光污染的危害、动向与防治方略
　　摘 要：本文简要地阐述了城市夜景照明光污染的危害、动向与防治方略。全文由以下三部分与二个附录组成：1、通过案例与事实看危害；2、从国际光污染大会看当前光污染的动向；3、从四个方面简述了防治方略。最后以附录形式介绍了光污染的定义和国际光污染大会论文目录。
　　关键词：光污染 动向 危害防治
　　通过案例，用事实揭示光污染的危害 调查表明，城市夜间室外照明光污染(定义详见附录1)的危害主要有图1所示的五个方面，现通过笔者收集的十大案例看它的危害的严重性，目的是引起人们，特别那些误认为夜景照明越亮越好的人的注意和重视，以求在我国城市夜景照明建设的同时，将光污染降至最低限度。IAU50国际天文学会50控制光污染工作组主席，智利著名的控制光污染专家Malcolm．G．Smith在国际光污染大会的邀请报告中也强调指出，在光污染成为问题之前，通过实例，用事实揭示光污染的危害，提醒世人关注光污染现象是十分必要的。
　　案例1，室外强光使望京小区深受蝗灾之苦
　　今年7月14日夜晚十时许，北京望京小区出现大量蝗虫，行人不敢外出，周围树叶被蝗虫吃了不少，汽车驶过压得地上蝗虫嘎巴嘎巴直响，孩子们被吓得直哭。可是出了小区就见不到蝗虫的踪影，据记者分析，是因为小区夜间的灯光太亮，把附近郊区的蝗虫都吸引来了。笔者见报后，立即去现场调查，除建筑泛光照明过亮之外，室外大型灯光广告的光污染是吸蝗的一个重要原因。对比之下，在北京近郊其他地区，如海淀区的上地，东城区的东直门地区和石景山的玉泉营路等地虽然也发现有蝗虫活动，但数量不多，危害也较小，原因是这几个地方的室外灯光的光污染相对而言比较小一点。
　　案例2，打乱人的生理节律，危害人体健康
　　夜间室外照明，特别是建筑物的夜景照明产生的干扰光，有的直射到人的眼睛造成眩光，有的通过窗户照射到室内，把房间照得很亮，影响人的正常工作、生活和休息，打乱人的生物钟的节律，危害人体健康。1984年德国在调查人们对晚上照明环境的反应时发现，当朝向人脸面上的照度达1lx时，对房间内的明亮程度和感到对健康有影响，持"强烈"或"中等"意见的人数增加很快；另外澳大利亚和德国的研究认为，若方向性的光强大于几百cd时，就会感到太亮。
　　这方面的案例主要出现在居民楼、公寓和宾馆饭店等建筑的夜间景观照明。如德国巴伐利亚市通过对200位市民的调查，其中有三分之一的人抱怨晚间睡眠受到室外灯光特别是过亮的霓虹灯的干扰，有五分之二的人反映不能入睡，而且感到头昏、眼花、耳鸣、咳嗽乃至引起哮喘。
　　又如1997年在我国的石家庄市出现了光污染投诉案的报导，居民深受周围夜间灯光的干扰，无法休息入睡而上诉法院。由于当时我国没有光污染标准和法规，以致此案难以了结。还有21届大学生运动会时，北京安贞桥下路边的一居民楼的窗户上的照度达到13-141x；另外北京安定小区一区13楼和小黄庄路西口路北居民楼的房间被对面办公楼的投光照明的反射光照得很亮(据笔者实测，窗面平均照度为11k)：严重影响居民的正常活动和休息，引起住户的强烈不满。
　　研究表明，夜晚强烈的灯光照射会扰乱人的正常激素的形成而影响人的健康，增加某些癌症的发病危险，甚至有人称之为"仅次吸烟的又一致癌根源"。必须引起我们的高度重视。
　　案例3，干扰驾驶人员视觉作业，危及交通安全
　　对陆地交通的影响，主要是指室外夜间照明产生的干扰光，特别是眩光对汽车或火车的司机的视觉作业造成不良的影响，降低司售人员的工作效率，甚至引发交通事故；对旅客的正常的视觉活动，如走路，识辩路标、路障及周围环境状况等也造成影响；此外就是影响为交通运输作业提供视觉信息的信号灯、灯塔和灯光标志等的正常工作，降低其工作效能。虽然随着电子技术的发展，在车辆上安装了不少先进的视觉信息的采集设备，而大量的信息还是靠人眼观察，因此，排除侵犯光对交通信息源的影响，成为解决光污染对陆地交通影响的重点。
