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。

（一）对生物圈的危害
·对人类的影响
1）生理危害
①损伤视力
光污染是引发青少年近视的重要原因。

光滑洁白的纸的光反射系数高达90%，比草地、森林或毛面装饰物高10 倍左右，现今的高中生近视率达60%，有关专家认为视觉环境是形成近视的主要原因，而不是用眼习惯。

医学物理学研究的结论：“绿色照明”指发光体所发出的光只有为全色光谱，色温贴近自然光、无频闪光，否则会损害眼睛。

美国一项研究表明，“人造光源与儿童近视的发生率有一定的相关性，睡在黑暗中的人只有10%患近视，而睡在有照明灯光下的孩子有34%患近视。

如果灯光过亮，该比率上升到55%。

研究还证实，眼睛和焦距调整功能状况，与光明和黑暗在24 小时所占比例有很大关系。

至于成年人，如长期在光污染环境下工作和生活，视网膜和虹膜亦会受到程度不同的损害，视力骤降。

至老年时白障的发病率高达45%。

”
②健康失衡
科学研究发现，城市中的夜景灯光由于采用人工光源，会扰乱人体的正常生活规律，导致体温、心跳、脉搏和血压不协调，长期下去体的生物和化学系统会发生变化，使得生物机体失去平衡。

婴幼儿经常处于光照环境下，会引发睡眠和营养方面的问题，甚至会刺激儿童性早熟。

一份关于医科的调研显示：长期受到光污染的孕妇，早产和难产的比例明显升高，而且发生胎儿畸形和新生儿先天性视力低下的几率也比未受到光污染的孕妇要大得多。

2）心理危害
③情绪急躁
如果居住区环境夜晚过亮，居民会难以入睡，扰乱生物钟，引起食欲下降，情绪低落，心理压力大，无精打采等。

同时，动态干扰光对人的心理感受和情绪反应干扰程度要比对人的视觉功能干扰强烈，其中对喧闹的、刺激的、抑郁的、烦恼的、厌倦的等方面的感觉影响程度突出，实验结果表明，女性对动态光的敏感性高于男性。

④降低安全感
调查表明，恰当合理的照明可以大大减少公共场所的犯罪率。

然而，从一定意义上说，过度明亮、繁华的灯光环境容易使人更加紧、恐慌、烦躁和不安。

·对自然生物的影响
1）动物
一些昆虫像飞蛾具有趋光的特性，夜行性动物难以适应灯火通明的夜晚，建筑灯光会将昆虫引诱高楼大厦，车灯使它们迷失在高速公路，甚至很多昆虫一头扎进白炽灯，发生“飞蛾扑火”的惨剧。

据调查，芝加哥的一栋高楼每年都会杀死大约1500 只候鸟。

①美国鸟类专家统计，每年都有400 万只候鸟因撞上高楼上的广告灯而死去。

习惯于夜间活动的动物如蛙类、猫头鹰、眼镜猴等具有良好的视力，但是过于明亮的灯光却给他们带来无尽的烦恼。

曾几何时，在漆黑的夜晚总会被一群萤火虫迷住，如今的夏夜，我们拥有了灯光璀璨的城市夜景，却让我们失去了“童年的伙伴”。

在造成萤火虫数量减少的种种原因中，我们不能忽略了铺天盖地的人工光源这一重要原因。

华中农业大学副教授付新华指出“萤火虫对光污染非常的敏感。

从这个角度去考虑，它是衡量环境的一种指示生物。

”
图片2-1 2008 年10 月1 日，在三峡大老岭自然保护区管理局附近，鸟类的集体“自杀”带给我们的视觉冲击更加惨烈。

现如今，光污染的问题已经不仅仅局限于都市当中。

弗罗里达沿海海岸夜间照明的日益增加，大面积的雌性海龟已越来越难找到筑巢之地。

据美国一份相关的调查报告指出，一年有将近2 万只小海龟因为迷失方向而在海滩上死去！“生物学家最终发现，新孵出的海龟通常是根据月亮和星星在水中的倒影指示方向，游向海中的。

可是，由于附近城市的灯光超过了月亮和星星的亮度，使得刚出生的小海龟误把陆地当海洋，因缺水而丧命。

”另外，不当的照明业会对家畜或家禽的新代产生破坏作用，降低生产率。

2）植物
研究人员发现照明对植物的生理和生态系统会产生影响，如光合作用、生长、发芽期、授粉等。

已经确认人工照明对城市道路两旁的树木会有不同程度的影响作用，例如榉树和银杏不受照明的影响，而郁金香和梧桐就不同。

最近媒体报道：种植在路边的桂花常年不开，这是由于桂花接受了过量的路灯光，使花芽提前发育而夭折。

人工照明对农作物如水稻的生长产生影响，受光照后会推迟水稻的日期；而大豆属短日照作物，虽不存在遮光问题，但晚上长时间的灯光照射，会造成大豆作物的生育期拉长，导致其不结荚的欠收现象。

