秋季已至，天氣轉涼，逐漸進入晝短夜長的更替中，我們南方地區能享受陽光照射的時間也將大大縮短。自然光帶給我們人體的健康效應，不僅影響生理節律，還影響身心靈健康，其重要性不言而喻。

下面我們先簡單瞭解一下自然光的構成及健康效應。

太陽的熱核聚變產生持續不斷的巨大能量，以電磁波的形式傳遞給茫茫宇宙。本文提及的自然光是指由經大氣層吸收、反射、散射作用後照射到地球表面的太陽輻射構成。

地球大氣上界太陽輻射的能量集中在波長0.15~4.0um之間。這段波長范圍可 分為三個區域，即大約50%的太陽輻射能量分佈的可見光譜區（波長0.38〜0.78um） , 7%的太陽輻射能量分佈的紫外光譜區（波長＜0.4um）和包含剩下43%的太陽輻射能量的紅外線譜區（波長＞0.78um）。

陽光下的益處與風險

紫 外 線

紫外線在大氣傳播中大幅衰減,真正到達地球表面的紫外輻射量隻占總輻射量的4%左右，然而它對人體健康的影響卻不容小覷。

自1801年德國物理學傢約翰·威廉·裡特(Johann Wilhelm Ritter)發現紫外線後，1877年阿瑟·湯恩斯和托馬斯·佈蘭特證實瞭紫外線的殺菌能力，這是人們第一次註意到紫外線對生命系統的影響。

紫外線為不可見光，它在電磁波譜中范圍波長為10~400nm，最大波長始於可見光的短波極限，最短波長與長波X射線相重疊。國際照明委員會根據波長將 100~400nm之間紫外線分為三個波段：

近紫外線（UV-A）：波長范圍315~400nm，又稱長波黑斑效應紫外線。

中紫外線（UV-B）：波長范圍280~315nm，又稱中波紅斑效應紫外線。

遠紫外線（UV-C）：波長范圍100~280nm，又稱短波滅菌紫外線。

UV-A的生物學效應相對溫和，但具有很強穿透力，可造成長期、慢性、持久的健康損傷。它直達皮膚真皮層，破壞彈性纖維和膠原蛋白纖維，將我們的皮膚曬黑，加速皮膚衰老，是引起皮膚光老化的主要因素，因此UV-A也稱為“年齡紫外線”。

UV-B則對人和動植物有較強的生物效應，能促進體內礦物質代謝和維 生素D的形成，亦能造成即時嚴重的光損害。UV-B損傷皮膚表皮層，可使皮膚在 短時間內曬傷，引起紅、腫、熱、痛反應，是引發皮膚癌的主要因子之一。

UV-C極易被生物體的DNA吸收並破壞DNA，導致細菌、黴菌、酵母等各類微生物突變或死亡，是一種廣譜高效的殺菌消毒方式。其中，波長253.7nm左右的紫外線殺菌消毒的效果最佳。UV-C的穿透力很弱，日光中含有的UV-C幾乎完全被臭氧層吸收，但它對人體的傷害卻極大，短時間照射即可灼傷皮膚。

日光的光譜中波長290~320nm范圍內的紫外線，具有很強的生物效應，在健康保健和支持生長發育上最具效果。人體骨骼生長、體內維生素D合成、預防貧血和肺結核都離不開這個波段的紫外線。人們用它的發現者卡爾·多諾(Carl Dorno)的名字將這個波段的紫外線命名為“Dorno-rays”,並稱其為“健康線”。

紫外線的光子能量很大，可引起一系列的光學反應，對人體的酶系統、活性遞質、原生質膜、細胞代謝、機體免疫功能和遺傳物質等產生一系列直接和間接的復雜生物學作用。紫外線是重要的皮膚病治療手段，促進維生素D生成，預防、治療佝僂病和骨軟化癥以及抗菌消炎，這些健康效益已廣為人知。

近年的科學研究和臨床工作還證明瞭紫外線的內分泌調節功能和強化免疫作用，人工紫外線治療疾病在醫學領域已廣泛應用。

然而，不當的紫外線照射仍會引起諸多人眼和皮膚的健康損害，是白內障、結膜炎等疾病的發生及加重病情的元兇。陽光中的紫外輻射非常危險，但這些風險可以有效預防，前提是學會正確采取防護措施，避免過度紫外輻射。

