大數(shù)據(jù)技術(shù)如何助力土壤修復更加綠色低碳？

大數(shù)據(jù)技術(shù)如何助力土壤修復更加綠色低碳？

在應對全球氣候變化與實現(xiàn)“雙碳”目標的雙重驅(qū)動下，土壤修復行業(yè)正在從“傳統(tǒng)粗放式治理”向“低碳精準治理”的模式轉(zhuǎn)變。近年來，隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，土壤修復行業(yè)已進入數(shù)字化、智能化發(fā)展的新階段。通過建立涵蓋“天—空—地—井”的一體化立體監(jiān)測體系，結(jié)合智能決策支持系統(tǒng)，大數(shù)據(jù)技術(shù)正在深度改造污染源識別、修復工藝優(yōu)化和治理效果評估等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，為行業(yè)綠色低碳發(fā)展提供了新的技術(shù)支撐。

大數(shù)據(jù)技術(shù)賦能土壤修復全鏈條降碳

大數(shù)據(jù)與智能技術(shù)正驅(qū)動土壤污染治理體系向精準化、低碳化轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)治理模式受限于經(jīng)驗依賴與靜態(tài)評估，存在效率低、隱性成本高等瓶頸。新技術(shù)通過多維數(shù)據(jù)融合與智能算法迭代，在污染空間解析、修復過程調(diào)控及碳足跡溯源三個維度實現(xiàn)突破，為精準修復與“雙碳”目標協(xié)同提供了創(chuàng)新路徑。

一是污染識別模式從經(jīng)驗判斷向數(shù)據(jù)驅(qū)動轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)土壤污染識別主要依靠經(jīng)驗判斷和離散采樣，檢測周期長、成本高。大數(shù)據(jù)技術(shù)通過多維數(shù)據(jù)融合，顯著提升了污染識別精度。如利用衛(wèi)星遙感高光譜數(shù)據(jù)反演表層重金屬空間分布，結(jié)合歷史工業(yè)用地GIS數(shù)據(jù)訓練機器學習模型，在某鉛鋅礦區(qū)案例中識別精度達到89%，調(diào)查成本降低40%。通過部署物聯(lián)網(wǎng)電化學傳感器陣列，可實時監(jiān)測土壤pH、電導率及污染物濃度，在某化工地塊實現(xiàn)厘米級污染邊界定位?；跉v史數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，整合30年工業(yè)企業(yè)排污記錄與水文地質(zhì)數(shù)據(jù)構(gòu)建知識圖譜，在南方某電子拆解園區(qū)案例中將污染源追溯準確率提升至76%。

二是修復過程實現(xiàn)智能化升級。傳統(tǒng)土壤修復采用線性操作模式，修復效率低且資源消耗大。大數(shù)據(jù)技術(shù)推動修復過程向智能動態(tài)調(diào)控轉(zhuǎn)變，能顯著降低能耗與材料浪費。如天津某氯代烴污染場地應用基于深度強化學習的藥劑投加智能決策系統(tǒng)，使過硫酸鹽使用量減少22%，尾氣處理能耗降低18%。通過實時分析熱脫附尾氣成分，動態(tài)優(yōu)化熱脫附設(shè)備運行參數(shù)，某焦化廠修復項目天然氣消耗量下降15%。某工業(yè)地塊采用數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建修復工藝鏈仿真模型，評估不同方案的碳足跡影響，通過工藝優(yōu)化使全生命周期碳排放減少31%。

三是修復效果評估從終端檢測向全過程碳足跡追蹤模式升級。傳統(tǒng)修復效果評估側(cè)重于最終驗收，難以識別隱性污染和全過程環(huán)境影響。大數(shù)據(jù)技術(shù)推動治理修復工程的效果評估體系向全生命周期溯源轉(zhuǎn)變。如基于區(qū)塊鏈的溯源平臺完整記錄修復材料從生產(chǎn)到處置的碳足跡數(shù)據(jù)，某PRB工程案例顯示不同來源膨潤土的隱含碳排放差異達43%，據(jù)此促進了綠色供應鏈管理。某生物修復案例采用LCA系統(tǒng)結(jié)合實時數(shù)據(jù)與機器學習算法，動態(tài)計算修復方案碳強度，優(yōu)化方案相較傳統(tǒng)的化學氧化方案減少碳排放2.6噸/畝。

國內(nèi)外修復技術(shù)的綠色設(shè)計與實踐

大數(shù)據(jù)技術(shù)已在國內(nèi)外污染修復領(lǐng)域有所應用，在污染精準診斷、智能設(shè)計、協(xié)同管理、成本控制等方面展現(xiàn)出了不可替代的優(yōu)勢，顯著提升了修復工作的精準性、效率與可持續(xù)性，在“監(jiān)測—建?！獩Q策—監(jiān)管”閉環(huán)中推動污染修復從“經(jīng)驗驅(qū)動”轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)驅(qū)動”。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在我國土壤修復領(lǐng)域的應用呈現(xiàn)以下特點：

強調(diào)技術(shù)集成與創(chuàng)新應用。國內(nèi)在污染場地修復領(lǐng)域展現(xiàn)出了較強的技術(shù)整合能力，已有研究通過融合三維激光掃描、地質(zhì)雷達和量子遺傳算法等先進技術(shù)，實現(xiàn)了精準評估與修復優(yōu)化。例如某鋼鐵廠污染場地修復，利用數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建模型，并采用量子遺傳算法優(yōu)化熱脫附井位布置，最終修復周期縮短28%，碳排放由820噸降至312噸。