对于四照花、垂柳，针枞、玉簪等对光线异常敏感的植物，长时间的夜间照明甚至会引起它们的死亡。

如果你细心观察我们身边的植物，就会发现很多靠近路灯的树木的叶子会提前枯黄和脱落。

这往往就是因为夜间路灯的长期照射使得植物渡过了漫长的“白天”，因此提前衰老。

（二）对社会生活的危害
①危及交通安全
光污染引起的眩光、光泛滥、光入侵等，不仅干扰人的生理节律，还降低司机的工作效率甚至引发交通事故等等，影响司机作业，危及交通安全。

在英国，根据行驶距离计算，夜晚发生交通事故率比白天要高出80%了，而夜晚的死亡事故发生率则是白天的三倍。

由于街道中过亮的照明导致失能眩光，司机与行人的视觉能力都会降低。

尤其是当环境本身比较暗时，目标与其环境的对比降低，可见度也就降低，甚至根本看不见。

这种负面影
响还会涉及到交通信号系统，使得它们的可见度水平也会降低。

②影响天文观测
就天文观测条件来讲，随着天空亮度的增加，望远镜根本无法过滤掉天空中具有某种光谱特征的光线，城市照明的直射光线将直接影响天文观测活动，这使得天文台不得不搬迁到远离城市的偏僻地段。

如英国的格林尼治天文台和我国的紫金山天文台都已另选新址。

天文望远镜可以观测1000 亿㎞以外的星球的光域，一个闪烁于30 ㎞以外的霓虹灯，就可以干扰和掩盖从遥远天体传来的微弱光线。

③失去美丽的夜空
在深蓝夜空里，繁星闪烁成为夜间环境的主角，是人类最宝贵的自然资源，人类不应该以失去美丽的夜空为代价来发展先进的照明技术。

当天空中星星可见度为7 级时，能看见星星有7000 颗，可是，在一些光污染特别严重的大城市中，天空中星星的观看级别为2 级，只能看到25 颗星星。

据资料显示，城市的天空光主要是由于过量的人工光直射或反射造成。

将星星在空间中突出，这就是梵·高夜景绘画的成就。

梵·高将星星视作为乌托邦，作为艺术家的归宿。

图2-3 梵高的作品：星夜、隆河上的星夜、夜晚露天咖啡座
④浪费能源
光污染浪费大量的电力资源。

出于商业竞争或其他方面的考虑，目前城市夜景照明在许多区域都出现过度状态，道路、广场、建筑、商业街等容易引起光污染。

当照明灯具没有调整好角度，灯光未照射到预定目标时，或光源向天空照射，便造成能源浪费。

（三）对城市环境的危害
①对城市夜景的影响
为了促进城市夜景的开发，吸引更多观光游客，城市会有装饰照明灯。

但是，毫无目的或缺少艺术表现的装饰照明，反而容易形成障害光，有损于城市的夜景，令人生厌。

②对城市气候的影响
目前我国电力生产2/3 为火力发电，其中又有3/4 是使用燃煤。

按每生产1 度电产生的污染物二氧化碳为1100 克，二氧化硫为6 克计算，全国每年就要排放7-9千万吨二氧化碳和60-70 万吨二氧化硫。

正是这些气体废物，加剧了全球气温升高的趋势，产生“热岛效应”，也形成了城市中绵绵的酸雨，恶化了城市环境。

四、城市夜景光污染成因分析
（一）缺乏整体照明规划
从我国大多数城市的调查报告显示，多个城市夜景照明缺乏统一规划或者规划滞后的现象，夜景没有主次和特色，分散凌乱。

城市规划的总体部署、城市现在与未来的空间布局、城市艺术美的体现、实现目标的手法等，这些规划必须涉及城市规划、景观设计、土木工程、建筑学、照明设计、建筑电工等学科的综合考虑，而不是简单地安装灯的问题。

笔者强调夜景设计需要统一规划，它应该是有秩序的、科学的、艺术的、协调的、理想的一种设想，它应该满足不同的实用功能、景观需求、人的需求等要求，它是权衡的。

城市夜景是彰显城市形象的一种手法，“千城一面”的营造就会令人大失所望。

法国巴黎市的夜景照明规划旨在保护具有浪漫风格的夜景情调；意大利威尼斯旨在保护古城风貌，故整个城市始终保持低照度，城市形象的树立很重要，研究当地的文化历史和自然风光特色，精选最有价值的景观进行照明，绝不要盲目地模仿抄袭。

夜景的营造是一个艺术与美的问题。

（二）缺乏人文与环保意识
①. 人文意识
轼曾写道“灯光钱塘三五夜，明月如霜，照见人如画”，这里描写用灯光装扮的城市轮廓，在明月下游人如梭，欢天喜地的热闹氛围，灯光象征美好的生活、节日的喜庆、吉祥的祝福。

