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1、第6章目录6.1环境光污染概述16.1.1光源16.1.1.1光源定义16.1.1.2光源分为自然光源和人工光源16.1.1.3光源类型16.1.1.4人工光源的类型26.1.2光环境26.1.2.1光环境定义26.1.2.2光环境的影响因素26.1.2.3光环境中光的效果36.1.3.2光污染的产生36.1.3.3光污染的来源46.1.3.3光污染的种类46.1.4人与光环境的关系56.1.4.1光环境和生理反应的关系66.1.4.2光环境与视觉心理的关系76.1.2光污染的危害76.1.2.1光污染对人的危害76.1.2.2眩光光污染对人的危害96.1.2.3对动植物的影响106.1.2.
2、4对浮游物的影响116.2光污染的单位和度量116.2.1光通量116.2.2发光强度126.2.3照度136.2.3.1照度的定义136.2.3.2照度和光强的关系136.2.4亮度146.2.5曝光量156.2.6明度156.2.7电光源的主要性能指标166.2.7.1寿命166.2.7.2光通量166.2.7.3发光效率166.2.7.4平均亮度166.2.7.5显色系数166.2.7.6灯的色表166.2.7.7灯的启动时间和再启动时间166.2.7.8环境适应能力166.2.8污染的测量仪器176.2.8.1照度计176.2.8.2亮度计176.2.9照度和明度的测量单位及定义186
3、.3光环境评价与质量标准186.3.1天然光环境的评价186.3.1.1采光系数196.3.1.2采光系数标准196.3.2人工光环境的评价196.3.2.1适当的照度水平206.3.2.2良好的色度空间246.3.2.3充足的日照时间246.3.2.4避免眩光干扰256.3.2.5立体感266.4环境光污染的防治276.4.1可见光污染防治276.4.1.1眩光的防治276.4.1.2反射眩光的防治306.4.2红外光污染防治316.4.3室内光污染的防治316.4.4光污染的防治材料326.4.4.1采用新型玻璃材料326.4.4.2交通工具的玻璃门窗贴用低辐射防晒膜326.4.4.3高速
4、公路防眩板326.4.5光污染的综合防治对策326.4.5.1控制好污染源336.4.5.2齐抓共管防止光污染336.4.5.3加强控制光污染立法336.4.6光污染的立法现状346.5光污染防治展望3637第6章 环境光污染控制【本章要点】光是人类生存所必不可少的物理因素之一，它无时无刻不在人类的生活中出现，因此决定了由它引起的光污染也无处不在。环境光污染控制从光学角度来探讨光环境质量的变化规律，研究天然光环境和人工环境人的生理和心理的影响；光法律的产生、测试与评价；光污染的危害和防治。其目的就是为人类创造适宜于活动的光环境。1879年爱迪生发明了电灯，创造了一个光明的奇迹。一个世纪以来，电
5、光源迅速普及发展，现在不同规格的电光源已有数千种世界年产量达百亿支以上，人工照明消费的电力占电力总产量的1015%。但爱迪生不会想到，电灯让人类走出对黑暗的恐惧时，却让人类失去了本来拥有的美丽纯净的夜空。研究表明，世界上将近2/3的人口生活在光污染之下。现代文明程度越高的地区，光污染也就越严重。在一些完全被现代文明覆盖的地区，几乎没有了真正意义的黑夜。对居住在那里的人们而言，璀璨星空只是一个遥远而浪漫的幻想，其真身只留在图书或天文馆里。6.1环境光污染概述昼夜交替是一种自然规律。从根本上说，黑暗是无害的。现代生活少不了照明灯，但我们可以将光限制在需要的地方，尽可能减少光污染，还地球一个纯净的夜
6、空！6.1.1光源6.1.1.1光源定义宇宙间的物体有的是发光的有的是不发光的，我们把发光的物体叫做光源。太阳、电灯、燃烧着的蜡烛等都是光源。光也有能量。物理学上指能发出一定波长范围的电磁波（包括可见光与紫外线、红外线和X光线等不可见光）的物体。通常指能发出可见光的发光体。凡物体自身能发光者，称做光源，又称发光体，如太阳、恒星、灯以及燃烧着的物质等都是。但像月亮表面、桌面等依靠它们反射外来光才能使人们看到它们，这样的反射物体不能称为光源。在我们的日常生活中离不开可见光的光源，可见光以及不可见光的光源还被广泛地应用到工农业，医学和国防现代化等方面。6.1.1.2光源分为自然光源和人工光源自然光源
