彭暉 牟志勇 虞慧 曹小紅

【摘要】本文基于區(qū)塊鏈技術(shù)，提出了一種實驗室固體廢物重金屬檢測全程質(zhì)控管理平臺模型。該模型通過區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)了檢測數(shù)據(jù)的不可篡改性和可追溯性，同時建立了完整的質(zhì)量管理體系，確保了檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。結(jié)果表明，該模型可以提高實驗室固體廢物重金屬檢測數(shù)據(jù)的可信度和可靠性，為實驗室固體廢物重金屬檢測活動的發(fā)展和改進提供了新思路和解決方案。

【關(guān)鍵詞】區(qū)塊鏈；重金屬檢測；全程質(zhì)控管理平臺

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.04.045

【基金項目】國家環(huán)境保護重金屬污染監(jiān)測重點實驗室（SKLMHM202222）。

Research on Quality Control Management Platform Model for Heavy Metal Detection of Solid Waste in Laboratory

PENG Hui， MOU Zhiyong， YU Hui， CAO Xiaohong

（Hunan Changde Eco-Environmental Monitoring Center， Changde 415000， China）

Abstract： This paper proposes a quality control management platform model for heavy metal detection of solid waste in laboratory based on blockchain technology. The model achieves data immutability and traceability through blockchain technology， and establishes a complete quality management system to ensure the accuracy and reliability of detection data. The results show that the model can improve the credibility and reliability of heavy metal detection data of solid waste in laboratory， providing new ideas and solutions for the development and improvement of heavy metal detection activities in laboratory.

Key words： blockchain； heavy metal detection； quality control management platform throughout the process

固體廢物中的重金屬是一種對人體健康和環(huán)境造成嚴(yán)重危害的物質(zhì)。尤其是存在于固體廢物中的重金屬元素，具有高毒性、高富集性和持久危害性，可對人體健康造成極大的威脅。進入環(huán)境的重金屬可在環(huán)境中發(fā)生遷移、富集與轉(zhuǎn)化，危害人的身體健康[1]。因此，如何控制固體廢物污染，如何準(zhǔn)確地采集分析出固體廢物中的典型重金屬，如何安全處置處理和資源化利用固體廢物已是我國生態(tài)環(huán)境保護的緊迫任務(wù)。

環(huán)境檢測在現(xiàn)代社會具有重要意義，而固體廢物重金屬檢測作為環(huán)境檢測領(lǐng)域的一個重要分支，對保障人民群眾健康和環(huán)境安全具有不可忽視的作用。然而，當(dāng)前的環(huán)境檢測質(zhì)量控制體系雖然已經(jīng)建立，但在實際檢測活動中存在著許多問題，例如不透明、難以追溯、報告不規(guī)范等問題，同時還有人為造假等違規(guī)違法行為，這些問題給環(huán)境監(jiān)測工作帶來了很大挑戰(zhàn)。

實驗室是固體廢物重金屬檢測的主要場所，實驗室檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量是生態(tài)環(huán)境保護工作的生命線，數(shù)據(jù)的“真實性、可靠性、準(zhǔn)確性”是環(huán)境檢測最基本的要求。為保證固體廢物重金屬檢測的數(shù)據(jù)質(zhì)量，實施環(huán)境檢測全程序質(zhì)量控制已成為該項工作中的重中之重。區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種去中心化、不可篡改的技術(shù)，可以解決數(shù)據(jù)可信度和安全性的問題。因此，將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于實驗室固體廢物重金屬檢測活動中，可以提高檢測數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，促進實驗室固體廢物重金屬檢測活動的發(fā)展和改進。

1相關(guān)技術(shù)介紹

1.1區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種分布式賬本技術(shù)，它采用密碼學(xué)技術(shù)確保數(shù)據(jù)的安全性、完整性和不可篡改性，同時實現(xiàn)了去中心化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。每個區(qū)塊鏈節(jié)點都可以通過共識機制達成共識，將新的數(shù)據(jù)塊添加到區(qū)塊鏈上。由于區(qū)塊鏈的去中心化特點，數(shù)據(jù)的傳輸和存儲都不依賴于中心化機構(gòu)，因此具有較高的安全性和可靠性。

