環境監測標準大數據化的研究

麻 博

（甘肅省慶陽生態環境監測中心，甘肅 慶陽 745000）

環境監測是探明當前環境具體狀況，推動環境保護工作與環境管理工作的重要環境治理手段之一。因此，要推進環境治理工作，就必須提高環境監測工作的水平。隨著互聯網與大數據技術的飛速發展，環境監測工作有了值得探索的新道路，即環境檢測標準大數據化。

1 何謂大數據技術

大數據是著名商業咨詢公司麥肯錫最先總結、提出的一個概念。大數據指的是指傳統數據處理應用軟件不足以處理的大或復雜的數據集，這些數據很難用通用數據管理和處理軟件來處理。通過大數據技術，可以操縱和管理以TB、PB、EB為單位的巨型數據集。大數據技術包括信息收集、選擇、存儲、搜索、共享、傳輸、分析和可視化。如今，大數據技術在各行各業中都有著廣泛應用，通過對數據的科學計算和分析可以做到業務可預測、疾病可預防、犯罪可預防[1]。

大數據早在多年前就已經是數據工作中的一個重要名詞。在2010年，隨著世界互聯網的高速發展和廣泛應用，到今天大量的企業、政府部門都有合作或自建的分布式數據中心、數據倉庫和云存儲中心，給人們的工作帶來了巨大的利好。

2 環境監測工作的重要性

2.1 環境監測是執法監督的前提

環境監測工作可以保障相關管理單位通過各種技術手段，及時了解、科學分析環境客觀狀況、為環境治理部門的下一步工作提供詳實、有力的數據支持。

在具體工作中，只需將環境監測采集而來的數據，與相關管理規定、國家法律規定的質量標準水平予以對比，就可以直截了當地評判當地的空氣、河流、湖泊、土壤等環境的污染情況，核對污染物的含量是否超標，并對相關主體單位予以警告、處罰，為當地人民群眾的生產生活提供科學化的建議和指導。

2.2 環境監測是為社會服務的途徑

按照國家制定的各種監測技術規范，采用儀器設備對區域內環境質量進行長期性監測，得到科學系統的環境監測數據反饋，并據此推動環境污染防治工作的開展，這是一項對環境污染問題嚴重地區的服務工作。例如，對于目前的熱點環境問題——霧霾，它主要是由空氣中顆粒物、硫酸、硝酸等粒子組成。開展大氣污染環境監測工作，就可以有效的為人民群眾提供形成霧霾的相關污染因子監測數據。從而為人民群眾的生活、工作、學習等外出活動提供指導，為他們外出時選擇是否佩戴口罩、采取何種防護措施提供建議。

2.3 環境監測是科學管理的基礎

通過環境監測工作，可以有效地將經濟與自然和諧發展共生以及可持續發展等理念踐行到工作當中去。通過制定更為科學健全的環境監測管理機制，充分治理水污染、大氣污染等問題，為相關治理管理工作提供堅實的數據保障，確保相關工作人員能夠及時發現問題、解決問題。此外，通過科學化的環境監測工作，還可以有效地抓住空氣污染治理的重點和難點，有針對性地對不同地區采取不同的管理手段，從而全面、科學地完成環境治理工作的部署和管控。

3 實驗室工作的質量控制關鍵節點

3.1 標準物質與標準樣品

要開展實驗室化驗與測量，必然就要有相應的標準數值、標準尺度。因此就要構建一套標準物質、標準樣品，以用于儀器的校準、樣本的對比。標準物質與標準樣品是保障實驗室測量數據準確性的重要的工具、重要物料。有證標準物質是經過多個實驗室使用國際認同的測量方法測量而得的具有穩定性和準確性的樣本，其測量的過程、經辦人員均可追溯、可巡查，因此其有著較強的公信力，為實驗室廣泛使用。

