【正文】 .......... 28 串行通信 ...................................................................................... 29 本章小結(jié) ...................................................................................... 30 第 5 章 有害射線監(jiān)測器的軟件設(shè)計 ...................................................... 31 MSP430 C 語言程序設(shè)計基礎(chǔ) .................................................... 31 脈沖計數(shù)程序設(shè)計 ...................................................................... 32 鍵盤程序設(shè)計 .............................................................................. 33 通訊程序設(shè)計 .............................................................................. 34 定時器程序設(shè)計 .......................................................................... 35 本章小結(jié) ...................................................................................... 36 結(jié) 論 .......................................................................................................... 37 參考文獻 .................................................................................................... 38 附錄 1 ......................................................................................................... 39 附錄 2 ......................................................................................................... 54 III 致謝 ............................................................................................................ 69 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 課題背景 環(huán)境監(jiān)測的概念及其發(fā)展 一 、 環(huán)境監(jiān)測的概念 環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境科學的一個重要分支，是環(huán)境科學的工具、手段?！氨O(jiān)測”從廣義上講，是為了追蹤污染物種類、濃度的變化在一定時期內(nèi)對污染進行重復 測定；從狹義上講，是為了判斷是否達到標準或評價環(huán)境管理和控制環(huán)境系統(tǒng)的效果，對污染物進行定期測定。所以，環(huán)境監(jiān)測是間斷或者連續(xù)地測定環(huán)境中污染物的種類、濃度、觀察分析其變化和對環(huán)境影響的過程。 隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染問題不斷出現(xiàn)，使環(huán)境監(jiān)測內(nèi)涵擴大了。除現(xiàn)有污染物的監(jiān)測外，還應有生物的、生態(tài)的監(jiān)測，還應有其他的監(jiān)測，所以，環(huán)境監(jiān)測又可以表示為用科學的方法監(jiān)測和測定代表環(huán)境質(zhì)量及發(fā)展變化趨勢的各種數(shù)據(jù)的全過程。 