城市夜景照明中的光污染及其防治

龔曲藝，翁 季

(重慶大學(xué) 建筑城規(guī)學(xué)院;山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400045)

0 引言

發(fā)光體發(fā)出全色光譜的光，光譜成分中沒(méi)有紫外光和紅外光，光的色溫貼近自然光，燈光為無(wú)頻閃光時(shí)，才可以作為“綠色照明”光源。而城市夜景照明中的光源不是全色光譜，這樣會(huì)擾亂人體正常節(jié)律。不僅如此，日益嚴(yán)重的光污染問(wèn)題正是夜景照明的“產(chǎn)物”，任其發(fā)展，必將對(duì)人類和城市健康構(gòu)成更大威脅，在針對(duì)光污染問(wèn)題進(jìn)行相關(guān)研究后，筆者對(duì)各類光污染進(jìn)行分析并提出防治措施。

1 光污染的定義和分類

1.1 光污染的定義

20 世紀(jì)30年v代，國(guó)際天文學(xué)會(huì)最早提出夜景照明光污染問(wèn)題，但是多年來(lái)尚未得到學(xué)術(shù)界公認(rèn)的有關(guān)光污染的定義。在不斷加快的城市化建設(shè)進(jìn)程中，玻璃幕墻、夜間戶外照明和商業(yè)照明等早已成了城市的元素，而這些照明及幕墻反射會(huì)產(chǎn)生一系列眩光。過(guò)量或不適當(dāng)?shù)墓廨椛鋵?duì)人類生活和生產(chǎn)環(huán)境所造成的不良影響統(tǒng)稱為“光污染”。

1.2 光污染的分類

1.2.1 國(guó)際上的分法

一般可將光污染分為白亮污染、人工白晝和彩光污染3 類。

(1)白亮污染(圖1)。建筑中常用的玻璃幕墻、大理石、釉面磚等裝飾材料，對(duì)照射在它們之上的光線進(jìn)行反射、投射，產(chǎn)生眩目的光，這種光會(huì)對(duì)人眼和視力造成一定的損害。

(2)人工白晝(圖2)。夜幕來(lái)臨時(shí)，夜間的室外照明、霓虹燈、彩色廣告牌燈、車燈、工地白熾燈等，將夜晚照得如同白晝，難分晝夜。人們及動(dòng)植物的生物鐘都會(huì)受到影響和破壞，增加人們患病幾率，甚至導(dǎo)致生物的變異和滅絕。

(3)彩光污染(圖3)。酒吧、舞廳等場(chǎng)所安裝的黑光燈、旋轉(zhuǎn)燈、熒光燈、彩色光源等，共同構(gòu)成了彩光污染，所產(chǎn)生的光污染是對(duì)人體危害最大的一種。特別是黑光燈，其產(chǎn)生的紫外線強(qiáng)度超過(guò)了太陽(yáng)光中的紫外線強(qiáng)度，長(zhǎng)期受照射會(huì)誘發(fā)白內(nèi)障等疾病，嚴(yán)重的導(dǎo)致癌變。

圖1 玻璃幕墻反射圖

圖2 人工白晝

圖3 夜店彩光

1.2.2 按燈光污染類型分類

在夜景照明中，也可以根據(jù)照明中的燈光污染類型來(lái)劃分光污染。

(1)大氣光污染(圖4)。地面的人工光，如廣告牌、泛光燈、路燈等在水蒸氣、塵埃作用下將光線投射到大氣中，使天空發(fā)亮。

圖4 天空發(fā)亮

(2)光侵?jǐn)_。燈光的投射超出本來(lái)應(yīng)該照亮的范圍，而照射到不需要的地方。

(3)眩光。視野中刺眼的光，讓人感到不舒服且無(wú)用的光。

2 夜景照明光污染現(xiàn)狀

城市夜景照明，俗稱“亮化工程”，泛指除體育場(chǎng)、工地和室外安全照明外的室外活動(dòng)空間或景物的夜間景觀照明。包括建筑物或構(gòu)筑物照明、商業(yè)照明、道路照明、廣告照明、廣場(chǎng)照明等。其作用就是利用照明技術(shù)手段，對(duì)夜間景觀進(jìn)行重塑，提供良好的光環(huán)境，豐富城市夜生活，提升城市形象，并使夜間活動(dòng)更加安全和便利。

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夜景照明的目的:(1)工作或娛樂(lè)目的——讓人們看到必要的細(xì)節(jié)，以便人們可以在晚上進(jìn)行工作或休閑活動(dòng)，如貨場(chǎng)、體育領(lǐng)域;(2)安全或防護(hù)目的——點(diǎn)亮區(qū)域以提高人們或財(cái)產(chǎn)的安全和防護(hù)，如道路照明、人行通道和周邊照明;(3)舒適性要求——點(diǎn)亮建筑或歷史重要性的標(biāo)志物，或者點(diǎn)亮公園或花園;(4)廣告或顯示目的——為了推銷產(chǎn)品或服務(wù)，如廣告牌照明或通過(guò)照明強(qiáng)調(diào)商業(yè)場(chǎng)所。

