孫登峰，侯曉妮，葉善蓉，孫嗣陽，喬 倩，錢杉杉，王顧希

（中國測試技術(shù)研究院，四川 成都 610021）

居室照明環(huán)境光污染現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)研究

孫登峰，侯曉妮，葉善蓉，孫嗣陽，喬 倩，錢杉杉，王顧希

（中國測試技術(shù)研究院，四川 成都 610021）

為更好地控制居室照明環(huán)境中光污染，開展室內(nèi)環(huán)境照明質(zhì)量及光源質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究，涉及參數(shù)包括照度、照度均勻度、光源顏色、光源頻閃、電磁輻射、光輻射生物安全等，同時(shí)還研究居室內(nèi)主要光污染及其存在水平。結(jié)果顯示：我國居室內(nèi)照度，尤其是操作照明標(biāo)準(zhǔn)和水平較低，均勻性較差；光源標(biāo)稱色溫的相對誤差為0.03%～16.48%，顯色指數(shù)低于80的光源可達(dá)55.6%；光源頻閃廣泛存在；光輻射生物安全與光源的相對色溫緊密相關(guān)。基于此，對居室內(nèi)照明環(huán)境的照度及其均勻度和光源使用的標(biāo)準(zhǔn)要求提出建議，以期為居室內(nèi)環(huán)境光污染控制標(biāo)準(zhǔn)制定提供參考。

居室；光污染；照明質(zhì)量；光源質(zhì)量；標(biāo)準(zhǔn)

0 引 言

隨著人工照明技術(shù)的普遍化和多樣化，光污染成為了繼廢氣、廢水、廢渣和噪聲污染之后的第5種環(huán)境污染[1]。由于居住建筑的照明設(shè)計(jì)和燈具選擇通常根據(jù)居住者的喜好隨意進(jìn)行，照明質(zhì)量安全未引起足夠的重視，因而室內(nèi)環(huán)境光污染對人的生理和心理產(chǎn)生的負(fù)面影響隱蔽性強(qiáng)。目前，城市人口人均每天在室內(nèi)度過的時(shí)間超過15～16h[2-3]，隱蔽的室內(nèi)光污染還長期地影響著現(xiàn)代居民的健康[4-6]，甚至產(chǎn)生視力下降、白內(nèi)障、皮膚癌等嚴(yán)重后果。

我國涉及室內(nèi)照明的主要標(biāo)準(zhǔn)是GB 50034——2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[7]和GB/T 5700——2008《照明測量方法》[8]，其分別規(guī)定了新建、改建和擴(kuò)建以及裝飾的居住、公共和工業(yè)建設(shè)的照明設(shè)計(jì)要求及照明測量方法，對我國公共建筑光照質(zhì)量提高和綠色節(jié)能改善起到了重要的促進(jìn)作用。但其對居住建筑的指導(dǎo)意義尚未引起足夠重視，照明方式與種類、照明光源及其附屬裝置選擇并未嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，具有較大的隨意性和偶然性，進(jìn)而導(dǎo)致室內(nèi)光污染不確定性增加。其次，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及新型人工光源的推廣普及，新技術(shù)對室內(nèi)環(huán)境照明質(zhì)量提出了新的挑戰(zhàn)。劉志勇[9]針對我國標(biāo)準(zhǔn)提出了對色溫范圍、照明標(biāo)準(zhǔn)、亮度范圍、照明總均勻度和眩光控制的不同看法。再次，各國照明標(biāo)準(zhǔn)差異顯著，李農(nóng)等[10]研究表明我國室內(nèi)臥室閱讀照度標(biāo)準(zhǔn)是150 lx，美國為300 lx，日本為500 lx，且我國室內(nèi)照度標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完善。

鑒于此，本文擬對國內(nèi)外室內(nèi)環(huán)境光污染相關(guān)限量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，通過實(shí)際測量或調(diào)查研究的方式研究我國居室照明環(huán)境的光污染現(xiàn)狀，結(jié)合我國居室環(huán)境中普遍存在的光污染種類及其存在水平，對我國居室照明環(huán)境的光污染控制標(biāo)準(zhǔn)提出建議，以期為我國制定居室環(huán)境光污染限量標(biāo)準(zhǔn)提供參考。

