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

天津市濱海新區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 楊博然

環(huán)境監(jiān)測主要是通過GIS技術(shù)對環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，通過對收集到的信息進(jìn)行儲存和顯示，對所監(jiān)測的地區(qū)進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究[1]。環(huán)境監(jiān)測作為目前技術(shù)性相對較強(qiáng)的行業(yè)，有著較大的發(fā)展?jié)摿ΑＲ虼?，在進(jìn)行環(huán)境治理工作時(shí)，需深入探究環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)在價(jià)值。并且，隨著信息時(shí)代的到來，可以通過互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)將環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)大數(shù)據(jù)化。

一、大數(shù)據(jù)簡述

大數(shù)據(jù)最開始是由商業(yè)咨詢公司麥肯錫提出的[2]。應(yīng)用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理軟件不能夠有效處理較大或較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)，不能通過數(shù)據(jù)管理和軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，但大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，可以有效操控TB、PE、EB級別以上的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)主要包括信息的收集、存儲、選擇、傳輸、分析、共享、可視化等。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，大數(shù)據(jù)技術(shù)已逐漸成熟，在各種領(lǐng)域充分發(fā)揮自身的應(yīng)用價(jià)值。在信息時(shí)代的背景下，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用更為廣泛，在各種企業(yè)和政府部門都通過大數(shù)據(jù)技術(shù)建設(shè)數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)倉庫、云儲存中心，從而為人們的生活、工作帶來便利。

二、環(huán)境監(jiān)測的重要意義

（一）執(zhí)法監(jiān)督的有利依據(jù)

環(huán)境監(jiān)測可以通過各種有效手段，對環(huán)境進(jìn)行客觀分析、及時(shí)了解，從而為相關(guān)管理部門提供有力的數(shù)據(jù)支持，使環(huán)境治理部門按照監(jiān)測的結(jié)果開展下一步治理工作。在環(huán)境監(jiān)測工作中，將監(jiān)測數(shù)據(jù)和環(huán)境管理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和規(guī)定以及國家法律法規(guī)進(jìn)行結(jié)合，可以直接判定環(huán)境是否存在空氣、土壤、水質(zhì)等污染情況，并且可以檢查污染地區(qū)的污染物含量是否超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，對相關(guān)管理部門實(shí)行相應(yīng)的處罰、警告，以此為人們的生活、工作、生產(chǎn)提供有利幫助和科學(xué)指導(dǎo)。

（二）社會服務(wù)的有利途徑

環(huán)境監(jiān)測工作根據(jù)所在地區(qū)制定的相關(guān)規(guī)定以及環(huán)境監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，利用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)對監(jiān)測地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量實(shí)施監(jiān)測，在長期的監(jiān)測過程中，將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評定，得出最后的監(jiān)測結(jié)果，治理部門依據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行針對性治理，從而為社會服務(wù)提供有利途徑。例如，針對目前部分地區(qū)所出現(xiàn)的空氣污染問題，如由中顆粒物、硫酸、硝酸等物質(zhì)形成的霧霾現(xiàn)象[3]。在環(huán)境監(jiān)測工作中，可以對霧霾實(shí)施監(jiān)測，從而為廣大群眾提供霧霾的污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)，讓居民對霧霾有所了解，并指導(dǎo)人們在生活、工作中如何防范霧霾，減少霧霾對人們身體的危害，如當(dāng)出現(xiàn)霧霾天氣時(shí)，需要采取佩戴口罩等有效防護(hù)措施，為社會提供便利服務(wù)。

（三）環(huán)境治理的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)

在環(huán)境監(jiān)測管理過程中，可以將自然和諧發(fā)展共生以及可持續(xù)發(fā)展等理念融入實(shí)際的環(huán)境監(jiān)測工作中，制定科學(xué)、合理、有效的環(huán)境監(jiān)測管理體系，從而可以有效解決水污染、空氣污染、土壤污染等環(huán)境問題，為管理部門工作提供有力保障，保證管理部門工作人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染源，并針對性解決環(huán)境污染現(xiàn)象，為環(huán)境治理打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。與此同時(shí)，采用科學(xué)的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，可以分析環(huán)境治理工作中的重難點(diǎn)，并根據(jù)治理難度確定治理方法，從而更好地對環(huán)境實(shí)施管控。

