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光污染及光污染类型

发布时间:2015-04-08 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:3467

对于人类来说,光和空气、水、食物一样,是维持生命不可缺少的要素之一。眼睛是人体感光的唯一重要器官。眼睛对光的适应能力较强,其瞳孔可随环境的明暗进行适当调节,但这种调节具有一定限度。环境光线过弱或过强均能够对眼睛产生危害,例如,若长期在光下看东西,视力会受到损伤;若光线较强,则可使眼睛瞬时失明,严重时可受永久伤害。因此人们必须在适宜的光环境下工作、学习和生活。

1879年爱迪生发明的日光灯使人类瞬间跨人令人惊异的现代化人工光环境。一个多坦纪以来,电的光源得到迅猛普及和发展,给人类生产、生活带来极大便利。工业革命前期,光被称为“生存之光”,到第二次工业革命后期被称为“发展之光”,到21世纪则被称为“信息之光”。但这杰出的文明及科技成果却给人类带来了另一种新型的环境污染,即光污染。光污染已日益成为一种新的严重污染源,威胁人类健康的同时,也成为不容忽视的公害。有人称光污染可能成为21世纪直接影响人类健康的又一环境“杀手”。

在欧美等国和日本,光污染问题早已引起人们关注,美国成立了国际黑暗夜空协会,专门与光污染作斗争。我国城市夜景照明工程近40多年来发展很快,都市夜晚比过去美丽许多,甚至可起到降低犯罪率、减少交通事故的作用,但在“亮化工程”、“灯光工程”、“光彩工程”的美化城市下,光污染问题目前还没有得到足够的重视。

一、光污染定义

光污染((light pollution)是指因光辐射过量而对生活、生产环境以及人类健康产生不良影响的各种光或光环境所带来的污染。除玻璃幕墙外,建筑物的釉面砖、磨光大理石以及家装中普遍采用的各种装饰材料,户外闪烁的各色霓虹灯、广告灯和娱乐场所的彩色光源,都可能对我们的健康和周围环境造成各种不利影响,甚至家庭用灯、电视、电脑等也是造成光污染的污染源。

二、光污染类型

光污染属于物理性污染,是一类特殊形式的污染,光污染是局部的,其污染强度与距离成反比关系,距离增大,光污染减弱,并且光源消失后光污染立刻消失。国际上一般将光污染分为三类:白亮污染、白昼污染和彩光污染。另外,也可根据光的波长,将光污染分为红外线污染、紫外线污染、激光污染及可见光污染等。

1.光污染的一般分类

①白亮污染。城市中,许多现代化建筑物外墙常采用玻璃、铝合金装饰,如宾馆、商店、饭店、写字楼、歌舞厅等。阳光照射强烈时,这些外墙装饰的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各种涂料等反射光线,明晃白亮,其反射强度比一般深色装饰材料大10倍左右,远远超过了人体能承受的范围。夏天,玻璃幕墙强烈的反射光进人附近居民楼房内,增加室内温度,影响人类的正常生活。这种光污染为“白亮污染”。

现代建筑技术的发展打破了传统意义上的墙与窗的界限,如玻璃幕墙已成为是现代主义高层建筑时代的显著特征,是一种美观新颖的建筑墙体装饰方法。美国纽约摩天大楼通体的玻璃幕墙可吸收红外线,减少进人室内的太阳辐射,降低室内温度。使用中空玻璃幕墙的房间可做到冬暖夏凉,极大改善了生活环境。但玻璃幕墙也存在很大局限性,即带来光污染、能耗较大等系列隐患问题。玻璃幕墙约于20世纪80年代传人我国,深圳、广州、北京、上海等大中城市,大面积采用玻璃幕墙的建筑随处可见。据统计数字表明,目前全国现有玻璃幕墙面积近1000万立方米,且具有加快的发展趋势。有人认为玻璃幕墙是光污染的主要载体及来源,称之为“光明杀手”。据测试,在日光照射强烈的季节里,白色粉刷面反射系数为69%-80%,镜面玻璃反射系数则可达82%-90%。

②白昼污染。白昼污染是指夜幕中闪烁夺目、五颜六色的霓虹灯、广告灯、瀑布灯、激光灯等产生的光亮把夜晚照耀的如同白天一样的一种现象,这种光污染也被称为“人工白昼污染”。

