通过区间值p,q-阶梯正交对模糊框架评估可持续医疗废物处理技术

《Journal of Cleaner Production》：Evaluation of sustainable healthcare waste disposal techniques via an interval-valued p,q-rung orthopair fuzzy framework

　　法提赫·埃杰尔|伊尔金·亚兰·奥格尔|艾哈迈德·阿伊特金|阿尔普特金·乌卢塔什
阿菲永卡塔佩大学经济与管理学院运筹学系，土耳其阿菲永卡拉希萨尔

**摘要**
选择最可持续的医疗废物处理技术是一个重要而复杂的多标准决策（MCDM）问题，需要权衡相互矛盾的可持续性标准，并评估各种处理方法的优缺点。然而，现有的MCDM框架经常面临方法论挑战，包括由于主观判断、数据不精确以及标准之间的相互依赖性而产生的不确定性。为了弥合这些差距，本研究首次提出了一种新的集成MCDM框架，该框架结合了对数百分比变化驱动的目标权重法（LOPCOW）、逐步权重评估比率分析（SWARA）和替代方案优先级与评估系统（ALPAS），并在区间值（IV）p,q-ROF正交对模糊集（ROFSs）的基础上进行应用。IV-p,q-ROF LOPCOW和IV-p,q-ROF SWARA方法用于确定标准权重的客观性和主观性，而IV-p,q-ROF ALPAS则用于对替代方案进行排序。因此，IV-p,q-ROF LOPCOW-SWARA-ALPAS框架能够有效处理模糊信息，平衡主观和客观标准权重，并根据理想和反理想解决方案计算每个替代方案的组合效用值，从而表明了该模型的贡献。基于12个标准（这些标准涉及可持续性的三个方面），在五种非焚烧处理技术中选出了最可持续的医疗废物处理技术。结果表明，职业健康与安全是最关键的标准，其次是成本效益和能源效率。此外，高压灭菌是最可持续的处理技术，其次是微波处理和等离子体热解。所提出的框架为政策制定者和医疗决策者在应对可持续医疗废物管理的复杂性方面提供了实用指导。

**引言**
随着对更好医疗服务需求的增加，公共和私营行业的医疗机构数量迅速增长，这些机构产生的医疗废物量也随之大幅增加（Devebakan等人，2025年）。医疗废物中的许多成分具有危险性，如放射性物质、使用过的针头和注射器、医疗设备、化学品、诊断部件、受污染的布料、血液和药品（Attrah等人，2022年），因此构成了严重威胁。统计数据显示，制药、检测和研究中心、医学实验室以及医院等医疗机构产生了大量医疗废物，其中约85%被归类为非危险废物，15%被归类为危险废物（Chakraborty和Saha，2023年）。虽然非危险部分的医疗废物可以像城市固体废物一样处理，但危险部分的医疗废物需要单独且适当的处理，因为它可能含有病原体、有毒物质、放射性物质和传染性物质（Mazzei和Specchia，2023年）。因此，医疗废物比其他类型的废物具有更高的感染风险（Thakur等人，2021年），可能导致更多的疾病传播和生态污染（Chen等人，2023年）。因此，为了减轻医疗废物对公众健康和环境的影响，近年来设计良好的医疗废物管理系统下的适当处理变得至关重要（Sarwar等人，2025年）。

