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1 环 境 污 染 物 分 布 下 食 物 摄 入 量 风 险 评 估 模 型 的 建 立 和 思 考 西 藏 民 族 学 院 卢 俊 王 成 蔡 琳 靖 摘 要 本 文 在 借 鉴 欧 盟 食 品 安 全 评 估 体 系 的 基 础 上 结 合 我 国 国 情, 提 出 了 全 新 的 整 体 设 计 方 案 并 画 出 了 设 计 流 程 图 该 方 案 首 先 根 据 人 群 食 物 模 型 污 染 物 分 布 模 型 风 险 评 估 模 型 这 三 个 模 型 的 需 求, 设 计 出 了 适 合 我 国 国 情 的 膳 食 调 查 的 总 体 结 构 和 调 查 方 案, 并 借 以 建 立 我 国 的 人 群 食 物 摄 入 量 模 型 ; 建 立 这 两 个 模 型 时, 我 们 基 于 模 糊 聚 类 方 法 以 及 主 元 素 突 出 的 模 糊 聚 类 方 法 完 成 了 对 食 品 污 染 物 含 量 的 分 类 ; 用 偏 态 分 布 正 态 化 的 方 案 解 决 了 污 染 物 的 偏 态 分 布 问 题 并 确 定 食 品 污 染 物 分 布 模 型 ; 在 风 险 评 估 模 型 中 我 们 建 立 了 确 定 食 品 中 污 染 物 含 量 安 全 上 限 的 方 案 和 根 据 检 测 数 据 评 估 现 有 食 品 安 全 状 况 的 方 法 最 后, 为 了 得 到 更 好 的 膳 食 模 型 及 调 查 方 案, 使 之 能 更 好 的 符 合 我 国 国 情, 我 们 对 模 型 进 行 了 评 价, 并 提 出 了 模 型 的 改 进 方 向 以 及 对 我 国 食 品 安 全 问 题 的 建 议 关 键 词 : 食 品 安 全 评 估 食 物 摄 入 量 污 染 物 分 布 风 险 评 估 模 糊 聚 类 算 法

2 Abtract I th paper, referece to the Europea food afety evaluato ytem o the ba of combed wth Cha' atoal codto, put forward the overall deg cheme of a ew deg ad draw the flow chart. The cheme accordg to the populato food frt model, the pollutat dtrbuto model, rk aemet model, the three model of demad, deg out the utable for Cha' atoal codto of the geeral tructure of the detary urvey ad vetgato, ad to etablh our coutry crowd food take model; Etablhg thee two model, we baed o the fuzzy cluterg method, ad hghlght the major elemet of fuzzy cluterg method to complete the clafcato of food cotamat; Wth a kewed dtrbuto of ormal oluto to the kewe dtrbuto problem of pollutat ad determe food pollutat dtrbuto model; I the rk aemet model we et up to determe the pollutat cotet the food afety pla ad accordg to the tetg data of the upper lmt value of the aemet of food afety tatu of extg method. Fally, order to get better detary model ad urvey pla to better accord wth Cha' atoal codto, we evaluated the model, ad propoed the mprovemet drecto of the model a well a Suggeto to our coutry food afety problem. Key word: food afety aemet of food take pollutat dtrbuto rk evaluato fuzzy cluterg algorthm 2

3 目 录 摘 要... 引 言 本 文 研 究 背 景 相 关 研 究 进 展 问 题 的 分 析 问 题 的 分 析 相 关 假 设 符 号 定 义 模 型 的 构 建 模 型 流 程 结 构 污 染 物 分 布 模 型 基 于 检 测 数 据 对 食 品 进 行 模 糊 聚 类 分 析 食 品 多 季 节 性 多 地 域 性 问 题 的 处 理 食 品 污 染 物 分 布 模 型 食 物 摄 入 量 模 型 居 民 饮 食 调 查 方 案 食 品 分 类 方 案 居 民 摄 食 量 分 布 模 型 的 建 立 风 险 评 估 模 型 方 案 的 确 定 改 进 的 风 险 评 估 模 型 模 型 的 评 价 及 发 展 关 于 我 国 食 品 安 全 问 题 的 一 些 建 议 参 考 文 献

4 引 言. 本 文 研 究 背 景 民 以 食 为 天, 食 以 安 为 先 农 业 发 展 和 食 品 生 产 是 关 系 国 计 民 生 的 大 事, 而 食 品 的 质 量 安 全 则 是 保 障 人 民 健 康 促 进 社 会 和 谐 发 展 的 基 础 我 国 是 一 个 拥 有 3 亿 人 口 的 发 展 中 国 家, 每 天 都 在 消 费 大 量 的 各 种 食 品, 这 批 食 品 是 由 成 千 上 万 的 食 品 加 工 厂 不 可 计 数 的 小 作 坊 几 亿 农 民 生 产 出 来 的, 并 且 经 过 较 多 的 中 间 环 节 和 长 途 运 输 后 才 为 广 大 群 众 所 消 费, 加 之 近 年 来 我 国 经 济 发 展 迅 速 而 环 境 治 理 没 有 能 够 完 全 跟 上, 以 至 环 境 污 染 形 势 十 分 严 峻 近 年 来 出 现 的 一 系 列 食 品 安 全 事 件, 如 肯 德 基 白 羽 鸡 事 件 双 汇 瘦 肉 精 事 件 毒 韭 菜 事 件 等, 让 人 们 更 加 注 重 食 品 的 质 量 安 全 加 上 地 沟 油 事 件 立 顿 铁 观 音 稀 土 含 量 超 标 事 件 毒 大 米 事 件 以 及 VC 银 翘 片 剧 毒 砷 汞 残 留 等 事 件 的 影 响 使 得 中 国 食 品 质 量 安 全 问 题 再 次 成 为 媒 体 与 公 众 关 注 的 焦 点 我 国 的 食 品 安 全 问 题 频 敲 警 钟 使 得 食 品 安 全 成 为 我 国 政 府 部 门 必 须 面 对 的 严 重 问 题 之 一 让 老 百 姓 吃 得 放 心, 不 仅 是 政 府 的 重 要 职 责, 也 是 与 构 建 社 会 主 义 和 谐 社 会 密 切 相 关 的 大 事 按 照 FAO/WHO 的 最 新 定 义, 食 品 安 全 是 指 食 品 及 其 相 关 产 品 不 存 在 对 人 体 健 康 现 实 的 或 潜 在 的 侵 害 的 一 种 状 态, 也 指 为 确 保 此 种 状 态 所 采 取 的 各 种 管 理 方 法 和 措 施 从 目 前 的 研 究 情 况 来 看, 在 食 品 安 全 概 念 的 理 解 上, 国 际 社 会 基 本 的 共 识 是, 食 品 安 全 是 个 综 合 概 念, 涉 及 到 食 品 卫 生 食 品 质 量 食 品 营 养 和 食 物 种 植 养 殖 加 工 包 装 贮 藏 运 输 销 售 消 费 等 诸 多 方 面 中 国 的 食 品 究 竟 安 全 不 安 全? 我 们 不 能 凭 主 观 臆 断, 也 决 不 能 依 赖 于 国 外 的 评 审 机 构 来 评 审 我 国 的 食 品 质 量, 必 须 通 过 科 学 的 手 段, 严 格 准 确 的 的 数 据 来 加 以 计 算 检 验 作 出 结 论, 因 此, 建 立 适 合 于 我 国 国 情 的 食 品 卫 生 安 全 保 障 体 系 已 成 为 了 关 系 到 国 计 民 生 的 迫 切 任 务..2 相 关 研 究 进 展 食 品 安 全 也 是 世 界 各 个 国 家 关 注 的 热 点 问 题 国 际 上 美 国 和 欧 盟 都 已 建 立 起 膳 食 暴 露 模 型 并 开 发 出 相 应 软 件 来 进 行 食 品 安 全 监 控, 只 要 将 有 关 的 调 查 或 检 测 数 据 输 入 软 件, 就 可 以 对 当 时 的 公 共 食 品 卫 生 安 全 做 出 评 估 据 初 步 了 解, 美 国 4