1 國內(nèi)外室內(nèi)環(huán)境光污染相關(guān)限量標(biāo)準(zhǔn)

1.1 國內(nèi)外居室照度標(biāo)準(zhǔn)要求

國際照明委員會(huì)（CIE）[11]、英國[12]、美國、日本、俄羅斯等[13]都規(guī)定了建筑設(shè)計(jì)的照度要求。我國也于2013年發(fā)布實(shí)施了GB 50034——2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[7]，對居住建筑提出了較為詳細(xì)的照度要求。這些國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對居室照度的要求如表1所示，可以看出：我國針對居住建筑室內(nèi)的照度要求較為詳盡，不僅對起居室、臥室、餐廳、廚房、衛(wèi)生間、電梯、走道、樓梯間、車庫進(jìn)行了照度規(guī)定，還就照明功能和老年人特殊照明需求進(jìn)行了照度區(qū)分；而CIE、英國等多以室內(nèi)工作場所的照明設(shè)計(jì)要求形式對一般照明和操作性照明進(jìn)行規(guī)定，沒有我國標(biāo)準(zhǔn)詳盡，俄羅斯最為粗放。從照度標(biāo)準(zhǔn)值看，英國與CIE要求基本接近，美國照明標(biāo)準(zhǔn)值普遍較高，歐美發(fā)達(dá)國家照度值普遍高于我國；日本對一般照明要求較低，對閱讀、操作、化妝等功能性照明的照度值要求較高，特別是對衛(wèi)生間進(jìn)行了 “一般照明”和“洗臉、化妝”的區(qū)分；俄羅斯照度值水平與我國基本一致。綜合分析可知，GB 50034——2013對照度按照房間或場所或使用者需求進(jìn)行詳盡要求更符合客觀實(shí)際，但是有必要提高照度水平，尤其是功能性照明的照度要求。

照度均勻度是規(guī)定表面上的最小照度與平均照度之比，如果房間內(nèi)照度差別太大，會(huì)引起視覺不舒適和疲勞感。我國對于居住建筑的照度均勻度并未做明確規(guī)定，一方面不利于限制室內(nèi)眩光，另一方面不利于形成舒適的室內(nèi)照明環(huán)境。CIE規(guī)定功能性照明的照度均勻度不應(yīng)小于0.7（上一版為0.8），鄰近周邊區(qū)域的照度均勻度不應(yīng)小于0.5[11]，值得我國居室照明參考。

眩光是指對視野內(nèi)的高亮區(qū)域的一種視覺感受，可表現(xiàn)為不舒適眩光或失能眩光。失能眩光基本發(fā)生于室外照明，不舒適眩光通常由室內(nèi)明亮光源或室外光線直射引起，通過遮光限制或其他限制措施可以有效避免室內(nèi)眩光出現(xiàn)，所以我國標(biāo)準(zhǔn)針對居住建筑僅給出了限制措施并未給出具體的統(tǒng)一眩光值要求。

表1 國內(nèi)外居室照度標(biāo)準(zhǔn)比較1）

1.2 室內(nèi)光源質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求

光源是居室內(nèi)環(huán)境光污染的最主要來源，因此國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對照明光源質(zhì)量進(jìn)行了一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并在建筑設(shè)計(jì)中對照明光源的選擇進(jìn)行了重點(diǎn)要求。除前述光源顯色指數(shù)外，還對光源色溫、頻閃效應(yīng)、電磁輻射、光輻射生物安全進(jìn)行了明確規(guī)定。