3.2 平行樣品分析實驗

在采集平行樣品時，可選取現場平行樣品和實驗室平行樣品兩種方法。對水體、氣體等分子運動較快，內部物質較為均勻的實驗對象，就可以在現場進行多次采樣、制備平行樣品。而對于固體等分子運動較慢、內部物質分布可能不均勻的實驗對象，就應當在采集足夠量的樣本后，進入實驗室制備實驗室平行樣品，盡量減少不同樣品之間固有的物質含量差異，避免因樣品本身的含量不同導致實驗數據發生偏差。

4 大數據系統與環境監測標準大數據化

4.1 構建大數據系統，提升環境檢測數據的管理質量

大數據系統是高度借助信息化與網絡化開展的數據儲存與管理系統，其不僅具有更高的效率和更強的安全性，與傳統的信息記錄與反饋系統相比較還具有更低的數據儲存于處理成本。大數據作為一種自動的、高效的，可以將傳統模式下無法予以管理計算的數據借助互聯網與現代計算服務器進行處理的新型技術。這種新型技術，比起不能進行二次編輯與自動化處理的紙質數據，可以更為及時、更加高效地處理所采集到的數據，從而實現數據管理與數據處理的跨代升級。

4.2 推進檢測標準大數據化，推動環境監測大數據系統構建

只有全面、系統的構建了大數據化的環境監測標準，將其錄入到大數據系統當中，才能有效地構建整體環境監測數據與分析模型的變量框架，并在后續的大數據處理與分析工作中作為重要的參考數值，為環境質量的判定、治理方案的制定工作提供可靠的依據。首先要明確環境監測標準的種類，依照國家相關法律法規及政策對環境質量作出的明確規定，結合環境管理的具體需要、當地的具體環境情況，依照環境監測的科目類型進行調整、精簡、擴充，保障環境監測科目的科學性與系統性；其次，要依據相關規定與法律的要求，確定各類環境質量標準的閾值或臨界值，依照相關要求劃分檔次，并將其錄入大數據系統當中，設置為符合實際應用需要的參考變量。

5 構建大數據化的環境監測標準體系

5.1 科學分類環境監測標準

環境評價標準，是由國家相關行政部門或立法部門規定，對自然環境的各項指標，尤其是空氣、水文、土壤等方面的評價標準；又或者是針對工業部門在生產時造成的固體、液體、氣體廢料的強制性排放規定。環境評價標準是中華人民共和國境內統一的，對整體環境進行評定、對污染行為進行定性的唯一依據，是較為穩定、不經常修改、強制力最大的環境監測標準類型。

環境監測工作方法，是由國家部門、科研院所或其他有資質開展環境檢測的主體、專家學者，在具體的環境監測工作實踐中總結歸納，并在學術界、業界中達成共識，為全體環境監測工作人員所共同遵守的一系列工作或實驗方法。環境監測工作方法是針對具體監測項目、分支工作開展的全流程的、精細化、具體性的規定，例如，儀器的操作方法、試劑的化學成分與制配方法、處理與分析工作的具體流程、環境監測數據的處理流程等。因此，環境監測工作方法具有一定的靈活性，其可能會隨著時代的發展，在相關理論的進步、儀器的更新換代、學術專利的發明創造而有所調整、優化，也可能被更新、更好的方法所取代。

環境監測技術導則是專指對于環境監測中的具體化學檢測方法和儀器設備使用方法的規定。在推進環境監測標準大數據工作時，首先就是要依照不同的環境監測標準其自身的分類，對各類法律規定、科學方法、操作規范、數據表格模板等等涉及環境監測工作標準的文件予以數字化的記錄和存檔，并應用到整體環境監測大數據系統框架的構建當中去，按照數據系統的數據架構予以錄入。