然而，夜景照明“越热闹越好”、“越花俏越好”、“越亮越好”，运用“亮”来评定一个夜景规划的质量是一个致命的错误观念。

在这种思想指导下，城市夜景灯光花花绿绿、霓虹灯闪烁得炫人耳目，视觉层次的缺失，盲目的增加灯具的数量及加大功率，掩盖了城市夜景建设的科学性。

不切合实际的攀比心理，在上照光的污染下，还要迫使自己的商业标志、广告比相邻的要更“亮”、更“炫”，造成公共利益与个人利益都得不偿失，实在不可取。

景观照明设施是具有长久性，而不是临时搭建的节庆灯饰。

夜景观设计的对象是建筑、广场、街道、园路、景观小品、园林绿化等，它们是衬托重点，而照明是载体，照明设备需要尽量隐蔽，商业性的手段要得到控制。

②. 环保意识
2009 年1 月16 日，由中国环境文化促进会编制的“中国公民环保指数（2008）在正式公布。

数据显示公众个人的环保素质依然是环保活动中的一片“洼地”，并成为制约我国环保水平提高的最大障碍。

“调查发现，高达72.2%的公众不知道6 月5 日是“世界环境日”；58%的公众不知道“12369”这个全国统一的环境热线；只有18%的公众表示会去“主动了解环保知识”，比上年下降9 个百分点；只有24%“会引导别人进行绿色消费或选用绿色交通工具”，基本和上年持平；只有26%的公众表示“经常采取环保节能行为”，这比上年下降了12 个百分点。

调查还发现，有47%的公众在日常生活中“不会”向有关部门举报环保行为，而“经常”举报者则只占到了6% ”这说明公众对社会性的环保参与还处于不积极的状态。

（三）缺乏对照明设备的维修管理
随着城市夜景建设的规模越来越大，工程越来越多，基础设施的投入量随即逐步上升，
由于体制的变更，政府的重复投资，维护设施的费用增加，艰巨的设计任务力不从心。

设计、施工、监管、验收没有根据严格的审定程序和资质认证，城市公共空间及工程建设后的维护的职责没有落实，障碍了夜景观工程有序的发展。

对照明设备出现图案、文字显示不全、污浊、损毁的，城市管理行政部门应限定期限进行维修，过期或破损的设备，城市管理部门应及时更新或拆除。

（四）缺乏技术上的提升
我国照明科学技术起步较晚，整体上比较落后，照明水平普遍低、照明用电资源浪费、节能照明产品占市场比例小，城市道路、工业建筑、民用建筑照明仍然大量使用白炽灯、卤钨灯、高压汞灯，照明节能任务重。

按照节能减排的要求，2009年9 月欧盟国家已开始停售白炽灯。

我国国家发改委也于2009 年7 月签订“中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯”的合作项目。

目前最适宜代替白炽灯的光源是紧凑型荧光灯（俗称节能灯），高光效的卤钨灯和颜色、质量良好的LED 灯可能是未来的选择。

根据笔者走访数个灯具市场，发现我国的人工照明设计水平较低，主要以仿制进口产品为主，缺乏自主创新，很少考虑防光污染的措施，即使有这种措施，也由于技术层面达不到要求，一个好的灯具产品，在设计阶段会考虑光色度、防溢散光、防眩光等性能，特别是防眩光的制作工艺，国往往达不到防治光污染的标准。

第二，人工照明设施质量低下。

国的灯具产品质量不高，光亮度值大，散射光过多，寿命短，由于价格相对国外进口比较低廉，重视外观设计，占国市场的使用率较高，这样光污染的产生就不可避免。

（五）资金投资不稳定
夜景照明工程建设投资量是巨大的，除了照明设备、照明管线路线、照明控制系统等硬件设施投入之外，它日常的消耗、光源更换、维修费用等长期的投入也是相当巨大。

目前，城市照明工程的资源来源主要是：政府投资、开发商投资、广告等经营资金的投入、其他投资等。

一般来说，城市户外公共照明是由政府部门投资，住宅小区、景观照明由企事业单位投资建设的。

没有稳定的资金来源，照明工程“规划—设计—施工—维护”的系统化完善难度是比较大的。

五、城市夜景光污染的防治措施
1）管理措施
目前，城市夜景照明规划未被列入城市规划的编制体系之中,根据城市发展的需要,夜景照明应当作为单独的专项规划纳人城市总体规划,并对各种相关指标作出控制性的规划,进一步完善城市总体规划。

例如主管部门对夜景照明的照度等级、亮度及其均匀度、眩光、光源色彩、供电控制系统等进行合理的控制,可避免因无序的亮度竞争(亮度在大于10cd/扩时人的眼睛为明视觉,此时若再增加亮度,人眼的视觉不再敏感或受影响很小)而带来的光污染和电能的浪费,对于整个城市生态环境的亮化、美化和舒适化具有重要的意义。

2）技术措施
在技术方面,城市夜景照明的光污染应采用以下防治措施:。