环境中残留农药的哈斯图比较分析

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　　原文为吴斌、唐文伟、李义久 “部分排序”在环境比较评价中的应用实例

　　该文一看标题就知道作者没学过计算机相关的专业课程，所以粗看的觉得很接地气，但是学过点计算机学科里的离散数学会觉得标题很别扭！把偏序翻译成部分排序，怎么看怎么别扭。该文的行文逻辑为：

　　1、按照布吕格曼 (Brüggemann)的方法照猫画虎整的一篇文章

　　2、着重从不可比性的角度分析偏序，阐述了偏序的本质。

　　3、取了10种农药，基于4个维度且不可比性的角度画出了哈斯图

　　本文除了计算一遍原文的哈斯图，还从如下两个方面阐述：

　　1、具有线性关系的维度组合，把原来四个维度变成3个维度重新计算。

　　2、专门分析具有特殊性质，影响极广的敌草快

数据说明

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　　农药对环境的危害，原文主要是从四个维度来考察：

　　$$ 四个维度说明=\begin{array} {c|c|c}{标识代号} & 含义　　& 　　　　　　　　量纲单位　　　　 \\ \hline T& \color{red}{半衰期，指的在土壤中降解的半衰期} & \color{blue}{T(d) 用天为单位表示半衰期} \\ \hline W& \color{red}{溶解度，针对水中的残留，指的是农药在水中的溶解度} & \color{blue}{ mg/L} \\ \hline V& \color{red}{蒸气压，针对的是空气的污染，蒸气压} & \color{blue}{ mPa} \\ \hline U& \color{red}{使用量，单位面积的使用量} & \color{blue}{ t/a } \\ \hline \end{array}$$

　　$$10种农药=\begin{array} {c|c|c}{标识代号} & 中文名　　& 　　　　　　　英文名　　　　 \\ \hline C1& \color{red}{苯达松除草剂 } & \color{blue}{Bentazone} \\ \hline C2& \color{red}{乐果杀虫剂} & \color{blue}{ Dimethoate } \\ \hline C3& \color{red}{敌螨普} & \color{blue}{ Dinoeap } \\ \hline C4& \color{red}{杀草快} & \color{blue}{ Diquat } \\ \hline C5& \color{red}{扑草灭} & \color{blue}{ EPTC } \\ \hline C6& \color{red}{威百亩} & \color{blue}{ Metham 一 Na } \\ \hline C7& \color{red}{甲基对硫磷} & \color{blue}{ Methyzparathion } \\ \hline C8& \color{red}{对硫磷} & \color{blue}{ Parathion } \\ \hline C9& \color{red}{敌稗} & \color{blue}{ Propanil } \\ \hline C10& \color{red}{硫代咔哇} & \color{blue}{ Thioearbazil } \\ \hline \end{array}$$

　　原始数据如下：

　　$$ \begin{array} {c|c|c|c}{标识代号} & 中文名　　& 英文名　& T(d)　& W(mg/L) & V(mPa) & U ( t/a )　 \\ \hline C1& \color{red}{苯达松除草剂 } & \color{blue}{Bentazone} & 20　& 2300000 & -0.2 & 95 \\ \hline C2& \color{red}{乐果杀虫剂} & \color{blue}{ Dimethoate } & 7　& 39800 & -3.33 & 446 \\ \hline C3& \color{red}{敌螨普} & \color{blue}{ Dinoeap } & 5　& 4 & -0.0053 & 432 \\ \hline C4& \color{red}{杀草快} & \color{blue}{ Diquat } & 1000　& 718000 & 0 & 50 \\ \hline C5& \color{red}{扑草灭} & \color{blue}{ EPTC } & 6　& 344 & -4533 & 90 \\ \hline C6& \color{red}{威百亩} & \color{blue}{ Metham 一 Na } & 7　& 963000 & -0.0000027 & 5075 \\ \hline C7& \color{red}{甲基对硫磷} & \color{blue}{ Methyzparathion }& 5　& 60 & -2 & 212 \\ \hline C8& \color{red}{对硫磷} & \color{blue}{ Parathion } & 14　& 24 & -5 & 257 \\ \hline C9& \color{red}{敌稗} & \color{blue}{ Propanil } & 1　& 200 & -5.3 & 694 \\ \hline C10& \color{red}{硫代咔哇} & \color{blue}{ Thioearbazil } & 3　& 2.5 & -93 & 97 \\ \hline \end{array}$$

　　蒸气压乘以-1的理由为(鉴于地下水和地表水是保护对象, 高的蒸气压有利于该物质从水体中的去除, 因而也就减少了其在水体中的含量 )

　　当矩阵值$d_{x1} \geqslant d_{y1} 且d_{x2} \geqslant d_{y2} 且 d_{x3} \geqslant d_{y3} {\cdots}且d_{xm} \geqslant d_{ym}$

　　记作：$$ \quad \quad PS_{(x)}\geqslant PS_{(y)}$$

　　关系矩阵获得的方式如下两种可以任选一种：

　　$$a_{xy}= \begin{cases} 1, PS_{(x)} {\geqslant} PS_{(y)} \\ 0, \end{cases} $$

　　$$a_{xy}= \begin{cases} 1, PS_{(y)} \geqslant PS_{(x)} \\ 0, \end{cases}$$

　　以上两种，核心在于$\geqslant$的定义。

　　原文是以四个维度取偏序获得哈斯图。

　　事实上，上述四个维度可以划分成3个维度，即简化成农药对土地、水、大气的影响。

　　其维度的转化如下

　$$　\require{cancel} \require{AMScd} \begin{CD} O= \{ T,W,V,U \}@>简单线性转化>> \{ T \times U ,W \times U, V\times U \} @>>> \{ D1 , D2, D3 \}\\ \end{CD} $$

