实验室固体废物重金属检测全程质控管理平台模型研究

彭晖 牟志勇 虞慧 曹小红

【摘要】本文基于区块链技术，提出了一种实验室固体废物重金属检测全程质控管理平台模型。该模型通过区块链技术实现了检测数据的不可篡改性和可追溯性，同时建立了完整的质量管理体系，确保了检测数据的准确性和可靠性。结果表明，该模型可以提高实验室固体废物重金属检测数据的可信度和可靠性，为实验室固体废物重金属检测活动的发展和改进提供了新思路和解决方案。

【关键词】区块链；重金属检测；全程质控管理平台

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

【基金项目】国家环境保护重金属污染监测重点实验室（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

固体废物中的重金属是一种对人体健康和环境造成严重危害的物质。尤其是存在于固体废物中的重金属元素，具有高毒性、高富集性和持久危害性，可对人体健康造成极大的威胁。进入环境的重金属可在环境中发生迁移、富集与转化，危害人的身体健康[1]。因此，如何控制固体废物污染，如何准確地采集分析出固体废物中的典型重金属，如何安全处置处理和资源化利用固体废物已是我国生态环境保护的紧迫任务。

环境检测在现代社会具有重要意义，而固体废物重金属检测作为环境检测领域的一个重要分支，对保障人民群众健康和环境安全具有不可忽视的作用。然而，当前的环境检测质量控制体系虽然已经建立，但在实际检测活动中存在着许多问题，例如不透明、难以追溯、报告不规范等问题，同时还有人为造假等违规违法行为，这些问题给环境监测工作带来了很大挑战。

实验室是固体废物重金属检测的主要场所，实验室检测数据质量是生态环境保护工作的生命线，数据的“真实性、可靠性、准确性”是环境检测最基本的要求。为保证固体废物重金属检测的数据质量，实施环境检测全程序质量控制已成为该项工作中的重中之重。区块链技术作为一种去中心化、不可篡改的技术，可以解决数据可信度和安全性的问题。因此，将区块链技术应用于实验室固体废物重金属检测活动中，可以提高检测数据的可靠性和准确性，促进实验室固体废物重金属检测活动的发展和改进。

1相关技术介绍

1.1区块链技术

区块链技术是一种分布式账本技术，它采用密码学技术确保数据的安全性、完整性和不可篡改性，同时实现了去中心化的网络架构。每个区块链节点都可以通过共识机制达成共识，将新的数据块添加到区块链上。由于区块链的去中心化特点，数据的传输和存储都不依赖于中心化机构，因此具有较高的安全性和可靠性。

1.2固体废物重金属检测技术

固体废物重金属检测技术是指对固体废物中的重金属元素进行检测和分析的技术[2]。这些重金属元素包括铅、镉、汞、铬、砷等，它们对人体健康和环境都具有一定的危害性。固体废物重金属检测技术可以通过样品采集、前处理、分析测定和数据处理等步骤来完成。其中，分析测定是关键步骤，常用的分析方法包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等[3-4]。

1.3全程质控管理技术

全程质控管理技术是指在整个生产流程中，通过一系列的质量控制手段，实现产品的质量管理和控制。全程质控管理技术包括从原料采购到产品出库的全过程，通过采样、检测、记录、分析和反馈等手段，不断优化和改进生产流程，最终实现产品质量的稳定性和可控性。全程质控管理技术的主要目标是确保产品符合标准和要求，同时提高生产效率和经济效益。目前环境检测质量控制体系（管理要求、技术要求）已经基本建立，但在整个检测活动中，体系贯彻和落实的整个过程不透明、检测结果难以回溯，检测报告不够准确规范等问题时有发生，有时还出现数据人为造假等违规违法行为，而现有技术和管理手段还不能做到全面有效防止数据失真。本研究尝试利用区块链技术，在固体废物重金属检测的活动中进行全程序质量控制，让整个检测活动更为透明，更具可追溯性，对整个环境检测行业具有极强的现实意义。

2模型理论研究

2.1建立检测活动全程质控管理

本研究结合固体废物重金属检测的国家标准、规范以及质量管理体系的要求，对固体废物重金属检测的活动进行全程序质量控制。RB/T 214—2017《检验检测机构资质认定能力评价检验检测机构通用要求》、CNAL/AC01：2005和ISO/ IEC 17025：2017《测试和校准实验室能力的一般要求》以及实验室的《体系文件》（管理要求、技术要求）和内控管理要求；HJ/T 20—1998《工业固体废物采样制样技术规范》、分析方法标准等一系列相关行业标准和规范。

首先，需要进行实验设计，确定样品的采集、处理、检测流程，包括确定样品的采集点、采集方法、样品的处理方法、检测方法等。在实验设计的过程中，需要考虑到样品的来源、数量、质量等因素，并制定相应的标准和规范。同时，实验过程中需要对样品的质量进行控制，包括对样品的存储、传输、处理和检测等各个环节进行监控和管理。在质量控制的过程中，需要采用标准物质进行校准和验证，并建立一套完整的质量控制体系。建立固体废物重金属检测活动全程质控平台模型还需要建立一套完整的质量管理体系，包括质量目标的制定、质量指标的测量和评估、质量风险的控制和管理等。在质量管理的过程中，需要不断进行监督和改进，确保实验过程和数据的质量和可靠性。涉及组织机构管理、人员管理、场所环境、设备设施管理、合同管理、文件管理等。最后，实验完成后，需要对实验数据进行分析，包括数据的统计、处理、分析和解释等。在数据分析的过程中，需要采用统计学方法和模型进行数据处理和分析，并进行数据可视化和呈现。