7、指日光和月光；人工光源就是人工创造的光源。6.1.1.3光源类型第一种是热效应产生的光称为热辐射源，太阳光就是很好的例子，此外蜡烛等物品也都一样，此类光随着温度的变化会改变颜色。第二种是原子发光称为气体放电光源，荧光灯灯管内壁涂抹的荧光物质被电磁波能量激发而产生光，此外霓虹灯的原理也是一样。原子发光具有独自的基本色彩，所以彩色拍摄时我们需要进行相应的补正。第三种是synchrotron发光，同时携带有强大的能量，原子炉发的光就是这种，但是我们在日常生活中几乎没有接触到这种光的机会，所以记住前两种就足够了。6.1.1.4人工光源的类型（1）点光源（pointlight）是从一个点开始分布光能的光
8、源，白炽灯是这种光源的典型实例。点光源的光强分布由一个球面的三维图标表示。缺省时，它的位置同光源图块的插入点位置重合，可使用变换操作对其重新定位。（2）线光源（linearlight）是从一条直线上开始分布光能的数量，日光灯是线光源的典型实例。可通过点中光源的一个表面来指定线光源的光强分布。线光源放置在所选表面长边中心方向上，光强分布指向表面的正主向。可调整线光源的位置和方向，这些操作不影响用于定义光强分布的表面。（3）面光源（arealight）是从一个三角形或凸四边形表面上开始分布光能的光能。一个典型的区域光源是从整个表面上均匀发射光线的格栅灯。通过点取的一个表面来定义发光面。发光面与所选
9、表面面积相对应，光强分布定位在光源的中心并指向表面的法线方向。可以重新定位光强分布，这些操作不影响定义光强分布时点取的表面。6.1.2光环境6.1.2.1光环境定义光环境包括室内光环境和室外光环境。室内光环境主要是指由光（照度水平和分布、照明的形式和颜色）与颜色（色调、色饱和度、室内颜色分布、颜色显现）在室内建立的同房间形状有关的生理和心理环境。其功能是要满足物理、生理（视觉）、心理、人体功效学及美学等方面的要求。室外光环境是在室外空间由光照射而形成的环境。它的功能除了要满足与室内光环境相同的要求外，还要满足诸如节能和绿色照明等社会方面的要求。对建筑物来说，光环境是由光照射于其内外空间所形成的
10、环境。光环境中的光源包括天然光和人工光。6.1.2.2光环境的影响因素光环境有以下的基本影响因素：（1）照度和亮度照度和亮度是明视的基本条件。保证光天南地北的光量和光质量的基本条件是照度和亮度。（2）光色光色指光源的颜色。按照国际照明委员会（CIE）标准表色体系，将三种单色光（例如红光、绿光、蓝光）混合，各自进行加减，就能匹配出感觉到与任意光的颜色相同的光。此外，人工光源还有显色性，表现出照射到物体时的可见度。在光环境中还能激发人们的心理反应，如温暖、清爽、明快等。（3）周围亮度人们观看物体时，眼睛注视的范围与物体的周围亮度有关。根据实验，容易看到注视点的最佳环境是周围亮度大约等于注视点亮度。
11、美国照明学会提出周围的平均亮度为视觉对象的1/3-3。（4）视野外的亮度分布视野以外的亮度分布指室内顶棚、墙面、地面、家具等表面的亮度分布。在光环境中各自亮度不同，构成丰富的亮度层次。（5）眩光在视野中由于亮度的分布或范围不当，或在时空方面存在着亮度的悬殊对比，以致引起不舒适感觉或降低观看细部或目标的能力，这种现象称为眩光。眩光在光环境中是有害因素，应设法控制或避免。（6）阴影在光环境中无论光源是天然光或人工光，当光存在时，就会存在着阴影。在空间中由于阴影的存在，才能突出物体的外形和深度，因而有利于光环境中光的变化，丰富了物体的视觉效果。在光环境中希望存在较为柔和的阴影，而要避免浓重的阴影。6
12、.1.2.3光环境中光的效果在光环境中以光为主体产生出下列的效果：（1）光的方向性效果：光的方向一般有顺光、侧光、逆光、顶光、底光。在光环境中光的方向性效果主要表现在增强室内空间的可见度，增强或减弱光和阴影的对比，增强或减弱物体的立体感。在室内光环境中只要调整光源的位置和方向，就能获得所要求的方向性效果，这种效果对建筑功能，室内表面、人物形象及人们的心理反应都起着重要作用。（2）光的造型立体感效果：物体表面上由于光的明暗变化就会产生光的造型立体感效果，简称立体感。在光环境中室内外表面的细部、浮雕、雕塑等都会体现光的这种效果。在室内光环境中人物形象、表面材料等受光照射后都能表现出立体感来，会使人