人們對(duì)城市夜景有巨大需求，才促成了城市燈火通明這一現(xiàn)象，甚至有人認(rèn)為城市的繁榮程度與夜晚亮度成正比。目前我國(guó)還沒(méi)有具體的規(guī)范來(lái)約束夜景照明，造成了夜景照明中競(jìng)相比“亮”的現(xiàn)狀，尤其是商業(yè)照明中，廣告越來(lái)越多，越來(lái)越亮，建筑相互之間也忽略彼此的主從關(guān)系，如此無(wú)序地照明，結(jié)果就是加重城市夜間環(huán)境的光污染。

城市夜景照明光污染表現(xiàn)為:(1)光線過(guò)量照射，建(構(gòu))筑表面過(guò)亮。大功率投光泛光燈的使用，往往使建筑表面照度過(guò)高，在照亮建筑的同時(shí)，也將大量的光投射天空，造成能源的浪費(fèi);(2)高反射材料帶來(lái)的反射光。建筑裝飾材料中玻璃幕墻的使用，舊城改造中粉刷白色墻面，這些反射系數(shù)大的材料都能反射出刺眼的光;(3)LED 大屏幕的大量使用(圖5)。LED 具有超高的亮度，造成不舒適眩光，行人不僅無(wú)法直視，還會(huì)盡量避開(kāi);(4)燈具選擇不當(dāng)。比如景觀照明中的不舒適眩光就是因?yàn)闊艟哌x擇不合理造成的(圖6);(5)照明方式不當(dāng)。目前投光照明(圖7)是城市夜景中使用最多的一種照明方式，從節(jié)約能源、減輕光污染的角度出發(fā)，可以對(duì)一些建筑的大功率投光照明設(shè)備進(jìn)行替換，比如采用內(nèi)透光照明(圖8);(6)彩色光應(yīng)用不當(dāng)。光色搭配上沒(méi)充分考慮建筑功能、建筑表面顏色、周邊建筑和環(huán)境的情況。

圖5 LED 大屏幕圖

圖6 夜景照明中的不舒適眩光

圖7 投光照明

圖8 內(nèi)透光照明

3 夜景照明中光污染防治的意義

光污染最直接的危害是損傷視力，并且接受光照過(guò)多也會(huì)影響人體某些激素分泌，從而導(dǎo)致各種疾病。只有做好防治措施，才能讓人們生活更加健康，減少患病風(fēng)險(xiǎn)。

夜間光照導(dǎo)致晝夜難分，影響動(dòng)植物的生物鐘，甚至導(dǎo)致某些物種的減少和滅絕，破壞生態(tài)平衡，如果不采取相關(guān)措施，那么在大范圍的影響下人類也將難以保全自己，因而防治工作迫在眉睫。

另外，據(jù)資料顯示，城市總能耗中照明耗能可占全國(guó)總發(fā)電量的10%～12.9%，不適宜的亮度造成的光污染會(huì)直接導(dǎo)致能源浪費(fèi)，所以能源緊張也是推動(dòng)我們進(jìn)行光污染防治的一大原因。

4 夜景照明光污染的成因

夜景照明的目的是為了創(chuàng)造更加舒適、人性化的夜間環(huán)境，但是處理不當(dāng)，就無(wú)法阻止光污染的產(chǎn)生。

4.1 缺少統(tǒng)一、科學(xué)的夜景照明規(guī)劃

這是造成光污染的主要原因，在商業(yè)社會(huì)，不同利益團(tuán)體對(duì)人工照明有不同需求，建設(shè)者追求更宏大華麗的城市照明，這就可能犧牲公共利益(如城市的夜空)。商業(yè)照明中這種利益沖突尤為突出，往往呈現(xiàn)出求亮、求異的現(xiàn)象，致使夜景照明整體不協(xié)調(diào)。

4.2 建筑表面裝飾材料不當(dāng)

建筑表皮除了能為人類的居住場(chǎng)所提供保護(hù)，其所選材質(zhì)及構(gòu)造方式是否合理，還直接對(duì)室內(nèi)外聲源、光源、熱源等一切物理環(huán)境產(chǎn)生作用。1996年v，上海出現(xiàn)首起由于建筑物玻璃幕墻反射光所產(chǎn)生的光污染投訴案例，后來(lái)此類投訴在國(guó)內(nèi)接連不斷。建筑玻璃幕墻、金屬幕墻、磨光大理石等強(qiáng)烈反光的建筑表皮能產(chǎn)生白亮污染。例如，國(guó)家大劇院(圖9)的橢圓形外殼，是由鈦金屬板拼接而成，中間是玻璃幕墻，這些材料在燈光的映射下產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射光，對(duì)周圍環(huán)境有極大影響。

