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        基于改進(jìn)AHP法與模糊可變集理論的污染土壤修復(fù)技術(shù)遴選

        2022-10-13 06:39:48王俊智
        關(guān)鍵詞:級別特征值異位

        王俊智

        (上海亞新城市建設(shè)有限公司,上海 201900)

        場地土壤遭受污染,對后期土地開發(fā)利用以及人民健康將產(chǎn)生巨大影響。重金屬在土壤中遷移轉(zhuǎn)化,將對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染,并且對附近居民的身體健康造成影響。重金屬污染土壤的修復(fù)方法包括淋洗修復(fù)技術(shù)、固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)和植物修復(fù)技術(shù)。

        本文綜合考慮某項(xiàng)目污染土壤修復(fù)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、技術(shù)和社會因素,根據(jù)改進(jìn)的層次分析法(Analytic Hierarchy Proces,AHP),確定修復(fù)技術(shù)的成熟度、修復(fù)周期、修復(fù)目標(biāo)達(dá)成度、修復(fù)施工的費(fèi)用、修復(fù)過程中是否產(chǎn)生二次污染和對周邊人員安全和健康影響等指標(biāo)所占權(quán)重。針對重金屬鉛污染土壤,通過模糊可變集模型對異位土壤淋洗、異位固化/穩(wěn)定化和植物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行評價,最終,依據(jù)級別特征值確定選用哪種修復(fù)技術(shù)。

        1.基本理論

        1.1 模糊可變集理論

        1.1.1 基本原理

        根據(jù)模糊可變集理論可知∶

        則由式(2-26)和(2-28)可得到相對隸屬度:

        1.1.2 隸屬度模型

        圖1 M與區(qū)間[a, b],[c, d]的位置關(guān)系圖

        1.1.3 評價模型

        根據(jù)公式(5)和(6),計算得出評價指標(biāo)的相對隸屬度,從而可以計算模糊可變集的綜合相對隸屬度。

        公式(7)中:n為指標(biāo)數(shù);a代表優(yōu)化準(zhǔn)則參數(shù),p代表距離參數(shù),取值分別為1和2。

        將綜合相對隸屬度代入下式,得到級別特征值:

        1.2 改進(jìn)層次分析法

        層次分析法是一種靈活、實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法,可以定性和定量地處理復(fù)雜決策的問題。傳統(tǒng)的層次分析需要經(jīng)過一致性檢驗(yàn),并且計算復(fù)雜繁瑣,改進(jìn)的層次分析采用三標(biāo)度處理,相較于傳統(tǒng)方法,簡化了權(quán)重計算過程,準(zhǔn)確性也相對較高。

        首先,通過指標(biāo)之間的相互比較,依據(jù)重要程度建立判斷矩陣A:

        其中:aij=1表示i比j重要,aij=0表示i和j同樣重要,aij=-1表示j比i重要。

        A的最優(yōu)傳遞矩陣為R:

        R的判斷矩陣為D:

        單要素指標(biāo)權(quán)重計算:

        2.修復(fù)技術(shù)比選

        上海某地區(qū)工廠遺留地塊,經(jīng)過地塊土壤污染狀況初步調(diào)查和詳細(xì)調(diào)查,確定該地塊污染介質(zhì)為土壤,目標(biāo)污染物包含重金屬鉛。針對地塊重金屬鉛污染特征,就異位固化/穩(wěn)定化、異位土壤淋洗、植物修復(fù)技術(shù)等修復(fù)技術(shù)展開篩選,確定最適合該地塊的修復(fù)技術(shù)。

        2.1 異位土壤淋洗

        異位土壤淋洗技術(shù)是將污染土壤從污染區(qū)域清挖后,短駁至修復(fù)區(qū)域,通過篩分破碎,將大塊建筑垃圾篩出,采用淋洗劑對篩出的細(xì)粒土壤進(jìn)行處置,重金屬隨著淋洗劑從土壤中析出,并對淋洗液進(jìn)行處置,最后將修復(fù)合格的土壤進(jìn)行回填或運(yùn)至其他地點(diǎn)進(jìn)行填埋。