三、環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)

在環(huán)境監(jiān)測過程中，首先要做的是明確環(huán)境監(jiān)測的具體標(biāo)準(zhǔn)和分類，按照相關(guān)制度和規(guī)范對環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行分析、評定，只有明確環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，才能結(jié)合環(huán)境的具體情況進(jìn)行調(diào)整、完善，從而確保環(huán)境監(jiān)測工作的科學(xué)性、合理性、系統(tǒng)性。并且，需要嚴(yán)格遵守法律法規(guī)，根據(jù)相關(guān)要求確定環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的閾值和臨界值，將其數(shù)據(jù)錄入到大數(shù)據(jù)庫中，若再次遇到相同的環(huán)境問題，可以根據(jù)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理考量，為實(shí)際環(huán)境治理提供參考變量[4]。

（一）環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)分類

（1）環(huán)境評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

環(huán)境評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是由行政部門和立法部門制定的，是各類環(huán)境應(yīng)用系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，也是環(huán)境監(jiān)測研究的重點(diǎn)。對自然環(huán)境中的各項(xiàng)指標(biāo)制定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，主要為空氣、水文、土壤等評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如《油品運(yùn)輸大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB20951-2020）》。在工業(yè)部門或者企業(yè)生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的工業(yè)廢料也需進(jìn)行強(qiáng)制性規(guī)定，如《電子工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB39731-2020）》。在評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，通常會有規(guī)范污染物項(xiàng)目、排放限制、排放監(jiān)控位置、區(qū)分環(huán)境污染源是廢水，還是大氣污染物或企業(yè)工業(yè)廢料污染物。制定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也需要明確污染物的具體項(xiàng)目、監(jiān)測方式、各界別的排放限制和單位等。

（2）環(huán)境監(jiān)測方法

環(huán)境監(jiān)測方法是由具有相關(guān)資質(zhì)的部門從實(shí)際的環(huán)境監(jiān)測工作中總結(jié)出科學(xué)、合理的監(jiān)測方法，并在學(xué)術(shù)界和業(yè)界達(dá)成共識，共同確定為統(tǒng)一的環(huán)境監(jiān)測方法，如《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（HJ/T166-2004）》。監(jiān)測方法主要是對所要監(jiān)測的項(xiàng)目進(jìn)行全流程、精細(xì)化、具體化的規(guī)定。如環(huán)境監(jiān)測方法規(guī)定了某個因子分析過程中應(yīng)用的儀器、前處理、分析過程、數(shù)據(jù)處理等[5]。因此，所有環(huán)境監(jiān)測人員需要嚴(yán)格按照制定出的環(huán)境監(jiān)測方法進(jìn)行監(jiān)測，并隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的不斷進(jìn)步，結(jié)合環(huán)境狀況的實(shí)際情況，對環(huán)境監(jiān)測進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改善，使環(huán)境監(jiān)測方法跟上時(shí)代發(fā)展的腳步，被更為科學(xué)、合理、有效的技術(shù)方法所取代。

（3）環(huán)境技術(shù)導(dǎo)則

環(huán)境技術(shù)導(dǎo)則是對環(huán)境監(jiān)測方法和應(yīng)用的儀器提出了相關(guān)技術(shù)要求。如《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地表 水 環(huán) 境（HJ2.3-2018）》《 環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境（HJ610-2016）》。在研究環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)大數(shù)據(jù)的過程中，需要根據(jù)環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，利用科學(xué)方法，按照法律相關(guān)規(guī)定，以操作規(guī)范為基礎(chǔ)將環(huán)境監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和存檔，并應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測大數(shù)據(jù)系統(tǒng)當(dāng)中。