13、们获得美好的感受。（3）光的表面效果：在室内空间中光在各表面上的亮度分布或有无光泽，构成光的表面效果。表面亮度：室内空间中光在各表面上的反射程度取决于表面与背景之间的亮度比。这种亮度比能为眼睛提供信息，有利于眼睛适应，使视觉功效与工作行为相互协调，并能降低室内眩光。为了获得良好的室内光环境，顶棚、墙面、门、窗、地面、工作面及工作对象等表面之间应力求获得最佳的亮度比。表面光泽：在室内空间中光照射到表面时，在它的定向反射方向出射强烈的反射光，同时在其他方向因散射而出现少量光，由于反射光在空间分布而呈现出表面的外观性质，称为表面光泽。（4）光的色彩效果：光和色彩：光和色彩属于不可分开的领域，对室内光
14、环境来说，光和色彩起着相辅相成的作用。光的反射比与色彩的明度直接相关，如表6-1所示。可见光的反射比越大，色彩的明度也越大。色彩效果：在室内光环境中通过光的照射，各种材料的表面会呈现出色彩效果。为了获得明亮的光环境，一般高明度色彩用于室内上部以取得明亮效果，低明度色彩用于室内下部以取得稳定效果，因此在光环境中光除了获得知觉效果以外，还可获得诸如感情、联想等心理效果。表6-1 色彩的明度与光的反射比的关系明度/度01234反射比01.213.136.5612.00明度/度56789反射比19.7730.0543.0659.1078.666.1.3.2光污染的产生光污染是现代社会中伴随着新技术的发
15、展而出现的环境问题。当光辐射过量时，就会对人们的生活、工作环境以及人体健康产生不利影响，称之为光污染。狭义的光污染指干扰光的有害影响，其定义是“已形成的良好的照明环境，由于逸散光而产生被损害的状况，又由于这种损害的状况而产生的有害影响。”逸散光指从照明器具发出的，使本不应是照射目的的物体被照射到的光。干扰光是指在逸散光中。广义光污染指由人工光源导致的违背人的生理与心理需求或有损于生理与心理健康的现象，包括眩光污染、射线污染、光泛滥、视单调、视屏蔽、频闪等。广义光污染包括了狭义光污染的内容。光污染属于物理性污染，其特点是光污染是局部的，随距离的增加而迅速减弱；在环境中不存在残余物，光源消失，污染
16、即消失。6.1.3.3光污染的来源随着我国现代化城市建设的不断发展，特别是越来越多的城市大量兴建玻璃幕墙建筑和实施“灯亮工程”、“光彩工程”，使城市的“光污染”问题日益突出，主要表现在以下两个方面：（1）现代建筑物形成的光污染现代都市的光污染随着现代化城市的日益发展与繁荣，一种新的都市光污染正在威胁着人的健康。这种新的都市光污染是：都市，闹市中的商场、公司、写字楼、饭店、宾馆、酒楼；发廊及舞厅等都采用大块的镜面玻璃，不锈钢板及铝合金门窗装饰。有的甚至从楼顶到底层全部用镜面玻璃装修，使人仿佛置身于镜子的世界，方向难辩，因而发生意义。在日照光线强烈的季节里，建筑物的镜面玻璃、釉面瓷砖、不锈钢、铝合
17、金板、磨光花岗岩、大理石及高级涂杆等装饰，明晃晃、白花花、眩晕逼人。据科学测定，上述这些装饰材料的光反射系数都超过69%，甚至可达90%，比绿地、森林、深色或毛面砖石的外装饰建筑物的反射系数大10倍左右，完全超过了人体所能承受的极限。（2）夜景照明形成的光污染日落之后，夜幕低垂、都市的繁华街道上的各种广告牌、霓虹灯、瀑布灯等又都亮了起来，光彩夺目，使人又置身于人工白昼之中。进入现代化的舞厅，人们为追求刺激效果，常常采用色光源，耀目光源、旋转光源等，令人眼花燎乱。6.1.3.3光污染的种类国际上一般将光污染分成3类：即白光污染、人工白昼污染和彩光污染。但人们按光的波长分为红外光污染、紫外光污染、
18、激光污染及可见光污染等。（1）白亮污染现代不少建筑物采用大块镜面或铝合金装饰门面，有的甚至整个建筑物会用这种镜面装潢。也有一些建筑物采用钢化玻璃，釉面砖墙、铝合金板、磨光花岗岩、大理石和高级涂料装饰，明亮亮、白花花眩眼逼人。据测定，白色的粉刷面光反射系数为6980%，而镜面玻璃的反射系数达8290%；比绿色草地、森林、深色或毛面砖石装修的建筑物的反射系数大10倍左右、大大超过了人体所能承受的范围。专家们研究发现，长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人，眼角膜和虹膜都会受到程度不同的损害，引起视力的急剧下降，白内障的发病率高达4048%。同时还使人头错心烦，甚至发生失眠、食欲下降、情绪低落、乏