1.2固體廢物重金屬檢測技術(shù)

固體廢物重金屬檢測技術(shù)是指對固體廢物中的重金屬元素進行檢測和分析的技術(shù)[2]。這些重金屬元素包括鉛、鎘、汞、鉻、砷等，它們對人體健康和環(huán)境都具有一定的危害性。固體廢物重金屬檢測技術(shù)可以通過樣品采集、前處理、分析測定和數(shù)據(jù)處理等步驟來完成。其中，分析測定是關(guān)鍵步驟，常用的分析方法包括原子吸收光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等[3-4]。

1.3全程質(zhì)控管理技術(shù)

全程質(zhì)控管理技術(shù)是指在整個生產(chǎn)流程中，通過一系列的質(zhì)量控制手段，實現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量管理和控制。全程質(zhì)控管理技術(shù)包括從原料采購到產(chǎn)品出庫的全過程，通過采樣、檢測、記錄、分析和反饋等手段，不斷優(yōu)化和改進生產(chǎn)流程，最終實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和可控性。全程質(zhì)控管理技術(shù)的主要目標(biāo)是確保產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)和要求，同時提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。目前環(huán)境檢測質(zhì)量控制體系（管理要求、技術(shù)要求）已經(jīng)基本建立，但在整個檢測活動中，體系貫徹和落實的整個過程不透明、檢測結(jié)果難以回溯，檢測報告不夠準(zhǔn)確規(guī)范等問題時有發(fā)生，有時還出現(xiàn)數(shù)據(jù)人為造假等違規(guī)違法行為，而現(xiàn)有技術(shù)和管理手段還不能做到全面有效防止數(shù)據(jù)失真。本研究嘗試?yán)脜^(qū)塊鏈技術(shù)，在固體廢物重金屬檢測的活動中進行全程序質(zhì)量控制，讓整個檢測活動更為透明，更具可追溯性，對整個環(huán)境檢測行業(yè)具有極強的現(xiàn)實意義。

2模型理論研究

2.1建立檢測活動全程質(zhì)控管理

本研究結(jié)合固體廢物重金屬檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及質(zhì)量管理體系的要求，對固體廢物重金屬檢測的活動進行全程序質(zhì)量控制。RB/T 214—2017《檢驗檢測機構(gòu)資質(zhì)認定能力評價檢驗檢測機構(gòu)通用要求》、CNAL/AC01：2005和ISO/ IEC 17025：2017《測試和校準(zhǔn)實驗室能力的一般要求》以及實驗室的《體系文件》（管理要求、技術(shù)要求）和內(nèi)控管理要求；HJ/T 20—1998《工業(yè)固體廢物采樣制樣技術(shù)規(guī)范》、分析方法標(biāo)準(zhǔn)等一系列相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

首先，需要進行實驗設(shè)計，確定樣品的采集、處理、檢測流程，包括確定樣品的采集點、采集方法、樣品的處理方法、檢測方法等。在實驗設(shè)計的過程中，需要考慮到樣品的來源、數(shù)量、質(zhì)量等因素，并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。同時，實驗過程中需要對樣品的質(zhì)量進行控制，包括對樣品的存儲、傳輸、處理和檢測等各個環(huán)節(jié)進行監(jiān)控和管理。在質(zhì)量控制的過程中，需要采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進行校準(zhǔn)和驗證，并建立一套完整的質(zhì)量控制體系。建立固體廢物重金屬檢測活動全程質(zhì)控平臺模型還需要建立一套完整的質(zhì)量管理體系，包括質(zhì)量目標(biāo)的制定、質(zhì)量指標(biāo)的測量和評估、質(zhì)量風(fēng)險的控制和管理等。在質(zhì)量管理的過程中，需要不斷進行監(jiān)督和改進，確保實驗過程和數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性。涉及組織機構(gòu)管理、人員管理、場所環(huán)境、設(shè)備設(shè)施管理、合同管理、文件管理等。最后，實驗完成后，需要對實驗數(shù)據(jù)進行分析，包括數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、處理、分析和解釋等。在數(shù)據(jù)分析的過程中，需要采用統(tǒng)計學(xué)方法和模型進行數(shù)據(jù)處理和分析，并進行數(shù)據(jù)可視化和呈現(xiàn)。