　　对海上交通的影响，主要表现为干扰海上航行人员对航标或灯塔的光信号的识别。严重时，将航标灯周围的港湾设施灯光，桥梁灯光，建筑物灯光或海岸线上的景观照明灯光误认为航标信号灯。为此日本景观照明指南指出：设计海上航标灯周围的景观照明时，以海上安全厅为主，设计人员事先应与相关省厅充分协商协调，或通过实验，确认航标灯信号的识别是否有影响，并采取措施，作到双方互不影响，确保海上或水路交通安全。
　　案例4，灯光干扰，险些误降，令人后怕
　　机场照明系统十分复杂和严格，特别是飞机降落时，驾驶员按规定的下降角度飞进机场跑道。这时往往会看到周围的灯光，并有可能受路灯、障碍灯、广告灯和其他灯光的影响，在心理或生理上产生高度的紧张感，以至干扰驾驶员正常工作而产生误操作。
　　1990年，我国北方航空公司一架波音737飞机在降落时，一是由于当时能见度较低，二是飞行驾驶员由于机场周围动态灯光的干扰而险些误降。因此对机场附近的灯光，特别是高速公路的灯光的光污染的限制十分严格，比如美国航空管理局规定公路灯光的颜色和机场跑道灯光的颜色不一样，以免误降。在美国迈阿密机场就要求飞机驾驶员十分注意，避免飞机误降在靠近机场的高速公路上。
　　案例5，光污染严重危害动植物的正常生长
　　1．对动物的影响
　　研究表明，除极少数在夜间活动的动物外，大多数动物在晚上安静不动，不喜欢强光照射。可是夜间室外照明产生的天空光、溢散光、干扰光和反射光往往把动物生活和休息环境照得很亮，打乱了动物昼夜生活的生物钟的节律，使之不能人睡和休息。对野生动物和鱼类动物，除了可见光影响外，照明器具发射出辐射能量对动物生活和成长也有影响。 例如，动物吸收照明辐射能量后，不仅引起温度变化，而且动物细胞的电场和生理也会发生变化。当金鱼放人磁场中，磁场强度越强，鱼就越不想吃鱼饵。
　　又如夜间照明对害虫的影响。由于昆虫的向光性，室外夜间灯光可吸引大量的昆虫，特别是产卵期，大量昆虫集中在照明区域，虫卵很快就会变成幼虫和成虫，进而引起虫害，详见案例之一。
　　对益虫和鸟类说，值得注意的是，夜间过亮的室外照明，是会使不少的益虫和益鸟直接扑向灯光而丧命，比如德国法兰克福游乐场的霓虹灯每晚要烤死数万只有益昆虫。如果一个城市，特别是不夜城，拥有数万甚至数十万只或组室外照明灯，长此下去，该地区生态平衡必将受到严重破坏。美国杜森市夏夜蚊虫多的原因之一是和该市上千组霓虹灯"杀害"了无数食蚊虫的益鸟和益虫有关。
2．对植物的影响
　　夜间室外灯光对植物的影响，主要有以下三个方面：
　　(1)破坏了植物生物钟的节律 植物和其他生物一样，日长夜息，具有明显的生长周期性，具体表现是植物按体内生物钟的节律活动，如果夜间室外灯光照射植物，就会破坏植物体内生物钟的节律，有碍其正常生长，特别是夜里长时间，高辐射能量作用植物，就会使植物的叶或茎变色，甚至枯死。
　　(2)对植物花芽形成的影响 光对植物的影响，除光合作用外，还有植物的光周性、屈光性、趋光性和分光灵敏性等。不仅对植物外观有影响，而且花芽的形成，叶子的发育都密切相关。人们把植物接受光的时间，称作日长条件。如果日长比某一时间长时，这样形成花芽的植物称长日植物，如春天开花的金盏花、樱花和波菜花；日长比某一时间短的植物称短，日植物，如秋天开花的菊花、天丽花、大波斯菊等；还有一种与日长无关的所谓中性植物；而蔬菜和花卉则与日长条件关系密切。如果长时间、大剂量的夜间灯光照射，就会导致植物花芽的过早形成。
　　(3)对植物休眠和冬芽形成的影响
　　树林在夜间受强光照射，使休眠受到干扰，引起落叶形态的失常和冬芽的形成。树木休眠和冬芽的形成，除灯光的作用外，气温、营养、大气污染及管理等都有关系。易受灯光影响的树种有枫树、四照花、垂柳，特别是橙皮、针枞对光的影响最敏感，夜间不能有灯光照射。 桃花按不同叶龄，对灯光的灵敏度也不一样，受到强光照射的部位，跟其他部位的叶和花明显不同。由于光的照射，梧桐树、刺槐的叶子的密度将逐渐减少，留下的叶片也会慢慢枯死。对光叶榉树、银杏树来讲，受光照射的影响很小，落叶主要受温度影响，而不是光照的结果。
　　案例6，玻璃幕墙的反光和透射造成的光污染