19、力等类似神经衰弱的症状。（2）人工白昼污染当夜幕降临后，酒店、商场的广告牌、霓虹灯使人眼花缭乱。一些建筑工地灯火通明，光直冲云霄、亮如白昼，人工白昼对人体的危害不可忽视。由于强光反射，可把附近的居室照得如同白昼，在这样的“不夜城”里，使人夜晚难以入睡，打乱了正常的生物节律，致使精神不振，白天上班工作效率低下，还时常会出现安全方面的事故。据国外的一项调查显示，有三分之二的人认为人工白昼影响健康，84%的人认为影响睡眠，同时也使昆虫、鸟类的生殖遭受干扰。甚至昆虫和鸟类也可能被强光周围的高温烧死。（3）彩光污染彩光活动灯、荧光灯以及各种闪烁的彩色光源则构成了彩光污染，危害人体健康。据测定，黑光灯可产
20、生波长为250-320纳米的紫外线，其强度远远高于阳中的紫外线，长期淋浴在这种黑光灯下，会加速皮肤老化，带会引起一系列神经系统症状，诸如头晕、头痛、恶心、食欲不振、乏力、失眠等。彩光污染不仅有损人体的生理机能，还会影响人的心理。长期处在彩光灯的照射下，其心理积累效应，也会不同程度引起倦怠无力、头晕、性欲减退、阳痿、月经不调、神经衰弱等身心方面的疾病。此外，红外线、紫外线也正日益严重地污染环境。（4）眩光污染汽车夜间行驶时照明用的头灯，厂房中不合理的照明布置等都会造成眩光。某些工作场所，例如火车站和机场以及自动化企业的中央控制室，过多和过分复杂的信号灯系统也会造成工作人员视觉锐度的下降，从而影响
21、工作效率。焊枪所产生的强光，若无适当的防护措施，也会伤害人的眼睛。长期在强光条件下工作的工人（如冶炼工、熔烧工、吹玻璃工等）也会由于强光而使眼睛受害。（5）视觉污染指的是城市环境中杂乱的视觉环境。例如城市街道两侧杂乱的电线、电话线、杂乱不堪的垃圾废物、乱七八糟的货摊和五颜六色的广告招牌等。（6）激光污染激光污染也是光污染的一种特殊形式。由于激光具有方向性好、能量集中、颜色纯等特点，而激光通过人眼晶状体的聚集作用后，到达眼底时的光强度可增大几百至几万倍，所以激光对人眼有较大的伤害作用。激光光谱的一部分属于紫外和红外范围，会伤害眼结膜、虹膜和晶状体。功率很大的激光能危害人体深层组织和神经系统。近年
22、来，激光在医学、生物学、环境监测、物理学、化学、天文学以及工业等多方面的应用日益广泛，激光污染愈来愈受到人们的重视。（7）红外线污染红外线近年来在军事、人造卫星以及工业、卫生、科研等方面的应用日益广泛，因此红外线污染问题也随之产生。红外线是一种热辐射，对人体可造成高温伤害。较强的红外线可造成皮肤伤害，其情况与烫伤相似，最初是灼痛，然后是造成烧伤。红外线对眼的伤害有几种不同情况，波长为750013000埃的红外线对眼角膜的透过率较高，可造成眼底视网膜的伤害。尤其是11000埃附近的红外线，可使眼的前部介质（角膜、晶体等）不受损害而直接造成眼底视网膜烧伤。波长19000埃以上的红外线，几乎全部被角
23、膜吸收，会造成角膜烧伤（混浊、白斑）。波长大于14000埃的红外线的能量绝大部分被角膜和眼内液所吸收，透不到虹膜。只是13000埃以下的红外线才能透到虹膜，造成虹膜伤害。人眼如果长期暴露于红外线可能引起白内障。（8）紫外线污染紫外线最早是应用于消毒以及某些工艺流程。近年来它的使用范围不断扩大，如用于人造卫星对地面的探测。紫外线的效应按其波长而有不同，波长为10001900埃的真空紫外部分，可被空气和水吸收；波长为19003000埃的远紫外部分，大部分可被生物分子强烈吸收；波长为30003300埃的近紫外部分，可被某些生物分子吸收。紫外线对人体主要是伤害眼角膜和皮肤。造成角膜损伤的紫外线主要为2
24、5003050埃部分，而其中波长为2880埃的作用最终强。角膜多次暴露于紫外线，并不增加对紫外线的耐受能力。紫外线对角膜的伤害作用表现为一种叫做畏光眼炎的极痛的角膜白斑伤害。除了剧痛外，还导致流泪、眼睑痉挛、眼结膜充血和睫状肌抽搐。紫外线对皮肤的伤害作用主要是引起红斑和小水疱，严重时会使表皮坏死和脱皮。人体胸、腹、背部皮肤对紫外线最敏感、其次是前额、肩和臀部，再次为脚掌和手背。不同波长紫外线对皮肤的效应是不同的，波长28003200埃和25002600埃的紫外线对皮肤的效应最强。6.1.4人与光环境的关系视觉是人类获取信息的主要途径，在人类的生活中有近75%以上的信息来自于视觉，在外界条件中光