與健康息息相關

可 見 光

可見光是太陽光譜中可以被人眼感受到的部分，可見光支持植物光合作用， 也參與諸多動物和人體生命活動的調節。其光譜范圍無精確限制，下限一般取 360~400nm,上限取760~830nm。通常，人們稱380~780nm為可見光波長范圍。

我們看見的自然光便是這一區域內不同波長的單色光混合而成的復色白光。1666 年，艾薩克·牛頓（Isaac Newton）將可見光譜分成紫、藍、青、綠、黃、橙、紅7個部分，這一說法一直沿用至今。因為太陽光是連續光譜，相鄰兩色間並沒有明顯的界限, 波長區間采用近似。

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雖然可見光是電磁輻射中很窄的一段，卻是太陽輻射中能量最集中的區域，地球大氣對可見光區域的吸收極小，有利的地球自然條件讓可見光更容易被生物體感知識別。

從分子層面上看，可見光的能級與分子中化學鍵的能量大致相當，如果細胞光敏機制對電磁波進行響應，實現信息傳遞，那麼可見光是最合適的波段。人眼是人體最為重要的感官，人類從外界獲得的信息近90%需通過眼睛采集與傳遞。因為可見、可感，可見光能夠從“視覺一生理一心理"三個維度給人類的身心健康帶來至關重要的影響。

可見光對於視覺效應、晝夜節律調節、情感幹預等具有重要作用，可見光消毒、可見光通信這兩項突破照明的創新技術為人類建造更加智能、健康的光環境提供瞭極大的助力。

可見光是人們生活中不可或缺的一部分，但它的危害也不可輕視。可見光譜中400~450nm的紫/藍色帶中的高頻高能光被稱作高能可見光（High-energy visible light，HEV），具有較高能量，能夠穿透晶狀體直達視網膜，導致視網膜色素上皮細胞萎縮和死亡，光敏感細胞因缺少養分而衰亡，使人眼受到不可逆的損傷。人眼視網膜中央附近卵圓形染色區域——黃斑區吸收過量的高能藍光後，將造成細胞結構損傷，使眼底黃斑病變加速，從而導致白內障等眼病。

此外，與UV-A紫外線一樣，高能藍光照射也能使細胞產生氧化應激和細胞毒性，生成加速皮膚老化的氧自由基，使皮膚色素沉淀、彈性減弱。盡管陽光中包含著高能短波藍光成分，但沒必要對此過度恐慌，隻有達到一定輻射強度和輻射時間才會有實質性的“藍光傷害”，在強烈的太陽光下，隻要采取得當的防護措施，塗抹有效的防曬產品即可保證室外活動時的光安全。

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健康多面手

紅 外 線

1800年，英國天文學傢威廉·赫歇爾（William Herschel）透過測試濾光片觀測太 陽黑子時,察覺到紅色濾光片產生瞭大量的熱。在進行瞭一系列實驗後，赫歇爾得出結論：在可見光譜以外，還存在一種波長介於紅光和微波之間的不可見光——紅外線。

此後，人們不斷地在軍事、工業、醫療、農牧、化工等各個領域對這種具有強烈熱效應的光進行探索研究、開發利用。自然界的所有高於絕對零度（-273° C）的物體都是紅外輻射源，時時刻刻向外輻射紅外線，人們利用這種紅外線的光電效應發明瞭紅外夜視儀，即使在漆黑的夜晚也能像白天一樣自如活動。

研制出紅外探測器，人們可以透過薄霧和煙塵， 適應惡劣天氣，觀察探測目標，深入宇宙與海底，穿越黑暗環境，尋找生命痕跡。生物醫學領域，人們利用紅外線譜分析技術對人體細胞和組織進行無損檢測，對人類機體功能進行非介入、非破壞的醫療診斷。20世紀70年代，紅外線治療開始興起，基於紅外線生物學效應的醫療手段和醫療保健產品以驚人的速度發展，層出不窮。

