改进层次分析法在土壤重金属污染评价中的应用
--(孟宪林、郭威)
1、前言
土壤环境系统是一个受众多因素影响的开放系统，因而，土壤环境污染是由多 因子引起的，但由于每个因子影响的程度各不相同，致使土壤的综合环境质量不易明显评定，表现出模糊性。过去的土壤环境质量评价多采用指数评价方法，把这种模糊性用一种比较明确的界限加以区分，结论与实际情况存在一定的差异。彭再德应用模糊综合评法评价土壤中重金属的污染，较好地克服了这种不合理和不科学性。近年来，层次分析法用于环境科学工作者的极大兴趣。但是，笔者经研究发现一般层次分析法最后是按层次权值的最大值，即“最大原则”来进行分类，忽略比它小的上一级别的层次权值，完全不考虑层次权值的最大值，即“最大原值”来进行分类，忽略比它小的上一级别的层次权值，完全不考虑层次权值之间的关联性，因而导致分别率降低，评价结果出现不尽合理的现象。因而，本文对一般层次分析法在分类这一、环节上进行了修正，并用改进的层次分析法对文献中选取的土壤监测数据进行评价，同时与模糊综合评法以及一般层次分析法所得结果进行了比较，以探讨一种比较符合客观实际的评价方法。
2、方法原理简述
改进层次分析法与般层次分析法在建立层次结构模型、构造两两比较评断短阵、计算矩阵的最大特征根及其对应的特征向量等步骤基本相同，但在确定样本所属质量级别上有所不同。一般层次分析法是根据综合权重的最大权重所对应的级别作为样本所属的级别，即“最大原则”法；而改进层次分析法则是根据“大于原则”法恧入进层次分析法则是根据“大于其上一级别之和”的分类原则进行评定，即按下式进行评定。若某一向量中综合权值W满足为样本K对层次（质量级别）的综合权重则样本K所属级虽为J。
改进层次分析法的出发点在于；既然下（上）一级别的值域对上（下）一级的权重彼此都有贡献，本身就说明了综合权重之间具有关联性。
3举例分析
本文利用文献中的土壤重金属污染数据对于如何应用改进层次分析法进行土壤重金属污染评价给予说明。
3．1建立层次结构模型
将土壤环境质量作为层次分析的目标层（A），把评价因子CD HG CR CU ZN等作为层次分析的准则层（Bi）把土壤环境质量级别作业层次分析的方案层（C），由这三个层次建立了土壤环境质量层次结构模型。
3．2构造评断短阵，求出最大特根及其特征向量
在土壤环境质量这一目标（A）下，构造各准则层（BI）的相对得要性的两两比较评断矩阵（A-B）、特征根及特征向量。由于土壤环境系统的复杂性，目前国内外尚无统一的土壤环境质量评价标准，我国环保局标准处在组织制定一套我国土壤可见，评断矩阵（A-B）具有满意的一致性。
在（BI）准则下，构造各评价级别的相对重要性的两两比较评断矩阵（Bi-C），并求出最大特征根及特征向量。（Bi-C）评断矩阵的构造方法是用评价因子的浓度与其对应的各个土壤质量级虽的标准值的差值的倒数作为标度。据此计算得到评断矩重金属环境质量标准确性。本文所评断的地区为上海市近郊和郊县的农业土壤，所以选用土壤重金属元素的背景值和临界含量来确定评价标准，由此计算出的各样本的特征向量及最大特征。
3．3层次总排序
计算同一层次所有因素对于高层（目标层）相对重要性权重值称为总排序。其计算结果见表5，同时，根据综合权重值以及综合权重值上、下级别之间的相关性，分别进行了一般层次法评断和改进层次法评定，并将模糊综合评断结果一并列于表5中。
4结果与讨论
改进层次分析法评断结果同其它两种评价结果相比，大多数情况下，三种评价结果是一致的，表明该法应用于环境质量评价是可行的。
评断结果不一致的样本，按照层次分析法综合权重值最大表1表2可以看出：1样本监测的6个因子有4个因子的监测值超过1级标准，超标率为67%。这样的监测数据，仍将其划分为I级显然是不合理的。造成这一误断的原因主要是因为没有充分考虑综合权重之间具有的关联性。如用改进层次分析法对1#样本进行评断，因而按照改进评断法将样本1#样本评断为二级的结果更具合理性。
综上可以看出，改进层次分析法不但在大多数情形下与对比的两种方法评价结果相一致，而一还能克服其他两种方法出现的误断。因而，应用改进层次分析法对土壤重金属污染的评价不但可行，而且结果更为可信，更接近实际。
<中国国际环保网>
