光照对人体生理的影响
易冲冲
（西华师范大学电子信息工程学院，四川南充
637000）
摘要：光源的光强及色温对人体分泌褪黑素有很大的影响，而褪黑素的含量又直接影响人的睡眠质量，同时光强及色温对人体体温的调节及中枢神经系统有一定的作用。一个合理的光强及色温的匹配对现代都市人来说已变得非常重要。
关键词：光照人体生理影响伴随着现代人生活质量的不断提高，人们对照明的要求不断提高，从使用的照明光源的进化史看，由当初的燃油灯到钨丝灯再到荧光灯及现在大量使用的LED 灯，都证明人们对照明光源的要求在不断提高，不仅仅需要光源满足工作生活照明的要求，还需要考虑光源对人生理功能的影响，从而实现舒适照明与健康照明，于是光源的光强及色温成为不得不考虑的两个物理参量。
一、光照对人睡眠的影响
位于人体简脑脑前丘和丘脑之间有一红褐色的豆状小体，人们把它称作为松果体，松果体能够产生一种叫做褪黑素（melatonin) 的激素，这种激素分泌后，将进入人体的血液、尿液及细胞内外液中，进入血液中的褪黑素具有延长睡眠的功效。医学表明，褪黑素能够缩短睡觉觉醒时间及入睡时设中占有重要的战略地位。自改革开放以来，长江三角洲迸发出巨大的经济活力与社会创造能力，区域经济持续快速稳定增长，综合竞争力显著增强，其在经济社会发展中取得的巨大成就，对于服务全国和带动周边发展作出了十分重要的贡献。因此需对长江三角洲地区的城市综合竞争力进行合理分析，本文以上海、杭州为代表城市分析其综合竞争力。
（一）上海
上海在综合经济能力上存在着相对的优势。在经济外向力上，一系列数据都能说明上海对外贸易有着地理优势，并表现出了优势的存在价值；在基础设施保障力上，上海的基础设施完善。虽然地理位置优越，经济区位明显，但资源较为紧缺，城市环境质量相对较差，污染相对严重，还需进一步改善。生态环境承载力作为城市综合竞争力的一项重要指标，上海做出了突出的成绩，表明上海在发展城市经济的同时，没有以牺牲环境为前提。
从分析结果可知，上海在长三角区域乃至全国经济发展中的龙头地位不断得到加强和巩固，对其他城市联动发展有着积极的作用。其城市综合竞争力优势明显，在经济、社会、文化和政府管理等各个方面都表现出了极大的优越性和发展潜力。此外，上海的科技教育与旅游业这些年发展迅速，加上2010年世博会的举办，带动了城市综合竞争力的提升。
（二）杭州
杭州的地区经济实力在长三角地区内并不靠前，但地区生产总固值、人均地区生产总值、第三产业产值占地区生产总值比重、固定资产投资总额在长三角地级市中有绝对优势。虽然杭州的人均绿地面积呈相对优势，但是其工业废水排放量、生活污水处理率普遍落后于其他城市，影响了其生态环境承载力。随着近些年杭州高新技术产业的兴起，实际使用外资和进出口总额逐步得到提升。
从以上分析可知，杭州综合竞争力的优势首先在于旅游资源及城市环境，作为国家首批公布的中国优秀旅游城市，杭州拥有得天独厚的风景旅游资源优势。其次作为全省的政治、经济、科技、文化中心及长三角南翼中心城市，区位优势明显，
间，具有使浅睡时间缩短，深睡时间延长，次日早晨唤醒阈值降低的作用，而光源色温则直接影响松果体对褪黑素的分泌。
根据研究表明，褪黑素分泌的含量与黑暗时间的长度成正比，也就是说，松果体在夜间分泌的褪黑素含量高于白昼。同时，褪黑素的分泌受光源色温的影响，对于健康的人体来说，446nm~477nm的波长被认为是最可能对褪黑素产生分泌作用的范围［１］。也就是说，红光对褪黑素的合成会比绿光的抑制作用弱。换句话说，用红光灯照射人体，将有利于褪黑素的释放，促进人体的睡眠，绿光对松果体分泌褪黑素的抑制作用较强，从而使得血液中褪黑素的含量降低，不利于人的睡眠。Cardinail 等人对近紫外线、蓝光、绿光、黄光及红光的研究表明，褪黑素的分泌受绿色光谱的影响最大。日本学者登仓寻宝是上海经济向长江三角洲南部辐射的组织节点和传承点，这在社会和谐和外部因素上都得到了很好的体现。