5.2 科學構建環境監測評價體系

在大數據系統中監測評價是整體大數據報告的核心，因此在推進環境監測標準大數據化工作時，必須科學構建環境監測評價體系，確保評價類目的全面性、評價分級的系統性、評價數值的科學性，保障導出評價結果的可靠性。要構建評價物類別體系，對空氣環境、水文環境、土壤環境等各不相同的環境與評價對象進行系統地細化分類，從而便于對整體大數據系統的分類管理以及資料的調用。其次，要細化對評價方法、方法流程的分類與記錄，在這一大類目中要記錄檢測工作中所使用到的采樣容器，相關評價標準是配的具體被評價對象類別；還應當錄入各類分析方法與評價標準的資質認定有效期，對于即將到期或已經到期的分析方法，應當及時進行延期申請或啟動淘汰舊技術的更新迭代流程。最后，評價數據框架中還應當包括對于相關檢測人員、檢測日期、存檔樣品編號的記錄，確保事后的復核與追溯可以精確到人、精確到樣。

5.3 精細劃分環境監測因子

環境監測因子是開展大數據分析工作的唯一基礎，只有具有齊全的因子，才能將其帶入公式進行大數據分析。因此必須構建精細化的環境監測因子體系，避免檢測因子錯誤導致的系統計算出錯。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標準、檢測方法。因此必須細化因子的具體實驗項目、應用范圍、計量單位、直接與間接排放量，并標注其所使用的環境監測標準。

6 全方位構建應用大數據的環境監測工作體系

6.1 建立規范化的大數據錄入管理體系

要推動規范化的大數據錄入管理體系的構建，明確相關工作的操作流程與開展中的注意事項，避免環境監測大數據信息出現錄入不規范、錄入不完整等問題，并建立高效易用的監測標準大數據錄入系統，在保障相關工作人員能夠高效、快速，省時、省力地將監測數據錄入的同時，杜絕事后補錄、篡改等影響數據精確性與可靠性的問題的發生，從而全面提升大數據系統錄入的規范性，保障數據的準確性。建立科學、縝密的大數據記錄、處理、管理系統，促進資料的流轉、匯總與查閱，提升工作效率。保障后續大數據平臺建設的順利開展。

6.2 建設標準化、高效的原始數據收集終端

可以借助如今已經較為成熟的物聯網與人工智能數據信息技術，在環境監測設備終端中部署物聯網組件，實現采集數據的實時網絡記錄回傳，避免人工2次記錄與傳輸導致的數據錯誤，構建前端采集與后端實時數據處理一體化的工作流程方式，全面提升數據記錄、處理、公眾信息發布的效率[3]。

6.3 打造科學的大數據處理系統

囿于相關單位自身財力、物力以及人員工作能力的限制，在進行大數據處理系統構建時，應當使用自建服務器與外包服務器相結合的方式開展大數據的處理工作，對接政府合作的大數據處理服務提供商，在專業人士與專業服務器的協助下提升數據處理的效率并降低數據處理的成本。對于某些有必要采取保護措施的敏感數據進行自建庫儲存，而其他數據則可以在脫敏后托管云服務商處理。通過建設自建化與商業化并存的大數據處理服務系統，實現數據處理成本與質量的統一。

6.4 深挖大數據內在價值，進一步提升環境監測智能化水平

有必要進一步深化環境監測大數據平臺的應用與建設，提升數據處理的智能化水平，通過使用專業的數據處理軟件，對環境監測數據的結構進行優化以及初次處理，通過原始數據對當地的具體自然環境狀況與工業生產情況進行宏觀把握，構建橫向與縱向對比模型，提升數據的指導意義與有用性，為整體環境治理工作提供針對性的指導和建議。此外，還可以通過智能算法，構建智能化的環境危機預警系統，通過對客觀數據7×24小時監測，及時發現環境中存在的異常問題，并及時進行巡視，對偷排、偷放等違法問題及時予以打擊和治理。

7 結論

環境監測與環境治理工作，是當前我國環境戰略中不可缺失的一環。將大數據與環境監測工作相結合，通過科學的環境監測標準分類、構建環境監測評價體系、劃分環境監測因子等方法推進環境監測標準大數據化工作，并最終實現基于大數據技術的環境監測系統的架構，為環境治理工作提供堅實的科技后盾。