2.2理论基础

1）去中心化。传统的质控平台可能存在单一中心化节点的风险，而区块链技术可以实现去中心化，将数据存储在多个节点上，从而减少单点故障的风险。例如，在固体废物重金属检测活动中，可以将数据记录在多个检测机构的节点上，从而保证数据的安全性和完整性[5]；2）不可篡改。区块链技术的一个重要特点是数据的不可篡改性。在建立固体废物重金属检测活动全程质控平台模型中，可以使用区块链技术来记录和存储数据，这样可以防止数据被篡改和操纵。当数据被写入区块链中时，每个节点都会验证数据的合法性，并在网络中进行广播，从而确保数据的一致性和不可篡改性；3）可追溯。区块链技术可以实现数据的可追溯性，因为每个数据块都包含前一个数据块的哈希值，这样可以形成一条不可更改的数据链。在固体废物重金属检测活动中，可以使用区块链技术来记录数据的来源、处理和检测过程，从而实现数据的全程追溯。这可以有助于确保数据的准确性和可信度，同时也可以提高数据的安全性和隐私性；4）智能合约。它是一种自动化的合约，能够在不需要第三方介入的情况下执行和实现协议条款。在固体废物重金属检测活动中，智能合约可以将国标、规范、体系要求、内控要求等作为数字协议，以程序的形式固定在区块链上，并能够自动执行，从而保证检测活动的可靠性和持续性。

3设计与实现

该平台由以下四部分组成（如图1所示）。1）前端用户界面。提供用户注册、登录、数据上传、数据查询、质控数据查询等功能。2）智能合约。负责平台业务逻辑的处理，包括样品信息的存储、质控信息的存储、数据的核验、质控结果的生成等。3）数据存储。存储所有样品信息、质控信息和检测结果，数据存储采用IPFS（InterPlanetary File System）和数据库的结合方式，IPFS用于存储大文件（如图片、文件等），数据库用于存储其他数据[6]。4）数据核验。负责对上传的数据进行核验，判断数据是否符合质控要求，核验方式包括哈希算法和数字签名。

3.1平台功能

1）用户注册与登录。用户需要先完成注册，并完成实名认证。认证成功后方可登录平台。2）数据上传。用户将固体废物样品信息、质控信息、检测结果等数据上传至平台，平台会对上传的数据进行核验，核验通过后方可保存至区块链上。3）数据查询。用户可查询已上传的数据，包括固体废物样品信息、质控信息、检测结果等，可进行多维度查询。4）质控数据查询。平台提供质控数据查询功能，用户可查询所有质控数据，以便进行数据对比和分析。5）数据核验。平台会对上传的数据进行哈希值比对和数字签名核验，确保数据的完整性和真实性。6）数据备份。平台采用IPFS和数据库的结合方式，将数据存储在多个节点上，确保数据的安全性和可靠性。7）质控管理。平台对每个样品进行全程质控管理，包括质量控制样品的使用、数据核验、数据比对和分析等。

3.2平台特点

1）去中心化。平台采用区块链技术，实现了数据的去中心化存储和管理，数据不受单一机构或个人控制，具有高度的可信度和可靠性。2）安全性。平台采用哈希算法和数字签名等技术，确保数据的完整性和真实性，同时采用IPFS和数据库的结合方式，确保数据的安全性和可靠性。

3.3效能提升

基于区块链技术的实验室固体废物重金属检测全程质控管理平台模型具有许多优势和提升，包括提高检测流程的效率和准确性、实现数据的可信共享和交流、实现更加智能化的固体废物重金属检测、提高检测的精度和效率，并为政府和企业决策提供数据支撑。随着区块链、物联网和人工智能技术的发展，该模型的应用将得到进一步发展和推广，未来还会涉及智能合约适配研究、智能设备的参与、数据分析和挖掘的落地等方面的拓展和应用。

4总结

利用区块链技术建立实验室固体废物重金属检测活动全程质控管理平台模型，能够将活动的依据和要求以及质量控制和质量管理目标固定到数字协议中，实现自动执行和永久运行。这不仅能够提高实验室检测数据的质量，确保检测数据真实可信，实现检测数据真准全，还为区块链技术在环境检测领域的应用提供了可行性和先进性的尝试，具有极强的示范作用和广泛应用前景。此外，区块链技术还能够为环境检测行业的信息安全和数据隐私提供强有力的保障。

【参考文献】

[1]付学文，胡媛，朱攀.固体废物环境影响评价研究[J].造纸装备及材料，2022，51（1）：172-174.

[2]秦铭磊.基于现阶段固体废物环境监测中存在的问题及对策研究[J].皮革制作与环保科技，2021，2（23）：39-41.

[3]齐艳杰，吴霞，周瑞，等.固體废物中金属元素检测方法研究进展[J].云南化工，2021，48（8）：26-27，30.

[4]田瑜，宋盈，杨卫芳，等.测定固体废物中总铬的方法研究分析[J].资源节约与环保，2021，（10）：48-50.

[5]李长杰，李威，徐亮，等.基于微服务架构与区块链技术的环境监测系统[J].计算机系统应用，2022，31（5）：111-117.

[6]刘淑霞.基于区块链技术的环保电力实时监测系统[J].广东通信技术，2021，41（7）：61-64.

【作者简介】

彭晖，男，1968年出生，高级工程师，学士，研究方向为监测方法及监测管理。

（编辑：李钰双）