25、是与视觉直接联系的，也就是说人是通过视觉器官来反应光环境（人工光环境和天然光环境）来感觉周围世界、获取信息。光环境主要包括照度水平、亮度的分布、采光和照明的方式，光源的种类、颜色、显色性能及其空间存在状态和表面的色彩等诸多因素。人体对外界的世界的反应是靠分布在视网膜上的感光细胞起作用的。每当外界环境发生变化视网膜上的感光细胞的化学组成也发生变化，主要体现在杆状感光细胞和锥状感光细胞的不同作用。在明亮环境和黑暗环境中适应速度是由这两种感光细胞的化学组成中出现的变化率的作用所致。杆状感光细胞只能在黑暗的环境中起作用，要达到其最大的适应程度大约需要30min左右。而锥状感光细胞只有在明亮的环境中起作
26、用，达到其最大适应程度只需要几分钟。在此同时在明亮的环境下锥状感光细胞能分辨出物体的细部和颜色，并能对光环境的明暗变化产生快速的反馈使视觉尽快适应。而恰恰相反杆状感光细胞仅能看到黑暗环境中的物体，不能分辨物体的具体细部和颜色特征，对光环境的明暗变化反应比较缓慢。通过以上的理论就能正确的解释为什么人从阳光下走进昏暗的影剧院时很难辩明自己的方位，几乎处于什么也看不见的地步。而过一段时间才相对好些，但是也很明确看到物体的细部。由于人的身体结构的限制，人的视野范围也受到一定的限制。产生的主要原因是各种感光细胞在视网膜上的分布，人的眼眶、眉、面颊的影响。人双眼直视时的视野范围是：水平面180，垂直面13
27、0左右，其中上仰角度为60左右，下倾角度为70左右。在这个范围内存在一个最佳视觉区域，就是从人的视野范围中心向30左右的区域，人的视觉最清楚，是观察物体总体的最佳位置。同时人的视觉具有向光性，也就是说人总是对视野范围内最明亮的、色彩最丰富的或者对比度最强的部分最敏感。人的视觉活动和人的其他所有知觉一样，外界环境对神经系统进行刺激，更主要的是大脑对刺激进行分析同时进行判断并产生反馈，因此人们的视觉不仅是“看”的问题同时也包含着“理解”的成分。所以光环境与人们的工作效率的关系是对生理和心理同时作用的结果。6.1.4.1光环境和生理反应的关系（1）视力与光环境的关系，视觉形成的步骤如下：从光源（天然
28、光源-太阳和人工光源-灯）来的光；外界物体在光源的照射下产生反射，通过反射光的不同产生颜色，明暗程度和形体的不同，形成二次光源；二次光源（反射光）的不同强度、颜色的光信号进入人的眼睛内，经过瞳孔通过眼球的调节，最终落到视网膜上并成像；视网膜在物象的刺激下产生脉冲信号，经过视神经传输给大脑，通过大脑的解读，分析、判断从而产生视觉。明视觉：光线通过瞳孔到达视网膜，分布在视网膜上的锥状感光细胞对于光线不是十分敏感，在亮度高于3cd/m2的水平时才能充分发挥作用。暗视觉：杆状感光细胞对于光非常敏感，能够感光的亮度阈限大约为10-8cd/m2到0.03cd/m2左右的亮度水平，主要是杆状感光细胞起作用。
29、在暗视觉的条件下，景物看起来总是模糊不清，灰茫茫一片。中间视觉：当亮度处于0.033cd/m2之间时眼睛处于明视觉和暗视觉的中间状态。当亮度超过106cd/m2时，人的视觉就难以忍受，视网膜就会由于辐射过强而受到损伤。从光环境和生理反应的关系可以看出，人的视力是随着亮度的变化而变化的，在一般亮度的情况下随着亮度的增加而提高。但是到了约3000cd/m2时开始出现下降的趋势，在这个关节点后随着亮度的增加会使人感到刺眼从而导致视力下降如图6-1所示。我们在进行环境的设计时应该保证一定的亮度，但不要一味的追求高亮度。图6-1 亮度与视力的关系（2）识别力与光环境的关系，眼睛对物体的识别主要是由目标物
30、体的亮度B目标物和目标物所处环境背景的亮度差与环境背景亮度B背景之比C决定的。 （6-1） （6-2）C的值越大，人的眼睛越容易识别到。所以在相同的照度条件下，在白纸上的黑字和不同颜色（绿、黄、红、蓝等）的字的清晰度是不同的。因为白纸的反射率极高，而黑色的反射率低，产生的亮茺差与其他颜色在白纸上所产生的亮度差相比最大，从而导致白纸黑字最清晰。这是利用目标物和背景的反射率不同产生的亮茺差进行判断的，同时也存在一个物体在一个定向光进行照射时产生的它本身与其的光影的亮度差的对比。在不同的亮度下人眼睛所能识别的最小亮度差min与之比，为亮度的识别阈值，亮度不同亮度识别阈值也不同，亮度识别阈值的大小代表