2.2理論基礎(chǔ)

1）去中心化。傳統(tǒng)的質(zhì)控平臺可能存在單一中心化節(jié)點的風(fēng)險，而區(qū)塊鏈技術(shù)可以實現(xiàn)去中心化，將數(shù)據(jù)存儲在多個節(jié)點上，從而減少單點故障的風(fēng)險。例如，在固體廢物重金屬檢測活動中，可以將數(shù)據(jù)記錄在多個檢測機構(gòu)的節(jié)點上，從而保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性[5]；2）不可篡改。區(qū)塊鏈技術(shù)的一個重要特點是數(shù)據(jù)的不可篡改性。在建立固體廢物重金屬檢測活動全程質(zhì)控平臺模型中，可以使用區(qū)塊鏈技術(shù)來記錄和存儲數(shù)據(jù)，這樣可以防止數(shù)據(jù)被篡改和操縱。當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入?yún)^(qū)塊鏈中時，每個節(jié)點都會驗證數(shù)據(jù)的合法性，并在網(wǎng)絡(luò)中進行廣播，從而確保數(shù)據(jù)的一致性和不可篡改性；3）可追溯。區(qū)塊鏈技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可追溯性，因為每個數(shù)據(jù)塊都包含前一個數(shù)據(jù)塊的哈希值，這樣可以形成一條不可更改的數(shù)據(jù)鏈。在固體廢物重金屬檢測活動中，可以使用區(qū)塊鏈技術(shù)來記錄數(shù)據(jù)的來源、處理和檢測過程，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全程追溯。這可以有助于確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可信度，同時也可以提高數(shù)據(jù)的安全性和隱私性；4）智能合約。它是一種自動化的合約，能夠在不需要第三方介入的情況下執(zhí)行和實現(xiàn)協(xié)議條款。在固體廢物重金屬檢測活動中，智能合約可以將國標(biāo)、規(guī)范、體系要求、內(nèi)控要求等作為數(shù)字協(xié)議，以程序的形式固定在區(qū)塊鏈上，并能夠自動執(zhí)行，從而保證檢測活動的可靠性和持續(xù)性。

3設(shè)計與實現(xiàn)

該平臺由以下四部分組成（如圖1所示）。1）前端用戶界面。提供用戶注冊、登錄、數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)查詢、質(zhì)控數(shù)據(jù)查詢等功能。2）智能合約。負責(zé)平臺業(yè)務(wù)邏輯的處理，包括樣品信息的存儲、質(zhì)控信息的存儲、數(shù)據(jù)的核驗、質(zhì)控結(jié)果的生成等。3）數(shù)據(jù)存儲。存儲所有樣品信息、質(zhì)控信息和檢測結(jié)果，數(shù)據(jù)存儲采用IPFS（InterPlanetary File System）和數(shù)據(jù)庫的結(jié)合方式，IPFS用于存儲大文件（如圖片、文件等），數(shù)據(jù)庫用于存儲其他數(shù)據(jù)[6]。4）數(shù)據(jù)核驗。負責(zé)對上傳的數(shù)據(jù)進行核驗，判斷數(shù)據(jù)是否符合質(zhì)控要求，核驗方式包括哈希算法和數(shù)字簽名。

