污染場地修復(fù)決策支持系統(tǒng)

最初的污染場地修復(fù)多采用封裝技術(shù)，即采用挖掘—填埋的方式。20世紀(jì)90年代后期，人們對污染場地修復(fù)的方式從原來的“簡單填埋”、“挖掘—焚燒”轉(zhuǎn)變?yōu)榭紤]更多的現(xiàn)實因素，如經(jīng)費(fèi)來源、修復(fù)措施的環(huán)境、未來土地利用方式、經(jīng)濟(jì)效益等，這便增加了修復(fù)決策的復(fù)雜性、多樣性和不確定性。傳統(tǒng)的場地修復(fù)決策成功與否，在很大程度上取決于決策者的主觀判斷。而事實上決策者由于認(rèn)識上的局限性，使決策具有很大程度的不確定性。研究者開始開發(fā)基于PC機(jī)的修復(fù)決策系統(tǒng)，將計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到污染場地修復(fù)決策中。如1988年美國環(huán)保署基于綜合環(huán)境反應(yīng)、補(bǔ)償與債務(wù)法案 (CERCLA)提出了一套修復(fù)方案篩選流程，并開發(fā)出相應(yīng)的軟件應(yīng)用平臺。在污染場地修復(fù)過程中引進(jìn)決策支持系統(tǒng)能夠為場地修復(fù)決策者的管理提供科學(xué)依據(jù)。決策者使用決策支持系統(tǒng)記錄和查看系統(tǒng)中的模型假設(shè)、模型參數(shù)和預(yù)測的結(jié)果，決策過程中的每個步驟都是開放的、透明的，并且整個過程可以重復(fù)測試。此外，決策支持系統(tǒng)通過測試模型參數(shù)的變化對決策結(jié)果影響，可以處理決策過程中的不確定性，為決策者提供更加可靠的輔助。

一個完整的修復(fù)決策系統(tǒng)程序應(yīng)包括多個相互聯(lián)系的模塊，各個模塊完成各自獨(dú)立的功能，并且能為其它模塊提供參數(shù)輸入，這些模塊為最終的決策提供支持。在一些早期開發(fā)的決策支持軟件(DSS)中，許多軟件都是為了重點解決一些具體的問題，而很少有包含場地修復(fù)過程中所有的評估與決策功能，如RAAS雖然包括污染場地修復(fù)過程的各模塊，但是卻不包括用于管理和分析空間數(shù)據(jù)功能。表2中列出了在場地修復(fù)中用到較多且具有代表性的軟件，這些軟件經(jīng)過大范圍的驗證，能為修復(fù)決策者提供幫助。SMART Sampling、GeoSEM、SADA和 FIELDS軟件主要是關(guān)注于污染場地的特征描述和場地風(fēng)險評估，其中以SADA軟件應(yīng)用較多，如Purucker等利用SADA軟件評估田納西州的一個廢棄金屬冶煉廠的生態(tài)風(fēng)險，并結(jié)合場地特征描述確定詳細(xì)修復(fù)設(shè)計方案。USEPA的Land Research Program開發(fā)的BSAF、PCBRes和ECOTOX這3個軟件只關(guān)注生態(tài)風(fēng)險評估。USEPA的Environmental Response Team(ERT)開發(fā)的Scribe軟件只提供了對場地環(huán)境采樣數(shù)據(jù)和場地監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，缺乏對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析的能力。ARAMS是一個多環(huán)境介質(zhì)系統(tǒng)的風(fēng)險分析框架，軟件包括對人類健康和生態(tài)的風(fēng)險評估模塊，以及一些統(tǒng)計分析功能，能夠針對某個特定的污染場地快速地建立起場地的概念模型。然而，最新版本的ARAMS軟件基本上就是一個風(fēng)險評估軟件，而不包括社會經(jīng)濟(jì)和技術(shù)評估模塊。在風(fēng)險評價功能上，一些系統(tǒng)(如DESYRE，SADA)軟件結(jié)合GIS的空間分析能力和可視化技術(shù)以風(fēng)險分級圖的形式提供給決策者，讓決策者更加直觀形象地理解決策結(jié)果。

聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織開發(fā)的DARTS修復(fù)技術(shù)篩選輔助決策系統(tǒng)4和RACER修復(fù)行動成本估計這兩個軟件只關(guān)注修復(fù)技術(shù)的篩選。DESYRE軟件將修復(fù)技術(shù)篩選功能集成到整個決策支持系統(tǒng)中作為一個子模塊，并建立修復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫和修復(fù)技術(shù)篩選方法庫，而在評價時通過建立一套指標(biāo)評價體系對修復(fù)方案進(jìn)行評分。張海博等利用DESYRE軟件對中國北方某污染場地的修復(fù)問題進(jìn)行研究，結(jié)果表明，該場地的最佳用地方式為居住用地或娛樂用地，清挖處理技術(shù)與土壤固化穩(wěn)定技術(shù)(異位)配合應(yīng)用修復(fù)效果較好。REC系統(tǒng)通過成本、環(huán)境影響和風(fēng)險等因素分析備選修復(fù)技術(shù)的綜合效益，然后確定最佳修復(fù)方案。2100433B

“污染場地”是指因堆積、儲存、處理、處置等方式承載了有害污染物質(zhì)，并對人體健康和周邊環(huán)境產(chǎn)生危害或具有潛在風(fēng)險的空間區(qū)域。近十年來，由于城市化發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級調(diào)整等原因，我國10萬個以上污染企業(yè)關(guān)?；虬徇w，產(chǎn)生了大量的污染或潛在污染場地，威脅著周邊居民的身體健康，并顯著影響土地和地下水資源的安全使用。近年來，湖南、廣西、河北等地的工業(yè)場地土壤和地下水污染環(huán)境事故頻發(fā)，使得污染場地的治理與安全再利用問題引起社會各界的廣泛關(guān)注。

污染場地治理是一項復(fù)雜的、耗資、耗時的艱巨工程，發(fā)達(dá)國家每年要投入大量資金來對這些場地進(jìn)行管理、控制和修復(fù)。經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展，這些國家的場地修復(fù)領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步，出現(xiàn)了很多物理、化學(xué)或生物的修復(fù)技術(shù)，新型的組合修復(fù)技術(shù)也時有出現(xiàn)。面對數(shù)量眾多且條件各異的污染場地與修復(fù)技術(shù)，政府部門、場地?fù)碛姓?、或其它可能牽涉其中的個人、團(tuán)體或機(jī)構(gòu)等利益相關(guān)者存在著如何選擇最佳場地修復(fù)技術(shù)的問題。這往往需要一套專業(yè)工具能夠幫助提高決策的效率，在正確與合理評估污染場地對人體健康和生態(tài)環(huán)境影響的基礎(chǔ)上，提出有針對性且經(jīng)濟(jì)高效的修復(fù)方案。

修復(fù)決策系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以模型為驅(qū)動的系統(tǒng)，選取合適的數(shù)學(xué)模型或方法影響修復(fù)決策系統(tǒng)的科學(xué)性和高效性。修復(fù)決策系統(tǒng)中常用的方法有修復(fù)多目標(biāo)決策分析方法(MCDA)、成本-效益分析法(CBA)、生命周期評價法(LCA)、技術(shù)篩選矩陣(Matrix)、費(fèi)用效果分析法(CEA)、環(huán)境效益凈值分析法(NEBA)、環(huán)境技術(shù)評價法等，其中使用的比較多的主要有前4種(表1)。通過這些方法實現(xiàn)修復(fù)技術(shù)篩選、修復(fù)費(fèi)用估算、修復(fù)方案優(yōu)化等應(yīng)用功能。

污染場地修復(fù)技術(shù)篩選矩陣是研究者在對場地修復(fù)技術(shù)市場、新型技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用情況的調(diào)查基礎(chǔ)上，將每種修復(fù)技術(shù)的技術(shù)參數(shù)匯集到一張表格中，以供修復(fù)決策者進(jìn)行查詢。針對某個特定的污染場地，根據(jù)場地污染特征和修復(fù)目標(biāo)從修復(fù)技術(shù)篩選矩陣中排除不滿足條件的修復(fù)技術(shù)，達(dá)到初步篩選修復(fù)技術(shù)的目的。Critto在波爾圖·馬爾蓋拉工業(yè)區(qū)進(jìn)行修復(fù)技術(shù)篩選就是采用聯(lián)邦修復(fù)技術(shù)圓桌會議(FRTR)提供的修復(fù)技術(shù)篩選矩陣進(jìn)行初篩。但是如何從初篩結(jié)果的備選修復(fù)技術(shù)中綜合考慮修復(fù)行為的影響，從社會、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、環(huán)境綜合最優(yōu)角度出發(fā)對修復(fù)方案進(jìn)行比較評判，確定最佳修復(fù)方案，是一個多層次多目標(biāo)的決策問題。