31、着在该亮度下物体的识别难易程度。min与越小越容易识别。6.1.4.2光环境与视觉心理的关系人对环境的认识，不但是生理的过程同时也是心理过程。从视觉心理上讲，要提高工作的效率就要使我们的工作环境能够提供使注意力集中在目标物体上的光。不同的光环境对人的注意力的集中是有一定的影响的，每当我们进入一个色彩斑谰的环境空间，由于装饰绚丽夺目，同时存在各种引人注目的物体和图形，这样就会产生对比强烈和亮度的突出，从视觉心理角度讲就会使人不自觉的将注意力投向这些地方，假如在这种光环境下进行要求高度集中注意力的工作比如说看书学习，注意力就不容易集中，会影响学习工作的效率。在光环境学中称这种影响注意力视觉信息为视
32、觉“噪声”，因此我们在建筑环境的设计中要注意避免声学的“噪声”同时也要注意避免光学的“噪声”，在图书馆阅览室的周围环境不能设计得太豪华，应该注意相互恬静。在舞厅夜总会等人们休闲的场所，灯光要尽量绚丽多彩，从而分散人们的注意力从而放松精神。又如乒乓球、台球室，也是要将光主要投射在桌面及周围落球的区域内，这除了考虑节能，别处没有必要照明以外，能让运动员将精力集中在球上。光线的好与坏会影响人对外界环境的认识，主要是影响人主动探索信息的过程，人每到一个新环境，总是有一个情不自禁的环顾周围，明确自身所在的位置，外界是否对自己是否有不良的影响。如果这些信息由于光线的影响不能明确就会使人烦躁不安，所以在环境
33、的设计中既要创造使人能集中注意力的光环境，一方面要降低目标物体周围的亮度，同时也不能太暗，使人能够明确自己的空间存在位置，看清周围的物体。所以我们发现房间的端为什么是白色或者明亮的颜色，而不是用深颜色或者黑色的，这里不仅包含美学同时也包含光学。从以上光与生理和心理关系的分析，我们应该注意：在我们生活的空间中尽可能的创造既能满足生理视觉需要的光环境提高视觉和识别能力，同时也创造适合不同工作需要的心理因素的光环境，满足人的视觉心理。如果能将二者的共同需求达到就会对人的生理健康和心理健康提供保障，提高工作效率。6.1.2光污染的危害光污染的危害主要体现在对人的活动的影响和对动物的影响两个方面。6.1
34、.2.1光污染对人的危害（1）可见光部分可见光的波长是波长在390760nm的电磁辐射体，也就是常说的七色光组合，是自然光的主要部分。但是当光的亮度过高或者过低，对比度过强或过弱时，长期生活在这样的环境中就会引起视疲劳，影响身心健康，从而导致工作效率降低。激光的光谱中大部分属于可见光的范围，而激光具有指向性好，能量集中，颜色纯正的特点，在医学、环境监测、物理、化学、天文学及工业生产中大量应用。但是由于激光的特点所决定，它具有高亮度和强度，同时它通过人体的眼睛晶状体聚集后，到达眼底时增大数百至数万倍。这样就会对眼睛产生巨大的伤害，严重时就会破坏机体组织和神经系统。所以在激光应用的过程中，要特别注
35、意避免激光污染。杂散光也是光污染中的一部分，它主要来自于建筑的玻璃幕墙，光面的建筑装饰（高级光面瓷砖、光面涂料），由于这些物质的反射系数较高一般在60%90%左右，比一般较暗建筑表面和粗糙表面的建筑反射系数大10倍。当阳光照射在上面时，就会被反射过来，对人眼产生刺激。另一部分杂散光污染来源于夜间照明的灯光通过直射或者反射进入住户内。其光强可能超过人夜晚休息时能承受的范围。从而影响人的睡眠质量，导致神经失调引起头错目眩、困倦乏力、精神不集中。人点着灯睡觉不舒服就是这个原理。当汽车夜间行驶时使用车头灯以及使用不合理的照明，就会产生眩光污染，它可以使人眼受到损伤，甚至失明。眩光的产生、危害及防治，将
36、在以后的章节中作为主要的光污染防治来加以讲解。在可见光的污染中过渡的城市照明，对天文观测的影响受到人们普遍重视，在国际天文学联合会就将光污染列为影响天文学工作的现代四大污染之一。各种光污染直接作用于观测系统是天文系统观测的数据变的模糊甚至作出错误的判断。由于光污染的影响，洛杉矶附近的芒特威尔逊天文台几乎放弃了深空天文学的研究。我国的南京紫金山天文台，由于受到光污染的影响，部分机构不得不迁出市区。（2）红外线部分红外线辐射指波长从760106nm范围的电磁辐射也就是是热辐射。自然界中主要的红外线来源是太阳，人工的红外线来源是加热金属、熔融玻璃、红外激光器等。物体的温度越高，其辐射波长越短，发射的