3.1平臺功能

1）用戶注冊與登錄。用戶需要先完成注冊，并完成實名認證。認證成功后方可登錄平臺。2）數(shù)據(jù)上傳。用戶將固體廢物樣品信息、質(zhì)控信息、檢測結(jié)果等數(shù)據(jù)上傳至平臺，平臺會對上傳的數(shù)據(jù)進行核驗，核驗通過后方可保存至區(qū)塊鏈上。3）數(shù)據(jù)查詢。用戶可查詢已上傳的數(shù)據(jù)，包括固體廢物樣品信息、質(zhì)控信息、檢測結(jié)果等，可進行多維度查詢。4）質(zhì)控數(shù)據(jù)查詢。平臺提供質(zhì)控數(shù)據(jù)查詢功能，用戶可查詢所有質(zhì)控數(shù)據(jù)，以便進行數(shù)據(jù)對比和分析。5）數(shù)據(jù)核驗。平臺會對上傳的數(shù)據(jù)進行哈希值比對和數(shù)字簽名核驗，確保數(shù)據(jù)的完整性和真實性。6）數(shù)據(jù)備份。平臺采用IPFS和數(shù)據(jù)庫的結(jié)合方式，將數(shù)據(jù)存儲在多個節(jié)點上，確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。7）質(zhì)控管理。平臺對每個樣品進行全程質(zhì)控管理，包括質(zhì)量控制樣品的使用、數(shù)據(jù)核驗、數(shù)據(jù)比對和分析等。

3.2平臺特點

1）去中心化。平臺采用區(qū)塊鏈技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的去中心化存儲和管理，數(shù)據(jù)不受單一機構(gòu)或個人控制，具有高度的可信度和可靠性。2）安全性。平臺采用哈希算法和數(shù)字簽名等技術(shù)，確保數(shù)據(jù)的完整性和真實性，同時采用IPFS和數(shù)據(jù)庫的結(jié)合方式，確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。

3.3效能提升

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的實驗室固體廢物重金屬檢測全程質(zhì)控管理平臺模型具有許多優(yōu)勢和提升，包括提高檢測流程的效率和準(zhǔn)確性、實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可信共享和交流、實現(xiàn)更加智能化的固體廢物重金屬檢測、提高檢測的精度和效率，并為政府和企業(yè)決策提供數(shù)據(jù)支撐。隨著區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，該模型的應(yīng)用將得到進一步發(fā)展和推廣，未來還會涉及智能合約適配研究、智能設(shè)備的參與、數(shù)據(jù)分析和挖掘的落地等方面的拓展和應(yīng)用。

4總結(jié)

利用區(qū)塊鏈技術(shù)建立實驗室固體廢物重金屬檢測活動全程質(zhì)控管理平臺模型，能夠?qū)⒒顒拥囊罁?jù)和要求以及質(zhì)量控制和質(zhì)量管理目標(biāo)固定到數(shù)字協(xié)議中，實現(xiàn)自動執(zhí)行和永久運行。這不僅能夠提高實驗室檢測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，確保檢測數(shù)據(jù)真實可信，實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)真準(zhǔn)全，還為區(qū)塊鏈技術(shù)在環(huán)境檢測領(lǐng)域的應(yīng)用提供了可行性和先進性的嘗試，具有極強的示范作用和廣泛應(yīng)用前景。此外，區(qū)塊鏈技術(shù)還能夠為環(huán)境檢測行業(yè)的信息安全和數(shù)據(jù)隱私提供強有力的保障。

【參考文獻】

[1]付學(xué)文，胡媛，朱攀.固體廢物環(huán)境影響評價研究[J].造紙裝備及材料，2022，51（1）：172-174.

[2]秦銘磊.基于現(xiàn)階段固體廢物環(huán)境監(jiān)測中存在的問題及對策研究[J].皮革制作與環(huán)?？萍迹?021，2（23）：39-41.

[3]齊艷杰，吳霞，周瑞，等.固體廢物中金屬元素檢測方法研究進展[J].云南化工，2021，48（8）：26-27，30.

[4]田瑜，宋盈，楊衛(wèi)芳，等.測定固體廢物中總鉻的方法研究分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2021，（10）：48-50.

[5]李長杰，李威，徐亮，等.基于微服務(wù)架構(gòu)與區(qū)塊鏈技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2022，31（5）：111-117.

[6]劉淑霞.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的環(huán)保電力實時監(jiān)測系統(tǒng)[J].廣東通信技術(shù)，2021，41（7）：61-64.

【作者簡介】

彭暉，男，1968年出生，高級工程師，學(xué)士，研究方向為監(jiān)測方法及監(jiān)測管理。

（編輯：李鈺雙）