環(huán)境物理學是由環(huán)境科學和物理學交叉發(fā)展起來的一門學科。著重從環(huán)境科學與物理學相結合的觀點,研究發(fā)生在土壤圈、大氣圈、水圈、冰雪圈和生物圈中的環(huán)境物理現(xiàn)象、規(guī)律及其理論,和人類社會相互作用及可持續(xù)發(fā)展的物理機制與途徑。與其他交叉學科一樣,環(huán)境物理學必然有它的科學和社會發(fā)展基礎。它是環(huán)境問題成為全球性重大問題前提下產生的。環(huán)境物理學的提出是科學進步和人類社會發(fā)展的必然結果,也是人類對自然現(xiàn)象的本質和變化規(guī)律認識深化的體現(xiàn)。
正文
環(huán)境物理學(environmental physics),研究物理環(huán)境同人類相互作用的科學。世紀初,人們開始研究聲、光、熱等
對人類生活和工作的影響,并逐漸形成了在建筑物內部為人類創(chuàng)造適宜的物理環(huán)境的科學——建筑物理學。50年代后,物理性污染日益嚴重,對人類造成越來越嚴重的危害,促使物理學的分支學科,如聲學、熱學、光學、電磁學、力學等,開展對物理環(huán)境的研究,逐漸形成邊緣學科——環(huán)境物理學。各種物質都在不停地運動著,運動的形式有機械運動、分子熱運動、電磁運動等。物質的運動都表現(xiàn)為能量的交換和轉化。這種物質能量的交換和轉化,構成了物理環(huán)境。人類生存于它所適應的物理環(huán)境,也影響著這種物理環(huán)境。研究物理環(huán)境同人類的相互作用的科學,稱為環(huán)境物理學。它是環(huán)境科學的一個分支。
分類
環(huán)境物理學就其自身的學科體系而言,還沒有完全定型。它主要研究聲、光、熱、加速度、振動、電磁場和射線對人類的影響及其評價,以及消除這些影響的技術途徑和控制措施。目的是為人類創(chuàng)造一個適宜的物理環(huán)境。引起物理性污染的聲、光、熱、電磁場在環(huán)境中是永遠存在的,它們本身一般對人無害,只是在環(huán)境中的量過高或過低時,才造成污染或異常。物理性污染是局部性的,而且在污染源停止運轉后,污染也就立即消失。環(huán)境物理學根據(jù)研究的對象可分為:①環(huán)境聲學。研究聲環(huán)境及其同人類活動的相互作用。主要研究聲音的產生、傳播和接收,以及聲音對人體產生的生理、心理效應;研究改善和控制聲環(huán)境質量的技術和管理措施。②環(huán)境光學。研究人的光環(huán)境。主要內容包括天然光環(huán)境和人工光環(huán)境,光環(huán)境對人的生理和心理的影響,光污染的危害和防治等。③環(huán)境熱學。研究人的熱環(huán)境。研究內容包括熱環(huán)境及其對人體的影響,以及人類活動對熱環(huán)境的影響。④環(huán)境電磁學。主要研究電磁污染的產生及其對人類生活環(huán)境的影響。⑤環(huán)境空氣動力學。主要研究近地面大氣中風的各種空氣動力學特征以及各類物質在其中的遷移擴散規(guī)律。
特點
物理性污染同化學性污染和生物性污染是不同的。化學性污染和生物性污染是環(huán)境中有了有害的物質和生物,或者是環(huán)境中的某些物質超過正常含量。而引起物理性污染的聲、光、熱、電磁場等在環(huán)境中是永遠存在的,它們本身對人無害,只是在環(huán)境中的量過高或過低時,才造成污染或異常。例如,聲音對人是必需的,但是聲音過強,又會妨礙或危害人的正常活動。反之,環(huán)境中長久沒有任何聲音,人就會感到恐怖,甚至會瘋狂。物理性污染同化學性污染和生物性污染相比,不同之處還表現(xiàn)在以下兩個方面:一是物理性污染是局部性的,區(qū)域性或全球性污染現(xiàn)象比較少見;二是物理性污染在環(huán)境中不會有殘余物質存在,在污染源停止運轉后,污染也就立即消失。
物理環(huán)境和物理性污染的特征決定了環(huán)境物理學的研究特點,主要是:①物理環(huán)境的聲、光、熱、電等要素都是人類所必需的,這決定了環(huán)境物理學的研究同環(huán)境科學的其他分支學科不同,它不僅研究消除污染,而且研究適宜于人類生活和工作的聲、光、熱、電等物理條件;②物理性污染程度是由聲、光、熱、電等在環(huán)境中的量決定的,這就使環(huán)境物理學的研究同其他物理學科一樣,注重物理現(xiàn)象的定量研究。