　　玻璃幕墙的有害光反射或透射形成的光污染主要表现有两个方面。表现之一是，从底层到楼顶部都采用大面积玻璃装饰的建筑，当太阳升起或开启泛光灯，并照射到该建筑物的幕墙上，便形成了一个很强的二次光源，强烈的反射光不仅会给周围环境和人造成不利影响，临街的玻璃幕墙会影响车辆和行人的正常通行，有的甚至会在瞬间干扰司机的视线，引起交通事故。因此近年来有关部门不断接到各界人士的反映，要求限制玻璃幕墙的使用，对地处城市道路两侧及居民区、学校附近的玻璃幕墙建筑进行限制。媒体报导，上海东方明珠玻璃幕墙的反射眩光影响周围居民正常休息就是一例。
　　表现之二是强烈的泛光照明的光线透过玻璃幕墙把房间照得很亮而影响人们的正常工作、学习和休息。这方面的案例主要发生在宾馆饭店和写字楼的玻璃幕墙上。这方面的例子各城市都有，而且数量还不少，必须加以重视。
　　案例7，光污染使见到的星星越来越少了
　　据天文学统计，在夜晚天空不受污染的情况下，天空中可看到的星光度接近7等(写作7m)， 大约7000个；在山区的农村，有稍微的光污染，夜晚可看到的星光度接近6等(写作6m)，大约有2400个；在城市的远郊区，有光污染，但还不很严重，夜晚可看到的星光度接近5等(写作5m)，大约有800个；在城市近郊，光污染严重，可看到的星光度接近4等(写作4m)，大约250个；在中小城市的市内，光污染已很严重，夜晚可看到的星光度接近3等(写作3m)，约50个；在大城市的市内，光污染特别严重，只可能看到2等(写作2m)的星星，总共只有约20～30个[注：星等是天文学专用的光度等级量，星等的光度每减少l等(1m)，其光度增加2．512倍。]。控制光污染，还人们星光璨灿的美丽夜空!
　　例8，天空发亮，天文望远镜严重贬值
　　当天空亮度提高l0倍，幽美的夜空在人们的视野中会失去大量的星星，对天文工作来说，更严重的是天文望远镜贬值。例如一台价值五亿元的四米口径的大型望远镜的使用价值变成只等于原来天空亮度背景下的价值为2千万元的1米多口径的小型望远镜。现在不少大城市的夜空亮度已远远不止10倍于自然天空亮度，如北京、天津和上海市中心的夜天空亮度已比自然夜空亮度高出上百倍。这样为躲避照明对夜间天空的污染和干扰，已使全国乃至全世界的天文观测工作要付出多么巨大的代价! 案例9，光污染使不少天文台被迫搬家 早期兴建的天文台，由于当时未受光污染的影响，为了便于工作和生活，大多数选址在较风景秀美、人口密集和交通方便的地方。后来随着夜间室外照明的发展，天文台周围的夜空亮度的迅速提高，迫使不少天文台无法工作，被迫向偏远的地区转移。
　　在国外，如日本东京天文台，1 878年建在东京市中心，本世纪20年代被迫搬迁到郊区的Mita．ka，到1955年由于Mitaka的光污染，只好第二次搬迁，到1973年新址的光污染而迫使天文台第三次搬迁。到上世纪90年代，天文台决定在日本本土之外(在夏威夷的基钠莫亚)建8米口径的天文望远镜。
　　又如近代天文事业发达的欧美国家也逃不脱光污染之危害。据考察，美国的加利福尼亚和亚利桑那洲，加拿大的多伦多和安大略省，不少天文台先后多次迁址，损失巨大!最后不得不在远离本国的异国他乡去建天文观测站，如英国到澳大利亚的新南威尔士，法国到美国的夏威夷莫纳基亚，还有西欧的西班牙和葡萄牙等四国联合到远离万里的南美的智利的拉西亚建立天文观测站，原因是这些地区的夜空保护较好，基本上未受光污染。
　　我国天文台站也遭受着光污染之害，为了躲避光污染曾花费大量人力、财力，选择新的台址以发挥天文设备的观测效力。
　　案例10，光污染对城市环境和气候的影响
　　1．对城市环境的影响
　　据统计，全球每年照明耗电约2万亿度，生产这些电力要排放十几亿吨的CO2和一千多万吨SO2；我国照明耗电按总发电量的l0～12％计算，2001年照明耗电达1433．25～1719．9亿度。目前我国电力生产，2／3为火力发电。火力发电，3／4是使用燃煤。按每生产1度电产生的污染物CO2为1100克，SO2为9克计算，每年要排放7～9千万吨CO2和60～70万吨SO2。