③彩光污染。彩光污染是指商业街的霓虹灯、广告灯箱和灯光标志,现代歌舞厅所安装的黑光灯、旋转活动灯、荧光灯以及闪烁的彩色光源等构成的一种光污染。彩光污染中紫外线部分的强度远超出太阳光中的紫外线强度。

2.根据光的波长分类

①红外线污染。温度在绝对零度(-273℃)以上的物体均能辐射红外线,且红外线的辐射量与温度成正比例变化,与发射的波长成反比例变化。红外线是一种热辐射,根据波长可分为长波红外线(波长>1500nm)和短波红外线(760nm<波长<1500nm),分别可进入浅层皮肤和深层皮肤组织。红外线在工业、农业、卫生科研以及军事、人造卫星等多方面均得到大量应用,因此红外线污染不容忽视。

②紫外线污染。紫外线是宇宙射线之一,属于不可见光,广泛应用于生产、国防和医学行业,如紫外消毒、杀菌、治疗等。近些年,由于温室气体等效应的影响,地球臭氧保护层受到严重破坏。平流层臭氧逐渐降低,太阳紫外线辐射对人类健康将造成潜在的危害。

③激光污染。激光具有的方向性好、能量集中、颜色纯、波长单一等特点,因此在国防军工、工农业和卫生、科技等领域得到广泛应用,并且已进人到现代生活的各个领域,人类接触激光的机会和频率越来越高,其污染不容忽视。

④可见光污染。可见光污染比较常见的是眩光污染。眩光产生于亮度极高的光源或背景与视野中心亮度较大的对比差。

眩光污染依据形成机理可分为以下四类。

a.直接眩光。直接眩光是指在视野中靠近视线方向存在的发光体所产生的眩光,即视线上或视线附近有高亮度的光源。夜晚用于照射的投光灯的位置较低时,光的投射较平,易产生眩光。直接眩光的来源很多,包括大面积光源和小面积光源,前者如大的玻璃窗、发光的棚顶等,后者如小窗、小型灯具等。实际的光环境设计中需要尽可能地限制或防止直接眩光的产生。

b.间接眩光(干扰眩光)。间接眩光是指由视野中存在的不在观看物体方向的高亮度光源所引起的眩光。比如玻璃幕墙、光面瓷砖、光面涂料等光滑表面带来的光污染,有时也称为白亮污染。

c.反射眩光。反射眩光是指视野中靠近视线方向看见反射像所产生的眩光,可分为一次反射眩光、二次反射眩光和光幕反射。一次反射眩光是指较强光线照射到表面光滑的目标物体上,产生的镜面反射或漫射镜面反射现象。例如,阳光照射到窗户对面墙上的镜子,我们观察镜框内的东西就会产生光斑,这种光斑实际上是侧窗的像,这就是一次反射眩光现象。二次反射眩光是指人自身或其他物体亮度高于被观看物体的表面亮度,人由于在画面上看到了本人或物体的反射形象而无法看清目标物体,就是二次反射眩光造成的。例如,站在玻璃陈列柜前看不清陈列品而看见自己的现象。光幕反射是一种镜面反射,使人很难观察出物体细节的现象。例如,当亮光照射到光滑的文件表面时,人便看不清文字,就是光幕反射现象。

d.对比眩光。对比眩光是指光环境中亮度的比差过大而形成的眩光现象。例如,夜晚的行人感觉路灯很刺眼,因为夜色背景的亮度较低,与路灯的对比差较大,就产生了强烈的对比眩光,而在白天,行人不会注意到亮着的街灯。依据对人心理和生理的影响程度可将眩光污染分为以下两类。

a.不舒适眩光。不舒适眩光(心理眩光)是指使人眼感到不舒适的眩光,可见度不一定变化。例如家具材料本身的光亮表面可形成的镜面反射、外墙窗或过亮的灯具、过亮的大面积光源等均可产生不舒适眩光。

b.失能眩光。失能眩光是指使人视觉功能有所降低的眩光,可见度降低,但并不一定会产生不舒适感。例如视野中出现过亮的窗、灯光或其他光源,眼睛须经过努力才会看清楚物体,这就是失能眩光的不良影响。

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