四、分析宁波优劣势，找出今后发展道路
宁波作为沿海型城市，地理上就具有得天独厚的优势，应牢牢地把握好这一潜在优势，为以后全面发展打下坚实的基础。但地区生产活力较低导致地区经济实力增长率较低，因此宁波在今后的发展中应注重城市生产活力，刺激生产。如政策鼓励，制度优化，大力倡导大学生自主创业。其次，宁波可以在解决贫富差距方面做出建设，如在扶贫助困政策上加大力度，进一步扩大低保用户工作范围，为下岗工人开设技能培训班。另外，在教育教学及居民素质提高这一方面仍需加强工作，因为在校大学生数能够体现出一个城市未来的经济市场活力，而居民拥有的可支配知识资源量，在今后越来越趋向于文明化的社会文化中起着至关重要的作用。最后，宁波生态环境承载力比较脆弱，因此宁波市政府机关应该在绿化覆盖率方面加大监控力度，保护山体森林资源。宁波处于长三角城市群中非常重要的位置，应将城市企业结构由第一、第二产业向第三产业转变，这样才能从根本上解决宁波市工业废水排放量的问题。并且本着“加强固体废物、污水、生活垃圾处理监控，鼓励并奖励在校大学生创新发明新型处理技术”的态度，这样才能降低环境污染，极大地提高城市环境承载力。
宁波在近几年内应以提高区域经济实力和区域经济外向力为主要工作，与此同时需加强基础设施建设和提高公共服务力，辅以改善生态环境。这样合理分配和有机结合，才能提高宁波市的综合竞争力，将其建设得更好。
参考文献：
［1］GordonI.R &Cheshire P.C ，Locational Advantage and the lessons of Territorial Competition in Europe.Uddevalla ，Sweden ，
14-16th June 1998.
［2］郝寿义，倪鹏飞. 中国城市竞争力研究———以若干城市为案例［J ］. 经济科学，1998，3:50-60.
193
红光灯照明房间的实验者能够较快地进入睡眠，并达到较深的睡眠深度，因此表明:红光对松果体释放褪黑素的抑制能力较弱。而在用蓝光和绿光照明房间的实验者进入睡眠的时间较长，并且达到一个相对较浅的睡眠深度，这表明：绿光和蓝光对松果体释放褪黑素的抑制能力较强［2］。因此，使用偏红色光谱的灯光照明有利于人们保持较高质量的睡眠，而使用偏蓝绿色光谱的灯光不利于人们保持高质量的睡眠。
血液中褪黑素的分解同样受制于光照，在夏季，夜晚短，白昼长，阳光能够较早地照射到人体，从而使血液中的褪黑素迅速分解，因而人们能够较早地起床并且精神状态较好。而在冬季，夜晚长，白昼短，早晨阳光出现的时间较晚，体内的褪黑素不能够迅速分解，即使人在早晨苏醒了，也常常感觉仍是精神萎靡不振，特别是早晨被闹钟强制唤醒的上班族或是学生更是感觉睡意蒙蒙，总觉得睡眠不足。从这一角度出发，可以借用室内灯光对人进行“软唤醒”，而不用闹钟对人进行“硬唤醒”。只需要对室内灯光进行智能控制，通过设定使室内照明灯具提前开启，自动调节光源的光强及色温，光源提早照射人体，从而使血液内的褪黑素提前迅速分解，以至于使人轻松起床，并且感觉精神饱满、心情舒畅。
二、光照对人体温调节的影响
在日常生活中，人们会对光源照度的明暗和色温的高低与环境温度冷热的相互作用而产生对热的舒适感。当人体接受高亮度及偏红色光谱的灯光照射时，能够给人们温暖的感觉，当人体接受到低亮度及偏蓝绿色光谱的灯光照射时，能够使人有凉爽冷清的感觉。光源色温对人体体温调节作用有一个重要的发现，就是当人体在夜间暴露于高色温光源时体温会有所升高，然而，这种升高只会出现在褪黑素含量较高的夜间。这就表明光源色温对人体温的调节具有一定的作用，同时照度和色温影响人体内部的温度变化。