分支學科
環(huán)境物理學根據(jù)研究的對象可分為環(huán)境聲學、環(huán)境光學、環(huán)境熱學、環(huán)境電磁學和環(huán)境空氣動力學等分支學科。但總的說來,因為環(huán)境物理學是正在形成中的學科,它的各個分支學科中只有環(huán)境聲學比較成熟。
環(huán)境聲學? 它的任務是為改善人類的聲環(huán)境,研究人所需要的聲音和人所不需要的聲音──噪聲,尤其是研究噪聲的產生、傳播、評價和控制,以及對人類的生活和工作產生的影響和危害等。
聲音是由固體振動、液體或氣體的不穩(wěn)定流動以及與固體相互作用形成的,因此有關振動的產生、傳播、測試、評價以及采取隔振、防振等措施以消除其危害,也是環(huán)境聲學的研究內容。
環(huán)境光學? 人對光的適應能力較強。人眼的瞳孔可隨環(huán)境的明暗進行調節(jié)。如日光和月光的強度相差約10000倍,人都能適應。但是如果長期在弱光下看東西,目力就會受到損傷。相反,在強光下則會產生瞬時后果,甚至對眼睛造成永久性的傷害。視覺是人的重要功能,研究適宜于人的光及其變動范圍,控制和改善人類需要的光環(huán)境,消除光污染的危害和影響,是環(huán)境光學的任務。
環(huán)境熱學? 人類的生活和生產活動,不僅需要太陽輻射到地球的熱能,而且需要各種燃料產生的熱能。燃料的大量消費,干擾了地球環(huán)境的熱平衡,使環(huán)境遭受熱污染。燃料燃燒排出大量的二氧化碳,對環(huán)境產生溫室效應;城市人口密集,燃料消費量大,使城市出現(xiàn)熱島效應等。這些都是熱污染的表現(xiàn)。熱污染對自然環(huán)境造成的破壞,會對人類和生物產生長遠的影響。
人是溫血動物,適合于人類生活的溫度范圍是很窄的,人類主要依靠穿衣服、營居室來獲得生存所需要的熱環(huán)境。研究適宜于人類的熱環(huán)境,揭示熱環(huán)境和人類活動的相互作用,控制熱污染,為人類創(chuàng)造舒適的熱環(huán)境,是環(huán)境熱學的研究內容。
環(huán)境電磁學? 人類生活在電磁場中,關于電磁場對人體的影響,定量性的研究成果還比較少。光波也是一種電磁波,環(huán)境電磁學的研究對象是波長比光波更長的電磁波,研究內容是電磁波對環(huán)境的污染及其所造成的危害。
環(huán)境空氣動力學? 主要研究戶外大尺度的空氣運動。地球的旋轉作用和重力作用,大氣密度和溫度的分層結構,大氣中的相變等對大氣運動的影響。在一般空氣動力學中,這些雖然不很重要,而在環(huán)境空氣動力學中,則是重要的研究內容。
地球大氣的自然運動以及由此而產生的風、云、雨、霧等現(xiàn)象是大氣物理學的主要課題。環(huán)境污染(如煙霧污染、溫室效應、熱島效應)對大氣運動的影響日益嚴重地干擾氣象的變化,大氣中或者水中的污染物質在風、日光、重力和環(huán)流的作用下擴散或下沉,這些都是環(huán)境空氣動力學的研究內容。環(huán)境空氣動力學還把大氣運動對人類的影響,以及對鳥類、昆蟲的飛行等影響作為研究內容。
展望
環(huán)境物理學的研究領域是相當廣闊的。如物質在作機械運動時,勻速運動對人體沒有影響,而有加速度的運動則有影響。當人體受到的加速度可與重力加速度相比的情況下,人就會感到不舒適。人對加速度能容忍的變化范圍還是比較大的,如人體直立,橫向運動的加速度達50g也不會受到傷害。人體作機械運動或者人體處在機械振動環(huán)境中所產生的物理效應和生理效應,也是環(huán)境物理學有待深入研究的內容。環(huán)境物理學將在對物理環(huán)境和物理性污染全面、深入研究的基礎上,發(fā)展自身的理論和技術,形成一個完整的學科體系。
物理性污染雖然能夠利用技術手段進行控制,但是,采取各種控制技術要涉及經濟、管理和立法等問題,所以要對防治技術進行綜合研究,獲得最佳方案。
參考資料
大唐資料庫 http://info.datang.net/H/H1531.HTML
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