李賢良劉歡彭濤岳振峰王國民梁均

（1.重慶出入境檢驗檢疫局 重慶 400020；2.重慶師范大學地理與旅游學院；3.中國檢驗檢疫科學研究院；4.深圳出入境檢驗檢疫局；5.國家認監(jiān)委）

食品檢驗化學分析方法的環(huán)境安全兼容性評價指標體系構建

李賢良1劉歡2彭濤3岳振峰4王國民1梁均5

（1.重慶出入境檢驗檢疫局 重慶 400020；2.重慶師范大學地理與旅游學院；3.中國檢驗檢疫科學研究院；4.深圳出入境檢驗檢疫局；5.國家認監(jiān)委）

在參考現(xiàn)有系統(tǒng)評價方法研究的基礎上，遵循科學性、適用性、綜合性等原則，初步構建了食品檢驗化學分析方法的環(huán)境兼容性評價指標體系。該體系包括3個評價基準層指數(shù)和10個具體評價指標。評價基準層指數(shù)分別是化學試劑風險指數(shù)、試驗污染排放指數(shù)和試驗耗費指數(shù)。其中化學試劑風險指數(shù)包括毒性、腐蝕性、易燃性和放射性4項指標；試驗污染排放指數(shù)包括液體污染物排放、大氣污染物排放和固體廢棄物排放3項指標；試驗耗費指數(shù)包括儀器能耗、污染處理和試驗耗時3項指標。在構建評價指標體系的基礎上，采用李克特五級量表法和專家打分法確定評分等級標準，采用層次分析法確定評價指標權重，從而建立綜合評價模型。該評價指標體系能對食品檢驗化學分析方法的環(huán)境安全兼容性進行定量評價，可為食品檢驗相關標準和方法的改進與完善提供參考。

食品檢驗；化學分析方法；環(huán)境安全兼容性；評價指標體系

1 前言

近年來，食品質量與安全已經(jīng)成為國內外備受關注的公共安全問題?；瘜W分析方法是食品質量與安全檢測工作中常用的技術手段，食品理化檢驗方法標準正在不斷增加與完善［1］。目前，涉及食品檢測技術的標準中有一半以上是基于化學分析方法［2］，但在使用這些化學分析方法的過程中，不可避免地帶來一些安全、環(huán)境和能耗問題。因此，對食品檢驗化學分析方法進行環(huán)境兼容性評價，有助于科學制定和引導使用食品檢驗化學分析方法標準，從而降低食品化學分析試驗對人體的危害和環(huán)境的污染，減少碳排放，推動食品檢驗技術的健康發(fā)展。

目前國內外關于食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性評價體系的研究尚未見報道。本研究采用模糊層次分析法［3］、等標污染負荷法［4］等研究方法，以構建食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性評價體系為目標，從化學試劑風險指數(shù)、試驗污染排放指數(shù)、試驗耗費指數(shù)3個方面確定評價指標因子，提出食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性評價指標體系的基本框架，建立食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性評價體系的原則、指標、評價模型和評價方法等構成要素，以期為食品檢驗化學分析方法的環(huán)境兼容性評價提供理論支撐。

2 評價指標體系建立

2.1建立依據(jù)與原則

化學分析方法是測定食品中營養(yǎng)成分或有毒有害物質含量必不可缺的技術支撐手段，我國目前使用的食品理化檢驗標準主要包括GB、GB/T、SN/T、NY/T、QB/T等檢測標準。為實現(xiàn)某一指標的檢測，往往有數(shù)條試驗路線，使用不同的化學試劑和分析儀器，形成不同的化學分析方法標準。對食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性進行評價，不僅涉及檢測過程中使用的化學試劑種類、使用量，還包括試驗過程中產(chǎn)生的污染物排放以及試驗所產(chǎn)生的耗費，需找出能反映試驗過程和化學試劑對人體健康、實驗室安全和環(huán)境影響具有共性的評價因子指標，通過構建模型，對指標進行量化，建立評價體系。

食品檢驗化學分析方法的環(huán)境兼容性評價指標體系構建應該遵循客觀性、科學性、適用性、綜合性、概括性、定量性的原則。在對食品衛(wèi)生檢驗方法標準的內容、原則、方法充分認識研究的基礎上，考慮評價指標的可行性、通用性，從不同角度反映食品檢驗化學分析方法的環(huán)境兼容性，以便更準確、全面、科學地反映食品檢驗化學分析方法對人體健康、實驗室安全和環(huán)境的影響。

