屬度原則，獲取待評價污染治理指標的模糊綜合評價結(jié)論ζ：

ζ=Wi×Ri 式（4）

結(jié)合表1建立的評價標準，對污染治理評價結(jié)果分數(shù)展開設(shè)定，其中好為5分（一級）、較好為4分（二級）、一般為3分（三級）、較差為2分（四級）、差為1分（五級），基于上述計算結(jié)果得出此次綜合評價得分3.97分，以此完成生活垃圾污染治理效果評價。

3 實驗

為了驗證上述污染治理評價方法的整體有效性，需要對此方法測試。將開展環(huán)境治理工作的某高校作為測試對象，該校在2022年6-7月份開展了環(huán)境工程專業(yè)研學(xué)活動，通過垃圾分類、凈化處理、循環(huán)再利用等方式對校內(nèi)生活垃圾污染進行治理。使用ModelHGM3510監(jiān)測并采集生活垃圾污染區(qū)域的有害氣體濃度，通過XCD-RTD/ADC將傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C或嵌入式系統(tǒng)中。通過騰訊問卷收集專家調(diào)查問卷結(jié)果數(shù)據(jù)。安裝并運行Python，對實驗數(shù)據(jù)進行預(yù)處理、歸一化處理和數(shù)據(jù)分析。使用Expert Choice構(gòu)建生活垃圾污染治理效果評價指標體系。在Expert Choice中，應(yīng)用模糊層次分析法（FAHP），確定各項指標的相對權(quán)重，并結(jié)合專家意見進行分析。

分別采用基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評價研究（所提方法）、煤礦塌陷區(qū)環(huán)境污染治理效果綜合評價研究——以兗州礦業(yè)東灘礦區(qū)為例（文獻[3]方法）、采用小時指數(shù)平均法和雙重差分模型探究環(huán)境污染治理效果（文獻[5]方法）開展污染治理效果評價研究，以此驗證上述方法的實際評價效果。

實驗結(jié)果分析，開展生活垃圾污染治理效果評價研究時，選取某城市A校區(qū)為測試目標，使用所提方法、文獻[3]方法以及文獻[5]方法開展生活垃圾污染治理效果綜合評價。以此檢測不同方法的實際評價效果。

（1）多環(huán)芳烴污染濃度監(jiān)測測試：根據(jù)第三方檢測機構(gòu)對該校污染情況的監(jiān)測報告，該校餐飲垃圾、紙類垃圾及電子設(shè)備垃圾等生活垃圾產(chǎn)生的主要有害污染物為多環(huán)芳烴。且多環(huán)芳烴污染物釋放后首先進入大氣中，然后以溶解態(tài)或帶有懸浮顆粒物的形式沉降到地表或水體中，因此多環(huán)芳烴污染物可以同時體現(xiàn)土地、水資源以及空氣三個環(huán)境污染治理效率，所以此次試驗將該校環(huán)境污染的主要治理目標多環(huán)芳烴污染濃度含量作為測試對象。使用上述3種方法采用PAH500 sc PAH（多環(huán)芳烴）檢測儀傳感器對目標學(xué)校生活垃圾場滲漏液中的多環(huán)芳烴濃度（含量）進行監(jiān)測。

三種方法的測試結(jié)果見圖1。

分析圖1可知，文獻[3]方法和文獻[5]方法檢測出的多環(huán)芳烴濃度與實際垃圾場多環(huán)芳烴濃度之間存在較大誤差，而所提方法在開展多環(huán)芳烴污染濃度檢測時，檢測結(jié)果與實際結(jié)果一致，這是因為文章方法對污染監(jiān)測數(shù)據(jù)實施了歸一化處理，所以該方法在污染治理效果評價時，能夠準確地檢測出完成污染治理后的污染物的污染濃度。隨著氣溫升高，垃圾堆積物產(chǎn)生腐敗發(fā)酵，多環(huán)芳烴污染物的產(chǎn)生速度提高，污染濃度逐漸升高。但在6-7月份后，污染濃度明顯下降，這與該校6-7月份開展生活垃圾污染治理的情況一致。

（2）評價時間測試：采用所提方法、文獻[3]方法以及文獻[5]方法開展生活垃圾污染治理效果綜合評價過程中，對不同方法的實際執(zhí)行時間展開測試，測試結(jié)果見表3。

分析表3可知，開展生活垃圾污染治理效果評價時，隨著待評價污染數(shù)據(jù)量的不斷增加，3種方法的評價時間都呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢。其中，文獻[3]方法在建立目標環(huán)境污染治理效果綜合評價模型過程中，由于模型建立過程過于復(fù)雜，所以該方法在污染治理效果評價時，評價時間略高于所提方法測試結(jié)果；文獻[5]方法在使用小時指數(shù)平均算法以及雙重差分模型對歷史數(shù)據(jù)展開計算分析，確定研究對象污染高頻分時數(shù)據(jù)過程中由于存在較大誤差，導(dǎo)致該方法在資料效果評價時，評價時間不理想；而所提方法由于在獲取污染指標前，及時對污染數(shù)據(jù)實施了預(yù)處理，提升了指標的提取精度，所以該方法在評價過程中評價時間短。

（3）實際評價效果測試：根據(jù)表1的垃圾污染治理指標評價標準將污染治理效果劃分成五個等級，使用所提方法、文獻[3]方法以及文獻[5]方法開展生活垃圾污染治理效果綜合評價，以此檢測不同方法在污染治理效果評價時的實際效果，結(jié)果見圖2。

分析圖2可知，開展生活垃圾污染治理效果評價過程中，所提方法能夠精準評價實際生活垃圾污染治理程度，而文獻[3]方法以及文獻[5]方法測試出垃圾治理程度評價結(jié)果與實際治理結(jié)果之間存在較大誤差。由此可知，開展生活垃圾污染治理效果評價時，所提方法評價效果好、精度高。由數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過治理后，該校的生活垃圾污染治理效果達到了二級以上，污染治理水平明顯提升。

4 結(jié)束語

隨著中國經(jīng)濟發(fā)展的不斷提升，人們?nèi)粘Ｉ钜驳玫搅撕艽蟮母纳疲刻煲矔a(chǎn)生大量的生活垃圾，從而造成大規(guī)模的環(huán)境污染，因此對生活垃圾實施治理勢在必行。為有效獲取生活垃圾污染治理效果，提出了一種基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評價研究方法。該方法對目標位置垃圾污染數(shù)據(jù)實施整合，通過數(shù)據(jù)歸一化結(jié)果，確定垃圾污染治理效果評價指標，建立污染治理效果評價模型；根據(jù)FAHP方法完成生活垃圾污染治理效果的精準評價。經(jīng)實驗得出結(jié)論，該方法能夠精確評價實際生活垃圾污染治理情況；通過對多環(huán)芳烴污染濃度進行監(jiān)測，檢測結(jié)果與實際數(shù)據(jù)一致，顯示了較高的準確性；在評價效率方面具備優(yōu)勢，評價時間較短。