紅外輻射（IR）占據超過一半的太陽輻射能量，波長在0.78um~lmm之間。國際照明委員會將紅外線劃分成以下三個區段。

紅外線-A (IR-A)：波長范圍為0.78~1.4um。

紅外線-B（IR-B）：波長范圍為1.4~3um。

紅外線-C（IR-C）：波長范圍為3um~1mm。

紅外線是在所有太陽光中最能夠深入皮膚和皮下組織的射線，它對人體的健康作用非常廣泛，包括止痛、緩解肌肉緊張、改善循環、減肥、皮膚美容、增強免疫系統功能和降低血壓等。紅外線通過其顯著的溫熱效應和共振效應來實現人體健康調節。

溫熱效應是紅外線光療的基礎。紅外輻射被物體吸收後轉化為熱能，使物體溫度升高或是人們最熟知的紅外線健康效應的由來。紅外線對於皮膚、皮下組織具有一定穿透力，紅外線對肌肉、皮下組織等產生的溫熱效應，可加速血液循環，促進新陳代謝和細胞增生，能夠起到消炎、鎮痛、按摩、促進瘢痕軟化、減輕瘢痕攣縮等效果，對於緩解肌肉和骨骼的疼痛，以及治療或輔助治療急/慢性軟組織損傷、頸椎腰部酸痛、風濕病等疾病具有一定作用。

紅外線還具有顯著的非熱生物效應——共振效應，這種非熱生物效應主要是生物體內的細胞或組織吸收紅外線後產生的生物化學反應，如改變人體內參與生化反應分子的濃度或活性等。人體細胞中水分子及細胞膜上磷脂質、蛋白質和糖類的最有效吸收頻率為6.27um,恰好介於波長為4~14um的紅外線的波長范圍內，這使得紅外線對人體健康大有裨益，被稱為生育光線（Growth ray）。

再者，人體約有70%是水分，血液中水分的比率更高達80%。紅外線與人體內體液、血液及細胞內外水分子振動頻率相近，促使大水分子團產生共振。共振讓水分子之間的氫鍵斷裂，大水分子團變成獨立水分子（即2個氫原子和1個氧原子結合），小水分子更容易進入細胞內，又促進瞭 人體機體代謝、免疫等生物化學反應的進行。

紅外線光療相比其他波長的電磁波應用更為廣泛、形式更加多樣。除瞭醫院內配備的紅外線理療儀器和裝有紅外線源的傢用照燈產品而外，紅外輻射材料制成的保健型服裝和傢居用品及便攜穿戴式紅外治療儀器，無需任何外部電源裝置，也能提供紅外治療效果，受到人們的廣泛歡迎。

美國國傢航空航天局為航天飛機任務中的植物生長實驗而開發的紅外線照射技術，在一項為期兩年的臨床試驗中，成功地減少瞭骨髓和幹細胞移植患者因化療和放療而產生的痛苦副作用，讓人們看到瞭未來在更多領域應用紅外線光療的可能。

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紅外線對健康有著諸多好處，但不正確的應用和過量的暴露也將產生不亞於紫外線、可見光所造成的健康風險。短時間較大強度的紅外線照射，使皮膚局部溫度升高，出現紅斑反應，引起燒灼樣疼痛感，嚴重時將導致灼傷。紅外線也參與瞭外源性皮膚老化的進程，有學者認為紅外線中的近紅外線（IR-A）和部分中紅外線（IR-B）能夠到達皮膚組織深層，引起氧化應激反應，降解膠原蛋白。

長期暴露於低能量紅外線或將引起慢性充血性瞼緣炎，短波紅外線被晶狀體和虹膜吸收可致角膜蛋白凝結，晶狀體局部混濁引起“紅外線白內障”。不僅鋼廠、紡織廠、造紙廠和玻璃制造廠，任何使用激光、弧光燈或電輻射加熱器等紅外線暴露風險較高的地方都需要完善的防護工作。長時間在日光或戶外高溫下工作時，也要考慮紅外線可能帶來的健康傷害。

讓我們一同踏上“光與健康”的探索之旅，光谷君將陪伴您逐步解讀“光”的奧秘，讓大傢科學地、安全地享受自然光及人造光帶來的健康生活。

本文部分素材選自《光與健康》，轉載請註明出處