基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)研究

申云鳳

摘要：在對(duì)生活垃圾污染治理效果進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，若不能及時(shí)對(duì)污染治理狀態(tài)數(shù)據(jù)展開(kāi)歸一化處理，會(huì)直接降低后續(xù)評(píng)價(jià)效果。為有效提升生活垃圾污染治理評(píng)價(jià)效果，提出基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)研究。該方法基于傳感器獲取生活垃圾污染數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)整合建立污染數(shù)據(jù)集，并進(jìn)行歸一化處理；再根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，結(jié)合問(wèn)卷結(jié)果提取生活垃圾治理效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；結(jié)合FAHP方法獲取模型中各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值，完成生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)研究

中圖分類(lèi)號(hào)：X705 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

生活垃圾如果沒(méi)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(yán)重污染，破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡，危害人類(lèi)健康。而垃圾填埋和焚燒也會(huì)帶來(lái)資源浪費(fèi)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(píng)價(jià)結(jié)果的缺失，環(huán)境治理措施難以進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。因此開(kāi)展有效的治理效果評(píng)價(jià)，成為當(dāng)前環(huán)境治理部門(mén)亟待解決的問(wèn)題之一。

文獻(xiàn)[3]方法確定待評(píng)價(jià)目標(biāo)，并根據(jù)往年歷史數(shù)據(jù)提取相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立目標(biāo)環(huán)境污染治理效果綜合評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)對(duì)象在污染治理過(guò)程中的實(shí)際治理效果，為后續(xù)深度治理提供有力依據(jù)。文獻(xiàn)[4]方法確定研究目標(biāo)，獲取研究對(duì)象的污染評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建污染控制評(píng)價(jià)模型，并評(píng)價(jià)研究對(duì)象的治污效果。文獻(xiàn)[5]方法使用小時(shí)指數(shù)平均算法以及雙重差分模型對(duì)歷史數(shù)據(jù)展開(kāi)計(jì)算分析，確定研究對(duì)象污染高頻分時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)值統(tǒng)計(jì)分析方法，獲取污染物主要分布規(guī)律，進(jìn)而評(píng)定目標(biāo)污染治理實(shí)際效果。

上述方法中由于未能在污染治理效果評(píng)價(jià)過(guò)程中，對(duì)獲取的污染數(shù)據(jù)實(shí)施歸一化處理，導(dǎo)致上述方法在污染治理效果評(píng)價(jià)時(shí)評(píng)價(jià)精度低。

針對(duì)上述方法在污染治理效果評(píng)價(jià)過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)研究。

1 構(gòu)建生活垃圾污染指標(biāo)評(píng)價(jià)體系

開(kāi)展生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)前，需要對(duì)獲取的當(dāng)前狀態(tài)下生活垃圾污染數(shù)據(jù)開(kāi)展歸一化處理，獲取生活垃圾污染評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建生活垃圾污染指標(biāo)評(píng)價(jià)體系。

1.1 獲取污染評(píng)價(jià)指標(biāo)

使用傳感器技術(shù)對(duì)生活垃圾污染區(qū)域的有害污染物濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。以此建立生活垃圾污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集合，表述成Xi=（xi1，xi1，…，xim）形式，其中數(shù)據(jù)類(lèi)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(lèi)型i中第m個(gè)數(shù)據(jù)記作xim形式。為有效消除評(píng)價(jià)指標(biāo)獲取過(guò)程中數(shù)據(jù)量綱帶來(lái)的誤差影響，需要基于上述建立的污染數(shù)據(jù)集合，開(kāi)展數(shù)據(jù)的歸一化處理，處理過(guò)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(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施分類(lèi)處理，結(jié)果表述成Gi=α*（1/x'im）形式，其中分類(lèi)系數(shù)表述成α形式。采集第三方機(jī)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(píng)價(jià)調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果數(shù)據(jù)。按照上述方法融合數(shù)據(jù)分類(lèi)結(jié)果和專(zhuān)家問(wèn)卷結(jié)果數(shù)據(jù)獲得校園垃圾污染評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為餐飲垃圾污染治理指標(biāo)、紙類(lèi)垃圾污染治理指標(biāo)以及電子設(shè)備垃圾污染治理指標(biāo)。