（二）構(gòu)建環(huán)境監(jiān)測評價(jià)體系

大數(shù)據(jù)監(jiān)測評價(jià)是大數(shù)據(jù)的重要部分，在實(shí)行環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)大數(shù)據(jù)化的過程中，需要在科學(xué)、有效的前提下，構(gòu)建環(huán)境監(jiān)測評價(jià)體系，從而保障評價(jià)的全面性、系統(tǒng)性、科學(xué)性、可靠性。在構(gòu)建環(huán)境監(jiān)測評價(jià)體系時(shí)，需要對所在地區(qū)的空氣環(huán)境、水文環(huán)境、土壤環(huán)境進(jìn)行多方面評價(jià)，并對其細(xì)化分類，利于大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的分類管理和數(shù)據(jù)處理、調(diào)用。并且要對評價(jià)方法、流程進(jìn)行詳細(xì)分類和記錄，分析相關(guān)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)對象類別，錄入各類分析方法和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)資質(zhì)認(rèn)定有效期，若出現(xiàn)過期情況時(shí)，需要對過期的分析方法和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)資質(zhì)進(jìn)行延長申請，或者淘汰舊技術(shù)，采用更新的分析方法和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。另外，在制定數(shù)據(jù)框架時(shí)，需要將相關(guān)監(jiān)測人員、監(jiān)測日期、樣品編號記錄在內(nèi)，保證事后可以進(jìn)行復(fù)核、追溯，找出相關(guān)信息記錄。

（三）環(huán)境監(jiān)測因子劃分

在進(jìn)行環(huán)境評價(jià)時(shí)，需要監(jiān)測環(huán)境現(xiàn)狀因子，生活污水監(jiān)測因子主要為氨氮、甲苯、磷酸鹽、菌群等；地表水監(jiān)測因子主要為pH、COD、BOD、SS、氰化物等；空氣監(jiān)測因子主要為CO2、NO2、PM10、TSO、甲苯等[4]。只有全面的監(jiān)測因子才能進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。因此，需要將環(huán)境監(jiān)測因子進(jìn)行精細(xì)劃分，避免由于因子劃分錯誤導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)差異。如水中的甲苯、大氣中的甲苯、土壤中的甲苯雖都為甲苯，但監(jiān)測方法不同。所以，需要對因子的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、應(yīng)用范圍、計(jì)量單位、排放量等進(jìn)行細(xì)化，保證環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)合理化、科學(xué)化。

四、構(gòu)建大數(shù)據(jù)化環(huán)境監(jiān)測體系

為了應(yīng)對生態(tài)環(huán)境污染，江蘇省建立了生態(tài)環(huán)境監(jiān)測平臺，以改善城市生態(tài)環(huán)境，減少生態(tài)污染等事故的發(fā)生。鎮(zhèn)江市建立的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測平臺主要利用大數(shù)據(jù)化系統(tǒng)，對環(huán)境空氣質(zhì)量、地表水水質(zhì)、飲用水源地水質(zhì)、環(huán)境噪聲、輻射環(huán)境、污染敏感因子進(jìn)行自動監(jiān)測，建立了環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。在環(huán)境監(jiān)察方面，建立了重點(diǎn)污染源企業(yè)廢水在線監(jiān)控系統(tǒng)、重點(diǎn)污染源企業(yè)廢氣在線監(jiān)控系統(tǒng)、污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)以及危險(xiǎn)廢物處置在線監(jiān)控系統(tǒng)。此外，建立機(jī)動車尾氣排放環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)，由環(huán)保局進(jìn)行監(jiān)管。其中，多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)有第三方單位實(shí)施監(jiān)管，充分掌握環(huán)境污染情況，充分發(fā)揮環(huán)境監(jiān)測作用。2010年起，鎮(zhèn)江市環(huán)保局對東部地區(qū)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測，查清污染源及污染情況，對相關(guān)污染企業(yè)進(jìn)行處罰，對東部地區(qū)實(shí)施自動監(jiān)測系統(tǒng)，從而提高了空氣質(zhì)量，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用效果顯著。為此，需要全面構(gòu)建大數(shù)據(jù)化監(jiān)測體系，將監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，才能有效分析環(huán)境整體數(shù)據(jù)以及分析模型變量框架，從而為后續(xù)的環(huán)境監(jiān)測工作提供有利參考[6]。