1.2.1 光源顏色

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)主要從光源的顯色性和色溫兩個(gè)方面規(guī)定了光源的顏色。光源顯色性表示光源對顏色的還原程度，用光源顯色指數(shù)Ra表示。光源的相關(guān)色溫被定義為“當(dāng)光源的色品點(diǎn)不在黑體軌跡上，且光源的色品與某一溫度下的黑體的色品最接近時(shí)，該黑體的絕對溫度”，符號為Tcp，單位為開（K）。GB 50034——2013規(guī)定客房、臥室適用相關(guān)色溫小于3300K的電光源，辦公室、教室、閱覽室、商場等適用3300～5300K的光源；同時(shí)要求長期停留的房間或場所，選用LED光源的色溫不宜高于4000K。

各國標(biāo)準(zhǔn)都對光源的顯色性進(jìn)行了規(guī)定且較為接近，如表1所示。對起居室、臥室、餐廳、廚房、衛(wèi)生間等房間，CIE和我國均要求光源顯色指數(shù)Ra不低于80；我國對于電梯、走道、樓梯間、車庫的光源顯色指數(shù)Ra要求不得低于60，而CIE和英國（未列出）均要求Ra不得低于40，這可能和照明光源技術(shù)進(jìn)步有關(guān)。

CIE要求 “燈的制造商應(yīng)提供方案中要求采用的燈經(jīng)驗(yàn)證過的Tcp值。燈的Tcp值不應(yīng)小于設(shè)計(jì)中規(guī)定的數(shù)值”。GB 50034——2013明確要求：考慮到室內(nèi)照明的舒適以及目前發(fā)光二極管燈光生物安全的考慮，光源色溫不宜高于4000K。

1.2.2 頻閃效應(yīng)

閃爍是指由于亮度或光譜分布隨時(shí)間波動(dòng)的光刺激而引起的不穩(wěn)定的視覺現(xiàn)象[14]。CIE S 008/E——2001要求設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)宜避免閃爍和頻閃效應(yīng)，并指出“采用直流供電或高頻燈（約30kHz）或?qū)⒄彰鳠艟呓佑诙嘞嚯娫磿r(shí)，能達(dá)到避免閃爍和頻閃效應(yīng)的目的”。GB 50034——2013要求：對頻閃效應(yīng)有限制的場合，應(yīng)采用高頻電子鎮(zhèn)流器。

1.2.3 電磁輻射

GB/T 31725——2014《照明設(shè)備對人體電磁輻射的評價(jià)》[15]等同采用國際電工委員會(huì)IEC 62493——2009為照明設(shè)備周邊空間電磁場的測量提出了適當(dāng)?shù)脑u價(jià)方法、標(biāo)準(zhǔn)化工作條件和測量距離要求，與英國BS EN 62493——2015也基本一致。該標(biāo)準(zhǔn)參照ICNIRP——1998[16]、IEEE C95.1——2005和IEEE C95.6——2002給出的普通公眾暴露水平，通過測量和/或計(jì)算評價(jià)照明設(shè)備電磁場及其對人體潛在的影響。 評價(jià)包括[17]：1）頻率介于 20 kHz～10 MHz之間的感應(yīng)電流密度；2）照明設(shè)備周圍頻率介于100kHz～300MHz的比吸收率（SAR）。值得注意的是該標(biāo)準(zhǔn)并非用于替代暴露標(biāo)準(zhǔn)中的定義和程序，而是專為符合暴露要求而規(guī)定的補(bǔ)充程序。

除了照明設(shè)備外，光、地磁場等天然電磁場，彩電、電腦、洗衣機(jī)、冰箱等家用電器產(chǎn)生的工頻電磁場，移動(dòng)通信設(shè)備、無線Wifi、微波爐等產(chǎn)生的射頻電磁場都是室內(nèi)環(huán)境中電磁場的重要來源。我國國家環(huán)境保護(hù)部、國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)等針對環(huán)境中的電磁輻射制定了十分嚴(yán)格的電磁輻射環(huán)境保護(hù)管理辦法。鑒于電磁輻射來源多樣性和分布不均性，在考慮室內(nèi)環(huán)境中電磁輻射限量時(shí)，建議根據(jù)暴露要求將各種來源電磁輻射予以總量限定。