注重實際應用與效率提升。國內(nèi)在污染場地調(diào)查、評估及修復實踐中廣泛應用大數(shù)據(jù)技術(shù)，避免了人為判斷的主觀影響，提高了決策效率。通過數(shù)據(jù)驅(qū)動實現(xiàn)了污染風險快速預測、精準評估及修復方案優(yōu)化，大幅提升了場地環(huán)境管理的科學性和工作效率。

強調(diào)綠色低碳與可持續(xù)發(fā)展。國內(nèi)土壤修復工程強調(diào)節(jié)能減排與生態(tài)保護，推動綠色可持續(xù)修復。如某鋼鐵廠修復項目采用余熱回收和光伏補能系統(tǒng)，實現(xiàn)能源循環(huán)利用，降低修復碳排放；修復后的地塊改造為生態(tài)公園，兼顧了環(huán)境效益與經(jīng)濟效益。

國外在土壤修復領(lǐng)域大數(shù)據(jù)技術(shù)應用的特點主要表現(xiàn)為：

強調(diào)跨學科整合與數(shù)據(jù)驅(qū)動創(chuàng)新。例如某鎘污染稻作區(qū)結(jié)合高光譜遙感和衛(wèi)星監(jiān)測技術(shù)，實現(xiàn)精準污染源識別，使水稻鎘超標率從34%降至8%，同時減少化肥碳排放0.8噸/畝。在微生物修復領(lǐng)域，某油田區(qū)采用植入式活性傳感器網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測降解菌群，優(yōu)化營養(yǎng)液投加，修復周期從18個月縮短至11個月，柴油降解率提升至98%。這些案例體現(xiàn)了國外在分布式計算與生物—數(shù)據(jù)融合方面的前沿探索。

構(gòu)建“地塊—流域—區(qū)域”多尺度協(xié)同治理體系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的跨尺度協(xié)同治理。以美國超級基金場地為例，通過整合30年跨行政區(qū)污染監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立了聯(lián)邦—州際聯(lián)動的動態(tài)風險評估模型，以系統(tǒng)化數(shù)據(jù)整合能力為復雜污染場地精準治理提供了范式。

強調(diào)政策支持與法規(guī)保障。發(fā)達國家較早建立數(shù)據(jù)共享機制，為土壤修復提供了制度保障。如歐盟《水框架指令》要求成員國構(gòu)建流域級大數(shù)據(jù)平臺。強調(diào)跨國數(shù)據(jù)協(xié)同，如歐洲環(huán)境署云計算平臺促進了跨境環(huán)境數(shù)據(jù)共享，形成了更高效的土壤修復決策支持體系。

大數(shù)據(jù)技術(shù)融入土壤修復綠色低碳轉(zhuǎn)型的建議

我國土壤污染數(shù)據(jù)資源豐富，建議整合經(jīng)濟、社會、地理、氣象、水文等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建統(tǒng)一的土壤環(huán)境大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)土壤環(huán)境量化管理以及多環(huán)境介質(zhì)協(xié)同治理。需重點提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)真實準確，同時打破部門數(shù)據(jù)壁壘，促進資源共享。

推動行業(yè)智能體研發(fā)。應全力突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。如攻克污染物數(shù)字指紋技術(shù)，開發(fā)出基于光譜與深度學習的目標物快速識別系統(tǒng)，其檢出限能夠達到十億分之一級。著重強化修復材料智能設(shè)計，借助材料數(shù)據(jù)庫與生成對抗網(wǎng)絡(luò)，篩選出低環(huán)境負荷的材料。進一步完善碳匯補償算法，構(gòu)建修復后土地碳匯潛力評估模型。如某棕地再生項目通過碳交易獲得了83萬元的收益，充分驗證了“土壤修復—生態(tài)重建—碳資產(chǎn)開發(fā)”閉環(huán)模式具備可行性。此模式的核心在于，依靠精準的碳監(jiān)測體系打通從環(huán)境效益向經(jīng)濟價值的轉(zhuǎn)化通道。

強化復合型人才培養(yǎng)。抓住大數(shù)據(jù)蓬勃發(fā)展契機，大力推動跨學科人才培育模式，促進環(huán)境科學、信息技術(shù)、工程管理等多學科深度交叉融合。鼓勵高校、科研機構(gòu)開設(shè)融合課程，使學生在系統(tǒng)學習環(huán)境科學知識的同時掌握大數(shù)據(jù)技術(shù)，培養(yǎng)既懂環(huán)境科學又能熟練運用大數(shù)據(jù)技術(shù)的復合型人才。此外，積極開展國際合作交流，主動與發(fā)達國家相關(guān)高校、科研團隊及專業(yè)機構(gòu)對接，通過學術(shù)互訪、聯(lián)合科研等形式，汲取其在污染場地修復領(lǐng)域成熟的技術(shù)方法，以及數(shù)據(jù)管理分析的有效經(jīng)驗。

總體來看，大數(shù)據(jù)技術(shù)正在重塑土壤修復價值邏輯，推動其從單純的“污染清除”邁向“生態(tài)增值”，從聚焦降低成本轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)造“碳資產(chǎn)”。在此進程中，技術(shù)突破與制度創(chuàng)新需協(xié)同推進，既要全力攻克“卡脖子”技術(shù)難題，掌握核心技術(shù)，又要構(gòu)建起多方參與、協(xié)同治理的數(shù)據(jù)治理體系。伴隨數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈、人工智能等前沿技術(shù)深度融合，污染修復將更趨智能化、精細化，為全球環(huán)境治理提供數(shù)據(jù)精準賦能的可持續(xù)解決方案。

作者單位：楊欣桐、董璟琦、張紅振，生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院；劉鵬，北京建工環(huán)境修復股份有限公司

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