37、热量越高。随着红外线在军事、科研、工业等方面的广泛应用，同时也产生了红外线污染。红外线还可以通过高温灼伤人的皮肤，红外线损害范围是波长在7501300nm时主要损伤眼底视网膜，超过1900nm时就会灼伤角膜。近红外辐射能量在眼睛晶体内被大量吸收，随着波长的增加，角膜和房水基本上吸收全部入射的辐射，这些吸收的能量可传导到眼睛内部结构，从而升高晶体本身的温度，也升高角膜的温度。而晶状体的细胞更新速度非常慢，一天内照射受到伤害，可能在几年后也难以恢复（吹玻璃工或者钢铁冶炼工白内障得病率较高就是其中的一例）。（3）紫外线部分紫外线辐射是波长范围在10390nm的电磁波，其频率范围在（0.7-3）101
38、5HZ，相应的光子能量为3.1-12.4eV(电子伏特)。自然界中的紫外线来自于太阳辐射，不同波长的紫外线可被空气，水或生物分子吸收。而人工紫外线是有电弧和气体放电所产生。紫外线具有有益效应：一般都承认，长期缺乏紫外线辐射可对人体产生有害作用。其中最明显的现象是维生素D缺乏症和由于磷和钙的新陈代谢紊乱所导致的儿音佝偻病发生。对此应采取措施以增加紫外辐射的接触，通过发送房屋建筑结构、开窗方向、应用可透过紫外辐射的窗玻璃、采用日光浴、发展人工紫外辐射设计等手段，均可矫正可预防由于缺乏紫外辐射而引起的疾病症状。同时也存在有害效应：当波长在220320nm时对人体有损伤作用，有害效应可分为急性和慢性两
39、种，主要是影响眼睛和皮肤。紫外线辐射对眼睛的急性效应有光臻结膜炎的发生，引起不舒适，但通常可恢复，采用适当的眼镜就可预防。紫外辐射对皮肤的急性效应可引起水泡和皮肤表面的损伤，继发感染和全身效应，类似一度或者二度烧伤。眼睛的慢性效应可导致结膜鳞状细胞癌及白内障的发生。紫外辐射引起的慢性皮肤病变，也可能产生恶性皮肤肿瘤。紫外线的另一类污染是通过间接的作用危害人类，就是当紫外线作用于大气的污染物HC1和NO等时，就会促进化学反应的发生产生光化学烟雾。英国的伦敦和美国的洛杉矶就发生了光化学烟雾的事故，造成大量人员伤亡。6.1.2.2眩光光污染对人的危害（1）眩光的概念在建筑环境设计中，为了满足人们生活
40、、工作、休息、娱乐等方面的要求，要很好地处理影响环境的种项因素，如在光环境中要充分保证其质量，就要避免日兴的直射或过亮光源引起的眩目现象，就要采取限制或防止眩光的措施。眩光是一种视觉条件，本身是与物理、生理、心理都有关系的研究对象。眩光的这种视觉条件的形成是由于亮度分布不适当，或亮度变化的幅度太大、或空间、时间上存在着极端的对比，以致引起不舒适或降低观察重要物体的能力，或同时产生上述两种现象。从眩光的概念中可以明确以下几点：眩光的产生主要是属于光度学中的亮度范畴的问题，由于亮度分布、亮度范围或亮度的极端对比，可导致出现眩光；眩光是对视觉有影响的主观感受的现象；眩光的程度受到空间、时间的影响；眩
41、光引起生理上、心理上的失常现象。（2）眩光的几种分类按眩光产生的来源和过程分为以下4类。直接眩光 直接眩光是当看物体的方向或接近于这一方向存在着发光体时，由着发光体引起的眩光，也就是说在视线上或视线附近有高亮度的光源。在建筑环境中生活或工作时，直接眩光严重地妨碍视觉功效，在进行光环境设计时要尽量设法限制或防止直接眩光。因为在建筑环境中常遇到大玻璃窗、发光顶棚等大面积光源，或小窗、小型灯具等小面积光源。当这些光源过亮时就会成为直接眩光的光源。一般将产生眩光的光源称为眩光光源。间接眩光 间接眩光是当不在观看物体的方向存着发光体时，由这发光体引起的眩光。举个例子，在视野中存在着高亮度的光源，却不在观
42、察物体的方向，这时它引起的眩光就是间接眩光。与直接眩光不同的是，由于间接眩光不在观察物体的方向出现，它对视觉的影响不像直接眩光那样严重。反射眩光 这种眩光是由光泽面反射出高亮度光源而形成的。什么是眩光区呢？镜面反射，顾名思义就是当有光泽特性的表面上进行定向反射时，光的反射角等于入射角，表面呈现出像镜子一样的作用。表面反射出来的光的亮度就和光源的亮度几乎一样。这时当视野内若干表面上都出现反射眩光时，就构成了眩光区。但由于反射面的光泽度不同，并形成以下两种情况：a.光滑有表面能够把高亮度的光源像清楚的反映出来，这种反射眩光的机理和效应与直接眩光相似；b.光滑的表面反射出的光源亮度较低，且不能清楚地
