曹鵬鵬　潘正高

【摘 要】文章通過對大數(shù)據(jù)技術的特征進行分析，總結出大數(shù)據(jù)技術的應用場景并深入探討大數(shù)據(jù)技術在土壤污染治理上的應用前景。例如有針對性地以土壤數(shù)據(jù)為基礎建立數(shù)字共享、質量評價、污染治理等系統(tǒng)。大數(shù)據(jù)技術將為土壤污染治理帶來更強的驅動力。

【關鍵詞】大數(shù)據(jù);土壤;污染治理;應用

長期以來土壤污染問題一直是阻礙我國環(huán)境治理發(fā)展的重難點問題，我國作為農業(yè)大國，土壤環(huán)境的質量與人居環(huán)境健康、耕種用地質量以及農產品安全息息相關。長期大力推進工業(yè)化而不注重生態(tài)環(huán)境的發(fā)展思路，為我國土壤環(huán)境埋下了難以治理的隱患。土壤環(huán)境問題日益凸顯，對于土壤污染的治理亟需重視。隨著科學技術的發(fā)展，利用大數(shù)據(jù)技術替代傳統(tǒng)治理土壤污染的方式有效且可行。土壤環(huán)境數(shù)據(jù)基數(shù)大、變化速度慢、短期波動小，土壤污染大多具有長期累積與時空滯后的特性，利用人工進行采樣檢測費時且費力，而通過大數(shù)據(jù)技術可節(jié)省大量成本并且數(shù)據(jù)具有長期性、即時性，運用科學的技術融入到土壤污染綜合治理中將給土壤環(huán)境保護帶來全新的轉機。

一、大數(shù)據(jù)技術

（一）大數(shù)據(jù)的特征

大數(shù)據(jù)是海量數(shù)據(jù)的集合，目前科學界普遍以5V+1C來概括其特征：大量（Volume）、多樣（Variety）、高速（Velocity）、價值密度低（value）、真實性（Veracity）、復雜（Complexity）。大數(shù)據(jù)技術是對大量、多樣、復雜的數(shù)據(jù)，通過運用新系統(tǒng)、新工具、新模型的挖掘，從而獲得問題的解決方案。

大數(shù)據(jù)由于包含著巨量的數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相比，特點有以下兩個：

（1）數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)來源的多樣性，大數(shù)據(jù)可簡單分為三類，結構化、半結構化和非結構化數(shù)據(jù)。結構化數(shù)據(jù)是高度組織和整齊格式化的數(shù)據(jù)，是可以放入表格和電子表格中的數(shù)據(jù)類型。非結構化數(shù)據(jù)包括生活中常見的文本圖片、音頻影視等。

（2）數(shù)據(jù)高速增長的同時需要快速處理，對于數(shù)據(jù)有著嚴格的時效性的要求，并且由于數(shù)據(jù)的復雜多樣，在處理時并無太多規(guī)律可循，這就給數(shù)據(jù)的分析帶來一定難度，需要用與大數(shù)據(jù)相關的技術來進行更深度的優(yōu)化。若要對PB及以上數(shù)量級的數(shù)據(jù)存儲，則需要運用到HDFS即分布式文件系統(tǒng)來保證有足夠的空間。

（二）大數(shù)據(jù)的應用

現(xiàn)如今人們的生活中已經(jīng)離不開大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)的應用就是從這些隱含著大量信息的數(shù)據(jù)中發(fā)掘出人們需要的東西，實現(xiàn)咨詢的有效利用。大數(shù)據(jù)的廣泛應用已經(jīng)不局限于科學研究，包括電子商務、智能管理、生物醫(yī)學、公共安全、污染治理等在內的各行各業(yè)都已經(jīng)融入了大數(shù)據(jù)的痕跡。在電商領域，客戶的每一筆消費，購買的每一件商品都會留下相應的記錄，企業(yè)運用這些數(shù)據(jù)通過相應算法進行建模，然后根據(jù)個人消費水平及喜好進行精準推薦，省去了顧客尋找商品花費的大量時間。在生物醫(yī)學領域，研究某些疾病時，可以通過基因層面尋找誘發(fā)疾病產生的主效基因，對全基因組進行掃描，由于數(shù)據(jù)量的龐大需要用到大數(shù)據(jù)技術來比對基因，深度挖掘出主效基因。由此可見，面對土壤環(huán)境中海量的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)技術會為土壤環(huán)境治理帶來新思路。

