基于模糊数学的茶叶安全风险评价研究

李 鹤

（辽阳职业技术学院，辽宁辽阳 111000）

引 言

当前，全世界有超过50多个国家产茶，有超过160个国家和地区居民有日常饮茶的习惯。我国作为世界上主要产茶大国，茶叶产量逐年持续攀升，2019年茶叶产量更是达到了265万吨，茶叶总产量、消费总量多年稳居世界首位。特别是我国加大对外贸易力度，与世界各国贸易往来日趋频繁，中国茶叶出口贸易获得空前的发展。2019年，我国茶叶出口额创历史新高。据中国海关数据显示，2019年茶叶出口量总计达到36.66万吨，出口额累计达到20.20亿美元。茶叶已经成为我国对外贸易的主要大宗商品，在国民经济发展中具有着极其重要的特殊地位。

表1 2019年我国茶叶出口量及出口额统计表 （单位：万吨、亿美元）

由于茶叶在其生长的过程中会受到外部病菌的影响，为防止茶树产生病虫害。茶农会对茶树进行喷洒农药，以降低茶树发病的概率。但由于农药残留物在茶叶的生产过程中长期并存，短时间内不易挥发或分解，这些污染源也将造成茶叶表面留存农药或金属含量的超标，通过从口腔饮入，极容易对人体造成伤害。如何保证茶叶对外贸易的竞争性优势，提高我国茶叶的产品质量和安全水平，积极应对外国西方势力的绿色产品技术贸易壁垒，成为摆在我们面前的一道现实难题。虽然近年来，我国不断加强食品安全监管，加大茶叶质量的安全管理，加强对茶叶残留药物的质量检测，以此保证茶叶的质量和安全性，但是茶叶农药残留问题依然存在，部分地区茶叶质量得不到保障。基于上述考虑，本文采取模糊数学理论，对茶叶安全风险评价方面进行研究，从科学的角度客观真实的反映出茶叶的品质状况。

1 模糊数学相关理论基础

1.1 模糊数学理论

数学是我们日常生活的重要组成部分，利用数学思想可有效解决生产生活中遇到的各类难题，尤其是借助模糊数学理论能够将复杂的问题简单化，抽象的事物逻辑化，更方便解决复杂的安全问题。模糊数学是围绕现实社会之中无法预测的信息或非常模糊问题开展的一种教学研究，能够界定模糊范围的边界，在人工智能、大数据等领域有着非常广泛的应用。在其不断发展的历程之中，模糊数学理论逐渐向其他学科领域拓展，可有效对环境问题进行评价，包括对水质的评价、大气污染的评价、土壤污染的评价，为现实研究提供有力的科学理论依据。

1.2 模糊综合评价法

模糊数学在不断的发展历程中逐渐衍生出其他研究方法。模糊综合评价法就是其中之一，可把定性评价转化为定量评价，对评价的对象开展有效描述，是一类专门预测事物评价的方法。该方法具有结果明确、系统性强等特点，可有效解决模糊难题，量化评价因子，在非确定性问题的研究中具有广泛的应用。模糊综合评价法通过采取多层的复合运算方式，构建模糊评价矩阵，通过对各影响因子进行分析，界定模糊界线，由此确定研究对象的所属等级。模糊综合评价法的难点是，如何寻找到有效的方式，建立出模糊评价数学模型是研究的关键。

1.3 评价指标体系的建设

评价的指标必须要客观公正的反映整体研究对象的性能，需要遵循以下四个原则：一是要保持一致性。评价指标必须要与研究对象的目标相符，而且还要确定好上下级的层次关系，层级关系不可相互混淆；二是要保持可比性。评价指标能够带有普遍性，可以客观公正地反映研究对象的共同属性，不同对象之间可以进行比较；三是要保证独立性。指标体系中同一层级关系的指标必须要相互独立，研究内容不能相互有交叉，不能相互重叠，不可从一个指标推算出其他指标；四是要保证可行性。评价指标的设定标准必须要符合科学依据，在合理的范围之内，能够对指标进行量化分析，确保量化的数据真实有效。

1.4 模糊权重集确定

根据研究对象的评价因子，按照各因素对集合的影响程度，分析各因子所占的模糊权重，确定各因子对研究对象的影响力。模糊数学理论中经常用到的权重方法有层次分析法、回归分析预测法、统计实验法等。任何事物的安全风险评价都涉及诸多的影响因素，寻找到与安全风险相关联的因子，是一个十分复杂的过程。并且因子之间并不是相互独立的，而且有层级关系之分，如遇到此种问题就被称作多层次问题。需要按照评价因子所处于的类别之中开展分层评价，最后通过分层评价的研究结果，由此得出研究对象的整体安全评价。由于研究过程的十分复杂，所以在评价的过程中必须要解决好层次和因子问题。