環(huán)境監(jiān)測的全過程是發(fā)現(xiàn)問題，按標準制定監(jiān)測方案，采集樣品，處理樣品，按標準分析方法進行分析測試 ，數(shù)據(jù)處理，按有關(guān)規(guī)定進行綜合評價，提出環(huán)境保護意見等等 [1]。 二、環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展 環(huán)境污染雖然自古就有，但環(huán)境科學作為一門學科是在二十世紀 50 年代才開始發(fā)展起來的，最初危害較大的環(huán)境污染事件主要是由于化學毒物所造成的，因此，對環(huán)境樣品進行化學分析以確定其組成和含量的環(huán)境分析就產(chǎn)生了。由于環(huán)境污染物通常處于痕量級 (ppm、 ppb)甚至更低，并且基體復雜，流動性變異性大，又涉及空間分布及變化，所以對分析的靈敏度、準確度、分辨率和分析速度等提出了很高要求。因此，環(huán)境分析實際上是分析化學的發(fā)展。這一階段稱之為污 染監(jiān)測階段或被動監(jiān)測階段。 到了 70 年代，隨著科學的發(fā)展，人們逐漸認識到影響環(huán)境質(zhì)量的因素不僅是化學因素，還有物理因素，例如噪聲、光、熱、電磁輻射、放射性等。所以用生物 (動物、植物 )的生態(tài)、群落、受害癥狀等的變化作為判斷燕山大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 環(huán)境質(zhì)量的標準更為確切可靠。此外，某一化學毒物的含量僅是影響環(huán)境質(zhì)量的因素之一，環(huán)境中各種污染物之間、污染物與其他物質(zhì)、其他因素之間還存在著相加和拮抗作用。所以環(huán)境分析只是環(huán)境監(jiān)測的一部分。環(huán)境監(jiān)測的手段除了化學的、還有物理的、生物的等等。同時，從點污染的監(jiān)測發(fā)展到面污染及其區(qū)域性的監(jiān)測，這 一階段稱之為環(huán)境監(jiān)測階段，也稱為主動監(jiān)測或目的的監(jiān)測階段。 監(jiān)測手段和監(jiān)測范圍的擴大，雖然能夠說明區(qū)域性的環(huán)境質(zhì)量，但由于受采樣手段、采樣頻率、采樣數(shù)量、分析速度、數(shù)據(jù)處理速度等限制，仍不能及時地監(jiān)視環(huán)境質(zhì)量變化，預測變化趨勢，更不能根據(jù)監(jiān)測結(jié)果發(fā)布采取應急措施的指令。 80 年代初，發(fā)達國家相繼建立了自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，并使用了遙感、遙測手段，監(jiān)測儀器用電子計算機遙控，數(shù)據(jù)用有線或無線傳輸?shù)姆绞剿偷奖O(jiān)測中心控制室，經(jīng)電子計算機處理，可自動打印成指定的表格，畫成污染態(tài)勢、濃度分布?？梢栽跇O短時間內(nèi)觀察到空氣、水體 污染濃度變化、預測預報未來環(huán)境質(zhì)量。當污染程度接近或超過環(huán)境標準時，可發(fā)布指令、通告并采取保護措施。這一階段稱為污染防治監(jiān)測階段或自動監(jiān)測階段 ]2[ 。 目前，環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展主要集中在： (1) 以現(xiàn)場人工采樣和實驗室分析為主向多參數(shù)網(wǎng)絡在線、多功能自動化監(jiān)測方向發(fā)展； (2) 環(huán)境樣品預處理技術(shù)由手工單樣品處理向在線自動化和批量化處理方向發(fā)展； (3) 由較窄領(lǐng)域的局部監(jiān)測、單純的地面環(huán)境監(jiān)測向全方位領(lǐng)域監(jiān)測和與遙感環(huán)境監(jiān)測相結(jié)合的方向發(fā)展； (4) 野外和現(xiàn)場環(huán) 境監(jiān)測儀器將向便攜式、小型化方向發(fā)展； (5) 環(huán)境監(jiān)測儀器向物理、化學、生物、電子、光學等技術(shù)綜合應用的高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展； (6) 環(huán)境監(jiān)測方法的綜合性、靈敏性和多功能性日益增強，方法檢測限越來越低 ]3[ 。 我國環(huán)境監(jiān)測的現(xiàn)狀 我國從 70 年代開始逐步建立了中央、省、地市、縣區(qū)的四級監(jiān)測機構(gòu)，制定了各種監(jiān)測管理制度。由環(huán)保部門和其他部門的有關(guān)單位開發(fā)研制了第 1 章 緒論 3 100 多種環(huán)境標準物質(zhì)為實驗室質(zhì)控提供了保證。