1.2 構(gòu)建污染治理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)上述獲取的相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)，將餐飲垃圾、紙類(lèi)垃圾及電子設(shè)備垃圾三個(gè)環(huán)境污染指標(biāo)進(jìn)行細(xì)化，構(gòu)建生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系被劃分成目標(biāo)層、準(zhǔn)則層以及子準(zhǔn)則層3個(gè)部分。其中最高層為總目標(biāo)，二、三層為污染治理效果指標(biāo)層，其中第二層為準(zhǔn)則層、三層為子準(zhǔn)則層。子準(zhǔn)則層是由上節(jié)劃分的餐飲垃圾、紙類(lèi)垃圾及電子設(shè)備垃圾三個(gè)環(huán)境污染指標(biāo)細(xì)化而來(lái)，包括食物殘?jiān)偭俊⒗诸?lèi)率、有害物質(zhì)含量、紙類(lèi)垃圾總量、堆積腐敗有害物質(zhì)含量、紙張?jiān)偕寐省㈦娮永偭俊⒎诸?lèi)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(biāo)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建。后續(xù)將根據(jù)污染指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，確定指標(biāo)的權(quán)重，實(shí)現(xiàn)污染治理效果評(píng)價(jià)。

2 基于FAHP的污染治理效果評(píng)價(jià)方法

2.1 制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

將上節(jié)構(gòu)建的生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中準(zhǔn)則層的餐飲垃圾、紙類(lèi)垃圾及電子設(shè)備垃圾三個(gè)環(huán)境污染治理評(píng)價(jià)指標(biāo)集合設(shè)定成A={B1，B2，B3}形式，而子準(zhǔn)則層指標(biāo)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(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，具體見(jiàn)表1。

2.2 治理效果評(píng)價(jià)

根據(jù)上述制定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，使用模糊層次分析法（FAHP）通過(guò)不同生活垃圾污染治理指標(biāo)之間的兩兩比較建立模糊一致辨識(shí)矩陣，并由此確定不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，完成治理效果評(píng)價(jià)。

基于模糊層次分析法治理效果評(píng)價(jià)過(guò)程如下：

（1）建立指標(biāo)對(duì)比辨識(shí)矩陣：比較子準(zhǔn)則層指標(biāo)對(duì)上一層某準(zhǔn)則的影響程度，確定該層級(jí)中各個(gè)指標(biāo)對(duì)于固定準(zhǔn)則的所占比重，根據(jù)影響程度對(duì)指標(biāo)展開(kāi)排序處理。

在比較過(guò)程中，通常是兩兩指標(biāo)之間的比較，因此需要制定指標(biāo)對(duì)比尺度，具體為：

尺度1：表示兩個(gè)指標(biāo)對(duì)比時(shí)，二者具有相同的重要性。

尺度3：表示兩個(gè)指標(biāo)對(duì)比時(shí)，其中一個(gè)比另一個(gè)更重要。

尺度5：表示兩個(gè)指標(biāo)對(duì)比時(shí)，其中一個(gè)指標(biāo)非常重要。

尺度7：表示兩個(gè)指標(biāo)對(duì)比時(shí)，其中一個(gè)指標(biāo)是非常非常重要的。

尺度9：表示兩個(gè)指標(biāo)對(duì)比時(shí)，其中一個(gè)指標(biāo)是極端重要的。

尺度2，4，6，8：用于進(jìn)行相鄰指標(biāo)辨識(shí)的中間值。

基于上述尺度，對(duì)準(zhǔn)則層內(nèi)部指標(biāo)以及子準(zhǔn)則層指標(biāo)實(shí)施重要程度辨識(shí)，獲取指標(biāo)權(quán)重辨識(shí)矩陣，矩陣表述形式如式（2）所示：

式（2）中，污染治理指標(biāo)Gi的辨識(shí)權(quán)重矩陣表述成R形式。

（2）評(píng)價(jià)模型一致性檢驗(yàn)：完成矩陣建立后，設(shè)定污染指標(biāo)矩陣的污染風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)權(quán)重為W，以此獲取矩陣的一致性檢測(cè)指標(biāo)值，結(jié)果如式（3）所示：