2.2指標體系構建

依據(jù)以上原則，確定食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性評價指標體系包括3個層次：總目標層（A）、評價基準層（Bi）和評價指標層（Ci）?？偰繕藢訛槭称窓z驗化學分析方法環(huán)境兼容性評價；評價基準層為化學試劑風險指數(shù)B1、試驗污染排放指數(shù)B2、試驗耗費指數(shù)B3等3個單因子指標；評價指標層包含10個評價指標。評價體系結構框架見圖1所示。

圖1　食品檢驗化學分析方法的環(huán)境兼容性評價指標體系結構框架圖

3 評價指標內涵及其評分標準

本研究采用李克特五級量表（Likert scale）對食品檢驗化學分析方法環(huán)境安全兼容性評價指標進行測量，評價分值（V）為1、2、3、4、5，分值越高表示在這一指標下化學檢驗方法的環(huán)境兼容性越差；參照相關國家標準及制度，將部分可量化因子的評分標準進行優(yōu)化和調整，使評分更具有科學性和適用性。對于不可量化因子則采用模糊評價的方法，本研究通過向食品化學檢驗領域專家、學者和該領域實驗室一線工作人員發(fā)放問卷的形式進行調查，并采用專家打分法［5-6］對各指標進行等級評價。綜合李克特五級量表法和專家打分法結果，得到體系指標層各具體評價指標的評分標準（見表1）。

表1　食品安全檢驗化學方法的環(huán)境兼容性評價指標的評分標準

3.1化學試劑風險指數(shù)

參照《危險廢物鑒別標準通則》（GB 5085.7-2007）［7］和《化學品分類和危險性公示通則》（GB 13690-2009）［8］，并結合食品檢驗化學分析方法的特點，選取化學試劑的毒性、腐蝕性、易燃性和放射性作為化學試劑風險指數(shù)評價指標層的評價因子。

3.1.1毒性

對于化學試劑的毒性評價，本研究主要對化學試劑的毒理學性質進行評價。為了對試劑毒性進行量化，借鑒“全球化學品統(tǒng)一分類和標簽制度”（Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals，GHS）中關于化學品急性毒性分級標準作為本評價體系中化學試劑的毒理學性質（表2）。參考有關GHS急性毒性分類研究［9-10］，對食品檢驗中使用的化學試劑進行毒性評價。本研究采用最大值法，將化學試驗中毒性最強的化學品的急性毒理學性質作為該化學方法的毒性分級依據(jù)。

表2　《全球化學品統(tǒng)一分類和標簽制度》關于化學品急性毒性分級標準

3.1.2腐蝕性

關于化學試劑的腐蝕性，在《危險廢物鑒別標準腐蝕性鑒別》（GB 5085.1-2007）［11］中沒有對腐蝕性制定明確的量化指標，但提供了具有腐蝕性的危險品廢物名錄。因此，若采用玻璃電極法測量試劑的pH值，則只在量化過程中考慮了化學試劑的酸堿度，忽略了試劑的氧化性、還原性等因素所帶來的影響。所以本研究采用模糊評價的方法對化學試劑的腐蝕性進行打分，即把食品檢驗化學分析方法中使用的化學試劑按照腐蝕性分類，分為無腐蝕性、弱腐蝕性、中等腐蝕性、較強腐蝕性和強腐蝕性5類，同時采用最大值法，將化學試驗中腐蝕性最強的化學品作為食品檢驗化學試驗腐蝕性評價量化的依據(jù)。最后，按照分類結果對試劑的腐蝕性進行量化。

3.1.3易燃性

對于化學試劑易燃性的分類，本研究在參考《危險廢物鑒別標準易燃性鑒別》（GB 5085.4-2007）［12］中對易燃易爆物品分類的基礎上，同時結合實驗室存儲和使用化學試劑的管理辦法，將食品檢驗所涉及的化學試劑分為5個等級：不燃試劑、易燃固體試劑和自燃及遇濕易燃試劑、易燃液體試劑、壓縮氣體和液化氣體試劑、易制爆試劑，并根據(jù)試劑的易燃性，對試劑的易燃性進行量化。依據(jù)最大值法，將化學試驗中易燃性最強的化學品作為量化食品檢驗化學試驗易燃性評價的依據(jù)。

3.1.4放射性

在實際檢驗中，有時可能會用到含有放射性核素物質的化學試劑。為了量化此類試劑在使用中對環(huán)境和人身體健康造成的影響，借鑒電離輻射防護和輻射源安全工作中常用的放射性核素的毒性分組理論［13，14］作為本研究的量化方法。分組依據(jù)《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB 18871-2002）［15］進行。為了方便統(tǒng)一量綱，本研究添加“無毒組”用來評價沒有放射性的化學試劑。同樣該指標也采用最大值法，將試驗中放射性核素毒性最大的試劑作為評價食品檢驗化學試驗放射性評價的量化依據(jù)。