在实践中，可以使用多种技术来处理医疗废物，如焚烧（Kiri?ci等人，2025年）、高压灭菌（Dai等人，2025年）、化学消毒（Anafi等人，2023年）、封装、水热处理（Beheshtinia等人，2025年）、微波处理（Al-Barakati和Rani，2024年）、干热消毒（Pu?ka等人，2025年）、辐照（Nithyanandham和Augustin，2025年）、等离子体热解（Redhu等人，2025年）、臭氧处理、氯化、蒸馏（Demir和Moslem，2024a）和填埋（Anjum等人，2024年）等。每种医疗废物处理方法都有其优缺点，应考虑这些因素来评估合适的处理技术（Pu?ka等人，2022年）。除了环境问题外，一些医疗废物处理技术（如化学消毒和微波处理）相对于高压灭菌需要较高的资本成本，从而影响经济可持续性（Attrah等人，2022年），而焚烧可能会在社会接受度方面对社会可持续性产生负面影响（Chen等人，2023年）。一旦考虑到医疗废物对人类健康和环境的负面影响，选择合适的医疗废物处理技术成为医疗行业决策者的主要关注点之一（Saranya和Jayanthi，2025年）。然而，由于现实问题通常很复杂，处理这些问题需要准确的数据收集能力，而这往往受到信息缺失或数据复杂等挑战的阻碍（Sarwar等人，2025年）。多标准决策（MCDM）作为一种决策分析分支，提供了一种系统化的方法，根据提出的一组标准来选择最合适的替代方案或行动方案（Chakraborty和Saha，2022年）。因此，选择最可持续的医疗废物处理技术也可以被视为一个复杂的MCDM问题，因为问题的解决需要评估多种因素，如废物类型、健康与安全问题、技术可靠性、环境影响、成本以及废物量的减少（Beheshtinia等人，2025年）。

在现有文献中，为了解决选择最佳医疗废物处理技术的问题，已有许多研究采用了各种MCDM方法，如CRITIC（Sarwar等人，2025年）、TOPSIS（Dai等人，2025年）、MULTIMOORA（Saranya和Jayanthi，2025年）、SWARA、WASPAS（Kiri?ci等人，2025年）、MABAC（Debbarma等人，2025年）、CoCoSo（Pu?ka等人，2025年）、CODAS（Elsayed和Arain，2024年）、DEMATEL（Kokkinos等人，2024年）、AHP、MARCOS（Yazar等人，2024年）、ARAS（Rani等人，2022年）、EDAS（Krishankumar等人，2022年）、PROMETHEE（Makan和Fadili，2021年）、VIKOR（Behera和Panda，2025年）、BWM（Beheshtinia等人，2025年）、MOOSRA（Narayanamoorthy等人，2020年）、COPRAS（Kokkinos等人，2024年）、FUCOM（Saha等人，2022年）、MEREC（Saranya和Jayanthi，2025年）、GRA（Chen等人，2023年）、AROMAN（Anjum等人，2024年）和CRADIS（Demir和Moslem，2024a）（见附录）。对现有研究的全面回顾也表明，已经采用了各种MCDM和MCGDM方法来评估不同的标准集，并根据不同的标准权重确定方法和不确定性框架对最合适的替代方案进行排序。然而，选择最可持续医疗废物处理技术的决策过程仍然复杂，需要新的混合MCDM框架来应对数据缺失和不精确、评估标准相互交织以及决策者专业知识不同所带来的不确定性。因此，本研究的主要动机是提出一种混合MCDM框架，采用区间值p,q-ROF LOPCOW-SWARA-ALPAS框架来解决选择最可持续医疗废物处理技术时的方法论问题。通过提出这种全新的混合MCDM框架，本研究解决了以下研究问题：
1. 评估最可持续医疗废物处理技术时应使用哪些关键可持续性标准？
2. 在选择最可持续的医疗废物处理技术时，应优先考虑哪些可持续性标准？
3. 哪种医疗废物处理技术是最适合处理医疗废物的方法？
4. 本研究中提出的混合MCDM框架在不同标准权重系数情景下的表现如何？
5. 医疗废物处理技术的排名与其他出色的MCDM模型的结果是否一致？