5 和 欧 盟 所 采 用 的 膳 食 暴 露 评 估 数 学 模 型 根 据 现 有 资 料 看 是 分 成 人 群 食 物 摄 入 量 模 型 污 染 物 分 布 模 型 风 险 评 估 模 型 三 部 分 其 中 人 群 食 物 摄 入 量 模 型 ( 膳 食 模 型 ) 是 用 于 估 计 不 同 地 区 不 同 性 别 不 同 年 龄 不 同 季 节 不 同 劳 动 强 度 不 同 经 济 收 入 的 人 群 各 类 食 品 的 一 天 摄 入 量 ; 污 染 物 分 布 模 型 是 根 据 农 药 化 工 等 污 染 行 业 的 污 染 物 排 放 数 据 和 食 品 卫 生 安 全 监 测 部 门 日 常 对 水 农 贸 市 场 和 大 宗 食 品 中 污 染 物 的 抽 查 数 据 以 及 进 出 口 口 岸 的 检 测 数 据 来 估 计 各 类 食 物 中 各 种 污 染 物 的 含 量 ; 风 险 评 估 模 型 则 根 据 前 两 个 模 型 所 提 供 的 数 据 计 算 得 出 全 国 或 某 地 区 人 群 某 些 污 染 物 每 天 摄 入 量 的 % 的 右 分 位 点 ( 把 每 个 人 每 天 某 种 污 染 物 摄 入 量 看 成 是 一 个 随 机 变 量 ), 从 而 能 够 对 某 一 时 刻 食 品 安 全 风 险 做 出 评 估 该 模 型 的 目 标 是 保 证 绝 大 多 数 (99.999% 以 上 ) 居 民 的 食 品 安 全, 但 重 点 却 在 对 高 暴 露 人 群 ( 即 污 染 物 摄 入 量 比 较 大 的 人 群 ) 的 监 控 上, 而 不 仅 是 居 民 污 染 物 的 平 均 摄 入 量 如 果 用 数 学 的 语 言 严 格 地 表 述, 就 是 如 果 把 每 个 人 每 天 某 种 污 染 物 摄 入 量 看 成 是 一 个 随 机 变 量, 则 我 们 关 心 的 不 仅 是 它 的 均 值, 更 关 心 的 是 它 的 % 的 右 分 位 点 如 果 这 个 右 分 位 点 的 数 值 明 显 地 小 于 由 食 品 卫 生 安 全 主 管 部 门 制 定 的 经 过 大 量 试 验 被 证 明 是 安 全 的 标 准, 则 我 们 就 有 比 较 充 分 的 理 由 相 信 目 前 的 食 品 卫 生 状 况 是 安 全 的 2 问 题 的 分 析 2. 问 题 的 分 析 根 据 国 际 上 的 热 点 和 我 国 的 国 情, 我 国 现 阶 段 可 能 会 集 中 力 量 对 众 多 污 染 物 中 少 数 几 种 危 害 面 广 后 果 严 重 的 污 染 物 等 进 行 实 时 监 控, 其 他 污 染 物 的 监 控 工 作 则 等 以 后 模 型 完 善 成 熟 后 推 广 因 此, 我 国 肯 定 也 需 要 建 立 我 国 自 己 的 膳 食 暴 露 评 估 统 计 模 型, 在 实 施 对 污 染 物 监 控 的 同 时, 对 公 共 食 品 卫 生 安 全 做 出 评 估, 并 可 以 供 国 家 领 导 决 策 时 参 考 我 们 建 立 人 群 食 物 摄 入 量 污 染 物 分 布 风 险 评 估 三 个 统 计 模 型 即 给 出 : () 人 群 食 物 摄 入 量 模 型 的 数 据 调 查 方 案, 不 同 产 地 和 种 类 食 品 的 分 类 方 案, 以 及 基 于 统 计 数 据 建 立 起 统 计 模 型 的 方 法 ; (2) 污 染 物 分 布 抽 样 数 据 检 测 方 案, 针 对 食 品 季 节 性 区 域 性 多 样 性 的 特 点 提 出 提 高 模 型 数 据 精 度 的 解 决 方 案, 安 全 检 查 由 定 性 分 析 到 定 量 分 析 的 改 进 方 案 ; 5

6 (3) 用 人 群 食 物 摄 入 量 模 型 污 染 物 分 布 模 型 两 个 低 抽 样 率 不 同 分 布 的 随 机 模 型 建 立 风 险 评 估 模 型 的 方 案, 两 个 模 型 数 据 不 配 套 的 解 决 方 案, 以 及 使 模 型 达 到 并 提 高 % 右 分 位 点 的 精 度 的 方 法 2.. 相 关 假 设 () 根 据 以 往 数 据 和 常 规 理 论 的 分 析 和 测 试, 我 们 可 以 假 设 同 年 龄, 同 性 别, 同 劳 动 强 度 的 人 的 饮 食 量 是 基 本 相 同 的 我 们 可 以 设 定 在 一 个 很 小 的 变 化 范 围 内 而 季 节, 地 区 以 及 不 同 经 济 收 入 对 同 年 龄, 同 性 别, 同 劳 动 强 度 的 人 的 饮 食 量 不 影 响, 只 影 响 营 养 结 构 ; (2) 假 设 抽 样 数 据 具 有 真 实 可 信 性, 即 调 查 者 能 如 实 回 答 自 己 的 饮 食 情 况, 污 染 物 抽 查 能 真 实 反 映 该 食 品 的 污 染 物 含 量 状 况 ; (3) 高 暴 露 人 群 : 即 污 染 物 摄 入 量 比 较 大 的 人 群 ; (4) 假 设 同 样 年 龄 段 同 收 入 的 男 生 和 女 生 的 总 的 饮 食 量 比 例 固 定, 饮 食 结 构 比 例 固 定 ; 立 (5) 假 设 全 国 各 个 省 的 人 口 比 例 我 们 可 以 得 知 ; (6) 假 设 人 群 食 物 摄 入 量 和 食 物 的 某 种 污 染 物 分 布 量 两 个 随 机 变 量 相 互 独 2..2 符 号 定 义 ( k, ) X : 人 群 k 对 食 物 类 的 日 摄 入 量 ; X : 每 千 克 人 对 类 食 物 的 摄 入 量 ; x : X ( k, ) 的 抽 查 样 本, 其 中,2,, ; k, x : X 的 抽 查 样 本, 其 中,2,, ; Y : 类 食 物 中 污 染 物 t 的 含 量 ; y : Y 的 抽 查 样 本 点, 其 中 j,2,, ; j ( k, t) C : 人 群 k 对 污 染 物 t 的 日 摄 入 最 大 限 量 ( 医 学 标 准 ); () t C : 单 位 体 重 的 人 对 污 染 物 t 的 日 最 大 摄 入 量 ( 医 学 标 准 ), 是 C 考 基 础 ; : 食 品 安 全 卫 生 检 测 的 置 信 度 ; ( k, t) 的 参 6

7 c 0 ( k, ) : 类 食 物 中 污 染 物 t 的 最 高 安 全 含 量 ( 国 家 标 准 ), 由 X, Y, ( k, t) C, () t 3. 模 型 流 程 结 构 C, 计 算 得 出 3 模 型 的 构 建 污 染 物 分 布 模 型 食 品 摄 入 量 模 型 偏 态 分 布 的 食 品 按 地 域 食 品 按 污 染 食 品 分 类 原 则 食 物 摄 取 量 食 物 摄 取 量 数 据 处 理 分 类 物 分 类 调 查 方 案 模 型 建 立 评 估 所 调 查 食 物 的 安 全 现 状 确 定 食 品 污 染 物 含 量 的 安 全 上 限 风 险 评 估 模 型 流 程 图 相 关 说 明 : () 图 中 箭 头 表 示 数 据 流 向 (2) 污 染 物 分 布 模 型 的 主 要 任 务 是 完 成 食 品 分 类 问 题 : 包 括 不 同 食 物 按 污 染 物 含 量 情 况 的 分 类 和 同 种 食 物 不 同 地 域 按 污 染 物 含 量 的 分 类 两 种 情 况 ; 解 决 食 品 污 染 物 含 量 的 偏 态 分 布 问 题 我 们 基 于 模 糊 聚 类 方 法 以 及 主 元 素 突 出 的 模 糊 聚 类 方 法 完 成 了 对 食 品 污 染 物 含 量 的 分 类 ; 用 偏 态 分 布 正 态 化 的 方 案 解 决 了 污 染 物 的 偏 态 分 布 问 题 这 个 模 型 对 其 它 两 个 模 型 的 建 立 起 着 基 础 性 作 用 (3) 食 品 摄 入 量 模 型 的 主 要 任 务 是 确 立 食 物 的 分 类 原 则 ; 指 定 食 物 摄 取 量 的 系 统 的 调 查 方 案 ; 建 立 食 物 摄 取 量 分 布 模 型 我 们 基 于 污 染 物 分 布 情 况, 建 立 了 食 物 的 分 类 原 则 ; 按 照 我 国 的 人 口 密 度 和 经 济 气 候 情 况 建 立 了 详 尽 的 分 区 系 统 抽 样 统 计 方 案 ; 建 立 了 食 物 摄 取 量 的 正 态 分 布 模 型 与 正 态 性 检 验 方 法 此 模 型 在 风 险 评 估 模 型 中 起 着 重 要 作 用 7