Sako 等人报道：当人体由26℃的环境温度转入15℃较冷的环境时（相对湿度温50%），在3000K 的色温光源下，平均皮肤温度的下降比在5000K 和7500K 时要明显，而体心温度的下降则是在7500K 的光源下最显著［3］。这就表明，当环境温度下降时光源色温能影响体热的散失，对人体体温调节起着一定的作用。Yasukouchi 等人的色温对人体体温调节的实验的结果表明这一点，于是可以得出的结论是低色温光源可以阻碍人体表面的热散失，从而延缓人体体温的下降。因此，在高温环境中的人体体温升高时，若用高色温光源照射，则有利于人体体温的恢复。
三、光照对人体中枢神经的影响
有一种叫做“季节性情绪紊乱（SAD ）”或者称为“冬日抑郁症”的病症。这种病症与一般的抑郁症不一样，一般的抑郁症不受季节的影响，而SAD 多发于日照较短的冬季，表现为一种季节性的病症。
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神经紧张，感觉压抑容易发怒。这就表明光强及色温能够影响人的自主神经系统及中枢神经系统，同时表明光源色温对人的情绪有一定的主导作用。
Kuller 等人研究了光源照度和色温对人体脑电图的影响，其报告中说明，在高色温光源的作用下，脑电图上的alpha 波成分的减少比在低色温光源的作用下明显，同时bete 波指数增加幅度是在高色温作用下明显，进而说明，高色温能够引起大脑兴奋性的提高［4］。于是可以得出的结论是高色温光源的照射能够使大脑觉醒水平提高，有助于脑力活动效率的提高。Marikawa 的实验报告指出，在7500K 的色温光源作用下，视力和脑力的活动后的疲劳恢复速度比在3000K 或是5000K 的条件慢［5］，其实验结果则可以表明高色温不利于视觉和脑疲劳的恢复。因此，在长时间从事了脑力劳动后应选择在低色温的光源环境下休息。
四、结语
对于身处现代工业社会的人们来说，已经脱离以往的日出而作，日落而息的工作生活状态，现代的照明设备已经能够完全满足夜间工作对光照度的需求。因此工作时间不仅限于白天，休息时间也不仅限于夜晚，在工作或是休息的时候，适当的光照强度及色温能够提高人们的工作效率及休息质量。偏红色光谱的灯光有利于褪黑素的释放促进人睡眠，有利于视觉及脑疲劳的恢复，早晨提前的光照能够实现“软唤醒”，使人们轻松起床，精神饱满。低色温的光源能够减小人体表面热的散失。
综上所述，一款低价的、能够调节光强及色温及能够根据需要智能调节光强及色温的灯具将会是下一个阶段人们对室内光源的一个普通要求。
参考文献：
［1］George C. Brainard, Ignacio Provencio. Photoreception for
the Neurobehavioral Effects of Light in Humans. 2CIE Expert Symposium on “Lighting and Health ”.2006.pp:6-21.
［2］登仓寻宝·光の量と质，の人体生理学上の意［J ］. 照明学会，2000，84（1）.
［3］Sako H,Suehiro T, Kawahara M , etal.Compound Effect of Color temperature of Lighting and Ambient Temperature ［J ］.Ann Physiol Anthropo,1993，12（2）：110.
［4］Kulle R,Wetterberg L.Melatonin,Cortical EEG,ECG and Subjective Comfort in Health Human Impact of two Fluorescent Lamp Tupes at two Light Intensities ［J ］.Light Res Technol,1993，25（1）：71-80.
［5］Inoue M ，Katsuura T ，Harada H. The Effect of Color Tempreature on Visual Fatigue ［J ］. JAppl Human Sci ，1997，16（5）：218.
