環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)大數(shù)據(jù)化的研究

麻 博

（甘肅省慶陽(yáng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，甘肅 慶陽(yáng) 745000）

環(huán)境監(jiān)測(cè)是探明當(dāng)前環(huán)境具體狀況，推動(dòng)環(huán)境保護(hù)工作與環(huán)境管理工作的重要環(huán)境治理手段之一。因此，要推進(jìn)環(huán)境治理工作，就必須提高環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的水平。隨著互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，環(huán)境監(jiān)測(cè)工作有了值得探索的新道路，即環(huán)境檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)大數(shù)據(jù)化。

1 何謂大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)是著名商業(yè)咨詢公司麥肯錫最先總結(jié)、提出的一個(gè)概念。大數(shù)據(jù)指的是指?jìng)鹘y(tǒng)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用軟件不足以處理的大或復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)很難用通用數(shù)據(jù)管理和處理軟件來(lái)處理。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以操縱和管理以TB、PB、EB為單位的巨型數(shù)據(jù)集。大數(shù)據(jù)技術(shù)包括信息收集、選擇、存儲(chǔ)、搜索、共享、傳輸、分析和可視化。如今，大數(shù)據(jù)技術(shù)在各行各業(yè)中都有著廣泛應(yīng)用，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的科學(xué)計(jì)算和分析可以做到業(yè)務(wù)可預(yù)測(cè)、疾病可預(yù)防、犯罪可預(yù)防[1]。

大數(shù)據(jù)早在多年前就已經(jīng)是數(shù)據(jù)工作中的一個(gè)重要名詞。在2010年，隨著世界互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，到今天大量的企業(yè)、政府部門(mén)都有合作或自建的分布式數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和云存儲(chǔ)中心，給人們的工作帶來(lái)了巨大的利好。

2 環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的重要性

2.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)是執(zhí)法監(jiān)督的前提

環(huán)境監(jiān)測(cè)工作可以保障相關(guān)管理單位通過(guò)各種技術(shù)手段，及時(shí)了解、科學(xué)分析環(huán)境客觀狀況、為環(huán)境治理部門(mén)的下一步工作提供詳實(shí)、有力的數(shù)據(jù)支持。

在具體工作中，只需將環(huán)境監(jiān)測(cè)采集而來(lái)的數(shù)據(jù)，與相關(guān)管理規(guī)定、國(guó)家法律規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)水平予以對(duì)比，就可以直截了當(dāng)?shù)卦u(píng)判當(dāng)?shù)氐目諝?、河流、湖泊、土壤等環(huán)境的污染情況，核對(duì)污染物的含量是否超標(biāo)，并對(duì)相關(guān)主體單位予以警告、處罰，為當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳a(chǎn)生活提供科學(xué)化的建議和指導(dǎo)。

2.2 環(huán)境監(jiān)測(cè)是為社會(huì)服務(wù)的途徑

按照國(guó)家制定的各種監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范，采用儀器設(shè)備對(duì)區(qū)域內(nèi)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行長(zhǎng)期性監(jiān)測(cè)，得到科學(xué)系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋，并據(jù)此推動(dòng)環(huán)境污染防治工作的開(kāi)展，這是一項(xiàng)對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)重地區(qū)的服務(wù)工作。例如，對(duì)于目前的熱點(diǎn)環(huán)境問(wèn)題——霧霾，它主要是由空氣中顆粒物、硫酸、硝酸等粒子組成。開(kāi)展大氣污染環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，就可以有效的為人民群眾提供形成霧霾的相關(guān)污染因子監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。從而為人民群眾的生活、工作、學(xué)習(xí)等外出活動(dòng)提供指導(dǎo)，為他們外出時(shí)選擇是否佩戴口罩、采取何種防護(hù)措施提供建議。

2.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)是科學(xué)管理的基礎(chǔ)

通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，可以有效地將經(jīng)濟(jì)與自然和諧發(fā)展共生以及可持續(xù)發(fā)展等理念踐行到工作當(dāng)中去。通過(guò)制定更為科學(xué)健全的環(huán)境監(jiān)測(cè)管理機(jī)制，充分治理水污染、大氣污染等問(wèn)題，為相關(guān)治理管理工作提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)保障，確保相關(guān)工作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。此外，通過(guò)科學(xué)化的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，還可以有效地抓住空氣污染治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)，有針對(duì)性地對(duì)不同地區(qū)采取不同的管理手段，從而全面、科學(xué)地完成環(huán)境治理工作的部署和管控。

