城市夜景照明中光污染问题分析及对策研究

城市夜景照明光污染问题及对策分析

引言

光的世界，满足人们对“看”的功能需求，还发挥着彰显环境氛围、渲染城市环境、突出立体造型的装饰性功能。世界上每个城市都阑珊灯火，城市肌理更加清晰，星星点点的城市灯光将夜幕下的地球装饰得璀璨无比。“朝九晚五”、“日出而作，日落而息”的生活节奏在城市生活逐渐被摆脱，人类开始主宰时间。

城市的夜晚呈现出独特的视觉夜景：大都市和现代化。夜景灯光在使城市变美的同时，也带来了困惑。在缤纷多彩的灯光环境中，刺目的灯光让人紧，人工白昼让人无法入睡，不适当的灯光设置对安全交通更大，事故发生率增加。过度的夜景照明不仅严重影响人类，干扰正常的生活节律，甚至鸟类、昆虫及植物也难逃受到威胁。光污染是动物的狙击隐形“杀手”，昆虫发生“飞蛾扑火”的惨剧，鸟类夜间迁徙撞上有灯光的高层建筑，海鸟因灯光而迷失方向。如今在高密度的居住环境里，人们“仰望星空”则变成一种奢望，繁星的夜空被取而代之的是一盏盏将街道照射得如白昼的路灯，炫丽的霓虹灯，直冲云霄的激光照明…为什么我们看到的星星越来越少？我们不禁疑惑：这就是我们追求的夜晚吗？夜晚的城市“亮化”是该装扮“淡妆”还是“浓妆”？夜的格调是“低调”还是“奢华”？

光污染已经对整个生态环境直至我们人类自身造成了的巨大伤害，必须引起我们足够的重视。继大气污染、水污染、噪声污染后，我们又将面临的一道棘手的难题——过亮的人工照明造成的光污染。

一、研究背景

现代城市照明无疑是彰显城市现代化建设和发展的一个标志，设计师用“光”展现新景象，这个时刻既是机遇，又是挑战。城市的夜晚呈现出独特的视觉夜景：大都市和现代化，它被视为城市繁荣与进步的标志。良好的夜景照明重塑城市形象，展示了城市风貌和特色，改善城市治安情况，促进工商业、旅游业的繁荣，增强了市民的荣誉感与自豪感。

近年来，由于改革开放及经济的发展带动我国城市夜景照明蓬勃发展，当您漫步在夜幕笼罩下的、、、等大都市的街头，光与影的交织，光与色的变幻，红橙黄绿青蓝紫光色让你眼花缭乱，夜晚下的世界被灯光打扮得炫目无比，颠倒了人们潜意识中头脑对“夜”的认知。

据科学分析证明，夜空中人工照明导致的天空亮度是自然背景值的9 倍。意大利和美国的研究人员通过对全球居民区和工业区光污染卫星资料研究后发现，全球有2/3 地区的居民看不见星光灿烂的夜空，尤其是在西欧和美国，高达99%的居民看不到星空。

然而，人工照明的代价远非星空的消失这么简单。光污染问题于20 世纪30 年代在国际天文界被首次提出，他们认为城市室外照明使天空发亮，从而给天文观测带来负面影响。在辉煌的灯光下，天文观测无法顺利进行，植物、动物，甚至人类的正常生活也遭受前所未有的威胁。动物保护者称，耀眼的光源是杀害鸟类和昆虫的罪魁祸首。光污染会导致视疲劳和视力下降。据统计，我国高中生近视率达60%，居世界第二位，光污染是其隐患之一。

夜晚过强的光线和彩色光扰乱人的生物钟，身体失衡。据统计，光污染在德国每年增长6%，意大利和日本为10%和12%，90%以上的光污染危害人类的生活。东亚区的中国，图2 中显示存在光污染的程度还不是特别严重，但是，我们应该知道，中国大规模城市夜景

照明工程建设的历史还不足十年！光污染已经濒临中国了！中国各大城市夜景建设进行得如火如荼，许多中、小城市的规划部门也在加紧编制或实施“亮化工程”、“光彩工程”或“亮起来工程”，各城市相互攀比，城市越闪亮，城市名誉越好，这种错误的观念导致光的严重浪费，中国建筑科学研究院著名照明专家肖辉乾说：“很多城市的很多道路太亮了，其亮度已远超国际标准。一些城市喜欢用华灯、槐花灯和酒杯灯等，这些灯看上去很漂亮，但它们只有5%的光线能照到路面上，其余的95%的光线都射到天上去了。”据统计，每年用于城市照明的投资，以20%-40%的速度递增。

与国外相比，我国的夜景照明起步晚，夜景设计缺乏系统化与标准化，产生城市光污染等种种弊端，且在光污染的防治方面，目前还是无法可依！面对日渐严重的光污染，研究的重要性显而易见，探索防治措施，已成为当务之急。

