環境監測工作中區塊鏈技術的應用

金肇威

（臺州市環科環保設備運營維護有限公司，浙江 臺州 318000）

基于網絡模型架構，區塊鏈可以互聯互通多層級的數據，所以在監測數據方面能夠滿足相應的需求。并且能夠根據平臺節點來進行類別的分布，形成更加多維度的區塊鏈節點分層組網模型。基于該擴展形式，可以對新伙伴的介入和管理進行靈活應用，從而能夠根據相關部門的需要來進行模型的提供，針對權限的管理更加的細致，利于對監測數據的管理過程。所以區塊鏈技術在環境監測方面有非常大的應用空間，對于環境監測行業的發展而言具有非常大的影響。

1 環境監測中存在的問題

1.1 電子數據采信困難

監測網絡慢慢地覆蓋了傳統的環境監測工作，并且在進行環境監測的過程中，也慢慢地開始使用更加先進的監測設備，信息技術在環境監測當中的作用越來越顯著。就從數字化技術在環境檢測方面的效用來說，利用電子技術來進行環境監測，能夠解決傳統環境監測過程中出現的一些問題，比如說針對污染的檢測結果比較的滯后，或者是數據交互不順暢等。但是在環境監測過程中，信息化技術的使用也隨之帶來了一些信任問題。因為在環境監測過程當中所涉及的電子證據比較容易被修改，可能也會出現滅失的情況，在保留方面要面對一些困難。電子證據的產生不管在哪種環境之下都是經過電子監測設備而產生的，但是電子監測設備比較容易損壞，所涉及的相關數據可能缺乏時效性，同時也不能完全地保證監測數據的安全性[1]。因為沒有第三方機構進行嚴格的監測，數據證據也不具備較強的公眾公信力。另外，污染企業可以對原始的數據記錄進行修改。在實際生產的過程中，如果要在環境保護方面加強重視，就必須要額外投入一定的成本，所以一些污染企業可能會通過對數據進行造假來對環境監測的過程造成影響。例如，某些污染企業為了防止所排出的氣體超標，會把順風口設置在監測儀器的附近，使得儀器沒有辦法真正地記錄實際的污染情況。或者是某些污染企業，把監測儀器放置在進行了環保處理的生產線，而在其他的容易受到污染的生產線中，沒有進行監測儀器的設置。部分企業為了逃避污染問題所作做的行為，會導致儀器監測到的數據出現錯誤，對于相關工作的開展而言是非常不利的。

1.2 污染企業難以落實跟蹤監測

在環境檢測工作開展的過程中，跟蹤監測的問題永遠是工作的重點和難點。其中問題主要體現在對于污染物源頭的監測上，以及針對生產企業的長期監測過程中。在開展環境監測的工作時，需要以長期性、持續性的監測體系作為基礎，要保證生產企業能夠長期有效地落實相關環保工作，并持續性地對其進行監測。針對生產企業所造成的污染事件，要在加強對其監測過程的同時，針對其污染源頭方面進行嚴格的治理。

圖1 非對稱性加密算法

針對污染物的起源問題，大部分的污染事件都是在造成環境影響之后再進行處理，監測單位會根據污染物具體的來源針對污染企業進行處罰。所以確定污染物的源頭是對污染企業進行確定的關鍵，同時也是開展后續環境監測工作的重要基礎[2]。環境監測當中，電子數據的應用越來越普遍，所以監測單位在對污染物的來源進行追溯時，可以利用信息技術更加高效地完成相關工作，特別是在水污染以及空氣污染方面有非常大的成效。但是追溯污染物的源頭，并沒有辦法切實地避免污染企業造成的污染行為，在事件發生之后才進行處理，導致環境監測的工作無法高效地展開。針對生產企業的長期監測工作，對于中小型的企業以及大型的生產企業要進行適當的區分。大型企業在環境監測方面經過長期發展已經形成了比較完善的監測體系和機制，并且某些大型企業在環境監測的數據方面已經和環境檢測部門形成了互通。但是中小型企業在環境監測方面并沒有形成長期性的、持續性的監測，并且因為中小型企業在資金方面受到一定限制，沒有額外的資金去進行環保設備的增設，并且某些中小型企業當中也沒有形成比較完善的內部監測制度，導致相關的環境檢測工作無法得到有效的開展。