　　因为原文中的U指的是使用量，即单位面积，要达到有效的情况下，对应农药的用量。

　　原始数据转化后的数据如下：

$$ \begin{array}{c|c|c|c|c|c|c}{M_{10 \times3}} &D1 &D2 &D3\\ \hline C1 &1900 &218500000 &-19\\ \hline C2 &3122 &17750800 &-1485.18\\ \hline C3 &2160 &1728 &-2.2896\\ \hline C4 &50000 &35900000 &0\\ \hline C5 &540 &30960 &-407970\\ \hline C6 &35525 &4887225000 &-0.0137025\\ \hline C7 &1060 &12720 &-424\\ \hline C8 &3598 &6168 &-1285\\ \hline C9 &694 &138800 &-3678.2\\ \hline C10 &291 &242.5 &-9021\\ \hline \end{array} $$

关系矩阵如下：

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$$O=\begin{array} {c|c|c|c|c|c|c|c}{M_{10 \times10}} & C1 & C2 & C3 & C4 & C5 & C6 & C7 & C8 & C9 & C10\\ \hline C1 &0 &0 &0 &0 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C2 &0 &0 &0 &1 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C3 &0 &0 &0 &1 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C4 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0\\ \hline C5 &1 &1 &0 &1 &0 &1 &0 &0 &1 &0\\ \hline C6 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0\\ \hline C7 &1 &0 &0 &1 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C8 &0 &0 &0 &1 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C9 &1 &1 &0 &1 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C10 &1 &1 &1 &1 &0 &1 &1 &1 &1 &0\\ \hline \end{array} $$

可达矩阵如下

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$$R=\begin{array} {c|c|c|c|c|c|c|c}{M_{10 \times10}} & C1 & C2 & C3 & C4 & C5 & C6 & C7 & C8 & C9 & C10\\ \hline C1 &1 &0 &0 &0 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C2 &0 &1 &0 &1 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C3 &0 &0 &1 &1 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C4 &0 &0 &0 &1 &0 &0 &0 &0 &0 &0\\ \hline C5 &1 &1 &0 &1 &1 &1 &0 &0 &1 &0\\ \hline C6 &0 &0 &0 &0 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C7 &1 &0 &0 &1 &0 &1 &1 &0 &0 &0\\ \hline C8 &0 &0 &0 &1 &0 &1 &0 &1 &0 &0\\ \hline C9 &1 &1 &0 &1 &0 &1 &0 &0 &1 &0\\ \hline C10 &1 &1 &1 &1 &0 &1 &1 &1 &1 &1\\ \hline \end{array} $$

哈斯矩阵即骨架矩阵

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$$HS=\begin{array} {c|c|c|c|c|c|c|c}{M_{10 \times10}} & C1 & C2 & C3 & C4 & C5 & C6 & C7 & C8 & C9 & C10\\ \hline C1 &0 &0 &0 &0 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C2 &0 &0 &0 &1 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C3 &0 &0 &0 &1 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C4 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0\\ \hline C5 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &1 &0\\ \hline C6 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0\\ \hline C7 &1 &0 &0 &1 &0 &0 &0 &0 &0 &0\\ \hline C8 &0 &0 &0 &1 &0 &1 &0 &0 &0 &0\\ \hline C9 &1 &1 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0 &0\\ \hline C10 &0 &0 &1 &0 &0 &0 &1 &1 &1 &0\\ \hline \end{array} $$

上蹿形式的哈斯图

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　　文中的C4为除草快，又叫敌草快。其分子结构的扯蛋模型如链接所示。

　　跟敌草快类似的一种农药叫百草枯，且百草枯的影响比敌草快更大。其分子结构的扯蛋模型如链接所示。

　　敌草快跟百草枯具有相似的结构，而目前百草枯已经禁止生产。

　　关于百草枯的新闻很多，现给出两个具有代表性的说法。

　　为什么内裤被百草枯浸过之后会致死？

　　百草枯中毒真的必死无疑吗？

　　上面是两则比较扎实的评论性新闻。回到敌草快跟百草枯，对于环境的影响。这两种除草剂有着非常特殊的性质。

　　1、两者的半衰期特别强。即连吡啶离子的分子结构形态很难被破坏。

　　2、两者在土壤中非常容易失去活性，表现为没有毒性。因为土壤可以看成一个胶体的环境，在此环境下，如果以活性来计算，百草枯跟敌草快的半衰期特别短。

　　3、百草枯是一个低毒致命的农药，具有独特的性质，可以理解为百草枯在人体的半衰期特别长，即百草枯跟敌草快在人体里更象是催化剂，它破坏人体的机能，但是其质量降低得很慢。

　　4、从农药的活性、危害性角度考虑，即第2点考虑，百草枯是一个经济实惠、对坏境友好的农药。

　　5、禁止百草枯的使用，主要是百草枯用于其它用途，如有人用来自杀，并且百草枯没有特效药，所以禁止其生产与使用。