光照对人体生理的影响
易冲冲
（西华师范大学电子信息工程学院，四川南充
637000）
摘要：光源的光强及色温对人体分泌褪黑素有很大的影响，而褪黑素的含量又直接影响人的睡眠质量，同时光强及色温对人体体温的调节及中枢神经系统有一定的作用。一个合理的光强及色温的匹配对现代都市人来说已变得非常重要。
关键词：光照人体生理影响伴随着现代人生活质量的不断提高，人们对照明的要求不断提高，从使用的照明光源的进化史看，由当初的燃油灯到钨丝灯再到荧光灯及现在大量使用的LED 灯，都证明人们对照明光源的要求在不断提高，不仅仅需要光源满足工作生活照明的要求，还需要考虑光源对人生理功能的影响，从而实现舒适照明与健康照明，于是光源的光强及色温成为不得不考虑的两个物理参量。
一、光照对人睡眠的影响
位于人体简脑脑前丘和丘脑之间有一红褐色的豆状小体，人们把它称作为松果体，松果体能够产生一种叫做褪黑素（melatonin) 的激素，这种激素分泌后，将进入人体的血液、尿液及细胞内外液中，进入血液中的褪黑素具有延长睡眠的功效。医学表明，褪黑素能够缩短睡觉觉醒时间及入睡时设中占有重要的战略地位。自改革开放以来，长江三角洲迸发出巨大的经济活力与社会创造能力，区域经济持续快速稳定增长，综合竞争力显著增强，其在经济社会发展中取得的巨大成就，对于服务全国和带动周边发展作出了十分重要的贡献。因此需对长江三角洲地区的城市综合竞争力进行合理分析，本文以上海、杭州为代表城市分析其综合竞争力。
（一）上海
上海在综合经济能力上存在着相对的优势。在经济外向力上，一系列数据都能说明上海对外贸易有着地理优势，并表现出了优势的存在价值；在基础设施保障力上，上海的基础设施完善。虽然地理位置优越，经济区位明显，但资源较为紧缺，城市环境质量相对较差，污染相对严重，还需进一步改善。生态环境承载力作为城市综合竞争力的一项重要指标，上海做出了突出的成绩，表明上海在发展城市经济的同时，没有以牺牲环境为前提。
从分析结果可知，上海在长三角区域乃至全国经济发展中的龙头地位不断得到加强和巩固，对其他城市联动发展有着积极的作用。其城市综合竞争力优势明显，在经济、社会、文化和政府管理等各个方面都表现出了极大的优越性和发展潜力。此外，上海的科技教育与旅游业这些年发展迅速，加上2010年世博会的举办，带动了城市综合竞争力的提升。
（二）杭州
杭州的地区经济实力在长三角地区内并不靠前，但地区生产总固值、人均地区生产总值、第三产业产值占地区生产总值比重、固定资产投资总额在长三角地级市中有绝对优势。虽然杭州的人均绿地面积呈相对优势，但是其工业废水排放量、生活污水处理率普遍落后于其他城市，影响了其生态环境承载力。随着近些年杭州高新技术产业的兴起，实际使用外资和进出口总额逐步得到提升。
从以上分析可知，杭州综合竞争力的优势首先在于旅游资源及城市环境，作为国家首批公布的中国优秀旅游城市，杭州拥有得天独厚的风景旅游资源优势。其次作为全省的政治、经济、科技、文化中心及长三角南翼中心城市，区位优势明显，
间，具有使浅睡时间缩短，深睡时间延长，次日早晨唤醒阈值降低的作用，而光源色温则直接影响松果体对褪黑素的分泌。
根据研究表明，褪黑素分泌的含量与黑暗时间的长度成正比，也就是说，松果体在夜间分泌的褪黑素含量高于白昼。同时，褪黑素的分泌受光源色温的影响，对于健康的人体来说，446nm~477nm的波长被认为是最可能对褪黑素产生分泌作用的范围［１］。也就是说，红光对褪黑素的合成会比绿光的抑制作用弱。换句话说，用红光灯照射人体，将有利于褪黑素的释放，促进人体的睡眠，绿光对松果体分泌褪黑素的抑制作用较强，从而使得血液中褪黑素的含量降低，不利于人的睡眠。Cardinail 等人对近紫外线、蓝光、绿光、黄光及红光的研究表明，褪黑素的分泌受绿色光谱的影响最大。日本学者登仓寻宝是上海经济向长江三角洲南部辐射的组织节点和传承点，这在社会和谐和外部因素上都得到了很好的体现。