開展了優(yōu)化布點，統(tǒng)一監(jiān)測的方法，進行技術(shù)培訓，實行分析人員 上崗合格證制，創(chuàng)建和評選了國家和省級優(yōu)質(zhì)實驗室，編輯出版了質(zhì)量保證手冊，從而保證了監(jiān)測工作質(zhì)量，達到監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性、精密性、代表性、可比性、完整性的 QA 目標。基本形成了從監(jiān)測點位優(yōu)化、樣品的采集與輸送，實驗室分析到數(shù)據(jù)處理、報告的綜合編寫等全過程的監(jiān)測質(zhì)量保證體系。 我國制定并頒布實施了環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范及有關(guān)的技術(shù)管理規(guī)定，使環(huán)境監(jiān)測技術(shù)管理走上了規(guī)范化的軌道，全國監(jiān)測系統(tǒng)可以開展水、氣、渣、土壤、生物、噪聲、放射性等要素 200 多個項目的環(huán)境質(zhì)量和污染源監(jiān)測，還可以承擔較復雜的環(huán)境問題調(diào)查，各級監(jiān)測站獲獎 科研項目 1800多項，其中有環(huán)境背景值、工業(yè)污染源、酸雨、和農(nóng)藥污染調(diào)查等大型課題，更多的則是實用監(jiān)測技術(shù)。內(nèi)容涉及優(yōu)化布點、分析方法、儀器設(shè)備、計算機應用、數(shù)據(jù)分析評價以及標準物質(zhì)的開發(fā)研究等。 “八五”第一年，我們就通過優(yōu)化篩選建立了由 200 個站組成的“國家環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)” (簡稱“國控網(wǎng)” )。 1992 年由國家環(huán)保局會同各有關(guān)部門組建了由 27 個部門的 54 個環(huán)境監(jiān)測站組成的“國家環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)”。根據(jù)加強流域環(huán)境管理的需要， 1994 年以來，分別組建了“長江暨三峽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)”、“淮河流域環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)”、“太湖流 域環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)”和“近岸海域環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)”。這些跨行政區(qū)劃的專業(yè)監(jiān)測網(wǎng)絡的建立，開始打破了單純以行政區(qū)劃分為單元的環(huán)境監(jiān)測管理體制，適應了流域環(huán)境管理提供決策依據(jù)。 目前，全國共有專業(yè)、行業(yè)監(jiān)測站 4800 多個，其中環(huán)保系統(tǒng) 2200 多個監(jiān)測站，行業(yè)監(jiān)測站 2600 多個。國控的空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)站 103 個、酸雨監(jiān)測網(wǎng)站 113 個、水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)站 135 個。此外還建有噪聲監(jiān)測網(wǎng)、輻射監(jiān)測網(wǎng)、區(qū)域監(jiān)測網(wǎng)等。到 2021 年，國控環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡調(diào)整為：環(huán)境空氣監(jiān)測網(wǎng)站 226 個，測點數(shù) 793 個；酸雨監(jiān)測網(wǎng)站 239 個，測點數(shù) 472 個；水質(zhì)監(jiān)測 網(wǎng)站 197 個，監(jiān)測斷面 1074 個；生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)站 15 個。目前，我國已制定各類國家環(huán)境標準 410 項，覆蓋了大氣、水質(zhì)、土壤、噪聲、輻射、固體廢物、農(nóng)藥等領(lǐng)域。已開展了環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、環(huán)境質(zhì)量周報、日報、預報監(jiān)測；污染源監(jiān)測、污染事故應急監(jiān)測、污染物總量控制監(jiān)測、污染源解析監(jiān)測，環(huán)境污染治理工程效果監(jiān)測等等。