3.2試驗污染排放指數(shù)

根據(jù)食品檢驗中產(chǎn)生的污染排放類型，可以將試驗污染物排放劃分為液體污染物排放、大氣污染物排放和固體廢棄物排放。

3.2.1液體污染物

本研究引入污染源評價中常用的等標污染負荷法，對實驗室液體污染物排放進行等標處理。液體污染物的評價標準值參考《地面水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）［16］，通過等標處理，對不同試驗的污染能力進行比較，進而達到對試驗產(chǎn)生液體污染物排放危害進行量化的目的。其原理如下：

（1）某污染物的等標污染負荷：

式中：Ci為液體污染物實測濃度值；|C0i|為污染物的評價標準值；Qi為污染物的廢液排放量；10-6為換算系數(shù)。

（2）某食品檢驗化學分析試驗的等標污染負荷：

式中：n為該食品檢驗化學分析試驗污染物的種類。

由于在試驗過程中，液態(tài)的試劑往往會伴隨著揮發(fā)。參考李玉瑛、李冰［17］的研究成果，在掌握試驗液態(tài)試劑使用總量的情況下，通過模擬試劑蒸發(fā)過程，估算出各液態(tài)試劑產(chǎn)生液態(tài)污染物的量，從而計算出此試驗的等標污染負荷。并運用自然斷點法將液體污染物等標污染負荷結果分為5個等級：Pn≤10%、10%＜Pn≤30%、30%＜Pn≤60%、60%＜Pn≤100%、Pn＞100%，進而對液體污染物排放進行評價分析，得到該試驗的液體污染物排放評價結果。

3.2.2氣體污染物

食品檢驗中的氣體污染物排放量主要為揮發(fā)性大氣污染物。根據(jù)李玉瑛、李冰［17］的研究成果，通過模擬揮發(fā)性試劑的揮發(fā)過程，估算出揮發(fā)性大氣污染物的排放量；而對于反應類氣體排放量的量化結果則通過反應方程式計算獲得。運用統(tǒng)計學方法結合模糊評價的方法，將化學試劑分為5個等級：0-5 mL為無排放、5-20 mL為極少排放、20-50 mL為少量排放、50-100 mL為較大排放、大于100 mL為大量排放，進而達到對試驗過程所產(chǎn)生的大氣污染物進行量化的目的。

3.2.3固體廢棄物

對于固體廢棄物排放評價，則參照《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標準》（GB 18599-2001）［18］中關于一般工業(yè)固體廢棄物種類的界定。結合食品檢驗化學分析過程中產(chǎn)生固體廢棄物多為混合著化學試劑樣品殘渣的特點，采用模糊評價的方式將食品檢驗化學分析試驗中所產(chǎn)生的固體廢棄物分為5個等級：可回收利用、一般工業(yè)固體廢物、第Ⅰ類一般工業(yè)固體廢物、第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物、含放射性物質的廢渣，對產(chǎn)生的固體廢棄物進行量化。

3.3試驗耗費指數(shù)

結合食品檢驗化學分析試驗的操作規(guī)程、檢驗檢疫項目調查和試驗工作質量檢查走訪調研，確定試驗耗費指數(shù)的評價指標層為儀器能耗、污染處理和試驗耗時。

儀器能耗因子的評價采用實地調查的方法，通過搜集食品檢驗化學分析試驗中所采用的各類儀器的物理能耗數(shù)據(jù)，為了避免與試驗耗時指數(shù)發(fā)生重復計算，采用最大功率統(tǒng)計的方法進行評價等級劃分，即將試驗過程中采用的儀器總功率排序，采用自然斷點法結合模糊評價的方法將試驗中儀器能耗分為5個等級：0-0.5 kW·h為很低、0.5-2 kW·h為低、2-5 kW·h為較高、5-10 kW·h為高、大于10 kW·h為很高。對于非電力驅動的儀器，如酒精噴燈等，則根據(jù)燃料消耗量，通過熱力學公式將非電能消耗功率轉化為電能消耗功率后再參與評價分級。

對于污染處理因子的評價則根據(jù)污染處理工藝的復雜程度進行分級評分［19］，同樣采用模糊評價的方法分將食品檢驗化學分析試驗中污染處理分為5個等級：較容易、容易、較難、難、很難。

試驗耗時是衡量試驗效率最直觀的指標。對于試驗耗時的評價采用走訪調查和統(tǒng)計的方法，計算得到不同種食品檢驗化學分析試驗的平均耗時，將各試驗的平均耗時從小到大排序，運用自然斷點法將試驗耗時劃分為5個等級。試驗耗時3 h之內為極短、3-8 h為短、8-24 h為較短、24-36 h為較長、大于36 h為很長。