1.2.4 光輻射生物安全性

近年來，光輻射的生物安全性[18-20]受到高度關(guān)注，國際照明委員會(huì)（CIE）[21]、國際電工委員會(huì)（IEC）[22]、歐洲（EN）[23]、美國國家標(biāo)準(zhǔn)組織（ANSI）[24]和我國[25]均制定了光輻射生物安全標(biāo)準(zhǔn)。上述標(biāo)準(zhǔn)主要從皮膚和眼睛光化學(xué)紫外危害、眼睛的近紫外危害、視網(wǎng)膜藍(lán)光危害、視網(wǎng)膜藍(lán)光小光源危害、視網(wǎng)膜熱危害、視網(wǎng)膜微弱視覺刺激熱危害、眼睛的紅外輻射危害、皮膚熱危害共8各方面制定了曝輻限值；但在波長測量范圍、波長采樣間隔、危害的評估限值、危害加權(quán)函數(shù)等方面略有差異[26]。我國燈和燈系統(tǒng)的光生物學(xué)安全性曝輻限值如表2和表3所示。

目前，僅美國ANSI/IESNA RP-27.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了無晶狀體人眼危害。我國制定的GB/T 20145——2008等同采用CIE S 009/E，沒有對無晶狀體人眼危害進(jìn)行曝輻限值規(guī)定。此外，在危害評價(jià)時(shí)，ANSI/IESNA標(biāo)準(zhǔn)的采樣間隔要求基本為1 nm，而我國標(biāo)準(zhǔn)及其他標(biāo)準(zhǔn)通常是5nm。

2 我國居室內(nèi)主要光污染及其存在水平

為了解我國居室主要的光污染及其存在水平，通過實(shí)際測量或調(diào)查研究的方式進(jìn)行研究，包括照度及照度均勻度，光源的顏色、頻閃和生物安全性。

2.1 居室環(huán)境照度及照度均勻度現(xiàn)狀

室內(nèi)環(huán)境照度及照度均勻度報(bào)道較少，表4對查閱到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理，可以看出：劉煒、張玉蘭等[27-28]報(bào)道了住宅室內(nèi)照明光環(huán)境，而其他報(bào)道多為工作場所照明光環(huán)境，如辦公場所[29]、醫(yī)院閱片室[30]、高校圖書館[31]、高校體育館[32]等。

表2 燈和燈系統(tǒng)光輻射對皮膚表面與角膜的曝輻限值（輻照度基值）

表3 燈和燈系統(tǒng)光輻射對視網(wǎng)膜的曝輻限值（輻亮度基值）

表4顯示：上海地區(qū)辦公室照明的平均照度（337lx）最高，其余工作場所照明的平均照度均比居室照明高，在126 lx以上。北京、上海、重慶居室環(huán)境照明的平均照度分別為116，116，111lx，基本滿足GB 50034——2013的要求。但相對起居室、臥室的閱讀寫作，餐廳，廚房操作臺面等的照度要求，上述照度平均值難以達(dá)到要求。

隨機(jī)選取成都市22戶住戶進(jìn)行了不同功能房間光照度測量分析，結(jié)果[33]表明：就照度水平而言，被測居室、臥室、老年人臥室、餐廳、廚房、衛(wèi)生間的平均照度值能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求的房間數(shù)量占被測同類型房間數(shù)量的比例不超過20%，低于標(biāo)準(zhǔn)值要求一半的房間占比為25%～91.7%；盡管我國國家標(biāo)準(zhǔn)對成人臥室和老年人臥室的照度有不同的設(shè)計(jì)要求，但在實(shí)際的居室照明環(huán)境中成人臥室和老年人臥室照度總體水平相當(dāng)。

目前居室內(nèi)照度均勻度很少報(bào)道，22戶住戶不同功能房間測量結(jié)果顯示：照度均勻度不低于0.7的房間數(shù)量占該類型房間數(shù)量6.7%～42.9%。