8 (4) 风 险 评 估 模 型 是 文 章 的 重 点 部 分, 具 有 很 强 的 实 际 意 义, 是 整 个 模 型 的 最 终 目 标 在 这 个 模 型 中 需 要 用 到 前 两 个 模 型 的 结 论 在 风 险 评 估 模 型 中 我 们 建 立 了 确 定 食 品 中 污 染 物 含 量 安 全 上 限 的 方 案 和 根 据 检 测 数 据 评 估 现 有 食 品 安 全 状 况 的 方 法 3.2 污 染 物 分 布 模 型 据 现 实 情 况, 污 染 物 数 据 根 据 卫 生 食 品 监 测 部 门 对 市 场 食 物 的 日 常 监 测 数 据 可 以 得 到 这 些 数 据 的 抽 样 率 很 低, 因 此 若 想 利 用 这 些 数 据 得 出 较 高 精 度 的 模 型, 必 须 提 高 这 些 数 据 的 利 用 率, 充 分 挖 掘 数 据 中 的 有 用 信 息 而 对 数 据 进 行 合 理 分 类 就 是 挖 掘 数 据 有 用 信 息 的 一 个 重 要 手 段 3.2. 基 于 检 测 数 据 对 食 品 进 行 模 糊 聚 类 分 析 我 国 居 民 消 费 的 食 品 种 类 比 其 它 国 家 居 民 消 费 的 食 品 种 类 复 杂 的 多, 包 括 : 主 食 肉 类 蔬 菜 水 果 水 饮 料 各 种 调 味 剂 和 经 过 加 工 的 食 品, 细 分 将 达 到 数 千 种 之 多, 在 实 际 调 查 过 程 中 进 行 如 此 详 细 的 分 类, 则 下 面 的 人 群 摄 入 量 模 型 的 调 查 工 作 量 将 大 大 增 加, 而 若 粗 糙 地 进 行 划 分, 将 影 响 统 计 数 据 的 精 度 因 此 有 必 要 采 取 一 种 好 的 分 类 方 法 根 据 食 品 中 各 种 污 染 物 的 含 量 将 食 品 进 行 分 类, 在 此 我 们 根 据 模 糊 相 似 矩 阵 建 立 了 对 食 品 的 模 糊 聚 类 模 型 设 类 食 物 中 污 染 物 t 的 含 量 ( 百 分 比 ) 为 a t, 则 可 建 立 如 下 矩 阵 : a a a a a a A a a a m m2 m, 矩 阵 A 表 示 食 物, 2,, m 中 污 染 物 t, t2,, t 的 含 量 情 况 采 用 欧 氏 距 离 方 法 构 造 模 糊 函 数 : m 2 j ( k jk ), k r c a a c 使 0r j ; () 则 模 糊 相 似 矩 阵 为 : r r2 r r2 r22 r2 R r r 2 r m m m m mm, 8

9 由 模 糊 函 数 的 构 造 不 难 看 出 rj r, 故 R 是 对 称 矩 阵 j 模 糊 聚 类 算 法 : 定 义 模 糊 矩 阵 的 合 成 运 算 模 糊 矩 阵 合 成 运 算 标 识 如 下 : 2 S S S, 其 中 "" 与 矩 阵 的 乘 法 运 算 相 近, 只 是 把 加 法 运 算 换 为 取 大, 把 乘 法 运 算 换 为 取 小 模 糊 相 似 矩 阵 : 用 平 方 法 求 出 当 某 一 步 出 现 R 2K K R 时, K R 便 是 一 个 模 糊 等 价 矩 阵 有 了 K 等 价 矩 阵 R, 根 据 聚 类 需 细 分 还 是 粗 分 的 要 求, 在 [0,] 中 选 取 个 数, 若 r, j K, 则 r, j变 为 l, 否 则 变 为 0, 这 样 得 到 的 矩 阵 成 为 R 对 应 的 截 矩 阵, 元 素 为 标 识 将 其 坐 标 对 应 的 两 种 食 品 归 为 一 类 我 们 可 以 根 据 需 要, 选 取 合 适 的 参 数, 进 行 所 需 细 度 的 分 类 主 元 素 突 出 模 糊 聚 类 方 法 : 上 面 我 们 对 不 同 食 品 按 照 各 种 污 染 物 的 含 量 进 行 了 模 糊 聚 类 分 析 由 公 式 ( ) 中 定 义 的 模 糊 函 数 可 以 看 出, 模 糊 聚 类 方 法 的 测 评 标 准 是 各 种 污 染 物 含 量 的 综 合 比 较 情 况, 但 我 们 在 食 品 安 全 中 更 关 心 的 是 某 一 种 污 染 物 的 含 量, 综 合 考 虑 各 种 污 染 物 的 含 量 反 而 不 能 得 到 我 们 想 要 的 聚 类, 如 下 例 : A(,:) ; A(2,:) ; A(3,:) ; 我 们 关 心 的 每 个 向 量 的 第 一 个 分 量 的 相 似 程 度, 但 利 用 模 糊 聚 类 方 法, A (2,:) 就 有 可 能 被 排 除 出 去, 因 其 第 2 个 分 量 与 其 它 两 个 分 量 的 差 别 过 大 为 解 决 这 个 问 题, 我 们 应 该 突 出 主 元 素, 实 现 的 方 法 就 是 把 我 们 关 心 的 每 个 向 量 的 第 一 个 分 量 同 乘 以 一 个 较 大 的 常 数 C, 如 取 C =00, 则 上 述 向 量 变 为 : A(,:) ; A(2,:) ; A(3,:) ; 这 时 再 对 变 换 后 的 向 量 建 立 模 糊 相 似 矩 阵, 重 复 上 面 模 糊 聚 类 的 方 法, 就 可 实 现 9

