城市夜景照明中的光污染及其防治

龔曲藝，翁 季

(重慶大學 建筑城規學院;山地城鎮建設與新技術教育部重點實驗室，重慶 400045)

0 引言

發光體發出全色光譜的光，光譜成分中沒有紫外光和紅外光，光的色溫貼近自然光，燈光為無頻閃光時，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，這樣會擾亂人體正常節律。不僅如此，日益嚴重的光污染問題正是夜景照明的“產物”，任其發展，必將對人類和城市健康構成更大威脅，在針對光污染問題進行相關研究后，筆者對各類光污染進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30年v代，國際天文學會最早提出夜景照明光污染問題，但是多年來尚未得到學術界公認的有關光污染的定義。在不斷加快的城市化建設進程中，玻璃幕墻、夜間戶外照明和商業照明等早已成了城市的元素，而這些照明及幕墻反射會產生一系列眩光。過量或不適當的光輻射對人類生活和生產環境所造成的不良影響統稱為“光污染”。

1.2 光污染的分類

1.2.1 國際上的分法

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，對照射在它們之上的光線進行反射、投射，產生眩目的光，這種光會對人眼和視力造成一定的損害。

(2)人工白晝(圖2)。夜幕來臨時，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。人們及動植物的生物鐘都會受到影響和破壞，增加人們患病幾率，甚至導致生物的變異和滅絕。

(3)彩光污染(圖3)。酒吧、舞廳等場所安裝的黑光燈、旋轉燈、熒光燈、彩色光源等，共同構成了彩光污染，所產生的光污染是對人體危害最大的一種。特別是黑光燈，其產生的紫外線強度超過了太陽光中的紫外線強度，長期受照射會誘發白內障等疾病，嚴重的導致癌變。

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，也可以根據照明中的燈光污染類型來劃分光污染。

(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，使天空發亮。

圖4 天空發亮

(2)光侵擾。燈光的投射超出本來應該照亮的范圍，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用的光。

2 夜景照明光污染現狀

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

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夜景照明的目的:(1)工作或娛樂目的——讓人們看到必要的細節，以便人們可以在晚上進行工作或休閑活動，如貨場、體育領域;(2)安全或防護目的——點亮區域以提高人們或財產的安全和防護，如道路照明、人行通道和周邊照明;(3)舒適性要求——點亮建筑或歷史重要性的標志物，或者點亮公園或花園;(4)廣告或顯示目的——為了推銷產品或服務，如廣告牌照明或通過照明強調商業場所。

人們對城市夜景有巨大需求，才促成了城市燈火通明這一現象，甚至有人認為城市的繁榮程度與夜晚亮度成正比。目前我國還沒有具體的規范來約束夜景照明，造成了夜景照明中競相比“亮”的現狀，尤其是商業照明中，廣告越來越多，越來越亮，建筑相互之間也忽略彼此的主從關系，如此無序地照明，結果就是加重城市夜間環境的光污染。

城市夜景照明光污染表現為:(1)光線過量照射，建(構)筑表面過亮。大功率投光泛光燈的使用，往往使建筑表面照度過高，在照亮建筑的同時，也將大量的光投射天空，造成能源的浪費;(2)高反射材料帶來的反射光。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，行人不僅無法直視，還會盡量避開;(4)燈具選擇不當。比如景觀照明中的不舒適眩光就是因為燈具選擇不合理造成的(圖6);(5)照明方式不當。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，從節約能源、減輕光污染的角度出發，可以對一些建筑的大功率投光照明設備進行替換，比如采用內透光照明(圖8);(6)彩色光應用不當。光色搭配上沒充分考慮建筑功能、建筑表面顏色、周邊建筑和環境的情況。

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，并且接受光照過多也會影響人體某些激素分泌，從而導致各種疾病。只有做好防治措施，才能讓人們生活更加健康，減少患病風險。

夜間光照導致晝夜難分，影響動植物的生物鐘，甚至導致某些物種的減少和滅絕，破壞生態平衡，如果不采取相關措施，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，據資料顯示，城市總能耗中照明耗能可占全國總發電量的10%～12.9%，不適宜的亮度造成的光污染會直接導致能源浪費，所以能源緊張也是推動我們進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造更加舒適、人性化的夜間環境，但是處理不當，就無法阻止光污染的產生。

4.1 缺少統一、科學的夜景照明規劃

這是造成光污染的主要原因，在商業社會，不同利益團體對人工照明有不同需求，建設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)。商業照明中這種利益沖突尤為突出，往往呈現出求亮、求異的現象，致使夜景照明整體不協調。