式（3）中，比較的指標(biāo)因子數(shù)量表述成n形式，一致性檢測(cè)指標(biāo)描述成C，形式，隨機(jī)一致性系數(shù)表述成PI形式。最后綜合單層級(jí)的檢驗(yàn)結(jié)果，完成評(píng)價(jià)指標(biāo)的一致性檢測(cè)。

（3）確定權(quán)重：根據(jù)餐飲垃圾、紙類(lèi)垃圾及電子設(shè)備垃圾等生活垃圾污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定式（3）中的污染效果評(píng)價(jià)模型一致性檢驗(yàn)參數(shù)和權(quán)重計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

（4）最后，根據(jù)式（3）確定的污染風(fēng)險(xiǎn)權(quán)值構(gòu)成矩陣Wi以及評(píng)價(jià)矩陣Ri，并依據(jù)最大隸屬度原則，獲取待評(píng)價(jià)污染治理指標(biāo)的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)論ζ：

ζ=Wi×Ri 式（4）

結(jié)合表1建立的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)污染治理評(píng)價(jià)結(jié)果分?jǐn)?shù)展開(kāi)設(shè)定，其中好為5分（一級(jí)）、較好為4分（二級(jí)）、一般為3分（三級(jí)）、較差為2分（四級(jí)）、差為1分（五級(jí)），基于上述計(jì)算結(jié)果得出此次綜合評(píng)價(jià)得分3.97分，以此完成生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)。

3 實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證上述污染治理評(píng)價(jià)方法的整體有效性，需要對(duì)此方法測(cè)試。將開(kāi)展環(huán)境治理工作的某高校作為測(cè)試對(duì)象，該校在2022年6-7月份開(kāi)展了環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)研學(xué)活動(dòng)，通過(guò)垃圾分類(lèi)、凈化處理、循環(huán)再利用等方式對(duì)校內(nèi)生活垃圾污染進(jìn)行治理。使用ModelHGM3510監(jiān)測(cè)并采集生活垃圾污染區(qū)域的有害氣體濃度，通過(guò)XCD-RTD/ADC將傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)中。通過(guò)騰訊問(wèn)卷收集專(zhuān)家調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果數(shù)據(jù)。安裝并運(yùn)行Python，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在Expert Choice中，應(yīng)用模糊層次分析法（FAHP），確定各項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重，并結(jié)合專(zhuān)家意見(jiàn)進(jìn)行分析。

分別采用基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)研究（所提方法）、煤礦塌陷區(qū)環(huán)境污染治理效果綜合評(píng)價(jià)研究——以兗州礦業(yè)東灘礦區(qū)為例（文獻(xiàn)[3]方法）、采用小時(shí)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(xiàn)[5]方法）開(kāi)展污染治理效果評(píng)價(jià)研究，以此驗(yàn)證上述方法的實(shí)際評(píng)價(jià)效果。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，開(kāi)展生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)研究時(shí)，選取某城市A校區(qū)為測(cè)試目標(biāo)，使用所提方法、文獻(xiàn)[3]方法以及文獻(xiàn)[5]方法開(kāi)展生活垃圾污染治理效果綜合評(píng)價(jià)。以此檢測(cè)不同方法的實(shí)際評(píng)價(jià)效果。

（1）多環(huán)芳烴污染濃度監(jiān)測(cè)測(cè)試：根據(jù)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)該校污染情況的監(jiān)測(cè)報(bào)告，該校餐飲垃圾、紙類(lèi)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(jìn)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(shí)體現(xiàn)土地、水資源以及空氣三個(gè)環(huán)境污染治理效率，所以此次試驗(yàn)將該校環(huán)境污染的主要治理目標(biāo)多環(huán)芳烴污染濃度含量作為測(cè)試對(duì)象。使用上述3種方法采用PAH500 sc PAH（多環(huán)芳烴）檢測(cè)儀傳感器對(duì)目標(biāo)學(xué)校生活垃圾場(chǎng)滲漏液中的多環(huán)芳烴濃度（含量）進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