需監(jiān)測的污染因子達百余種。 燕山大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 環(huán)境放射性監(jiān)測 基礎(chǔ)知識 自然界的各種物質(zhì)都是由元素組成的，而組成元素的基本單位是原子。某些元素的原子核不穩(wěn)定，內(nèi)部能夠自發(fā)地改變核結(jié)構(gòu)，從一種核變成為另一種核， 并放射出帶電的或者不帶電的粒子 (α、 β)或射線 (γ)，這種性質(zhì)稱為放射性衰變，簡稱放射性。常見的衰變有 α、 β、 γ 和電子俘獲四種形式。含有不穩(wěn)定原子核的元素稱為放射性元素，不穩(wěn)定的核稱為放射性原子核由不穩(wěn)定的原子核在衰變過程中釋放出的肉眼看不見的粒子流，就稱之為放射線。如 α射線、 β 射線、 γ 射線等。含有放射性元素的物質(zhì)就稱為放射性物質(zhì)。在自然條件下，大氣、水體和土壤等物質(zhì)中都會含有微量的放射性物質(zhì)，尤其在當今世界，原子能工業(yè)迅速發(fā)展，核武器爆炸、核事故屢有發(fā)生，放射性物質(zhì)在醫(yī)學、國防、科研、民用等領(lǐng)域的應用不斷 擴大，有可能使環(huán)境中的放射性水平高于天然本底值或超過規(guī)定標準，構(gòu)成放射性污染，危害人體和生物。 環(huán)境中放射性的來源和危害 一、天然放射性的來源 (1) 宇宙射線及其引生的放射性核素：宇宙射線是一種從宇宙空間射到地面來的射線，由初級宇宙射線和次級宇宙射線組成。由宇宙射線與大氣層、土壤、水中的核素發(fā)生反應產(chǎn)生的放射性核素約有 20 余種。 (2) 天然系列放射性核素：多數(shù)天然放射性核素在地球起源時就存在于地殼之中，經(jīng)過天長日久的地質(zhì)年代，母體和子體之間已達到放射性平衡，從而建立了放射性核素的系列。 (3) 自然界中單獨存在的核素：這類核素約有 20 種，它們的特點是具有極長的半衰期，它們的另一個特點是強度極弱，只有采用極靈敏的檢測技術(shù)才能發(fā)現(xiàn)它們。 二、人為放射性污染的來源 引起環(huán)境放射性污染的主要來源是生產(chǎn)和應用放射性物質(zhì)的單位所排出的放射性廢物，以及核武器爆炸、核事故等產(chǎn)生的放射性物質(zhì)。 (1) 核試驗及航天事故：包括大氣層核試驗、地下核爆炸冒頂事故及第 1 章 緒論 5 外層空間核動力航具事故等。其核裂變產(chǎn)物包括 200 多種放射性核素，還有核爆炸過程中產(chǎn)生的中子與大氣、土壤、建筑材料中的核素發(fā)生核反應形成的中子活化合物，以及剩 余未起反應的核素。 (2) 核工業(yè)：包括原子能反應堆、原子能電站、核動力艦艇等。它們在運行過程中排放含各種核裂變產(chǎn)物的三廢排放物；特別是發(fā)生事故時，將會有大量放射性物質(zhì)泄漏到環(huán)境中去，造成嚴重污染事故。 (3) 工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、科研等部門的排放廢物：這些部門使用放射性核素日益廣泛，其排放廢物也是主要的人為污染源之一。 (4) 放射性礦的開采和利用：在稀土金屬和其他共生金屬礦開采、提煉過程中，其三廢排放物中含有鈾、釷、氡等放射性核素，將造成所在局部地區(qū)的污染。 三、放射性污染的危害 放射性核素可通過呼吸道吸入、 消化道攝入、皮膚或黏膜侵入三種途徑進入人體并在體內(nèi)蓄積。人體一次或短期內(nèi)接受大劑量照射，將引起急性輻射損傷，如核爆炸、核反應堆事故等造成的損傷。放射性物質(zhì)對人類的危害主要是輻射損傷，所謂輻射損傷是是有射線引發(fā)人體組織發(fā)生有害化學反應引起的。輻射引起的電子激發(fā)作用和電離作用使機體分子不穩(wěn)定和破壞，導致蛋白質(zhì)分子鍵斷裂和畸變，破壞對人類新陳代謝有重要意義的酶。因此，輻射不僅可以擾亂和破壞機體細胞、組織的正常代謝活動，而且可以直接破壞細胞和組織的結(jié)構(gòu)，對人體產(chǎn)生軀體損傷效應 (如白血病、惡性腫瘤、生育力降低、壽命縮 短等 )和遺傳損傷效應 (如流產(chǎn)、遺傳性死亡和先天畸形等 )。 監(jiān)測對象及方法 一、放射性監(jiān)測的對象及內(nèi)容 放射性監(jiān)測按照監(jiān)測對象可分為： ① 現(xiàn)場監(jiān)測，即對放射性物質(zhì)生產(chǎn)或應用單位內(nèi)部工作區(qū)域所作的監(jiān)測；②個人劑量監(jiān)測，即對放射性專業(yè)工作人員或公眾作內(nèi)照射和外照射的劑量監(jiān)測；③環(huán)境監(jiān)測，即對放射