二、夜景光污染的界定

（一）光污染的界定

光污染问题是一种新型的环境污染，又是一个国际化的问题，世界各国对它作了不同的称谓，在欧美国家称之为“干扰光”，日本称之为“光害”，国普遍称为“光污染”或“噪光污染”。光污染问题涉及的围宽泛，设计的学科众多，问题较为复杂，国外理论界对光污染的界定和理解众说纷纭。

国暂时只有2004 年市实施的《城市环境（装饰）照明规》对光污染作了明确的定义：“由外溢光或杂散光的不利影响造成的不良照明环境，狭义地讲，即为障害光的消极影响。”其中，“外溢光/杂散光”定义是“照明装置发出的光中落在目标区域或边界之外的部分”；“障害光”定义是“外溢光/杂散光的数量或方向足以引起人们烦躁、不舒适、注意力不集中或降低对于一些重要信息（如交通信号）的感知能力，甚至对动、植物亦产生不良的影响。”

综上，认为光污染具有以下特征：

一、技术层面，人工照明制造的光污染在数量、光度、强度等照度测量、计算都超过一定的国际或国标准；

二、主观层面，光污染不仅给人的生理感受和审美需求，包括人的心理感受与美学思想带来一定的影响，还威胁自然环境、生态的平衡；三、影响围，光污染是指未落在目标区域或边界之外的光污染部分。光污染,广义的说,它是过量的光辐射,包括可见光、紫外线与红外线辐射对人体健康和人类生存环境造成的负面影响的总称。

（二）城市夜景照明光污染

城市夜景照明是指城市区域的所有室外活动空间或景物的夜间景照明，如建筑或构筑物

的夜景照明、道路与交通照明、广场或工地照明、广告标志照明和园林山水景观照明灯。

城市夜景照明中的光污染主要包括大气光污染、光侵扰、眩光等。

1）大气光污染

地面产生的人工光在尘埃、水蒸汽或其他悬浮粒子的反射、扩散作用下，进入大气层导致城市上空发亮，称作大气光污染。

大气光污染产生的原因主要有两个方面：一是直射光进入大气层；二是由于地面或其他反射面的反射作用，使光进入大气层。

2）光侵扰

光侵扰是指邻近的直射光或反射光超出了本来应该照亮的围，而照亮周围其他事物，并产生不良影响的现象。

随着建筑密度的加大，光侵扰现象日渐增多，因而越来越受到人们的关注。室外照明灯具没有正确选择、布置或对准是产生光侵扰的重要原因。对建筑物进行泛光照明时投光灯的位置和投射角度十分关键，特别是当建筑物较高或者体型复杂时，施工时很难保证所有的光都能对准目标点，使得有些光溢出，而射向室或其它地方。因此泛光照明对于夜间无人停留的办公建筑、公共建筑等较为适用，对于高层住宅、医院、旅馆等人们休息的场所则应谨慎使用，因为如果处理得不好，光很容易透过窗户进入室，造成光侵扰，影响人们夜间休息。3）眩光

眩光主要来源于视野中直接看到刺眼的光，眩光会引起视觉上的不舒适、烦恼、疲劳等，严重时会损害视力甚至造成安全隐患。道路照明、安全照明、体育照明、广告和标志照明以及汽车头灯都有可能成为引起眩光的光源，而且越是在夜间周围环境变暗时眩光越会表现突出。人的视线一般是水平方向的，当灯具的法线方向与水平面的夹角较小或者灯具在这个方向发出太多的光时，就会对人正常的休息或活动产生严重干扰。另外，过大的亮度对比也会产生眩光，当人们以一定的速度把目光从过亮的物体上转移到背后的黑暗背景中，人的眼睛会在一定的时间什么也看不清楚。所以在室外照明中控制亮度及其均匀度十分重要。另外，夜景照明中色光的随意使用也会对驾驶员对交通信号和周围景物的正常判断造成干扰。三、城市夜景光污染的危害

人工光源的照明是夜景光污染的源头。在城市照明发展的同时，过多或过于强烈的光照成为一种新的污染源。随着大功率高强度气体放电灯在建筑外观照明的广泛使用，城市光污染现象越来越严重。人工光源属于非全光谱照明，对人体、植物、动物、昆虫、生态环境等造成不同程度的影响。

光污染具有隐蔽性，一般很少人会感觉出来，但是，光污染与其他的环境污染同样会构成危害。据调查显示，目前仅有三成市民了解玻璃幕墙、广告灯箱、霓虹灯和其他光源会造成光污染，而且，96%的市民对光污染的危害还一无所知，其实在令人担忧。因此，我们有必要揭露这一巨大危害，以引起人们的重视。光污染的危害，主要分为三大类别：即对生物圈的危害、对社会生活的危害、对城市环境的危害。