　　研究表明，地球环境变暖因素的50％是由CO2造成的，而大约80％的CO2来自化工燃料的燃烧。当今世界，不少城市的夜景照明，特别是那些"不夜城"的夜景照明真是把光象泼水一样洒在建筑物的墙上，或地面上，或树木上等等。从今年3月智利国际光污染会议的文件获悉，美国室外照明每年射向天空的光线的价值超过十亿美元，日本室外照明每年无意射向天空的光线的价值大约为两亿美元。笔者调查过的部分照明实例每平方米的立面的耗电超过20W的工程为数不少，而且照明的部分光线直接射向天空(估计约占总量的l／3)。不仅造成能源消耗巨大，浪费惊人!全球光污染也日趋严重!详见图2。因此，城市照明的光污染不仅破坏了优美的夜空；也浪费了大量的电力资源，发电产生的CO2和NO2等废弃物对城市环境造成严重的污染。
　　2．对城市气候的影响
　　上世纪末，城市气候发生的异常现象，如市内气温通常比郊区要高几度。这除了大量地面用混凝土或沥青混凝土复盖，楼群密集，大量空调的使用外，就是照明设备排放的热量助长了城市的温升。研究自然大气中的空气运动发现，一种是在水平方向高度l km以上的自由大气，另一种是在垂直方向，高度在5km以上的自由大气。在不同垂直高度上，最大上升气流的速度是变化的，两者的关系在地面附近也存在微弱的上升气流。当大量室外照明开放时，在客观上是提高了地面气流的上升速度。各种热源对气流加热，并和大气中的CO2结合，随之上升到空中，形成气云和"温室效应"，最后导致城市气候异常情况的发生。
　　防治方略
　　总体方略：以防为主，防治结合，在开始规划和建设城市夜景照明时就应考虑防止光污染问题，从源头防治光污染，实现建设夜景，保护夜空双达标的要求。
　　1．大力宣传夜景照明产生光污染的危害，提高人们防治光污染的意识，引起有关领导和工作人员的重视。对那些正在计划建设夜景照明的城市务必在计划时就考虑防止光污染问题，做到未雨绸缪，防患于未然；对已产生光污染的城市，应立即采取措施，把光污染消除在萌芽状态。
　　2．组织力量对我国有夜景照明城市的光污染问题进行调查和测量，摸清我国光污染状况和总结该地区防治光污染的措施、办法、经验和教训。
　　(1)调研内容
　　①通过调研和实际测量，摸清我国若干典型区域的光污染情况，特别是夜天光亮度的现状，并积累资料以判明夜空光增加的进程和治理方略。
　　②准确把握和控制我国光污染进程，提出有效防治光污染的方略措施，包括照明规划与设计，照明控制，室外照明灯具的改进，光辐射应用领域照射防护设施的改良，照明及光辐射利用上各有关法律的建立，建立防治光污染的网站，开展防治光污染的科普教育等。
　　(2)研究方法
　　①组织各有关专业的专家和专业人员参加此项工作，这些专业大致包括：照明规划与设计，城市环境学科，天文学，光辐射计量，光化学，光生物学，心理学，医疗及保障科学等。
　　②借助我国照明学会、环境学会和天文学会等与国际照明委员会以及其他有关的国际学术团体如国际天文学会50工作组(IAU50)，国际暗天空协会(IDA)及智利的光污染研究机构等联系渠道，加强国际合作和交流，充分利用国际上已有的成熟研究成果，并开展自己必要的选题研究。
　　③由于光污染的相关专业部门人员分散，必须将统一规划的研究子课题按专业特长落实到单位和人员。各子课题的研究工作状况置于业务主管部门和专家小组的监督之下。
　　3．尽快着手制订我国防治光污染的标准和规范，同时建议在国家或地区性环境保护法规中增加防治光污染内容。目前在我国没有这方面的标准和规范的情况下，建议参照国际照明委员会(CIE)和发达国家有关规定和标准来防治光的污染。同时，强调城市夜景照明要严格按照照明标准设计，改变认为夜景照明越亮越好的错误看法。设计时，合理选择光源，灯具和布灯方案，尽量使用光束发散角小的灯具，并在灯具上采取加遮光罩或隔片的措施，将防止光污染的规定、措施和技术指标落实到工程上，严格限制光污染的产生。
　　4．建立和健全监管机制，认真做好防治光污染监督与管理工作。为此，有关城建、环保和夜景照明建设管理部门要建立相应制度，制订相应的管理和监控办法，做好夜景工程的光污染审查、鉴定和验收工作，使建设夜景，保护夜空双达标落到实处。