3 實(shí)驗(yàn)室工作的質(zhì)量控制關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)樣品

要開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)與測(cè)量，必然就要有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值、標(biāo)準(zhǔn)尺度。因此就要構(gòu)建一套標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)樣品，以用于儀器的校準(zhǔn)、樣本的對(duì)比。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)樣品是保障實(shí)驗(yàn)室測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要的工具、重要物料。有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是經(jīng)過(guò)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室使用國(guó)際認(rèn)同的測(cè)量方法測(cè)量而得的具有穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的樣本，其測(cè)量的過(guò)程、經(jīng)辦人員均可追溯、可巡查，因此其有著較強(qiáng)的公信力，為實(shí)驗(yàn)室廣泛使用。

3.2 平行樣品分析實(shí)驗(yàn)

在采集平行樣品時(shí)，可選取現(xiàn)場(chǎng)平行樣品和實(shí)驗(yàn)室平行樣品兩種方法。對(duì)水體、氣體等分子運(yùn)動(dòng)較快，內(nèi)部物質(zhì)較為均勻的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，就可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多次采樣、制備平行樣品。而對(duì)于固體等分子運(yùn)動(dòng)較慢、內(nèi)部物質(zhì)分布可能不均勻的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，就應(yīng)當(dāng)在采集足夠量的樣本后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室制備實(shí)驗(yàn)室平行樣品，盡量減少不同樣品之間固有的物質(zhì)含量差異，避免因樣品本身的含量不同導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)生偏差。

4 大數(shù)據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)大數(shù)據(jù)化

4.1 構(gòu)建大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，提升環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)的管理質(zhì)量

大數(shù)據(jù)系統(tǒng)是高度借助信息化與網(wǎng)絡(luò)化開(kāi)展的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與管理系統(tǒng)，其不僅具有更高的效率和更強(qiáng)的安全性，與傳統(tǒng)的信息記錄與反饋系統(tǒng)相比較還具有更低的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于處理成本。大數(shù)據(jù)作為一種自動(dòng)的、高效的，可以將傳統(tǒng)模式下無(wú)法予以管理計(jì)算的數(shù)據(jù)借助互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行處理的新型技術(shù)。這種新型技術(shù)，比起不能進(jìn)行二次編輯與自動(dòng)化處理的紙質(zhì)數(shù)據(jù)，可以更為及時(shí)、更加高效地處理所采集到的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)處理的跨代升級(jí)。

4.2 推進(jìn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)大數(shù)據(jù)化，推動(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)構(gòu)建

只有全面、系統(tǒng)的構(gòu)建了大數(shù)據(jù)化的環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，將其錄入到大數(shù)據(jù)系統(tǒng)當(dāng)中，才能有效地構(gòu)建整體環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與分析模型的變量框架，并在后續(xù)的大數(shù)據(jù)處理與分析工作中作為重要的參考數(shù)值，為環(huán)境質(zhì)量的判定、治理方案的制定工作提供可靠的依據(jù)。首先要明確環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的種類，依照國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)及政策對(duì)環(huán)境質(zhì)量作出的明確規(guī)定，結(jié)合環(huán)境管理的具體需要、當(dāng)?shù)氐木唧w環(huán)境情況，依照環(huán)境監(jiān)測(cè)的科目類型進(jìn)行調(diào)整、精簡(jiǎn)、擴(kuò)充，保障環(huán)境監(jiān)測(cè)科目的科學(xué)性與系統(tǒng)性；其次，要依據(jù)相關(guān)規(guī)定與法律的要求，確定各類環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的閾值或臨界值，依照相關(guān)要求劃分檔次，并將其錄入大數(shù)據(jù)系統(tǒng)當(dāng)中，設(shè)置為符合實(shí)際應(yīng)用需要的參考變量。

5 構(gòu)建大數(shù)據(jù)化的環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系

5.1 科學(xué)分類環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，是由國(guó)家相關(guān)行政部門(mén)或立法部門(mén)規(guī)定，對(duì)自然環(huán)境的各項(xiàng)指標(biāo)，尤其是空氣、水文、土壤等方面的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；又或者是針對(duì)工業(yè)部門(mén)在生產(chǎn)時(shí)造成的固體、液體、氣體廢料的強(qiáng)制性排放規(guī)定。環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是中華人民共和國(guó)境內(nèi)統(tǒng)一的，對(duì)整體環(huán)境進(jìn)行評(píng)定、對(duì)污染行為進(jìn)行定性的唯一依據(jù)，是較為穩(wěn)定、不經(jīng)常修改、強(qiáng)制力最大的環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)類型。