2 茶叶安全风险评价方法的构建

根据上述的分析，按照评价指标确定的原则。本文以福建省安溪县铁观音茶品种作为研究对象。从茶叶生产地的采摘、炒青、烘干、加工、最后到包装，对生产过程中的样本进行安全性检验，确保安全评价模型建立的合理可靠。

2.1 评价因子分值

根据全国农产品质量安全检验标准，茶叶产品污染物主要集中在重金属和残留农药上，本文以污染指数(I)、超标率(C)、污染物的毒性(D)、污染物中环境中的富集(E)、茶叶的消费量(v)作为评价因素，构建茶叶的安全风险评价体系。

表2 评价因子的量化打分表

2.2 污染物毒性的确定

污染物毒性分值的确定，主要是专家基于农药毒性对人体影响的机制确定的。分数最高是10分，最低分是1分，分值越高代表污染物的毒性越强，反之则越弱。以1分为例，主要是对人的眼睛、呼吸系统产生轻微的影响，让食用者感到不舒服。而最高分10分对人身体的危害是极其严重的，具有明显得致癌特性，可以破坏人体的组织和器官，对遗传基因也具有损坏性。根据专家的打分，10种常用农药污染物毒性结果如下：

表3 污染物的毒性量化打分结果

表4 污染物在环境中的富集量化打分结果

3 茶叶安全风险评价模型的建立

由于茶叶的污染物多达30多种，考虑到如果数学模型内容多大就会增加计算的繁琐量，在数据处理中也将造成模型的不稳定性。所以在检测中采用模糊数学理论对茶叶中的10类污染物开展安全评价，因为这部分污染物的影响较大，对于茶叶安全的危害也更为严重，所以以此作为研究的评价因子具有典型性。

3.1 评价因素集合

U=[茶叶污染物的加权污染指数；茶叶污染物的加权超标率；污染物毒性；污染物在环境中的富集]。

3.2 评语集合

根据上述研究分析的结果表明，选择10类主要污染物作为研究对象。V=[敌敌畏、甲胺磷、百菌清、甲基立枯磷、狄氏剂、六六六、联苯菊酯、铜、铅、镉]。

3.3 综合评价矩阵

建立4个评价因素与10类主要污染物之间的评价矩阵。

在综合评价矩阵中rij代表研究对象各因子之间的分值，而i=1-4，用来表示评价因素，分别代表：污染指数(I)、超标率(C)、污染物的毒性(D)、污染物中环境中的富集(E)。j=1-10，用来表示茶叶污染物中的10个影响因子，依次为敌敌畏、甲胺磷、百菌清、甲基立枯磷、狄氏剂、六六六、联苯菊酯、铜、铅、镉。

3.4 模糊权重集合

按照4个因素所在综合评价中所位于的层级大小，4个因素具有相同的权重 ，则有H=[H1、H2、H3、H4]=[0.25、0.25、0.25、0.25]。

3.5 综合评价结果

根据上述公式对10个污染物因子建立综合评价模型U，根据各层级4个因素在综合评价模型中的量化分值，代入综合评价模型，通过矩阵的计算，可以得出U矩阵之中10个因子Uj的量化数值，进而获得各污染物的影响结果。

由此得出综合评价模型中各因素的量化分值，分别是敌敌畏3.25、甲胺磷4.75、百菌清4、甲基立枯磷3.75、狄氏剂5.75、六六六4.25、联苯菊酯4.5、铜3、铅6、镉5。

3.6 安全评价报告

根据茶叶安全检测的结果，得出关于茶叶污染物的强弱程度。按照污染强度大小，由高到低污染物依次排列如下：铅6＞狄氏剂5.75＞镉5＞甲胺磷4.75＞联苯菊酯4.5＞六六六4.25＞百菌清4＞甲基立枯磷3.75＞敌敌畏3.25＞铜3。

4 结论

茶叶的品质一直以来是茶产品所追求解决的课题。本文以模糊数学理论为依托，按照模糊综合评价的研究方法评价茶叶的安全性，可以有效解决茶叶生产中遇到的质量问题，使很多复杂的安全能够迎刃而解，对福建铁观音茶品有着良好的实践价值。由于研究时间有限，还需要在今后更深入地研究污染物的来源，提出安全防控的关键环节，优化生产中的各种程序，降低茶产品的污染物残留量。下步，茶园要进一步加大茶叶、土壤、水、温度、湿度等各项指标的监测力度，从茶树生长，到茶叶生产、加工、存储、销售等全过程加以干预，构建出良好的茶叶安全综合评价体系，制定良好的生产安全规范，加大对污染物含量的抽样监测，对茶叶的安全质量进行全面的分析控制，让茶叶在适宜的温度中成长，降低发病的概率和可能，为我国茶叶走出国门、走向国外打下坚实的质量基础。