圖9 國(guó)家大劇院

4.3 室外燈具上射光量過(guò)大

為了減少城市夜空亮度。CIE 規(guī)定室外燈具的上射光通量不能大于總輸出光通量的25%。例如，出于安全和防護(hù)目的設(shè)置道路照明(圖10)，以保障城市交通的安全，但是大量高壓鈉燈在水平方向上產(chǎn)生相當(dāng)大的光量，造成的泄漏光是現(xiàn)階段夜間天空發(fā)亮的主要原因。

圖10 道路照明

4.4 照明方式不合理

使用泛光燈具作為建筑物的主要照明方式，成為建筑物外觀照明方面最普遍的問(wèn)題，通常使用幾組大功率照明設(shè)備為整座建筑提供總體的照明，不僅浪費(fèi)能源，也會(huì)產(chǎn)生溢散光。

4.5 缺乏專業(yè)的夜景照明設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和人員

建筑、規(guī)劃、景觀設(shè)計(jì)師多認(rèn)為照明是種輔助手段，他們只需要負(fù)責(zé)營(yíng)造白天的景觀，夜景交給照明公司解決。專門的照明工程從業(yè)人員又容易將照明設(shè)計(jì)與環(huán)境剝離，對(duì)建筑、規(guī)劃、景觀知識(shí)缺乏了解和重視，將照明定位在滿足基本使用功能的基礎(chǔ)上。而照明研究者，他們常夸大照明的功能，認(rèn)為照明就可以解決夜景中的所有問(wèn)題。由此可見(jiàn)，缺乏專業(yè)人員和機(jī)構(gòu)是夜景照明規(guī)劃不科學(xué)合理的又一原因。

4.6 成本、燈具、施工、審美等因素

夜景照明斥資巨大，實(shí)際建設(shè)中很多建設(shè)方對(duì)防光污染構(gòu)件能省則省。國(guó)內(nèi)的景觀照明產(chǎn)品多以仿制為主，出于價(jià)格的考慮會(huì)大面積使用這樣的低質(zhì)量設(shè)備。還有人認(rèn)為城市的繁榮程度與夜晚亮度成正比，人們?yōu)榱俗非竽承夥?，盲目地求亮、求異。這些都可能成為光污染的原因。

5 夜景照明光污染的防治

5.1 總體措施

5.1.1 健全光污染立法

我國(guó)光污染環(huán)境立法一直處于空白狀態(tài)，也沒(méi)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，應(yīng)該參照國(guó)際組織或者發(fā)達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，制定相應(yīng)的光污染防治體系。從污染源出發(fā)，區(qū)分光照目的，進(jìn)行分類管理;從環(huán)境出發(fā)，進(jìn)行光環(huán)境功能劃分，制定不同的光環(huán)境功能區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)。除了道路照明等公共設(shè)施需要保證整夜通明外，其他的室外照明都應(yīng)該限制其使用時(shí)間并按時(shí)關(guān)閉。對(duì)燈飾行業(yè)也要制定標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檎彰髟O(shè)施是控制光污染的源頭。制造光污染的機(jī)構(gòu)和企業(yè)要承擔(dān)相應(yīng)的懲罰，做到“誰(shuí)制造光污染，誰(shuí)承擔(dān)責(zé)任”。

5.1.2 加強(qiáng)監(jiān)管

要有效實(shí)施光污染防治工作，有關(guān)部門要建立一個(gè)良好的行政管理體系，建立相應(yīng)制度，制定監(jiān)管辦法，明確有關(guān)管理部門的職責(zé)。由于光污染防治涉及面廣，這就需要規(guī)劃、交通、環(huán)保等多個(gè)部門聯(lián)合執(zhí)法，以確保光污染相關(guān)法律法規(guī)及制度規(guī)范的執(zhí)行。

5.1.3 增強(qiáng)公民的光污染防治意識(shí)

職能部門要利用各種媒體對(duì)光污染進(jìn)行社會(huì)宣傳，使人們有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)，并做到自覺(jué)預(yù)防、躲避光污染，同時(shí)在媒體上曝光光污染案例，也要治理光污染。在學(xué)校課程中增設(shè)“光污染”內(nèi)容，有條件的大學(xué)開(kāi)展光污染的防治研究。

5.2 具體措施

5.2.1 選擇可見(jiàn)光透射比高的玻璃材料

調(diào)查表明，“熱反射鍍膜玻璃”的光反射比通常在40%以上，極易產(chǎn)生鏡面效果，是建筑光污染主要形成原因。為此，需要采用光透射比高的玻璃材質(zhì)，如LOW-E 玻璃(可以獲得80%以上的可見(jiàn)光，卻只產(chǎn)生11%的反射光)。