4 評價指標權重確立

4.1評價指標權重確立方法

對于各個因子權重的確定，采用層次分析法，將各因子按支配關系組成有序的層次階梯結構，成對比較各因子的重要性，確定層次中各因子相對重要性的順序，得出各行因子與各列因子的相對重要值，構造一個判斷矩陣。求得該判斷矩陣的最大特征值和特征向量，利用最大特征值檢驗判斷矩陣的一致性是否滿足要求，如果滿足要求，則特征向量所對應的分量就是本行因子的權重。通過計算，得到的各層次因子權重均滿足一致性檢驗要求。

4.2評價指標權重結果

根據(jù)食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性評價指標體系構建的框架準則及食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性評價權重確定的方法，建立了食品檢驗化學分析方法的環(huán)境兼容性評價指標體系，并對總目標層A、評價基準層Bi和評價指標層Ci賦予相應的指標權重值，得到食品檢驗化學方法的環(huán)境兼容性評價指標體系及指標權重（表3）。

表3　食品安全檢驗化學方法的環(huán)境兼容性評價指標權重

4.3指標權重分析

從權重排序可得，評價基準層3項影響指標中，化學試劑風險指數(shù)B1的權重最大（WB1=0.603），說明化學試劑的理化性質是影響自然環(huán)境及人體健康的首要因素。試驗污染排放指數(shù)B2的權重次之（WB2=0.305），由于試驗污染物的類型及污染物理化性質復雜多樣，造成這些污染物在試驗過程中釋放到環(huán)境中，對環(huán)境和人體的危害可能是潛在和未知的。因此，對試驗污染物進行評價可以揭示污染物的理化性質及其危害，也有利于污染物的處理。試驗耗費指數(shù)B3在食品安全檢驗化學方法環(huán)境兼容性評價中權重值最?。╓B3=0.092），但如果忽視食品檢驗化學分析試驗的污染處理和能源消耗問題，最終也會加重環(huán)境污染和資源浪費。

在化學試劑風險指數(shù)B1的權重層中，毒性C1權重最大（WC1=0.436），易燃性C3的權重其次（WC2= 0.231），這表明化學試劑自身的理化性質對環(huán)境和人體潛在的危害更大，且試劑的安全性也得到試驗人員的重視。在試驗污染排放指數(shù)B2層中，液體污染物排放C5最大（WC5=0.505），大氣污染物排放C6最小（WC6=0.204），這與污染物處理的難易程度呈正相關。在試驗耗費指數(shù)B3層中，儀器能耗C8最大（WC8=0.445），試驗耗費C10其次（WC10=0.316），表明儀器消耗和試驗耗時是試驗耗費的主要因素，實驗室人員希望用更加節(jié)能高效的方法完成食品檢驗任務。這兩個因素決定著食品檢驗化學分析試驗資源消耗程度的大小。

5 綜合評價模型

食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性評價體系中的單項指標均從某一側反映食品檢驗化學分析方法對環(huán)境的影響，若綜合考慮食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性的情況，需構建食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性綜合評價模型?；诙嗄繕司€性加權函數(shù)法［20］，食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性綜合評價模型函數(shù)表達式如下：

式中：A為食品安全檢驗化學方法環(huán)境兼容性評價綜合分值；WBK為評價基準層中第k評價因子的權重；WCj為評價指標層中第j個評價因子指標的權重；Vj為j項評價因子指標的評價分值。本綜合評價模型滿分為100分，并劃分為5個評價等級：I級＜20，20≤II級＜40，40≤III級＜60，60≤IV級＜80，V級≥80。等級越高說明該食品檢驗化學分析方法的環(huán)境兼容性越差。

6 結論與討論

本研究針對食品檢驗化學分析方法的特點，初步構建了食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性評價指標體系，從總目標層、評價基準層和評價指標層3個層次選取富有代表性的10項指標，較全面客觀地反映了食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性的情況，采用李克特五級量表對評價指標進行標準化，以及用層次分析法為各指標賦予相應的權重。通過權重分析可知，評價基準層中，權重分配以化學試劑風險指數(shù)為重；評價指標層中，毒性在化學試劑風險指數(shù)中所占的權重最大，液體污染物排放在試驗污染排放指數(shù)中所占的權重最大，儀器能耗在試驗耗費指數(shù)中所占的權重最大。最后，本研究構建了食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性綜合評價模型，并設定了綜合評價等級標準，為食品檢驗化學分析方法環(huán)境兼容性評價與分級提供了科學的根據(jù)。

［1］孫長華，李妍，李東剛，等.我國食品理化檢驗標準體系發(fā)展趨勢分析［J］.化學工程師，2007，139（4）：42-45.