四、分析宁波优劣势，找出今后发展道路
宁波作为沿海型城市，地理上就具有得天独厚的优势，应牢牢地把握好这一潜在优势，为以后全面发展打下坚实的基础。但地区生产活力较低导致地区经济实力增长率较低，因此宁波在今后的发展中应注重城市生产活力，刺激生产。如政策鼓励，制度优化，大力倡导大学生自主创业。其次，宁波可以在解决贫富差距方面做出建设，如在扶贫助困政策上加大力度，进一步扩大低保用户工作范围，为下岗工人开设技能培训班。另外，在教育教学及居民素质提高这一方面仍需加强工作，因为在校大学生数能够体现出一个城市未来的经济市场活力，而居民拥有的可支配知识资源量，在今后越来越趋向于文明化的社会文化中起着至关重要的作用。最后，宁波生态环境承载力比较脆弱，因此宁波市政府机关应该在绿化覆盖率方面加大监控力度，保护山体森林资源。宁波处于长三角城市群中非常重要的位置，应将城市企业结构由第一、第二产业向第三产业转变，这样才能从根本上解决宁波市工业废水排放量的问题。并且本着“加强固体废物、污水、生活垃圾处理监控，鼓励并奖励在校大学生创新发明新型处理技术”的态度，这样才能降低环境污染，极大地提高城市环境承载力。
宁波在近几年内应以提高区域经济实力和区域经济外向力为主要工作，与此同时需加强基础设施建设和提高公共服务力，辅以改善生态环境。这样合理分配和有机结合，才能提高宁波市的综合竞争力，将其建设得更好。
参考文献：
［1］GordonI.R &Cheshire P.C ，Locational Advantage and the lessons of Territorial Competition in Europe.Uddevalla ，Sweden ，
14-16th June 1998.
［2］郝寿义，倪鹏飞. 中国城市竞争力研究———以若干城市为案例［J ］. 经济科学，1998，3:50-60.
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红光灯照明房间的实验者能够较快地进入睡眠，并达到较深的睡眠深度，因此表明:红光对松果体释放褪黑素的抑制能力较弱。而在用蓝光和绿光照明房间的实验者进入睡眠的时间较长，并且达到一个相对较浅的睡眠深度，这表明：绿光和蓝光对松果体释放褪黑素的抑制能力较强［2］。因此，使用偏红色光谱的灯光照明有利于人们保持较高质量的睡眠，而使用偏蓝绿色光谱的灯光不利于人们保持高质量的睡眠。
血液中褪黑素的分解同样受制于光照，在夏季，夜晚短，白昼长，阳光能够较早地照射到人体，从而使血液中的褪黑素迅速分解，因而人们能够较早地起床并且精神状态较好。而在冬季，夜晚长，白昼短，早晨阳光出现的时间较晚，体内的褪黑素不能够迅速分解，即使人在早晨苏醒了，也常常感觉仍是精神萎靡不振，特别是早晨被闹钟强制唤醒的上班族或是学生更是感觉睡意蒙蒙，总觉得睡眠不足。从这一角度出发，可以借用室内灯光对人进行“软唤醒”，而不用闹钟对人进行“硬唤醒”。只需要对室内灯光进行智能控制，通过设定使室内照明灯具提前开启，自动调节光源的光强及色温，光源提早照射人体，从而使血液内的褪黑素提前迅速分解，以至于使人轻松起床，并且感觉精神饱满、心情舒畅。
二、光照对人体温调节的影响
在日常生活中，人们会对光源照度的明暗和色温的高低与环境温度冷热的相互作用而产生对热的舒适感。当人体接受高亮度及偏红色光谱的灯光照射时，能够给人们温暖的感觉，当人体接受到低亮度及偏蓝绿色光谱的灯光照射时，能够使人有凉爽冷清的感觉。光源色温对人体体温调节作用有一个重要的发现，就是当人体在夜间暴露于高色温光源时体温会有所升高，然而，这种升高只会出现在褪黑素含量较高的夜间。这就表明光源色温对人体温的调节具有一定的作用，同时照度和色温影响人体内部的温度变化。