2.2 光源顏色現(xiàn)狀

作者從市場上隨機(jī)選取標(biāo)稱功率在4～13 W、標(biāo)稱色溫在2 700～6 500 K的LED燈和熒光燈共計(jì)36 支進(jìn)行了相關(guān)色溫（Tcp）和顯色指數(shù)（Ra）測量，表5列出了各光源的相關(guān)色溫。19支知名品牌光源實(shí)測相對色溫與標(biāo)稱相對色溫的相對誤差為0.20%～8.27%，17支國產(chǎn)品牌光源實(shí)測相對色溫與標(biāo)稱相對色溫的相對誤差為0.03%～16.48%。個(gè)別國產(chǎn)光源的標(biāo)稱相對色溫與實(shí)測相對色溫相差較大，可達(dá)1071K。城市居民在選擇居室光源時(shí)主要以功率為依據(jù)，冷、暖色溫均會(huì)選擇。表5中光源系從市民選擇照明光源市場隨機(jī)獲得，雖不能代表市民選用照明光源的真實(shí)情況，但可以在一定程度上反映出居室內(nèi)光源色溫的不達(dá)標(biāo)程度。

表4 國內(nèi)部分地區(qū)的室內(nèi)照明光環(huán)境質(zhì)量

表5 各光源的相關(guān)色溫（Tcp）1）

對上述36支燈顯色性測試的結(jié)果顯示[34]：顯色指數(shù)Ra符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求（即Ra≥80）的光源數(shù)量僅占所測光源的44.4%。劉煒等[27-28]報(bào)道實(shí)測結(jié)果如表4所示：北京、重慶被調(diào)研光源顯色指數(shù)不小于80的占80%；上海僅為55.6%。

2.3 光源頻閃現(xiàn)狀

曾麗梅等[35]研究了常用電光源頻閃特性，結(jié)果表明：高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈波動(dòng)深度為70%～90%；使用配電感鎮(zhèn)流器的雙端熒光燈波動(dòng)深度為56%～75%；白熾燈以及使用電子鎮(zhèn)流器的單、雙端熒光燈的波動(dòng)深度為20%～50%；電子節(jié)能燈的波動(dòng)深度為10%～30%；無極熒光燈和直流LED燈的波動(dòng)深度不大于5%。因此，即使采用直流供電或高頻燈（約30kHz）也并非沒有頻閃存在。

2.4 光輻射生物安全

顧芳波等[18]模擬室內(nèi)實(shí)際照明環(huán)境，研究了標(biāo)稱功率為1～18W 7種規(guī)格的21個(gè)LED射燈樣品在室內(nèi)照明環(huán)境下的光生物安全性，共有16個(gè)燈樣品會(huì)對視網(wǎng)膜造成不同程度的損傷。其研究表明：在一般室內(nèi)照明環(huán)境下，LED射燈的藍(lán)光危害值、輻照度值與實(shí)際功率呈線性，當(dāng)實(shí)測功率超過3W時(shí)就會(huì)對視網(wǎng)膜造成不同程度損傷。值得注意的是，該研究所選擇樣品的相對色溫均在6634～8540K范圍內(nèi)，相對色溫均遠(yuǎn)高于居室內(nèi)用LED的相關(guān)色溫要求（Tcp≤4000K）。

侯曉妮等[34]對前述標(biāo)稱功率為4～13W的36支燈進(jìn)行了光生物安全測試與分析，結(jié)果表明：具有I類危害的燈僅3支，II類危害的燈僅1支，且均屬于國產(chǎn)普通品牌；它們的標(biāo)稱色溫均為6 500 K，實(shí)測色溫分別為 6493，6527，6604，7571K。 進(jìn)一步分析表明：色溫高的室內(nèi)用燈藍(lán)色比往往也更高，室內(nèi)用燈色溫在6500K及以上時(shí)出現(xiàn)藍(lán)光危害的可能性更高。因此，本文認(rèn)為：居室用燈的藍(lán)光危害主要與高的相關(guān)色溫有關(guān)，而非取決于實(shí)測功率，也并非廣泛存在。

3 對我國居室環(huán)境光污染控制標(biāo)準(zhǔn)的建議

3.1 照度及照度均勻性控制標(biāo)準(zhǔn)