［2］王竹天，蘭真，魯杰，等.GB/T5009-2003《食品衛(wèi)生檢驗方法》理化部分簡介［J］.中國食品衛(wèi)生雜志，2005，17（3）：193-211.

［3］趙雪梅，孫建成，張娟，等.基于模糊層次分析法的檢驗檢疫工作評價［J］.檢驗檢疫學刊，2014，24（5）：21-24.

［4］王忠良，李春艷.等標污染負荷法和層次分析法在污染源評價中的比較——以七臺河市新興區(qū)焦化企業(yè)為例［J］.北方環(huán)境，2005，30（2）：87-90.

［5］鄔平，馬繼濤，李鑫，等.一種基于專家打分權重的迭代算法構建與應用［J］.昆明理工大學學報（自然科學版），2013，38（2）：107-110.

［6］李浠萌，王寒笑，王迪.北京市流通環(huán)節(jié)加工食品質量安全關鍵點風險評估［J］.食品安全導刊，2015，8：14-18.

［7］GB5085.7-2007危險廢物鑒別標準通則［S］.

［8］GB13690-2009化學品分類和危險性公示通則［S］.

［9］付知雨，盧玲，孫錦業(yè)，等.化學品GHS急性毒性分類探討［J］.毒理學雜志，2013，27（1）：34-37.

［10］SN/T 3083.2-2012全球化學品統(tǒng)一分類和標簽制度（GHS）第2部分：標簽和安全數(shù)據(jù)單的可理解性測試方法［S］.

［11］GB5085.1-2007危險廢物鑒別標準腐蝕性鑒別［S］.

［12］GB5085.4-2007危險廢物鑒別標準易燃性鑒別［S］.

［13］郭力生，葉常青，凃開成.放射性核素的毒性分組［J］.輻射防護，1985，5（1）：1-21.

［14］李瑋博，葉常青，李鈞，等.放射性核素的毒性重新分組［J］.輻射防護，1999，19（2）：114-126.

［15］GB18871-2002電離輻射防護與輻射源安全基本標準［S］.

［16］GB3838-2002地面水環(huán)境質量標準［S］.

［17］李玉瑛，李冰.影響石油污染物揮發(fā)行為的因素［J］.生態(tài)環(huán)境，2007，16（2）：327-331.

［18］GB18599-2001一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標準［S］.

［19］楊江紅.實驗室廢棄物處理方法探討［J］.廣東化工，2014，41（12）：161-163.

［20］李悅錚，李鵬升，黃丹.海島旅游資源評價體系構建研究［J］.資源科學，2013，35（2）：304-311.

Index System Construction of Environmental Safety Compatibility about Chemical Analysis Method for Food Inspection

Li Xianliang1，Liu Huan2，Peng Tao3，Yue Zhenfeng4，Wang Guomin1，Liang Jun5
（1.Chongqing Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Chongqing，400020；2.School of Geography and Tourism，Chongqing Normal University；3.Chinese Academy of Inspection and Quarantine；4.Shenzhen Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau；5.Certification and Accreditation Administration of the People's Republic of China）

Based on the study of reference to the existing system evaluation method，according to the principle of scientific，applicability and comprehensive and so on，this paper constructs the environmental safety compatibility evaluation index system of chemical analysis method of food inspection.The system consists of 3 evaluation criteria and 10 specific evaluation indexes.The 3 evaluation criteria are the risk index of chemical reagent，the experimental pollution discharge index and the test consumption index respectively.The chemical reagent risk index includes 4 indexes，they are toxicity，corrosive，flammable and radioactive respectively.The experimental pollution discharge index includes three indexes，including liquid pollutant discharge，air pollutant discharge and solid waste discharge.The test consumption index includes 3 indexes，including energy consumption，pollution treatment and testing time.On the basis of constructing the evaluation index system，the paper uses the method of Likert scale and the method of Delphi to determine the grading standard，and uses the analytic hierarchy process to determine the weight of the evaluation index，then establishes the comprehensive evaluation model.The evaluation index system can quantitatively evaluate the environmental safety compatibility of chemical analysis method of food inspection，which can provide reference for the improvement and perfection of the relevant standards andmethods for food inspection.

Food Inspection；Chemical Analysis Method；Environmental Safety Compatibility；Evaluation Index System

TS207.3

E-mail：cqciqlxl@163.com

國家質檢總局科技計劃項目（2014IK131）

2015-08-26