1.3 環境整治協同治理工作效率低

目前環境監測工作所采用的仍然是中心化數據處理的體系，該項工作形式比較傳統，雖然說對環境監測的數據進行統一管理，對于統籌安排環保工作而言是有利的，但是中心化數據處理體系也會帶來一定的問題。首先數據的收集和處理沒有辦法進行跨平臺的工作，也沒有辦法跟其他的數據進行整合來進行協同分析。在信息化的時代背景之下，對各種類型的數據進行協同的分析，所產生的價值要比單獨對某一類型的數據進行分析大。在開展環境監測工作時，如果對環境監測的數據進行了有限的分析，那么可能將會解決某一區塊內所發生的環境問題，但是如果對各種類型的數據進行整合性的分析，將環境監測的數據和當地的經濟發展情況以及人口情況進行合并處理，那么所產生的價值將會更大。并且環境監測的工作僅僅依靠某一部門來完成是不夠的，要不同領域、不同地域的部門來進行協同化的合作，在各單位之間要形成數據的互通互信，不然無法滿足污染防治工作的相關要求，同時也不利于環境監測工作的順利開展，難以發揮對環境進行治理的最大效用。目前，國家已經在不同的區塊對環境監測的工作進行了區塊間的協調，但是對于環境監測工作的實際工作需要而言仍然是不夠的，對地域間環境監測數據進行互通的工作仍然是目前所需要重視的重點工作。

2 區塊鏈的基本特征

首先區塊鏈具有去中心化的特征，去中心化是其最基礎的一項特征，分布式記賬和中心記賬相互對應，受到區塊鏈技術的影響，數據的處理不再以依靠中央處理節點為基礎，利用分布式記賬的方式可以分布式地對數據進行記錄存儲。通過應用分布式計算技術，區塊鏈中的不同節點擁有相等的權利和義務，節點可以對全部的加密數據進行保存，所以區塊鏈中的數據與各項節點之間都有密切的聯系，中心化的節點或者是管理機構是不存在的。

分布式記賬以密碼算法為基礎，與企業或者是個人的信用沒有關系，區塊鏈系統的整體運作不會因為某一項節點的損毀而受到影響。在區塊鏈系統當中，如果對某一項中心節點進行攻擊，系統并不會因此受到影響，這點與傳統的中心化模式有很大的區別。攻擊者必須要能夠控制51%的節點以上，才能夠對區塊鏈進行控制，所以攻擊者如果單單針對某一節點來進行攻擊，將不會產生效果。但同時區塊鏈中的每一個節點都可以對全部的加密數據進行保存，同時相關的數據是透明化的，公開的程度較高，在區塊鏈中參與的節點，可以通過相應的渠道來進行資料的查詢，系統所具有的透明度較高[3]。所以受到區塊鏈系統運行機制的限制，要想在區塊鏈中加入新的區塊，就必須要通過51%的驗證，從而能夠最大程度地確保儲存信息的準確。

區塊鏈中的數字加密簽名機制包含兩個部分，分別是非對稱性加密算法以及公匙和私匙。非對稱性加密算法通過哈希散列函數來進行應用，在密碼學中，哈希散列是非常經典的一項技術，通過利用哈希算法來對輸入的內容進行計算，結果以數字和字母的組成來進行呈現，如果輸出的數據具有較多的前導，那么在進行計算的過程中，將會面對較大的難度，并且計算的過程是不可逆的。如果輸入的內容出現了比較大的變化，那么最終經過轉換所得到的結果也將會發生巨大的變動，所以通過哈希函數來進行加密的數據，如果想要進行逆向的推導將非常困難，必須要經過大量的機械試數來進行推導計算，所以在此技術之下，區塊鏈中的數據具有較高的安全性。