43、看出光源的像，然而却使被观察的目标的对比度降低，减少了能见度。一次反射眩光就是在某些光照情况下欲观看的图书上呈现了一层光幕使我们看不清要看的字的现象。若光源在前方其光线到桌面的入射角小于或等于40,就是看书写字时,若视线与桌面法线所成的角度一般小于或等于40,则在这种强烈的反射下光映入眼帘就产生了光幕反射的眩光。假如光是从侧面照射过来的那就不会有这种现象了，如图6-2所示。眩光区4040图6-2 看书写字的眩光区如上所述，在进行光环境设计时，必须注意所用材料的表面特性与其产生的反射眩光的关系，并在这基础上慎重选择材料的种类，通过精心设计，防止在室内的各个表面上出现反射眩光。光幕眩光 光幕反射是
44、指在光环境中由于减少了亮度对比，以致本来呈现扩散反射的表面上，又附加了定向反射，于是遮蔽了要观看的物体细部的一部分或整个部分。光幕反射也称光帷眩光。若人们的眼睛失去对比或降低可见度，那么人们在视觉对象上出现了光幕眩光。举个例子，当照射在桌上打字文件的大部分的光反射到观看者的视线时，文件上的文字的亮度若有增加，大大超过没有光泽的白纸背景的亮度，就会减少了深色文字和白纸之间的对比，而出现光幕眩光。国际上有很多评价指标来计算眩光的感觉，总的来说对眩光的感觉和光源的面积、亮度、光线与视线的夹角（即仰角）距离及周围背景的亮度以下的关系： (6-3)下面将分别介绍在不同场合眩光和光污染造成的危害。眩光的出
45、现严重影响视度，轻者降低工作效率，重者完全丧失视力，使我们无法工作或引起工伤事故。比如，在工业建筑的车间、实验室、控制室等里面设置了大量机械和设备，特别需要良好的环境，以便提高劳动生产率，改善产品质量，减少视觉疲劳，避免发生生产事故。在这些场所出现了眩光，则会降低视觉功效，导致眼睛疲劳。使注意力涣散，对于识别细微复杂的工作非常不利，而且当眼睛感觉不舒适会造成心绪烦躁，反应迟钝。这样的光环境中，眩光不仅直接影响工作效率，而且容易引起职业病，甚至造成工伤事故。在展览馆、美术馆、博物馆、纪念馆、体育馆、重大型百货公司、其他展览设施等，一些大型公共建筑或有特殊功能的建筑中，都需要限制或防止眩光。因为眩
46、光会大大降低这些建筑的使用价值，从而造成了不经济。在街头两边，耸立着很多高楼大厦，现在装潢大楼有用大镜面、铝合金等材料装饰，有从上到下用镜面、钢化玻璃装潢的，还有镶嵌铝合金板的。这使得我国几年来的“玻璃幕墙热”急剧升温。据不完全统计，我国累计竣工的建筑幕墙面积约1500万平方米，每年以500万平方米的速度发展。根据专家测定，白色的粉刷面反射系数为69%80%，镜面玻璃的反射系数达82%90%，要比绿色草地、森林、深色或毛面砖石装修的建筑物反射系数大10倍左右。研究表明，这种眩光光污染可刺激眼睛，伤害角膜和虹膜，引起视力下降、白内障发病率上升。有些电焊工人容易得眼病，这是因为电焊时电焊弧光及熔化
47、的金属，能发射很强的紫外线、红外线及可见光线。波长从200400nm的紫外线被角膜、结膜吸收，就可引起炎症，叫电光性眼炎。电弧炼钢、炭弧灯、水银灯，都有较强的紫外线。而且冬季雪地也会反射太阳光的紫外线，这些都可引起角膜、结膜发炎。现在只有采取多种行之有效的措施，减轻或消除已出现的光污染。所以，一些长期在室内工作的人，需要人照光线照明的，需要在光源上加灯罩，白天应利用自然光线，经常打开窗户，而且要有一定户外活动时间；电焊工要戴防护眼睛，以防止光污染。6.1.2.3对动植物的影响（1）对植物的影响种植在街道两侧的树木、绿篱或花卉会受到路灯的影响。当植物在夜间受到过多的人工光线照射时，其自然生命周期受到干扰，从而影响到植物的正常生长。如夜间人工光线的照明会使水稻的成熟期推迟，其生长状态比没有受到人工光线照射的水稻差；菠菜在夜间受到过多人工光线照射时，会过早结种，产量降低。（2）对动物的影响很多动物受到过多的人工光线照射时生活习性和新陈代谢都会受到影响，有时会因此引发一些异常行为，如马和羊等牲畜的繁殖具有明显的季节，当人工光线的照射使它们失去对季节的把握时，其生殖周期就