環(huán)境監(jiān)測(cè)工作方法，是由國(guó)家部門(mén)、科研院所或其他有資質(zhì)開(kāi)展環(huán)境檢測(cè)的主體、專家學(xué)者，在具體的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作實(shí)踐中總結(jié)歸納，并在學(xué)術(shù)界、業(yè)界中達(dá)成共識(shí)，為全體環(huán)境監(jiān)測(cè)工作人員所共同遵守的一系列工作或?qū)嶒?yàn)方法。環(huán)境監(jiān)測(cè)工作方法是針對(duì)具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、分支工作開(kāi)展的全流程的、精細(xì)化、具體性的規(guī)定，例如，儀器的操作方法、試劑的化學(xué)成分與制配方法、處理與分析工作的具體流程、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理流程等。因此，環(huán)境監(jiān)測(cè)工作方法具有一定的靈活性，其可能會(huì)隨著時(shí)代的發(fā)展，在相關(guān)理論的進(jìn)步、儀器的更新?lián)Q代、學(xué)術(shù)專利的發(fā)明創(chuàng)造而有所調(diào)整、優(yōu)化，也可能被更新、更好的方法所取代。

環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則是專指對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)中的具體化學(xué)檢測(cè)方法和儀器設(shè)備使用方法的規(guī)定。在推進(jìn)環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)大數(shù)據(jù)工作時(shí)，首先就是要依照不同的環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)其自身的分類，對(duì)各類法律規(guī)定、科學(xué)方法、操作規(guī)范、數(shù)據(jù)表格模板等等涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)工作標(biāo)準(zhǔn)的文件予以數(shù)字化的記錄和存檔，并應(yīng)用到整體環(huán)境監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)框架的構(gòu)建當(dāng)中去，按照數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)架構(gòu)予以錄入。

5.2 科學(xué)構(gòu)建環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系

在大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)是整體大數(shù)據(jù)報(bào)告的核心，因此在推進(jìn)環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)大數(shù)據(jù)化工作時(shí)，必須科學(xué)構(gòu)建環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系，確保評(píng)價(jià)類目的全面性、評(píng)價(jià)分級(jí)的系統(tǒng)性、評(píng)價(jià)數(shù)值的科學(xué)性，保障導(dǎo)出評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。要構(gòu)建評(píng)價(jià)物類別體系，對(duì)空氣環(huán)境、水文環(huán)境、土壤環(huán)境等各不相同的環(huán)境與評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行系統(tǒng)地細(xì)化分類，從而便于對(duì)整體大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的分類管理以及資料的調(diào)用。其次，要細(xì)化對(duì)評(píng)價(jià)方法、方法流程的分類與記錄，在這一大類目中要記錄檢測(cè)工作中所使用到的采樣容器，相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是配的具體被評(píng)價(jià)對(duì)象類別；還應(yīng)當(dāng)錄入各類分析方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的資質(zhì)認(rèn)定有效期，對(duì)于即將到期或已經(jīng)到期的分析方法，應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行延期申請(qǐng)或啟動(dòng)淘汰舊技術(shù)的更新迭代流程。最后，評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)框架中還應(yīng)當(dāng)包括對(duì)于相關(guān)檢測(cè)人員、檢測(cè)日期、存檔樣品編號(hào)的記錄，確保事后的復(fù)核與追溯可以精確到人、精確到樣。

5.3 精細(xì)劃分環(huán)境監(jiān)測(cè)因子

環(huán)境監(jiān)測(cè)因子是開(kāi)展大數(shù)據(jù)分析工作的唯一基礎(chǔ)，只有具有齊全的因子，才能將其帶入公式進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。因此必須構(gòu)建精細(xì)化的環(huán)境監(jiān)測(cè)因子體系，避免檢測(cè)因子錯(cuò)誤導(dǎo)致的系統(tǒng)計(jì)算出錯(cuò)。例如，在水中的甲苯、大氣中的甲苯、土壤樣品中的甲苯，其因子名雖然都是甲苯含量，但是其卻有各不相同的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)方法。因此必須細(xì)化因子的具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、應(yīng)用范圍、計(jì)量單位、直接與間接排放量，并標(biāo)注其所使用的環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