为了评估和选择最可持续的医疗废物处理技术，本研究首次引入了一种集成MCDM框架，即区间值（IV）p,q-ROF正交对模糊集对数百分比变化驱动的目标权重法（LOPCOW）-逐步权重评估比率分析（SWARA）-替代方案优先级与评估系统（IV-p,q-ROF LOPCOW-SWARA-ALPAS）。IV-p,q-ROFSs是包含q-ROFSs和p,q-ROFSs的通用框架，它们通过使用灵活的p和q参数将专家判断表示为区间，从而更真实地反映专家的判断。SWARA结合了一个简单透明的评估过程，有效反映了专家的经验和优先级。ALPAS根据理想和反理想解决方案估计替代方案的组合效用值。ALPAS清晰且易于应用的结构使得能够高效地得出完整的替代方案排名。IV-p,q-ROF LOPCOW-SWARA-ALPAS方法通过有效处理不确定性、平衡主观和客观标准权重以及产生可靠的替代方案排名，提供了一个清晰稳健的决策框架。在仔细回顾了关于医疗废物处理最佳技术选择的先前研究后，确定了一组新的标准，其中包括12个涉及医疗废物处理技术社会、经济和环境可持续性方面的标准。此外，由于本研究旨在识别最可持续的医疗废物处理技术，因此在决策过程中使用了五种非焚烧处理技术，包括高压灭菌、微波处理、化学消毒、等离子体热解和填埋。总体而言，考虑到相关文献中的不足之处，本研究的主要方法论创新和贡献如下：
- 在IV-p,q-ROF环境下提出LOPCOW的新扩展，用于目标标准权重
- 开发基于IV-p,q-ROF的SWARA方法，根据专家判断计算主观标准权重
- 在IV-p,q-ROF环境下提出ALPAS的新扩展，根据理想和反理想解决方案计算替代方案的组合效用值
- 为医疗废物处理的可持续评估和选择问题提供了有效的解决方案

此外，本研究是首次在五种非焚烧医疗废物处理技术中选择最可持续技术的研究，为决策者提供了有关决策过程中应考虑的重要可持续性标准以及最可持续处理技术的宝贵见解。研究结果预计将为政策制定者、市政当局、在医院、实验室、研究中心、检测机构等工作的医疗专业人员、学者以及关注医疗废物处理的废物管理公司提供有益的参考。

**研究的其余部分结构如下**：首先介绍了非焚烧医疗废物处理技术的简要信息，以及采用MCDM框架选择医疗废物处理技术的现有研究和关于所提出方法论的先前研究。然后详细说明了研究中采用的方法论框架。接下来指出了所提出的混合MCDM框架的实施和最终结果。讨论部分强调了研究结果与先前关于选择最佳医疗废物处理技术的研究结果的相关性，并考虑了这些发现的实际意义。最后一部分讨论了研究的局限性和进一步的研究建议。

**非焚烧医疗废物处理技术概述**
由于非焚烧医疗废物处理技术更加环保且通常比焚烧更经济，从可持续性的角度来看，这些技术的采用率正在增加（Hassan和Shareefdeen，2022年）。高压灭菌，通常称为蒸汽灭菌，是管理医疗废物的重要技术之一，特别是用于安全处理可能具有传染性和危险性的医疗废物。

**研究方法**
以下是关于方法论的初步信息。

**结果**
表4展示了专家提供的标准的语言评估。
表5提供了专家对替代方案的语言评价。
专家评价的语言重要性水平是根据表1中的术语和表5中的特征确定的。这些评价和专家的权重系数在表6中呈现。
IV-p,q-ROF-SWARA的结果显示在表7中。
表8给出了组合的IV-p,q-ROF决策矩阵。

**讨论**
对于决策者来说，选择最可持续的医疗废物处理技术是一项具有挑战性的任务，因为决策过程需要考虑多个相互关联的标准以及各种医疗废物处理技术的不同优缺点（Menek?e和Akda?，2023年）。因此，选择最可持续的医疗废物处理技术被视为一个复杂的MCDM问题（Beheshtinia等人，2025年）。然而，先前的MCDM研究为所有决策者（包括政策制定者、医疗保健专业人员、从事医疗废物收集、处理和处置的工作人员、市政府和地方当局）在以下几个方面做出了贡献。首先，指出了在选择处理医疗设施产生的医疗废物最可持续的技术时应采用的最重要的可持续性标准；同时，也强调了决策者需要全面了解相关情况。

**CRediT作者贡献声明：**
- Fatih Ecer：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿撰写、监督、正式分析、数据管理、概念化。
- ?lkin Yaran ?gel：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿撰写、项目管理、调查、数据管理、概念化。
- Ahmet Aytekin：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿撰写、可视化、验证、软件开发、方法论。
- Alptekin Uluta?：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿撰写。

**利益冲突声明：**
作者声明他们没有已知的财务利益冲突或可能影响本文所述工作的个人关系。