環境物理學

20世紀初人們開始研究聲、光、熱等物理現象對人類生活和工作的影響，並逐漸形成了在建築物內部為人類創造適宜的物理環境的學科，即建築物理學。20世紀50年代後，建築物外部的物理環境對人類生存的影響越來越大，對人類造成越來越大的危害，才促使聲學、熱學、光學、電磁學、力學、放射學等。學科開展對環境的影響以及消除這些影響的技術途徑與控制措施的研究，並取得一系列的成果，從而出現了一些新的學科分支，如環境聲學、環境光學、環境電磁學、環境熱學、電離輻射防護，使環境物理學逐漸形成一個獨立的科學領域。但其中僅環境聲學及電離輻射防護學較為成熟，其他學科還沒有完全定型，因此環境物理學還是一個正在形成中的學科。環境物理學是在物理學的基礎上發展起來的一門新興學科，它從物理學的角度探討環境質量的變化規律，以及保護和改善環境的措施。

電離輻射是指宇宙中的某些射線在其行進路程中將能量傳遞給介質元素的原子的電子殼而產生電離，被電離的離子又通過電離作用破壞分子結構而產生的輻射。人類生存的地球經常遭受天然的電離輻射。天然的電離輻射通常來自三方面：一是宇宙線；二是地殼中天然放射性元素；三是存在於表層土壤、水相大氣中的天然性元素，並可隨着食物或水進入人體。

所謂熱效應，就是高頻電磁波直接對生物肌體細胞產生“加熱”作用。由於它是穿透生物表層直接對內部組織“加熱”，而生物體內部組織散熱又困難，所以往往肌體表面看不出什麼，可是其內部組織已嚴重“燒傷”。微波爐就是根據此原理加熱食物的。專家指出，不同的人或者同一個人的不同器官對熱效應的承受能力是不一樣的。老人、兒童、孕婦屬於敏感人羣，而心臟、眼睛和生殖系統等屬於敏感器官。至於非熱效應，專家的解釋是：電磁輻射作用於人體的輻射系統，影響新陳代謝及大腦電流，使人的行為發生變化及相關器官發生變化，並進而影響人的循環系統、免疫及生殖和代謝功能，嚴重的會誘發癌症。至今，科學家對電磁輻射於人體健康影響的研究仍在進一步探索之中。 ^[1] 

物理環境和物理性污染的特徵決定了環境物理學的研究特點主要是：

①物理環境的聲、光、熱、電等要素都是人類所必需的，因而環境物理學的研究同環境科學的其他分支學科不同，它不僅研究污染控制，而且研究適宜人類活動的聲、光、熱、電等物理條件；

②物理性污染程度是由聲、光、熱、電等在環境中的量決定的，因而環境物理學的研究同其他物理學科一樣，注重物理現象的定量研究。 ^[2] 

環境物理學根據研究的對象可分為環境聲學、環境光學、環境熱學、環境電磁學和環境空氣動力學等分支學科。但總的説來，因為環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境聲學比較成熟。

它的任務是為改善人類的聲環境，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、評價以及採取隔振、防振等措施以消除其危害，也是環境聲學的研究內容。

人對光的適應能力較強。人眼的瞳孔可隨環境的明暗進行調節。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後果，甚至對眼睛造成永久性的傷害。視覺是人的重要功能，研究適宜於人的光及其變動範圍，控制和改善人類需要的光環境，消除光污染的危害和影響，是環境光學的任務。

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，干擾了地球環境的熱平衡，使環境遭受熱污染。燃料燃燒排出大量的二氧化碳，對環境產生温室效應；城市人口密集，燃料消費量大，使城市出現熱島效應等。這些都是熱污染的表現。熱污染對自然環境造成的破壞，會對人類和生物產生長遠的影響。

人是温血動物，適合於人類生活的温度範圍是很窄的，人類主要依靠穿衣服、營居室來獲得生存所需要的熱環境。研究適宜於人類的熱環境，揭示熱環境和人類活動的相互作用，控制熱污染，為人類創造舒適的熱環境，是環境熱學的研究內容。

人類生活在電磁場中，關於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境的污染及其所造成的危害。

主要研究户外大尺度的空氣運動。地球的旋轉作用和重力作用，大氣密度和温度的分層結構，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、雲、雨、霧等現象是大氣物理學的主要課題。環境污染（如煙霧污染、温室效應、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、重力和環流的作用下擴散或下沉，這些都是環境空氣動力學的研究內容。環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。 ^[2] 

環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範圍還是比較大的，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境中所產生的物理效應和生理效應，也是環境物理學有待深入研究的內容。環境物理學將在對物理環境和物理性污染全面、深入研究的基礎上，發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，採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。