4.2 建筑表面裝飾材料不當

建筑表皮除了能為人類的居住場所提供保護，其所選材質及構造方式是否合理，還直接對室內外聲源、光源、熱源等一切物理環境產生作用。1996年v，上海出現首起由于建筑物玻璃幕墻反射光所產生的光污染投訴案例，后來此類投訴在國內接連不斷。建筑玻璃幕墻、金屬幕墻、磨光大理石等強烈反光的建筑表皮能產生白亮污染。例如，國家大劇院(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生強烈的反射光，對周圍環境有極大影響。

圖9 國家大劇院

4.3 室外燈具上射光量過大

為了減少城市夜空亮度。CIE 規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，出于安全和防護目的設置道路照明(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生相當大的光量，造成的泄漏光是現階段夜間天空發亮的主要原因。

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題，通常使用幾組大功率照明設備為整座建筑提供總體的照明，不僅浪費能源，也會產生溢散光。

4.5 缺乏專業的夜景照明設計機構和人員

建筑、規劃、景觀設計師多認為照明是種輔助手段，他們只需要負責營造白天的景觀，夜景交給照明公司解決。專門的照明工程從業人員又容易將照明設計與環境剝離，對建筑、規劃、景觀知識缺乏了解和重視，將照明定位在滿足基本使用功能的基礎上。而照明研究者，他們常夸大照明的功能，認為照明就可以解決夜景中的所有問題。由此可見，缺乏專業人員和機構是夜景照明規劃不科學合理的又一原因。

4.6 成本、燈具、施工、審美等因素

夜景照明斥資巨大，實際建設中很多建設方對防光污染構件能省則省。國內的景觀照明產品多以仿制為主，出于價格的考慮會大面積使用這樣的低質量設備。還有人認為城市的繁榮程度與夜晚亮度成正比，人們為了追求某些氣氛，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

我國光污染環境立法一直處于空白狀態，也沒有相關的標準和規范，應該參照國際組織或者發達國家的標準和規范，制定相應的光污染防治體系。從污染源出發，區分光照目的，進行分類管理;從環境出發，進行光環境功能劃分，制定不同的光環境功能區域標準。除了道路照明等公共設施需要保證整夜通明外，其他的室外照明都應該限制其使用時間并按時關閉。對燈飾行業也要制定標準，因為照明設施是控制光污染的源頭。制造光污染的機構和企業要承擔相應的懲罰，做到“誰制造光污染，誰承擔責任”。

5.1.2 加強監管

要有效實施光污染防治工作，有關部門要建立一個良好的行政管理體系，建立相應制度，制定監管辦法，明確有關管理部門的職責。由于光污染防治涉及面廣，這就需要規劃、交通、環保等多個部門聯合執法，以確保光污染相關法律法規及制度規范的執行。

5.1.3 增強公民的光污染防治意識

職能部門要利用各種媒體對光污染進行社會宣傳，使人們有一個深刻的認識，并做到自覺預防、躲避光污染，同時在媒體上曝光光污染案例，也要治理光污染。在學校課程中增設“光污染”內容，有條件的大學開展光污染的防治研究。

5.2 具體措施

5.2.1 選擇可見光透射比高的玻璃材料

調查表明，“熱反射鍍膜玻璃”的光反射比通常在40%以上，極易產生鏡面效果，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，如LOW-E 玻璃(可以獲得80%以上的可見光，卻只產生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，設計時為避免幕墻光污染，采用了雙層呼吸式玻璃幕墻和外掛石材幕墻相結合的做法。其中，雙層玻璃幕墻的外層為鋼化玻璃，內層為低輻射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生。不僅如此，對雙層玻璃幕墻中的空氣進行有效控制，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，根據建筑之間的主從、對比關系，可以改變建筑立面的照明方式，在需要重點突出的部位采用重點照明，或將有的泛光照明改為更加節能經濟的內透光照明，尤其是玻璃立面的建筑。采取更加合理的照明組合，能節約能耗，還能減少投射到夜空中的光線，使建筑的夜間表現更有張力，一舉多得。

5.2.3 在道路照明中使用截光型燈具

截光型燈具是嚴格水平光線，限制了光的橫向擴散，所以道路周圍地區比較暗，幾乎沒有眩光，有效減少眩光對道路上行人和駕駛員的干擾，同時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 提高設計水平和施工質量

夜景照明中常用的泛光照明，可改變其傳統的投射方式，采用由上往下投光的做法，光線不會直接進入夜空，同時在設計時要算好投射角度，施工時也要與設計保持一致，盡量避免溢散光。

6 小 結

光污染問題雖然提出較早，但是法律上依舊是空缺，急需建立相應標準規范進行約束，加之它對人們的影響日益加劇，所以我們必須加強對它的研究和控制。只有將光污染的防治主動權掌握在手，人們才有可能重新獲得一個健康的夜間環境，使經濟發展與夜景照明和諧共存，達成可持續發展的目標。

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