三種方法的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1。

分析圖1可知，文獻(xiàn)[3]方法和文獻(xiàn)[5]方法檢測(cè)出的多環(huán)芳烴濃度與實(shí)際垃圾場(chǎng)多環(huán)芳烴濃度之間存在較大誤差，而所提方法在開(kāi)展多環(huán)芳烴污染濃度檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果一致，這是因?yàn)槲恼路椒▽?duì)污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施了歸一化處理，所以該方法在污染治理效果評(píng)價(jià)時(shí)，能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)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(kāi)展生活垃圾污染治理的情況一致。

（2）評(píng)價(jià)時(shí)間測(cè)試：采用所提方法、文獻(xiàn)[3]方法以及文獻(xiàn)[5]方法開(kāi)展生活垃圾污染治理效果綜合評(píng)價(jià)過(guò)程中，對(duì)不同方法的實(shí)際執(zhí)行時(shí)間展開(kāi)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

分析表3可知，開(kāi)展生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)時(shí)，隨著待評(píng)價(jià)污染數(shù)據(jù)量的不斷增加，3種方法的評(píng)價(jià)時(shí)間都呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢(shì)。其中，文獻(xiàn)[3]方法在建立目標(biāo)環(huán)境污染治理效果綜合評(píng)價(jià)模型過(guò)程中，由于模型建立過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，所以該方法在污染治理效果評(píng)價(jià)時(shí)，評(píng)價(jià)時(shí)間略高于所提方法測(cè)試結(jié)果；文獻(xiàn)[5]方法在使用小時(shí)指數(shù)平均算法以及雙重差分模型對(duì)歷史數(shù)據(jù)展開(kāi)計(jì)算分析，確定研究對(duì)象污染高頻分時(shí)數(shù)據(jù)過(guò)程中由于存在較大誤差，導(dǎo)致該方法在資料效果評(píng)價(jià)時(shí)，評(píng)價(jià)時(shí)間不理想；而所提方法由于在獲取污染指標(biāo)前，及時(shí)對(duì)污染數(shù)據(jù)實(shí)施了預(yù)處理，提升了指標(biāo)的提取精度，所以該方法在評(píng)價(jià)過(guò)程中評(píng)價(jià)時(shí)間短。

（3）實(shí)際評(píng)價(jià)效果測(cè)試：根據(jù)表1的垃圾污染治理指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將污染治理效果劃分成五個(gè)等級(jí)，使用所提方法、文獻(xiàn)[3]方法以及文獻(xiàn)[5]方法開(kāi)展生活垃圾污染治理效果綜合評(píng)價(jià)，以此檢測(cè)不同方法在污染治理效果評(píng)價(jià)時(shí)的實(shí)際效果，結(jié)果見(jiàn)圖2。

分析圖2可知，開(kāi)展生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)過(guò)程中，所提方法能夠精準(zhǔn)評(píng)價(jià)實(shí)際生活垃圾污染治理程度，而文獻(xiàn)[3]方法以及文獻(xiàn)[5]方法測(cè)試出垃圾治理程度評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際治理結(jié)果之間存在較大誤差。由此可知，開(kāi)展生活垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)時(shí)，所提方法評(píng)價(jià)效果好、精度高。由數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過(guò)治理后，該校的生活垃圾污染治理效果達(dá)到了二級(jí)以上，污染治理水平明顯提升。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)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?huì)產(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(duì)生活垃圾實(shí)施治理勢(shì)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(píng)價(jià)研究方法。該方法對(duì)目標(biāo)位置垃圾污染數(shù)據(jù)實(shí)施整合，通過(guò)數(shù)據(jù)歸一化結(jié)果，確定垃圾污染治理效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立污染治理效果評(píng)價(jià)模型；根據(jù)FAHP方法完成生活垃圾污染治理效果的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，該方法能夠精確評(píng)價(jià)實(shí)際生活垃圾污染治理情況；通過(guò)對(duì)多環(huán)芳烴污染濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)一致，顯示了較高的準(zhǔn)確性；在評(píng)價(jià)效率方面具備優(yōu)勢(shì)，評(píng)價(jià)時(shí)間較短。