10 以 第 一 个 分 量 为 主 元 素 的 模 糊 聚 类 上 面 我 们 基 于 模 糊 聚 类 和 主 元 素 突 出 模 糊 聚 类 方 法 完 成 了 对 食 品 关 于 污 染 物 含 量 的 分 类 通 过 聚 类 分 析, 我 们 把 不 同 的 食 物 根 据 污 染 物 含 量 情 况 归 到 了 一 起, 减 少 了 食 物 调 查 的 种 类, 大 大 减 轻 了 工 作 量 另 外, 地 域 因 素 对 食 品 污 染 物 含 量 也 有 较 大 影 响, 这 导 致 我 们 在 一 个 地 域 内 对 食 品 进 行 的 聚 类 分 析 在 另 一 个 地 方 或 许 并 不 适 用 因 此 有 必 要 再 基 于 地 域 因 素 和 污 染 物 因 素 对 食 品 进 行 分 类 食 品 多 季 节 性 多 地 域 性 问 题 的 处 理 如 上 面 所 述, 食 品 的 污 染 物 含 量 受 地 域 的 影 响 较 大, 同 时 季 节 因 素 对 食 品 的 种 类 以 及 质 量 也 有 重 要 影 响, 下 面 我 们 给 出 解 决 建 议 : 关 于 食 品 多 季 节 性 的 解 决 建 议 很 多 食 品 具 有 明 显 的 季 节 性 特 征, 可 以 据 此 建 立 季 节 性 重 点 监 控 食 品 数 据 库 在 此 我 们 给 出 简 单 示 例 : 冬 春 季 节 夏 秋 季 节 表 冬 春 季 节 蔬 菜 较 少, 大 部 分 是 大 棚 蔬 菜, 价 格 较 贵, 消 耗 量 不 高, 这 时 候 的 重 点 监 控 食 品 应 是 各 种 干 菜, 干 果 等 食 品, 以 及 蘑 菇, 木 耳 等 真 菌 食 品 夏 秋 季 节 是 蔬 菜 水 果 最 丰 盛 的 季 节, 这 时 候 是 各 种 食 品 最 理 想 的 调 查 期, 夏 秋 季 节 多 雨, 是 南 方 省 份 的 洪 水 期, 这 时 候 更 是 饮 用 水 质 的 重 点 监 控 区 常 年 均 衡 粮 油 等 产 品, 畜 牧 产 品, 奶 制 品, 禽 蛋 类 是 大 多 数 人 常 年 基 本 不 变 的 食 品, 这 些 食 品 对 居 民 正 常 生 活 的 影 响 最 大, 应 常 年 监 控 2 食 品 多 地 域 性 的 解 决 建 议 由 于 食 品 出 产 地 较 多, 产 自 不 同 地 域 的 同 一 种 食 品 的 污 染 物 含 量 可 能 不 同, 因 此 在 监 测 食 品 质 量 时 有 必 要 把 食 品 出 产 地 考 虑 进 去 把 同 种 食 品 根 据 不 同 地 域 进 行 区 分, 但 若 把 每 种 食 品 的 每 个 产 地 都 考 虑 进 去, 工 作 量 过 大, 在 实 现 上 也 有 诸 多 不 现 实 因 素 在 此 我 们 可 以 采 用 上 一 小 节 中 的 模 糊 聚 类 思 想, 把 不 同 产 地 的 同 种 食 品 根 据 污 染 物 含 量 进 行 分 类, 设 产 地 的 某 种 食 品 的 污 染 物 j 的 含 量 为 b j, 则 可 建 立 如 下 矩 阵 : b b b b b b B b b b m m2 m, 下 面 步 骤 同 上 一 小 节, 可 以 对 B 建 立 模 糊 相 似 矩 阵 或 者 主 元 素 突 出 的 模 糊 相 似 矩 阵, 接 着 求 出 模 糊 相 似 矩 阵 的 等 价 矩 阵, 而 后 选 择 合 适 的 分 类 参 数 进 行 分 0

11 类 即 可 这 样 就 把 同 种 食 品 按 产 地 进 行 了 分 类, 以 便 于 我 们 实 现 对 重 点 地 域 的 重 点 监 控 3.3 食 品 污 染 物 分 布 模 型 根 据 有 关 质 量 检 验 检 疫 部 门 的 统 计 数 据 及 实 践 经 验, 可 以 判 断 出 第 类 食 品 中 第 t 种 污 染 物 的 含 量 Y 不 应 该 是 服 从 正 态 分 布, 应 该 服 从 某 一 偏 态 分 布 因 为 污 染 物 含 量 总 是 非 负 的, 而 且 污 染 物 含 量 越 高 其 概 率 密 度 就 应 该 越 小, 又 因 为 日 常 生 活 中 的 绝 大 多 数 食 物 都 是 低 污 染 的, 其 密 度 函 数 类 似 于 下 图 : px ( ) 0 x 图 2 因 而 模 型 中 将 污 染 物 分 布 认 定 为 右 偏 态 分 布 对 于 这 样 的 一 个 右 偏 态 分 布, 要 直 接 通 过 抽 样 出 的 样 本 来 估 计 总 体 分 布 显 然 是 十 分 困 难 的 本 文 采 用 一 种 常 用 的 技 术 处 理 手 段, 将 不 符 合 正 态 分 布 的 样 本 进 行 正 态 化 处 理, 也 即 偏 态 分 布 正 态 化 所 谓 偏 态 分 布 正 态 化 是 将 原 来 坐 标 下 呈 偏 态 的 频 数 分 布 转 换 成 几 率 坐 标 下 的 分 布, 使 原 来 的 偏 态 分 布 在 转 换 后 的 坐 标 下 呈 现 出 正 态 分 布 正 态 化 以 后 再 计 算 第 类 食 品 中 第 t 种 污 染 物 含 量 的 样 本 均 值 和 样 本 方 差 然 后 再 利 用 正 态 分 布 的 良 好 的 特 性, 就 估 计 出 总 体 污 染 物 分 布 偏 态 分 布 正 态 化 的 过 程 基 本 步 骤 如 下 : (, ) (, ) (, ) () 将 第 类 食 品 中 第 t 种 污 染 物 含 量 的 样 本 y t, y t,..., y t. 分 为 若 干 组, 所 2 分 的 组 数 为 : 2 m.52 ( ) 5, 其 中 为 样 本 数 (2) 将 样 本 数 据 由 小 到 大 顺 序 排 列, 找 出 最 小 值 y : m 与 最 大 值 y max, 求 出 极 差

12 R y y, (, t) (, t) max m 根 据 极 差 与 分 组 数 测 定 组 距 组 界 值 组 距 R/ m, 为 了 将 y 在 分 组 内, 横 坐 标 取 值 上 限 应 大 于 y max y, 下 限 应 小 于 y m max 与 y m 包 括 在 确 定 组 界 时, 为 了 避 免 位 于 界 点 上 的 测 定 值 在 分 组 时 发 生 跨 越 组 的 问 题, 组 界 值 的 有 效 数 字 应 比 原 始 测 定 值 多 取 一 位, 该 位 的 值 取 作 为 0.5 (3) 计 算 各 组 的 频 数 和 相 对 累 积 频 数, 由 标 准 正 态 分 布 表 求 得 几 率 坐 标 由 相 邻 两 组 频 率 坐 标 相 减 求 出 几 率 组 距 (4) 计 算 坐 标 转 化 后 的 几 率 频 数 f 频 数 / 几 率 组 距, 及 总 频 数 F f (5) 计 算 相 邻 几 率 坐 标 的 平 均 值 p (6) 计 算 正 态 化 后 的 样 本 均 值 y p pf / F 2 与 样 本 方 差 ( S ), 分 别 为 y y, 2 2 (2) F P f ( pf ) 2 ( S ) FF ( ) 经 过 正 态 化 过 程 后, 抽 样 出 的 样 本 就 可 以 看 作 由 正 态 的 总 体 产 生 的 样 本, 利 用 正 态 化 后 的 样 本 均 值 与 样 本 方 差 作 为 正 态 总 体 的 特 征 参 数, 这 样 就 可 以 充 分 利 用 正 态 分 布 的 良 好 性 质, 从 而 大 大 地 减 少 了 问 题 的 复 杂 度, 为 对 复 杂 问 题 的 研 究 提 供 了 可 能 3.4 食 物 摄 入 量 模 型 3.4. 居 民 饮 食 调 查 方 案 抽 样 区 域 划 分 由 于 现 实 条 件 的 限 制, 居 民 饮 食 情 况 调 查 是 低 样 本 率 抽 查, 因 此 需 要 恰 当 设 计 抽 样 方 案, 以 便 更 真 实 地 反 映 我 国 居 民 的 饮 食 情 况 而 影 响 抽 样 调 查 的 一 个 关 键 性 因 素 就 是 抽 样 点 的 选 取, 抽 样 点 必 须 具 备 两 个 条 件 : 有 一 定 的 人 口 数 量 ; 有 明 显 的 地 域 代 表 性 为 此 我 们 先 看 一 下 我 国 的 人 口 密 度 分 布 图 : 2