比較國內(nèi)外居室內(nèi)照明環(huán)境的照度及照度均勻度標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國室內(nèi)照明的實(shí)際情況，本文認(rèn)為，我國居室內(nèi)照度水平偏低，需要適當(dāng)提高，具體為：臥室一般活動(dòng)照明提高至100lx（老人臥室為200lx），床頭、閱讀照明提高至 200 lx（老人：300～500 lx）；餐廳和廚房操作臺面提高至200lx；衛(wèi)生間分為一般照明和洗臉化妝，一般照明為100 lx，洗臉、化妝為200lx；走道、樓梯間、車庫提高至75lx，其余房間的照度標(biāo)準(zhǔn)不變。所有房間的顯色指數(shù)要求不調(diào)整。

居室內(nèi)照明環(huán)境的照度均勻度不應(yīng)小于0.7，電梯前廳、走道、樓梯間、車庫等區(qū)域的照度均勻度不應(yīng)小于0.5。

3.2 居室內(nèi)光源使用要求

居室內(nèi)使用的光源除了滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求外，還應(yīng)滿足以下要求：1）光源顏色要求：相對色溫不超過5 300 K，顯色指數(shù)Ra不小于80；2）頻閃深度越小越好，最高不得超過5%；3）燈和燈系統(tǒng)的光生物學(xué)安全性滿足GB/T 20145——2008無危害要求。此外，應(yīng)盡快針對室內(nèi)環(huán)境電磁輻射安全性進(jìn)行研究并制定相應(yīng)限值要求。

4 結(jié)束語

通過國內(nèi)外居室環(huán)境相關(guān)照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及室內(nèi)用光源質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的比較研究，居室環(huán)境照度、照度均勻度和光源的顏色、頻閃效應(yīng)、光生物安全性的光污染現(xiàn)狀研究，認(rèn)為我國居室內(nèi)照度水平偏低，需要適當(dāng)提高，衛(wèi)生間宜分為一般照明和洗臉化妝照明分別要求；同時(shí)指出居室用燈的藍(lán)光危害主要與高的相關(guān)色溫有關(guān)，而非取決于實(shí)測功率，也并非廣泛存在?；谏鲜鲅芯浚疚慕ㄗh了我國居室環(huán)境光污染控制標(biāo)準(zhǔn)，對居室環(huán)境照度及照度均勻性，居室內(nèi)光源顏色、頻閃深度、光生物安全性提出了明確要求，以期為相關(guān)研究者和我國居室環(huán)境光污染限量標(biāo)準(zhǔn)制定提供有益參考。

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（編輯：李剛）

Study on the current situation and standards about light pollutions in houses

SUN Dengfeng， HOU Xiaoni， YE Shanrong， SUN Siyang， QIAO Qian， QIAN Shanshan， WANG Guxi
（National Institute of Measurement and Testing Technology，Chengdu 610021，China）

In order to reduce light pollutions in houses in a more effective way，standards relating quality of lighting and light quality in house was reviewed， including illuminance， uniformity of illuminance， light color， light flickering， electromagnetic radiation， photobiological safety， etc.，and the primary light pollutions in houses and existing levels were also studied.The study results show that the level of illuminance in house of our country，especially that operation lighting standard and level are relatively lower，even the uniformity is also low.The relative error of nominal color temperature of the light is 0.03%-16.48%，and for the light with CRI(color rendering index)less than 80， it is more than 55.6%； Light flickering widely exists， and the photobiological safety is more dependent on the relative color temperature of the light.Based on the above，the illuminance standards on illuminance and illuminance uniformity and light are recommended，so as to provide reference for the preparation of environmental light pollutions in houses.

house； light pollution； lighting quality； light quality； standard

A

：1674-5124（2017）07-0010-06

10.11857/j.issn.1674-5124.2017.07.002

2017-04-15；

：2017-05-08

四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2015FZ0094）

孫登峰（1979-），男，重慶市人，副研究員，碩士，主要從事室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究。