例如:重慶軌道交通大竹林車輛段綜合樓，是重慶市的綠色建筑示范工程，設(shè)計(jì)時(shí)為避免幕墻光污染，采用了雙層呼吸式玻璃幕墻和外掛石材幕墻相結(jié)合的做法。其中，雙層玻璃幕墻的外層為鋼化玻璃，內(nèi)層為低輻射LOW-E 玻璃，玻璃幕墻反射比均不大于0.3，能有效減少光污染的產(chǎn)生。不僅如此，對(duì)雙層玻璃幕墻中的空氣進(jìn)行有效控制，還能提高建筑的保溫和隔熱性能。

5.2.2 采用合理的照明方式

泛光照明并非所有建筑的首選，根據(jù)建筑之間的主從、對(duì)比關(guān)系，可以改變建筑立面的照明方式，在需要重點(diǎn)突出的部位采用重點(diǎn)照明，或?qū)⒂械姆汗庹彰鞲臑楦庸?jié)能經(jīng)濟(jì)的內(nèi)透光照明，尤其是玻璃立面的建筑。采取更加合理的照明組合，能節(jié)約能耗，還能減少投射到夜空中的光線，使建筑的夜間表現(xiàn)更有張力，一舉多得。

5.2.3 在道路照明中使用截光型燈具

截光型燈具是嚴(yán)格水平光線，限制了光的橫向擴(kuò)散，所以道路周圍地區(qū)比較暗，幾乎沒(méi)有眩光，有效減少眩光對(duì)道路上行人和駕駛員的干擾，同時(shí)可獲得較高的路面亮度和亮度均勻度。因此，使用截光型燈具能減少光污染。

5.2.4 提高設(shè)計(jì)水平和施工質(zhì)量

夜景照明中常用的泛光照明，可改變其傳統(tǒng)的投射方式，采用由上往下投光的做法，光線不會(huì)直接進(jìn)入夜空，同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)要算好投射角度，施工時(shí)也要與設(shè)計(jì)保持一致，盡量避免溢散光。

6 小 結(jié)

光污染問(wèn)題雖然提出較早，但是法律上依舊是空缺，急需建立相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行約束，加之它對(duì)人們的影響日益加劇，所以我們必須加強(qiáng)對(duì)它的研究和控制。只有將光污染的防治主動(dòng)權(quán)掌握在手，人們才有可能重新獲得一個(gè)健康的夜間環(huán)境，使經(jīng)濟(jì)發(fā)展與夜景照明和諧共存，達(dá)成可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

［1］劉潔，彭曉春，鐘齊佳，房巧麗.關(guān)于城市光污染控制管理對(duì)策探討［J］.環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2012(4):64～68

［2］王建國(guó)，王曉燕.城市光污染的類型和預(yù)防治理價(jià)值分析［J］.城市問(wèn)題，2008(10):68～70

［3］錢衛(wèi)萍，劉大義.光污染環(huán)境防治探討［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2006(1):100～101

［4］周倜.城市夜景照明光污染問(wèn)題及設(shè)計(jì)對(duì)策［D］.華中科技大學(xué)，2004

［5］肖輝乾，張紹綱.夜景照明的術(shù)語(yǔ)和定義［J］.照明工程學(xué)報(bào)，2004(4):55～59

［6］孫成軍.商業(yè)建筑夜景照明研究［J］.燈與照明，2006(3):26～30

［7］王東，羅啟秀，孔令豐，黃恒.光污染防治立法的研究及探討［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2011(2):36～40

［8］王東，郭鍵鋒.關(guān)于建立我國(guó)光污染防治體系的思考與建議［J］.中國(guó)環(huán)境管理，2012(5):31～34

［9］王愛(ài)英，時(shí)剛.城市夜景照明中的光污染［J］.城市規(guī)劃，2003(4):95～96+99

［10］何旻昊.城市光污染現(xiàn)狀與防治對(duì)策案例研究［J］.環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2008(4):41～44

［11］李岷艤，曲興華，耿欣，劉硯華，張守斌.光環(huán)境污染監(jiān)測(cè)分類與控制值探索［J］.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2013(2):51～54

［12］倪孟麟，張英林，張瑩，胡夢(mèng)瑩.節(jié)約能源減少光污染保護(hù)環(huán)境與城市夜晚室外照明建設(shè)的統(tǒng)一［C］.中國(guó)照明學(xué)會(huì)(China Illuminating Engineering Society)、臺(tái)灣區(qū)照明燈具輸出業(yè)同業(yè)公會(huì).海峽兩岸第十八屆照明科技與營(yíng)銷研討會(huì)專題報(bào)告暨論文集.中國(guó)照明學(xué)會(huì)、臺(tái)灣區(qū)照明燈具輸出業(yè)同業(yè)公會(huì)，2011