13 图 (3) 根 据 我 国 人 口 密 度 分 布 图 与 地 域 气 候 特 点 将 其 分 为 如 下 几 个 样 本 采 集 区 : () 华 北 区 : 北 京, 天 津, 石 家 庄, 保 定, 太 原 5 个 城 市 及 其 周 围 区 域 (2) 东 北 区 : 哈 尔 滨, 沈 阳, 长 春 三 个 代 表 性 城 市 及 其 辐 射 区 域 (3) 中 部 区 : 西 安, 洛 阳, 郑 州, 济 南, 青 岛 5 个 城 市 及 其 辐 射 区 域 (4) 长 三 角 区 : 上 海, 南 京, 杭 州 3 个 城 市 及 其 辐 射 区 域 (5) 沿 江 内 陆 : 成 都, 重 庆, 长 沙, 武 汉 4 个 城 市 及 其 辐 射 区 域 (6) 西 南 区 : 贵 阳, 昆 明, 南 宁 3 个 城 市 及 其 辐 射 区 域 (7) 南 方 沿 海 : 广 州, 海 口, 福 州, 厦 门, 深 圳 5 个 城 市 及 其 辐 射 区 域 (8) 西 北 区 : 西 北 区 地 广 人 稀, 以 兰 州, 包 头, 乌 鲁 木 齐 三 个 城 市 及 其 辐 射 区 域 (9) 青 海 和 西 藏 土 地 及 其 广 阔, 人 烟 稀 少, 自 然 环 境 基 本 处 于 原 生 态, 不 必 进 行 调 查 2 区 域 内 抽 样 方 法 按 经 济 发 展 水 平 及 类 型 将 全 国 各 县 区 分 成 大 城 市 中 小 城 市 一 类 农 村 二 类 农 村 三 类 农 村 四 类 农 村 共 6 类 地 区, 采 用 系 统 抽 样 的 方 法 在 6 类 地 区 48 个 调 查 县 ( 区 ), 其 中 每 类 地 区 8 个 调 查 县 ( 区 ), 每 个 样 本 县 ( 区 ) 抽 取 3 个 乡 镇 ( 街 道 ), 采 用 随 机 抽 样 的 方 法 从 样 本 乡 镇 ( 街 道 ) 中 抽 取 2 个 村 ( 居 委 会 ), 采 用 整 群 抽 样 的 方 法 从 样 本 村 ( 居 委 会 ) 抽 取 30 户 家 庭 进 行 膳 食 调 查 3

14 这 样 全 国 8 个 抽 样 分 区 共 有 6920 户 调 查 数 据, 这 些 数 据 中 城 市 居 民 约 为 33%, 农 村 人 口 约 为 67%, 基 本 上 符 合 我 国 的 人 口 现 状 并 且 全 面 考 虑 到 了 经 济 状 况 和 城 乡 因 素 对 居 民 饮 食 的 影 响, 可 以 从 整 体 上 正 确 反 映 我 过 居 民 的 饮 食 状 况 3 家 庭 采 访 调 查 方 法 () 称 重 法 : 连 续 3 天 称 取 调 查 住 户 食 物 和 调 味 品 的 消 费 量,3 天 包 括 2 个 工 作 日 和 个 休 息 日 调 查 第 天 对 家 中 所 有 现 存 食 物 和 调 味 品 称 重, 记 录, 包 括 储 存 在 冰 箱 内 的 各 种 食 物, 之 后 每 天 称 取 新 购 进 和 家 庭 自 产 的 食 物 和 调 味 品 的 量, 同 时 称 量, 记 录 废 弃 食 物, 包 括 吃 剩 的, 喂 牲 畜 的, 以 及 废 弃 的 食 物 等, 3 天 后 称 取 家 中 所 有 食 物 和 调 味 品 的 剩 余 量, 由 此 得 到 家 庭 3 天 内 的 食 物 和 调 味 品 的 消 费 量 同 时 记 录 3 天 内 家 庭 用 餐 人 员 ( 包 括 客 人 ) 的 性 别, 年 龄, 劳 动 强 度 和 职 业 等 (2) 回 顾 法 : 在 进 行 家 庭 膳 食 称 重 的 3 天 内, 每 个 调 查 对 象 回 顾 连 续 3 天 的 每 天 24 小 时 内 所 摄 入 的 所 有 食 物 ( 包 括 饮 料 但 不 包 括 调 味 品 ) 的 种 类 和 数 量, 包 括 在 家 及 在 外 ( 餐 馆, 单 位 食 堂 ) 用 餐 的 种 类 及 数 量, 以 及 零 食 量, 回 忆 不 清 楚 的 孩 子 及 老 人 则 询 问 其 看 护 人, 在 调 查 中 家 庭 主 妇 和 其 他 家 庭 成 员 可 帮 助 提 供 每 个 人 的 食 物 种 类 和 实 际 食 物 消 费 量 的 数 据 (3) 食 物 频 率 法 : 将 食 物 分 成 33 类, 分 别 询 问 调 查 对 象 过 去 年 里, 每 类 食 物 的 摄 入 频 率 及 平 均 每 次 使 用 量 食 用 油 和 调 味 品 以 家 庭 为 单 位 询 问 全 家 每 月 的 食 用 量 (4) 膳 食 分 析 方 法 : 将 食 物 分 为 5 类 进 行 分 析 比 较, 包 括 米 及 其 制 品, 面 及 其 制 品, 其 他 谷 类, 豆 类, 蔬 菜, 水 果, 肉, 奶 及 其 制 品, 蛋 及 其 制 品, 鱼 虾 类, 坚 果, 糕 点, 油, 食 盐 和 酒. 酒 类 按 酒 精 容 量 折 算 为 酒 精 量 调 味 品 的 摄 入 量 在 24 小 时 膳 食 回 顾 调 查 中 没 有 记 录, 需 要 通 过 在 家 庭 食 物 称 重 调 查 中 调 味 品 的 消 费 量, 按 照 一 定 的 比 例 分 配 到 每 个 人. 首 先 计 算 3 天 膳 食 调 查 期 间 每 天 家 庭 用 餐 总 人 数 ( 包 括 家 庭 成 员 及 客 人 ), 家 庭 成 员 用 餐 总 人 数 及 称 重 法 调 查 得 到 的 每 户 日 均 调 味 品 消 费 量 ; 利 用 24 天 膳 食 回 顾 调 查 数 据, 计 算 每 4

15 个 家 庭 成 员 日 均 来 自 非 调 味 品 食 物 的 能 量 摄 入 量, 计 算 每 个 家 庭 成 员 能 量 比 ; 按 照 能 量 比 分 配 每 户 日 均 调 味 品 的 消 费 量, 得 到 某 人 日 均 调 味 品 消 费 量 ; 添 加 到 24 小 时 回 顾 法 食 物 日 均 消 费 数 据 库 中, 为 称 重 法 修 正 的 24 小 时 回 顾 法 以 食 物 频 率 法 调 查 的 家 庭 食 用 油 和 调 味 品 除 以 用 餐 家 庭 人 数 折 算 个 人 消 费 量 同 时, 利 用 食 物 频 率 法 调 查 的 家 庭 食 用 油 和 调 味 品 折 算 的 个 人 消 费 数 据 结 合 24 小 时 膳 食 询 问 膳 食 结 果 探 讨 新 的 手 术 调 查 方 法 (24 小 时 结 合 食 物 频 率 法 ) 的 个 体 膳 食 能 量 和 营 养 素 摄 入 量 4 测 量 数 据 的 标 准 化 问 题 在 入 户 调 查 数 据 时, 很 难 把 饮 食 数 据 量 化 到 每 个 人, 只 能 量 化 到 每 个 家 庭 而 饮 食 量 与 人 的 性 别, 年 龄 等 因 素 有 重 要 关 系, 因 此 也 不 能 把 这 个 家 庭 每 种 食 物 的 消 耗 量 平 均 到 每 个 人 身 上 因 此, 在 调 查 时 需 加 上 每 个 家 庭 成 员 的 体 重 情 况, 把 食 品 消 耗 量 按 体 重 平 均 到 家 庭 成 员 身 上 即 : ( ) 设 第 户 居 民 关 于 第 类 食 品 的 日 消 耗 量 为 g, 该 家 庭 成 员 体 重 总 量 为 G, ( ) 则 样 本 采 集 数 据 x 可 标 准 化 为 : x g. G 5 提 高 调 查 数 据 精 确 度 的 措 施 () 由 于 居 民 的 饮 食 情 况 受 季 节 性 因 素 的 影 响 较 大, 而 我 们 的 抽 样 调 查 工 作 又 要 求 进 行 一 次 性 调 查, 因 此 建 议 调 查 时 间 尽 量 选 取 在 各 种 食 品, 蔬 菜, 水 果, 饮 料 都 比 较 丰 富 的 夏 秋 季 节 (2) 食 品 安 全 检 查 的 主 要 关 心 的 指 标 就 是 高 暴 露 人 群 的 安 全 状 况, 因 此 有 必 要 对 一 些 潜 在 的 高 暴 露 人 群 进 行 重 点 检 查, 如 哺 乳 期 的 婴 幼 儿 对 奶 制 品 的 摄 入 量, 寄 宿 学 校 学 生 群 体 的 饮 食 状 况, 从 事 高 体 力 劳 动 的 生 活 状 况 较 差 的 工 人 的 饮 食 状 况 等 这 些 易 出 现 食 品 安 全 问 题 的 人 群 进 行 重 点 调 查 (3) 在 数 据 较 为 完 善 的 情 况 下 我 们 可 以 根 据 人 群 的 收 入 状 况 进 行 分 类 检 查, 从 而 更 准 确 反 映 各 个 不 同 人 群 的 饮 食 状 况, 如 下 表 992 年 不 同 收 入 人 群 的 饮 食 5