Sako 等人报道：当人体由26℃的环境温度转入15℃较冷的环境时（相对湿度温50%），在3000K 的色温光源下，平均皮肤温度的下降比在5000K 和7500K 时要明显，而体心温度的下降则是在7500K 的光源下最显著［3］。这就表明，当环境温度下降时光源色温能影响体热的散失，对人体体温调节起着一定的作用。Yasukouchi 等人的色温对人体体温调节的实验的结果表明这一点，于是可以得出的结论是低色温光源可以阻碍人体表面的热散失，从而延缓人体体温的下降。因此，在高温环境中的人体体温升高时，若用高色温光源照射，则有利于人体体温的恢复。
三、光照对人体中枢神经的影响
有一种叫做“季节性情绪紊乱（SAD ）”或者称为“冬日抑郁症”的病症。这种病症与一般的抑郁症不一样，一般的抑郁症不受季节的影响，而SAD 多发于日照较短的冬季，表现为一种季节性的病症。
194
神经紧张，感觉压抑容易发怒。这就表明光强及色温能够影响人的自主神经系统及中枢神经系统，同时表明光源色温对人的情绪有一定的主导作用。
Kuller 等人研究了光源照度和色温对人体脑电图的影响，其报告中说明，在高色温光源的作用下，脑电图上的alpha 波成分的减少比在低色温光源的作用下明显，同时bete 波指数增加幅度是在高色温作用下明显，进而说明，高色温能够引起大脑兴奋性的提高［4］。于是可以得出的结论是高色温光源的照射能够使大脑觉醒水平提高，有助于脑力活动效率的提高。Marikawa 的实验报告指出，在7500K 的色温光源作用下，视力和脑力的活动后的疲劳恢复速度比在3000K 或是5000K 的条件慢［5］，其实验结果则可以表明高色温不利于视觉和脑疲劳的恢复。因此，在长时间从事了脑力劳动后应选择在低色温的光源环境下休息。
四、结语
对于身处现代工业社会的人们来说，已经脱离以往的日出而作，日落而息的工作生活状态，现代的照明设备已经能够完全满足夜间工作对光照度的需求。因此工作时间不仅限于白天，休息时间也不仅限于夜晚，在工作或是休息的时候，适当的光照强度及色温能够提高人们的工作效率及休息质量。偏红色光谱的灯光有利于褪黑素的释放促进人睡眠，有利于视觉及脑疲劳的恢复，早晨提前的光照能够实现“软唤醒”，使人们轻松起床，精神饱满。低色温的光源能够减小人体表面热的散失。
综上所述，一款低价的、能够调节光强及色温及能够根据需要智能调节光强及色温的灯具将会是下一个阶段人们对室内光源的一个普通要求。
参考文献：
［1］George C. Brainard, Ignacio Provencio. Photoreception for
the Neurobehavioral Effects of Light in Humans. 2CIE Expert Symposium on “Lighting and Health ”.2006.pp:6-21.
［2］登仓寻宝·光の量と质，の人体生理学上の意［J ］. 照明学会，2000，84（1）.
［3］Sako H,Suehiro T, Kawahara M , etal.Compound Effect of Color temperature of Lighting and Ambient Temperature ［J ］.Ann Physiol Anthropo,1993，12（2）：110.
［4］Kulle R,Wetterberg L.Melatonin,Cortical EEG,ECG and Subjective Comfort in Health Human Impact of two Fluorescent Lamp Tupes at two Light Intensities ［J ］.Light Res Technol,1993，25（1）：71-80.
［5］Inoue M ，Katsuura T ，Harada H. The Effect of Color Tempreature on Visual Fatigue ［J ］. JAppl Human Sci ，1997，16（5）：218.