二、大數(shù)據(jù)在土壤污染治理上的應用前景

（一）提供土壤環(huán)境數(shù)字化共享服務

國務院印發(fā)的《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》，就提出要加快完善國家基礎信息資源體系。2016年又通過《土壤污染防治行動計劃》，再次提出要求提升土壤環(huán)境信息化管理水平，利用環(huán)境保護、國土資源、農業(yè)等部門相關數(shù)據(jù)，建立土壤環(huán)境基礎數(shù)據(jù)庫，構建全國土壤環(huán)境信息化管理平臺。土壤環(huán)境信息化必然要有兩個環(huán)節(jié)，首先是土壤環(huán)境采集信息數(shù)字化，運用傳感器等物聯(lián)網(wǎng)設備拓寬信息的收集渠道，建立一個土壤質量多源信息數(shù)據(jù)庫并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)更新。在數(shù)字化的基礎上再提供共享服務，根據(jù)土壤環(huán)境多源數(shù)據(jù)庫的需要，搭建土壤數(shù)據(jù)云平臺，進行數(shù)據(jù)可視化處理，不同區(qū)域的土壤信息通過這個云平臺均可上傳并共享，長期的土壤環(huán)境數(shù)據(jù)積累能夠為社會提供優(yōu)良的數(shù)字化服務。

（二）建立土壤污染評價系統(tǒng)

2019年生態(tài)環(huán)境部最新發(fā)布的《中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》顯示影響農用地土壤環(huán)境質量的主要污染物是重金屬，其中鎘為首要污染物。土壤環(huán)境污染極大的威脅到農產品安全，直接關乎到人們的生活。我國有色金屬礦區(qū)、大型污灌區(qū)以及東北、京津冀、珠三角和長三角大型工業(yè)區(qū)都有重金屬污染帶來的風險。當?shù)鼐用袼璧氖卟伺c糧食的質量都難以得到保障，尤其是靠近工業(yè)區(qū)的農地將有較高的重金屬含量?？梢酝ㄟ^建立土壤污染評價系統(tǒng)管控重金屬污染，為每一個地塊設置獨一無二的標志碼，實施精準管理，并且對重金屬超標地塊進行風險預警。評價系統(tǒng)能夠為高質量農產品提供平臺監(jiān)管，與農產品溯源方法相結合，嚴防農作物重金屬超標的同時達到“事前干預，事后追究”的效果。結合土壤環(huán)境多源信息數(shù)據(jù)庫與農產品質量，重金屬超標的問題將能夠得到預測并為地方政府提供解決思路。

（三）加強土壤污染源協(xié)同治理

跨介質環(huán)境污染是一種復雜的環(huán)境污染，在土壤污染中頻頻出現(xiàn)，因此就需要加強土壤污染源協(xié)同治理，從土壤污染源出發(fā)，突破分割式環(huán)境治理模式，開發(fā)跨介質、跨區(qū)域、跨系統(tǒng)土壤環(huán)境污染協(xié)同治理模式。國內已經(jīng)推進大氣、水、土壤等不同介質污染問題的協(xié)同創(chuàng)新工作，因此，應在傳統(tǒng)環(huán)境管理的基礎上，加強污染源、污染途徑和環(huán)境承載力等多元化數(shù)據(jù)的關聯(lián)分析，融合經(jīng)濟社會、基礎地理、氣象和水文等數(shù)據(jù)資源，建設基于空間地理信息系統(tǒng)的土壤環(huán)境大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，服務于區(qū)域性跨介質協(xié)同治理。

三、結語

土壤污染數(shù)據(jù)具有多源、巨量、復雜的特點，使用大數(shù)據(jù)技術是土壤污染治理的最優(yōu)解，研發(fā)土壤多源信息平臺，建立數(shù)字共享、質量評價、污染治理等系統(tǒng)，為地區(qū)土壤污染治理提供數(shù)據(jù)與決策支撐。

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作者簡介：曹鵬鵬（1999—），男，本科，研究方向為大數(shù)據(jù)應用。潘正高（1978—），漢族，教授，碩士，碩士生導師，宿州學院信息工程學院，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘，農業(yè)生態(tài)大數(shù)據(jù)。

基金項目：安徽省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目資助（201910379039），安徽省教育廳高?？茖W研究重點項目（KJ2019A0668），農業(yè)生態(tài)大數(shù)據(jù)分析與應用技術國家地方聯(lián)合工程研究中心開放課題項目（項目編號：AE2019010），安徽省重點研究與技術開發(fā)計劃項目（項目編號：202004a06020045）。