16 情 况 : 表 2 居 民 收 入 水 平 与 食 物 摄 入 量 ( 克 / 标 准 人 ) 膳 食 城 市 收 入 水 平 农 村 收 入 水 平 平 均 低 高 平 均 低 高 谷 类 薯 类 豆 类 蔬 菜 水 果 奶 及 奶 制 品 肉 禽 鱼 蛋 油 脂 注 : 平 均 指 的 是 总 消 耗 量 / 总 人 口 食 品 分 类 方 案 在 3. 节 中, 模 型 提 出 了 不 同 食 品 的 污 染 物 含 量 情 况 的 模 糊 聚 类 与 主 元 素 突 出 模 糊 聚 类 方 法 因 此 可 以 基 于 污 染 物 分 布 模 型 的 数 据 情 况 运 用 模 糊 聚 类 或 主 元 素 突 出 模 糊 聚 类 方 法 在 入 户 访 谈 调 查 时 对 食 品 进 行 分 类 需 要 指 出 的 是, 在 进 行 食 物 模 糊 聚 类 时, 不 必 要 把 每 种 食 物 按 各 种 污 染 物 含 量 都 进 行 聚 类, 这 样 做 一 是 在 工 作 量 上 并 不 现 实, 另 外 全 面 海 量 分 类 所 得 出 的 结 果 也 未 必 具 有 很 大 的 用 途 因 此, 在 食 品 分 类 时 需 要 遵 循 以 下 原 则 : () 在 食 品 通 常 意 义 的 大 分 类 下 根 据 污 染 物 含 量 情 况 对 不 同 食 物 进 行 分 类 ; 通 常 意 义 下 食 物 的 分 类 情 况 : 米 及 米 制 品 面 及 面 制 品 其 它 粮 谷 类 豆 类 及 豆 制 品 蔬 菜 水 果 肉 类 奶 及 奶 制 品 蛋 类 鱼 虾 类 坚 果 类 食 用 油 盐 饮 料 等 (2) 在 分 类 时 也 无 需 对 各 种 污 染 物 都 予 以 考 虑, 可 以 重 点 监 控 高 危 害 性 污 染 物 现 在 我 国 重 点 监 控 的 食 品 污 染 物 如 下 : 铅 镉 有 机 磷 有 机 氯 等 (3) 由 于 食 品 污 染 物 含 量 与 地 域 有 密 切 关 系, 因 此 我 们 也 无 需 对 每 一 地 域 的 每 一 种 污 染 物 含 量 都 进 行 检 测 我 们 可 以 在 具 有 地 域 性 的 含 某 类 污 染 物 的 食 品 类 在 该 地 域 内 进 行 分 类, 而 无 需 波 及 到 其 它 区 域 比 如 我 们 需 要 重 点 监 控 的 地 域 有 : 水 污 染 地 域, 较 多 农 药 喷 洒 地 域, 有 色 金 属 开 采 熔 炼 地, 工 业 三 废 排 放 地 等 居 民 摄 食 量 分 布 模 型 的 建 立 在 某 一 地 区, 对 个 家 庭 的 第 类 食 品 摄 入 量 进 行 抽 样 调 查, 以 得 出 对 第 类 6

17 食 品 摄 入 量 的 分 布 模 型 假 设 对 第 个 家 庭 的 第 类 食 品 摄 入 量 的 调 查 结 果 记 为 x (,..., ), 从 而 可 得 抽 样 数 据 : ( ) (, ),..., ( x x x ). ( ) 2 对 此 抽 样 出 的 数 据, 将 其 看 成 是 从 第 类 食 品 摄 入 量 的 分 布 总 体 中 抽 出 的 样 本, 从 实 际 问 题 的 意 义 及 统 计 规 律 出 发, 我 们 假 设 此 总 体 服 从 正 态 分 布 ( ) ( ) 2 ( N,( ) ) 至 于 总 体 是 否 是 正 态 分 布 可 以 有 多 种 检 验 方 法, 如 简 单 易 操 作 的 正 态 概 率 纸 法 或 Shapro-Wlk 检 验 法 ( 样 本 容 量 不 大 于 50 时 ), 以 及 偏 度 - 峰 度 检 验 方 法 在 此 采 用 偏 度 - 峰 度 检 验 方 法 对 上 述 分 布 进 行 正 态 性 检 验, 偏 度 - 峰 度 检 验 方 法 具 有 计 算 简 单, 应 用 范 围 广 的 特 点, 凡 样 本 数 目 大 于 7 的 抽 样 数 据 都 可 以 采 用 这 种 方 法 进 行 正 态 性 检 验 食 品 摄 入 量 分 布 模 型 的 正 态 性 检 验 ( ) ( ) ( ) 根 据 样 本 x, x 2,..., x, 按 计 算 出 偏 度 c 和 峰 度 c e, c x x x x 2 3 3/ 2 ; c e x x x x ; 其 中 x x 为 样 本 均 值 根 据 检 验 原 理, 采 用 偏 度 峰 度 临 界 值 作 为 统 计 判 断 的 依 据, 其 判 别 准 则 为 : 若 c c(, ), ce ce(, ), 则 认 为 总 体 服 从 正 态 分 布, 这 里 ce(, ) 和 c(, ) 分 别 为 显 著 性 水 平 样 本 数 为 的 条 件 下 的 峰 度 和 偏 度 的 临 界 值, 可 由 下 面 临 界 值 表 得 到 检 验 的 步 骤 如 下 : ( ) ( ) ( ) () 先 计 算 样 本 x, x,..., x 的 平 均 值 x 2, 进 而 计 算 偏 度 c 和 峰 度 c e ; (2) 根 据 测 定 值 的 数 目 和 约 定 的 显 著 性 水 平, 由 偏 度 - 峰 度 检 验 临 界 值 表 中 查 出 相 应 的 临 界 值 ce(, ) 和 c(, ) ; (3) 比 较 c 与 c(, ) 及 e c 与 ce(, ), 判 断 样 本 是 否 为 正 态 分 布 7