6 全方位構(gòu)建應(yīng)用大數(shù)據(jù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作體系

6.1 建立規(guī)范化的大數(shù)據(jù)錄入管理體系

要推動(dòng)規(guī)范化的大數(shù)據(jù)錄入管理體系的構(gòu)建，明確相關(guān)工作的操作流程與開(kāi)展中的注意事項(xiàng)，避免環(huán)境監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)錄入不規(guī)范、錄入不完整等問(wèn)題，并建立高效易用的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)大數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，在保障相關(guān)工作人員能夠高效、快速，省時(shí)、省力地將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)錄入的同時(shí)，杜絕事后補(bǔ)錄、篡改等影響數(shù)據(jù)精確性與可靠性的問(wèn)題的發(fā)生，從而全面提升大數(shù)據(jù)系統(tǒng)錄入的規(guī)范性，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。建立科學(xué)、縝密的大數(shù)據(jù)記錄、處理、管理系統(tǒng)，促進(jìn)資料的流轉(zhuǎn)、匯總與查閱，提升工作效率。保障后續(xù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)的順利開(kāi)展。

6.2 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、高效的原始數(shù)據(jù)收集終端

可以借助如今已經(jīng)較為成熟的物聯(lián)網(wǎng)與人工智能數(shù)據(jù)信息技術(shù)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備終端中部署物聯(lián)網(wǎng)組件，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)記錄回傳，避免人工2次記錄與傳輸導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，構(gòu)建前端采集與后端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理一體化的工作流程方式，全面提升數(shù)據(jù)記錄、處理、公眾信息發(fā)布的效率[3]。

6.3 打造科學(xué)的大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

囿于相關(guān)單位自身財(cái)力、物力以及人員工作能力的限制，在進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用自建服務(wù)器與外包服務(wù)器相結(jié)合的方式開(kāi)展大數(shù)據(jù)的處理工作，對(duì)接政府合作的大數(shù)據(jù)處理服務(wù)提供商，在專業(yè)人士與專業(yè)服務(wù)器的協(xié)助下提升數(shù)據(jù)處理的效率并降低數(shù)據(jù)處理的成本。對(duì)于某些有必要采取保護(hù)措施的敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行自建庫(kù)儲(chǔ)存，而其他數(shù)據(jù)則可以在脫敏后托管云服務(wù)商處理。通過(guò)建設(shè)自建化與商業(yè)化并存的大數(shù)據(jù)處理服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理成本與質(zhì)量的統(tǒng)一。

6.4 深挖大數(shù)據(jù)內(nèi)在價(jià)值，進(jìn)一步提升環(huán)境監(jiān)測(cè)智能化水平

有必要進(jìn)一步深化環(huán)境監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的應(yīng)用與建設(shè)，提升數(shù)據(jù)處理的智能化水平，通過(guò)使用專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以及初次處理，通過(guò)原始數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)?shù)氐木唧w自然環(huán)境狀況與工業(yè)生產(chǎn)情況進(jìn)行宏觀把握，構(gòu)建橫向與縱向?qū)Ρ饶Ｐ停嵘龜?shù)據(jù)的指導(dǎo)意義與有用性，為整體環(huán)境治理工作提供針對(duì)性的指導(dǎo)和建議。此外，還可以通過(guò)智能算法，構(gòu)建智能化的環(huán)境危機(jī)預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)客觀數(shù)據(jù)7×24小時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境中存在的異常問(wèn)題，并及時(shí)進(jìn)行巡視，對(duì)偷排、偷放等違法問(wèn)題及時(shí)予以打擊和治理。

7 結(jié)論

環(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境治理工作，是當(dāng)前我國(guó)環(huán)境戰(zhàn)略中不可缺失的一環(huán)。將大數(shù)據(jù)與環(huán)境監(jiān)測(cè)工作相結(jié)合，通過(guò)科學(xué)的環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)分類、構(gòu)建環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系、劃分環(huán)境監(jiān)測(cè)因子等方法推進(jìn)環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)大數(shù)據(jù)化工作，并最終實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的架構(gòu)，為環(huán)境治理工作提供堅(jiān)實(shí)的科技后盾。