區塊鏈中的所有節點在區塊信息方面達成了共識，就形成了共識機制，實際上共識機制是進行驗證的一項過程，共識機制通過對區塊鏈中的各個節點進行利用，能夠最大程度地對數據的準確性進行保障，共識機制利用的是技術信任和網絡信任，不再單純地利用對個體單獨的信任，各個節點都擔負著對交易進行查驗的工作，所以數據的源頭可以更加方便去追溯，很大程度上確保了數據的準確性。

3 區塊鏈技術在環境監測中的應用方法

根據區塊鏈所具備的技術特點，環境監測部門可以利用這些特點來更加高效地完成環境監測的工作。傳統的環境監測工作電子證據比較容易受到修改，而區塊鏈中的數字加密簽名機制可以有效地避免相關的數據被修改的情況，經過哈希值轉換的環境監測數據，每一項節點都可以對全部的數據進行加密保存，而任何一項節點想要對數據進行修改，就將會在所有的節點中進行反映，所以保證了數據管理的過程更加的公開和透明，同時也為數據監測的過程提供了一系列的便利。因為哈希值本身的特征，哪怕僅僅是對數據進行了很微小的修改，也將會在很大程度上對哈希值產生影響，所以在實際監測的過程中，僅僅需要對哈希值進行一定程度的校驗，就可以判斷出環境監測的數據是否被修改。并且任何的攻擊者想要對區塊鏈中的數據進行篡改，都必須要對51%以上的節點進行控制，而達到這種程度的控制權是非常困難的，僅僅憑借生產企業的力量是很難掌握51%以上的節點的，從而來對監測數據進行修改，生產企業在完成對數據的上傳之后，再進行數字修改是非常困難的，所以在區塊鏈技術的影響下，數據的安全性得到了有效的提升。

根據協同治理的現實需要，可以在監測機構、生產企業以及司法機關等相關部門之間形成一定的聯系，從而能夠有效地提升治理的效能。通過對環境監測的數據進行處理和分析，能夠確認企業所產生的污染行為，同時也可以獲得進行相關司法審判的證據，對生產企業造成的污染問題進行數據分析。環境監測的工作對于國民經濟的發展有重要的影響，相關的數據可以對當地工業的發展情況，以及企業生產的情況進行反映，不能夠在公鏈之中作為公開的信息進行上傳，所以在監測部門和執法機構之間形成一定的聯盟鏈條會更加的合適，通過在部門之間形成聯盟鏈條，可以使監測部門和執法部門同步地進行數據的分析和查看，在需要的時候及時地去調動相關的環境監測數據，從而能夠為監測部門的相關工作提供更加強大的技術支持[4]。在對監測模式進行區塊鏈技術方面的改進時，需要從外部監測以及內部監測兩個角度來進行充分的考慮，首先可以通過規制環境監測在綠色環境保護方面的作用，另外也不能因為太過于強調環境監測而導致企業的生產效率降低。

4 結語

綜上所述，傳統的環境監測模式在實際工作開展的過程中會遇到很多的困難，數據的安全性得不到有效的保障，并且工作效率較低，各部門之間的工作不能進行協調。受到區塊鏈技術的影響，數據的安全性得到了進一步提升，同時也能夠保證相關電子證據的準確性，通過將區塊鏈技術和環境監測工作進行深度的融合，可以在監測部門執法部門以及生產企業之間形成比較完整的聯盟鏈，使得各部門都能夠對數據進行及時的分析和處理，同時能夠實現各部門之間的互通交流，同時享有對數據進行訪問的權限。同時，區塊鏈技術在環境監測方面的應用還需要得到進一步的擴展，使其應用空間不斷地擴大，確保環境監測體系能夠向著更加智能化的方向邁進，有效地提升環境監測的工作效率。