18 表 3 偏 度 C- 峰 度 Ce 检 验 临 界 值 表 样 本 数 偏 度 (0.0) 峰 度 (0.0) 倘 若 检 验 的 结 果 认 为 总 体 不 是 正 态 分 布, 则 考 虑 抽 样 出 的 数 据 是 否 可 靠 或 者 在 抽 样 时 是 否 存 在 大 的 偏 差, 这 时 应 对 抽 样 出 的 数 据 进 行 调 整 或 者 重 新 进 行 更 为 精 确 的 抽 样 在 通 过 正 态 性 检 验 以 后, 我 们 就 可 以 得 出 食 品 摄 入 量 的 分 布 模 型 2 食 品 摄 入 量 分 布 模 型 的 建 立 ( ) ( ) ( ) 由 样 本 x, x,..., x 的 均 值 与 样 本 方 差 2 x x, * 2 ( ) ( x x ), 近 似 总 体 的 均 值 与 方 差, 即 = x x 2 * 2, ( ) ( ) ( x x ), ( ) ( ) 2 就 可 以 得 到 第 类 食 品 摄 入 量 的 分 布 ( N,( ) ), 即 为 要 建 立 的 食 物 摄 入 量 模 型 : ( ) ( ),( ( X N ) ) 2. (3) 3.5 风 险 评 估 模 型 风 险 评 估 模 型 的 任 务 是 利 用 前 两 个 模 型 的 结 果 对 全 国 某 个 地 区 某 类 食 品 的 安 全 状 况 做 出 评 价, 并 对 可 能 出 现 的 安 全 事 件 给 出 预 警 据 此 我 们 在 此 给 出 风 险 评 估 模 型 的 两 个 任 务 : () 确 定 某 种 食 物 的 污 染 物 含 量 的 安 全 上 限, 这 个 安 全 上 限 要 能 够 保 证 % 以 上 的 人 群 的 饮 食 安 全 ; (2) 基 于 () 中 给 出 的 某 种 食 物 的 污 染 物 含 量 安 全 上 限 和 食 品 安 全 检 查 中 得 到 的 食 品 污 染 物 含 量 的 数 据, 给 出 该 食 品 安 全 状 况 的 评 价 3.5. 方 案 的 确 定 食 物 中 污 染 物 含 量 上 限 的 确 定 方 案 先 假 设 污 染 物 t 在 食 物 中 的 含 量 为 常 数 c( 这 里 的 常 数 c 可 以 用 此 食 物 中 t t 8

19 污 染 物 含 量 的 均 值 或 大 于 均 值 的 某 个 值 来 代 替 ), 并 假 设 污 染 物 t 主 要 含 在 食 物 中, 因 为 前 面 已 经 将 食 物 按 照 污 染 物 含 量 进 行 分 类, 因 此 这 个 假 设 是 合 理 的 设 单 位 体 重 人 对 污 染 物 t 的 最 大 日 摄 入 量 为 C 地 区 食 品 摄 入 量 分 布 X, 设 () t, 由 食 品 摄 入 量 模 型 可 以 得 出 某 X N(, ), 2 则 单 位 体 重 人 通 过 食 物 对 污 染 物 t 的 摄 入 量 X 服 从 如 下 分 布 : t 记 c, t X c X N c, ( c ), t ( ) t t 2 c, 则 X 的 分 布 密 度 函 数 为 : 分 布 函 数 为 f 2 ( x ) exp ( 2 ) 2 2 x,, x 2 F( x) exp ( x 2 ) dx 2 2 单 位 体 重 人 对 污 染 物 t 的 摄 入 量 小 于 x 0 的 概 率 为 : 令 0 P( x ) x. 0 x0 x t , 则 查 表 可 得 出 x 0 与 参 数 c 的 表 达 式, 此 时 令 则 可 基 于 已 知 的 参 数 C () t 0 t () t x g c C, 求 出 c, 若 取 c 为 类 食 物 中 污 染 物 t 含 量 的 安 全 上 限, t 则 就 有 的 概 率 保 证 该 食 物 中 污 染 物 t 的 含 量 不 会 超 标 2 食 品 安 全 检 测 方 案 t 假 设 根 据 以 上 的 法 则 及 建 立 的 模 型 进 行 合 理 抽 样 后, 制 定 出 的 第 类 食 品 中 第 t 种 污 染 物 的 标 准 为 不 超 过 c 物 含 量 标 准 规 定 的 上 限 0, 且 将 c 0 当 成 国 家 对 第 类 食 品 中 第 t 种 污 染 现 在 用 此 标 准 对 第 类 食 品 中 第 t 种 污 染 物 进 行 检 验, 过 程 如 下 : 9

20 设 在 第 类 食 品 中 抽 出 个 样 本, 其 中 第 t 种 污 染 物 的 含 量 分 别 为 y, y,..., y. 经 过 正 态 化 处 理 后, 即 可 认 为 此 样 本 是 来 自 于 污 染 物 含 量 分 布 (, ) (, ) (, ) 2 (, ) (, ) 2 ( t t N,( ) ) 因 而 检 验 此 类 食 品 的 第 t 种 污 染 物 是 否 符 合 国 家 标 准, 就 转 化 为 以 下 的 假 设 检 验 问 题 : H : v H : (, t ) (, t ) (, t ) (, t ) (, t) (, t) 其 中 c 因 为 污 染 物 含 量 分 布 的 方 差 ( ) 未 知, 构 造 出 t 检 验 统 计 量 t ( y 0 ) 在 时, t t( ), 则 检 验 的 拒 绝 域 为 (, t) (, t) 0 W { t t ( )}, 其 中 为 显 著 性 水 平 根 据 检 验 的 结 果, 就 可 以 判 断 出 在 给 定 的 显 著 性 水 平 下 第 t 种 污 染 物 是 否 符 合 国 家 标 准 改 进 的 风 险 评 估 模 型 在 以 上 风 险 评 估 模 型 中 进 行 食 品 污 染 物 含 量 安 全 上 限 的 确 定 过 程 中, 我 们 把 食 品 中 污 染 物 的 含 量 看 作 了 一 个 常 数, 这 是 一 种 粗 糙 的 处 理 方 案, 因 为 依 照 前 面 的 分 析, 食 品 中 的 污 染 物 含 量 是 一 个 服 从 右 偏 态 分 布 的 随 机 变 量, 将 此 随 机 变 量 处 理 成 一 个 常 量 可 能 会 给 模 型 结 果 造 成 很 大 误 差, 因 此 需 要 对 以 上 风 险 评 估 模 型 进 行 改 进 根 据 食 物 摄 入 量 模 型, 设 第 类 食 物 摄 入 量 ( ) ( ),( ( X N ) ) 2, (, ) (, ) (, ) 再 由 该 类 食 物 中 第 t 种 污 染 物 含 量 样 本 y t, y t,..., y t 经 正 态 化 过 程 后, 构 2 造 出 该 类 食 物 中 第 t 种 污 染 物 含 量 的 正 态 化 分 布 (, t) (, t) 2 Y N( y,( ) ), 其 中 y y, 2 2. F P f ( pf ) 2 ( ) FF ( ) 20

21 假 设 X 与 Y 相 互 独 立, 则 在 第 类 食 物 中 摄 入 的 第 t 种 污 染 物 的 总 量 U Y X (, t) ( ) 设 X, Y 的 密 度 函 数 分 别 为 f ( x ) 与 f ( y ), 2 记 V Y, u x y 则 因 v y ( ) (, t) x u / v 的 反 函 数 为 y v, Jacob 行 列 式 为 J / v u / v 0 2 所 以 ( UV, ) 的 联 合 密 度 函 数 为 p u v f u v f v J f u v f v v (, ) ( / ) 2( ) ( / ) 2( ) 则 U 的 密 度 函 数 为 U 的 分 布 函 数 即 为 f u f u f v dv ( ) ( ) ( ) 2 v x ( ) F x 因 此 要 保 证 以 概 率 f u du, 饮 食 安 全, 则 通 过 ( ) x F x f u du 得 出 x x 0, 那 么 x 0 就 是 该 类 食 品 中 第 t 种 污 染 物 含 量 的 安 全 的 临 界 值 4 模 型 的 评 价 及 发 展 本 文 建 立 了 污 染 物 分 布 模 型 食 物 摄 入 量 模 型 风 险 评 估 模 型 三 位 一 体 的 食 品 安 全 监 控 体 系 在 污 染 物 分 布 模 型 中, 提 出 了 食 品 的 污 染 物 含 量 分 类 方 案 和 污 染 物 含 量 偏 态 分 布 的 正 态 化 方 法 在 食 物 摄 入 量 模 型 中, 提 出 了 详 细 的 居 民 饮 食 调 查 方 案, 食 品 分 类 的 一 些 原 则, 建 立 了 食 物 摄 入 量 的 正 态 分 布 模 型 基 于 上 述 两 个 模 型 建 立 了 风 险 评 估 模 型, 风 险 评 估 模 型 完 整 地 解 决 了 食 品 中 污 染 物 含 量 上 限 的 确 定 和 食 品 安 全 现 状 检 测 两 个 重 要 任 务 在 测 定 食 品 中 污 染 物 含 量 上 限 过 程 中 我 们 采 用 了 两 种 方 案, 一 是 用 食 物 中 污 染 物 含 量 的 均 值 代 替 污 染 物 在 食 物 中 的 右 偏 态 分 布, 再 结 合 食 物 摄 入 量 的 分 布 得 出 污 染 物 摄 入 量 分 布 模 型, 并 由 此 求 出 2