（一）大數(shù)據(jù)錄入管理規(guī)范化

在進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)大數(shù)據(jù)化的過程中，需要實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)錄入管理規(guī)范化，明確具體的工作內(nèi)容、工作流程、工作注意事項(xiàng)，確保環(huán)境監(jiān)測大數(shù)據(jù)信息不會出現(xiàn)差錯，導(dǎo)致錄入不完整、信息不準(zhǔn)確的情況[7]。同時(shí)，需要建立有效的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)大數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，保障數(shù)據(jù)錄入人員可以更加清晰明了、快速高效地完成大數(shù)據(jù)信息錄入工作，避免出現(xiàn)事后補(bǔ)錄、私自篡改等現(xiàn)象，為數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和安全性提供有力保障。在建立規(guī)范化大數(shù)據(jù)錄入管理體系時(shí)，要保證科學(xué)、準(zhǔn)確地記錄、處理、管理，從而有助于資料的流轉(zhuǎn)、查閱和匯總，為后續(xù)大數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（二）構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化原始數(shù)據(jù)收集終端

在如今互聯(lián)網(wǎng)相對成熟的背景下，在進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測的過程中，可以利用物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)對大數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，在環(huán)境監(jiān)測設(shè)備終端部署物聯(lián)網(wǎng)組建，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和記錄，避免在人工記錄時(shí)出現(xiàn)二次記錄或記錄錯誤的情況[8]。將前段采集和后算處理相結(jié)合，實(shí)行一體化工作模式，提高數(shù)據(jù)處理、采集、記錄的工作效率。

（三）構(gòu)建科學(xué)的大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

在建立大數(shù)據(jù)化環(huán)境監(jiān)測體系的過程中，往往會受到資金不足、物力不足、人員工作能力不足的影響。因此，需要將自建服務(wù)器與外包服務(wù)器進(jìn)行結(jié)合，從而有效開展大數(shù)據(jù)處理工作。引進(jìn)專業(yè)的技術(shù)人員和服務(wù)器，更加有效地提高大數(shù)據(jù)處理效率和處理質(zhì)量，降低數(shù)據(jù)處理錯誤造成的經(jīng)濟(jì)損失[9]。對于安全性、敏感性較高的數(shù)據(jù)，可以只儲存在自建服務(wù)器當(dāng)中，而其他數(shù)據(jù)可以交給外包服務(wù)器進(jìn)行處理。總而言之，通過自建服務(wù)器和外包服務(wù)器將大數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，保證數(shù)據(jù)處理質(zhì)量和效率的同時(shí)，降低數(shù)據(jù)處理成本。

（四）挖掘大數(shù)據(jù)潛在價(jià)值，提高環(huán)境監(jiān)測水平

在建設(shè)環(huán)境監(jiān)測大數(shù)據(jù)平臺時(shí)，需要進(jìn)一步挖掘大數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值，從而提高環(huán)境監(jiān)測智能化水平，通過大數(shù)據(jù)的內(nèi)在價(jià)值，采用更加專業(yè)的處理技術(shù)，對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，對所在地區(qū)的生態(tài)環(huán)境情況進(jìn)行宏觀監(jiān)控和管理，進(jìn)而為后續(xù)的環(huán)境治理工作提供便利條件。另外，通過智能技術(shù)，建立智能化環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)境出現(xiàn)異常狀況時(shí)，可以通過大數(shù)據(jù)對其進(jìn)行監(jiān)控和分析，也能夠及時(shí)打擊和處理污染環(huán)境的違法犯罪行為[10]。

五、結(jié)束語

環(huán)境監(jiān)測是目前環(huán)境保護(hù)、治理工作中的重要環(huán)節(jié)。將大數(shù)據(jù)技術(shù)與環(huán)境監(jiān)測工作完美結(jié)合，通過對環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)分類，構(gòu)建大數(shù)據(jù)化環(huán)境監(jiān)測體系、評價(jià)體系，規(guī)范大數(shù)據(jù)錄入管理，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化原始數(shù)據(jù)收集終端，構(gòu)建科學(xué)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及挖掘大數(shù)據(jù)潛在價(jià)值，從而提高環(huán)境監(jiān)測水平，為環(huán)境治理工作提供有力保障。