        2.2 異位固化/穩(wěn)定化

        重金屬固化/穩(wěn)定化技術(shù)分為穩(wěn)定化和固化兩種類型,固化在微觀上是通過物理作用,利用不透水或者低滲透性的固體材料將污染物包裹其中,降低污染物與溶液的接觸面積或接觸量,達(dá)到降低污染物遷移的目的;穩(wěn)定化是通過將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力降低、以及毒性更小的形式,達(dá)到無害化處理的目的。

        2.3 植物修復(fù)技術(shù)

        植物修復(fù)技術(shù)是通過天然及其根際微生的長代謝去除、轉(zhuǎn)化和固定土壤中的污染物,降低毒性或者移除、削減及穩(wěn)定污染物,從而達(dá)到修復(fù)的目的。重金屬以及特定的有機(jī)污染物可采用植物修復(fù)技術(shù)處理。

        3.修復(fù)技術(shù)遴選

        3.1 指標(biāo)遴選及權(quán)重

        修復(fù)技術(shù)須綜合考慮修復(fù)技術(shù)的成熟度、修復(fù)周期的長短、夫婦沐白哦達(dá)成情況、整體修復(fù)費(fèi)用、是否產(chǎn)生二次污染、以及周邊人員安全和健康影響。

        根據(jù)查閱相關(guān)資料以及專家打分,綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面因素,對3種修復(fù)技術(shù)在6個指標(biāo)中的表現(xiàn)進(jìn)行了量化評分,見表1,評分標(biāo)準(zhǔn)如下:1分表示該指標(biāo)程度低,2分表示較低、3分表示一般,4分表示較高,5分表示高。重金屬鉛污染土壤評價指標(biāo)如圖2所示。

        表1 3種修復(fù)技術(shù)影響因素

        圖2 重金屬鉛污染土壤評價指標(biāo)

        3.2 重金屬修復(fù)技術(shù)遴選

        評價因子x在實(shí)數(shù)軸上與 x0和 x1的位置關(guān)系,關(guān)系著相對差異度的計算,因此,確定c,a,M,b,d的參數(shù)值就顯得尤為重要。根據(jù)均值-均方差法,將各評價因子建立由4個等級組成的識別區(qū)間,并對參數(shù) 賦值,具體如下:

        利用公式(4),計算得到相對隸屬度,從而得到綜合相對隸屬度,根據(jù)公式(8),計算各修復(fù)技術(shù)的級別特征值,詳見表2。

        表2 級別特值

        一般情況下,參數(shù)a和p的取值分別為1和2,則異位淋洗、異位固化/穩(wěn)定化和植物修復(fù)的級別特征值分別為3.0771、2.9440和2.1988。結(jié)合評價指標(biāo)的評分,級別特征值越高,表示該項(xiàng)修復(fù)技術(shù)越具備優(yōu)勢,綜合考慮,該地塊建議采用異位淋洗技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。

        4.結(jié)論

        4.1 根據(jù)改性層次分析法,成熟度、修復(fù)周期、修復(fù)目標(biāo)達(dá)成度、修復(fù)費(fèi)用、二次污染和周邊人員安全和健康影響等影響因素的權(quán)重為ω=(0.1626,0.0835,0.3167,0.2889,0.1084,0.0399);

        4.2 針對重金屬鉛污染土壤的修復(fù),參數(shù)a和p的取值分別為1和2的條件下,模糊可變集評價結(jié)果表明,異位淋洗、異位固化/穩(wěn)定化和植物修復(fù)的級別特征值分別為3.0771、2.9440和2.1988。

        4.3 對評價指標(biāo)進(jìn)行定量化處理,評分越高,表征該項(xiàng)修復(fù)技術(shù)越具有優(yōu)勢,3項(xiàng)修復(fù)技術(shù)級別特征值順序?yàn)楫愇涣芟?、異位固?穩(wěn)定化和植物修復(fù),該地塊建議采用異位淋洗技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。

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