22 污 染 物 含 量 的 安 全 上 限 ; 二 是 用 经 过 正 态 化 方 法 求 出 食 物 中 污 染 物 含 量 的 分 布, 再 与 食 物 摄 入 量 模 型 相 结 合 得 出 污 染 物 摄 入 量 分 布 模 型, 并 由 此 求 出 污 染 物 含 量 的 安 全 上 限 理 论 结 果 表 明, 后 者 具 有 更 高 的 精 确 性 模 型 的 改 进 方 向 有 以 下 几 点 : () 在 建 立 食 品 摄 取 量 分 布 模 型 时, 没 有 根 据 不 同 的 年 龄 段, 不 同 收 入 状 况 和 劳 动 状 况 的 人 群 分 别 进 行 考 察, 而 是 对 食 物 摄 入 量 与 体 重 的 平 均 值 这 样 一 个 标 准 化 的 量 建 立 了 模 型 这 可 能 会 降 低 不 同 人 群 饮 食 状 况 的 区 分 度, 有 必 要 进 行 改 进 (2) 在 风 险 评 估 模 型 中, 我 们 假 设 某 种 污 染 物 主 要 含 在 某 类 食 品 中, 虽 然 具 有 合 理 性, 但 也 会 带 来 模 型 误 差, 因 此 有 必 要 改 进 模 型, 建 立 一 个 多 元 的 风 险 评 估 模 型 5 关 于 我 国 食 品 安 全 问 题 的 一 些 建 议 经 过 数 天 的 调 查 与 思 考, 在 本 文 即 将 结 束 之 际, 我 们 在 此 对 如 何 解 决 我 国 的 食 品 安 全 问 题 提 出 一 些 建 议, 仅 供 有 关 部 门 或 有 关 人 士 参 考 () 完 善 地 建 立 起 符 合 我 国 国 情 的 食 品 质 量 检 测 体 系, 开 发 研 究 更 科 学 的 检 测 手 段 和 技 术, 能 对 食 品 更 及 时 更 准 确 地 全 方 位 综 合 的 评 价 在 此 过 程 中, 检 测 出 哪 些 污 染 物 超 标 是 由 于 技 术 落 后 造 成 的, 哪 些 是 由 于 受 利 益 的 驱 使 人 为 造 成 的 对 前 者 应 想 方 设 法 改 进 生 产 技 术, 使 其 生 产 出 的 产 品 符 合 安 全 规 定 ; 而 对 后 者 要 实 施 极 其 严 厉 的 惩 罚 措 施, 严 格 惩 治 这 种 不 道 德 的 行 为 (2) 加 大 政 府 监 控 力 度, 将 责 任 具 体 落 实 到 每 一 个 监 控 部 门 甚 至 每 个 负 责 人 头 上 施 行 责 任 到 人 在 目 前 我 国 的 社 会 主 义 市 场 经 济 体 制 还 不 是 很 健 全 的 情 况 下, 只 能 依 赖 于 政 府 的 监 控 (3) 重 点 加 大 对 食 品 生 产 与 加 工 厂 的 监 控, 尤 其 是 严 格 监 控 小 作 坊 国 家 质 检 总 局 统 计 数 据 指 出 中 国 食 品 安 全 问 题 主 要 出 在 小 作 坊 国 内 食 品 加 工 行 业 小 作 坊 数 量 众 多, 目 前, 国 内 从 事 食 品 加 工 企 业 约 有 四 十 五 万 家, 其 中 十 人 以 下 的 小 作 坊 约 三 十 五 万 家, 占 总 数 的 七 成 九 这 些 小 作 坊 大 多 加 工 设 备 简 陋, 管 理 水 平 和 生 产 工 艺 相 对 落 后, 从 业 人 员 素 质 较 低 且 流 动 性 大, 假 冒 伪 劣 现 象 比 较 严 重, 一 直 是 食 品 质 量 安 全 监 管 的 重 点 和 难 点 (4) 施 行 更 为 严 格 的 惩 罚 措 施 对 查 处 的 违 规 企 业 或 个 人, 加 大 惩 罚 力 度, 22

23 大 大 提 高 其 违 法 成 本 使 其 在 生 产 与 加 工 食 品 过 程 中 想 也 不 敢 往 造 假 上 想 千 万 不 能 今 天 被 查 处 罚 点 款 后, 明 天 依 然 我 行 我 素 (5) 质 检 的 相 关 部 门, 公 正 严 明 廉 洁 及 时 高 效 率 地 处 理 食 品 违 规 行 为, 一 旦 发 现, 应 立 即 制 止, 并 追 究 相 关 责 任 人 的 责 任 (6) 构 建 社 会 主 义 市 场 经 济 条 件 下 的 诚 信 机 制 就 目 前 的 形 势 来 看, 此 种 机 制 还 不 能 真 正 有 效 地 发 挥 其 作 用 23

24 参 考 文 献 [] 茆 诗 松 等, 概 率 论 与 数 理 统 计 教 程 [M], 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社,2004 [2] 韩 中 庚, 数 学 建 模 方 法 及 应 用 [M], 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社,2005 [3] 姜 启 源, 数 学 模 型 ( 第 二 版 )[M], 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社,2002 [4] 薛 昌 颖 等, 华 北 北 部 冬 小 麦 干 旱 和 产 量 灾 损 的 风 险 评 估 [J], 自 然 灾 害 学 报,2(),2003 [5] 张 志 宽. 构 建 食 品 安 全 控 制 体 系 [J], 中 外 企 业 文 化,2005(4) [6] 陈 淑. 食 品 安 全 与 食 品 供 应 链 管 理 [J]. 上 海 企 业,2005(7) [7] 刘 俊 茹, 蔡 平 生, 郝 丽 萍. 风 险 分 析 在 我 国 食 品 安 全 性 管 理 中 的 应 用 [J]. 职 业 与 健 康,2004,20(2) [8] 张 磊, 高 俊 全, 等.2000 年 中 国 总 膳 食 研 究 不 同 性 别 年 龄 组 人 群 膳 食 铅 摄 入 量 [J]. 卫 生 研 究,2007,7,36(4) [9] 翁 高 艺, 等. 铜 锌 铅 复 合 污 染 土 壤 上 香 蕈 植 物 的 生 长 和 重 金 属 吸 收 动 态 [J]. 土 壤,2006,38(5): [0] 吕 王 勇, 吴 耀 国, 马 洪. 基 于 EM 算 法 的 对 数 正 态 分 布 参 数 估 计 [J]. 统 计 与 决 策 ( 理 论 版 ),2007,6 [] 第 四 届 全 国 研 究 生 数 学 建 模 竞 赛,A 题 [EB/OL], [2] 李 艳 平, 何 宇 纳 等. 称 重 法 回 顾 法 和 食 物 频 率 法 评 估 人 群 食 物 摄 入 量 的 比 较 [J]. 中 华 预 防 医 学 杂 志,2006,7,40{4} [3] 朱 道 元. 多 元 统 计 分 析 与 软 件 SAS[M]. 东 南 大 学 出 版 社,999,8 [4] Gor AH,Weterte-PlategaMS,Weterte KR.Udereatg ad uderreportg of habtual food take obee me:eleetve uderreportg of fat take. AM J Cl Nutr,2000,7 [5] 李 晓 云 等.2005 年 中 国 居 民 膳 食 DON 污 染 调 查 及 暴 露 评 估 [J]. 长 治 医 学 院 学 报,2007,2(2) 24