多目標(biāo)決策分析方法(MCDA)是解決多層次多目標(biāo)的決策問題最好的方法，它為修復(fù)決策提供一種科學(xué)工具。已有大量關(guān)于多目標(biāo)決策問題的研究，并開發(fā)出相關(guān)的模型方法，應(yīng)用于場地修復(fù)決策的MCDA方法主要包括MAVT/MAUT、AHP層次分析法和Outranking級別高于關(guān)系法3種。MAVT/MAUT有SMART法和TOPSIS法兩種派生。SMART方法可與AHP方法結(jié)合能彌補(bǔ)AHP方法的排序顛倒性問題，如Bezama將SMART和AHP方法結(jié)合應(yīng)用于支持污染場地修復(fù)決策平衡計分卡系統(tǒng)中的指標(biāo)權(quán)重確定。TOPSIS與AHP方法結(jié)合既能克服了AHP在不易定量化指標(biāo)上的主觀性，又能避免TOPSIS對指標(biāo)權(quán)重的忽視，如張倩等將AHP和TOPSIS結(jié)合運(yùn)用于解決污染場地修復(fù)技術(shù)篩選問題。與MAUT相似，AHP能聚合不同層面的決策問題形成目標(biāo)函數(shù)，主要是篩選出使目標(biāo)函數(shù)達(dá)最大值的備選方案，羅程鐘等針對POPs污染場地修復(fù)技術(shù)從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)境指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)3方面，采用AHP篩選出適合特定POPs污染場地的修復(fù)技術(shù)。Critto等建立了一套綜合考慮修復(fù)技術(shù)特征和污染場地具體狀況的兩階段污染場地修復(fù)技術(shù)篩選決策支持體系，先從修復(fù)技術(shù)庫中初篩出可行的技術(shù)列表，然后采用MCDA方法對列出的可行技術(shù)進(jìn)行評分和排序。級別高于關(guān)系法的一個優(yōu)點是不需要統(tǒng)一評價標(biāo)準(zhǔn)的單位，主要包括ELECTRE方法和PROMETHEE方法兩種。李安婕等運(yùn)用PROMETHEEⅡ偏好排序法對當(dāng)前場地修復(fù)技術(shù)以及典型場地條件進(jìn)行了客觀分析和綜合評價，實現(xiàn)基于具體修復(fù)目標(biāo)的污染場地土壤修復(fù)技術(shù)擇優(yōu)篩選。

CBA和LCA方法分別從污染場地修復(fù)策略的費(fèi)用效益角度和修復(fù)工程全過程的環(huán)境影響角度來量化污染場地修復(fù)方案評估。CBA是一種環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，能夠比較不同貼現(xiàn)率水平下污染場地修復(fù)的費(fèi)用效益情況。LCA可對污染場地修復(fù)工程的環(huán)境影響進(jìn)行后評估；為污染場地修復(fù)方案的篩選和優(yōu)化設(shè)計提供環(huán)境影響基準(zhǔn)等。國內(nèi)學(xué)者針對生命周期評價法在污染場地修復(fù)中的應(yīng)用也開展了研究，如胡新濤等應(yīng)用生命周期評價(LCA)結(jié)合影響評價2002 方法，分析比較了堿性催化分解(BCD)和紅外高溫焚燒(IRI)技術(shù)在處理PCBs污染土壤全過程的環(huán)境影響，研究結(jié)果表明，處理1000kg PCBs 污染土壤, BCD和IRI技術(shù)的綜合環(huán)境影響分別為0.147Pt和0.279Pt。

《污染場地修復(fù)管理與實踐》由中國環(huán)境出版社出版。

水資源決策支持系統(tǒng)(decision supporting system for water resources)是指針對水資源問題的決策特點，為改善管理人員的決策質(zhì)量所提供的人機(jī)交互系統(tǒng)。其功能有提供背景情況、協(xié)助明確問題、修改完善模型、列舉可行方案、進(jìn)行定量分析比較等 。

隨著水利規(guī)劃系統(tǒng)分析技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機(jī)信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，決策支持系統(tǒng)在中國水利系統(tǒng)的規(guī)劃和管理中都已得到了多方向的研究和應(yīng)用，如黃河防洪決策支持系統(tǒng)和京津唐地區(qū)水資源規(guī)劃決策支持系統(tǒng)等。決策支持系統(tǒng)是基于計算機(jī)完成信息收集、處理、提供和實現(xiàn)分析、推理、選擇優(yōu)化決策的人機(jī)交互系統(tǒng)，它為決策者和系統(tǒng)分析人員創(chuàng)造了一種完善和高效的決策環(huán)境，為求解水利規(guī)劃中結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化等各種決策問題，提供了有力支持。