光是如何污染环境的?

光污染是指各种光源对周围环境和人的损害。那么什么条件或物质会产生光污染呢?比如人们日常生活中熟悉的霓虹灯,汽车的远光灯,焊接时的焊接弧光灯,一些建筑中的铝合金板等其他建筑材料,都不是产生光污染的光源,但有时会产生有害的光反射。

国际上把光污染分为三类:人工日光污染、有色光污染和白光污染。

一、光污染的类型

1.人造日光

夜幕降临后,商场、酒店里的广告灯、霓虹灯、瀑布灯光彩夺目,让人感觉夜晚如同白昼,这就是所谓的人造日光。由于强烈的光线反射,附近的房间会亮如白昼。在这样的“不夜城”,晚上很难入睡,打乱了人体正常的“生物钟”。人工日光也会伤害鸟类和昆虫,因为强光会破坏昆虫在夜间的正常繁殖,破坏生态平衡。

动物保护者、天文学家和许多城市居民反对这种人工日光,因为它浪费电力,并造成一种光污染。动物保护者称,刺眼的光源是杀死鸟类和昆虫的罪魁祸首。因为强光会,比如说,在一个半小时内在装饰着中国灯笼的华盛顿纪念碑下发现500多只鸟的遗骸。

另一个例子是位于英国皇宫乐器街的巨型广告牌。晚上灯火通明,在黑暗中发出一束类似激光的光,附近经常有飞机出没。强光是否会影响飞行员视线,颇令人担忧。邻近的居民,如建伟花园和宝石之家的居民也抱怨说,广告牌的强光反映了他们的感激之情,使他们的家看起来像白天,辗转反侧后难以入睡,导致情绪低落,影响了他们的正常日常生活。

现代而复杂的城市的一个重要标志是,夜幕降临后,喧闹的不夜城的酒店和商场里的广告牌和霓虹灯耀眼夺目,白炽灯如白昼般闪亮。这种刺眼的光线对人的视觉造成的污染,影响了人的身心健康。

当人们步入繁华的城市街道时,常常会反射出耀眼的白光,许多大型商场都用白色的镜子或铝合金作为装饰。更有甚者,有些商场从头到尾都使用大镜面玻璃,几乎处于一个镜面世界,让人分不清前后。

据测量,白漆表面的反射系数为69 ~ 80%;镜面玻璃的反射系数为82 ~ 88%,比绿草、森林、黑暗或粗糙的砖石大10倍左右,大大超过人的生理适应范围,成为污染源,危害人体健康。一些发达国家的白光污染已经开始制定相应的法律加以限制和制止,并引起了人们的关注。在设计和施工部门,禁止用反光大的材料装饰高层建筑和商场的外立面,也禁止用大镜子装饰室内。

根据巴伐利亚州环境问题和州发展规划局的调查,在238名受访者中,2/3的人认为人工日光影响健康,84%的人报告影响夜间睡眠。为此,人们不得不封住卧室的窗户,或者安装深色窗帘。这种没日没夜的生活环境会对人的心理造成伤害。

虽然人们发现强光已经成为除噪音、废气、废水之外的另一个污染源,投诉也很多,但至今没有引起有关部门和人们的重视。

2.彩色光污染

现代歌舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转灯、荧光灯、闪光色光源构成了色光污染。据测量,黑光可产生波长为250~300 nm的紫外线,远高于日光中的紫外线。如果人长期接触,会诱发鼻出血、牙齿脱落、白内障,甚至白血病等癌变。彩色光源刺眼,不仅对眼睛不好,还会干扰大脑中枢神经系统,使人感到头晕目眩,引起恶心呕吐、眼力减退、注意力不集中、性欲低下等症状。

英国剑桥大学研究人员的实验证明,五颜六色的霓虹灯和耀眼的强光波会导致生物体内大量细胞发生遗传变性,使异常细胞增多,扰乱机体的自然平衡,引起头晕、易怒、失眠等“光损伤综合征”。

据相关卫生部门对数十家歌舞厅的激光设备的调查测量,大部分歌舞厅的激光辐射压力已经超过限值。这种高密度的热光束通过眼睛的晶状体后集中在视网膜上,焦温可高达70摄氏度,对眼睛和脑神经的伤害非常大。

3.白光污染

在阳光强烈的季节,城市里的很多建筑,比如琉璃瓦墙、抛光大理石、铝合金幕墙、玻璃幕墙、各种油漆,反射光,刺眼,刺眼,这就是白色污染。据福田医院的医生介绍,长期在白光污染的环境中工作和生活的人,视网膜和虹膜都会受到不同程度的损伤,视力会急剧下降。白内障的发病率高达45%,还会使人头晕、心烦,甚至引起失眠、食欲不振、情绪低落、身体虚弱等类似神经衰退的症状。夏季,玻璃幕墙强烈的反射光进入附近的居民楼,使室内温度升高,影响正常生活。有些玻璃幕墙是半圆形的,反射光的汇聚容易引起火灾。司机在烈日下开车,会突然受到玻璃幕墙反射光的袭击,眼睛受到强烈刺激,容易发生车祸。

人体首当其冲受到光污染。瞬间的强光照射会使人暂时失明,普通的光污染也会对人眼的角膜和虹膜造成损伤,抑制视网膜感光细胞的功能,从而引起视疲劳和视力下降。

二、我们的调查——光污染来源及其危害的调查

光污染是由光污染来源引起的。通过调查,我们发现污染源及其造成的危害主要包括:

1.电脑屏幕造成的光污染及其危害

在人类文明之前,照亮世界的是“光”。在工业革命前期,光被称为“存在之光”,在第二次工业革命后期,它被称为“发展之光”,在21世纪,它成为“信息之光”。“光”是生命之源。人们一直在不懈地探索光。随着时间的推移,人们让光更有效地为自己服务。20世纪70年代,计算机开始在全世界普及。20世纪90年代,电脑进入中国市场。从此,大量的办公室文案工作从工作台转移到了夜光屏幕上。办公方式从单一的在水平面的纸上读写,转变为在垂直面的电脑屏幕上。

电脑上班族每天用眼睛来回扫描文件、键盘和屏幕超过一万次。工作方式彻底改变,“电脑眼”的发病率也与日俱增。我们参观了福田区的几家印刷厂。正常工作环境下,屏幕上的反光点多达四个。70%的受访员工抱怨眼睛疼痛、疲劳和脑肿胀。这些情况与传统的照明方法和灯具直接相关。传统的照明方式和灯具是视觉环境的干扰和影响,对视觉器官造成损害,而视觉神经直接作用于大脑,导致头晕、疲劳、对工作产生厌倦,甚至烦躁不安。

2.“噪声光”引起的光污染及其危害

所谓“噪声光”,顾名思义,就是干扰人们正常的生活、工作和学习活动,使人感到厌烦和愤怒,进而对人的身心健康产生不良影响甚至危害的光。噪声污染与噪音污染的区别在于,噪声通过听觉危害人的健康,而噪声通过视觉危害人的健康。噪声污染主要指白光污染和人工日光。

20世纪70年代末至80年代初,国外开始大量采用加热、喷涂、离子交换、真空蒸发或化学镀膜等制造工艺,在建筑玻璃的一面镀上铜、铬、镍、铁、金等金属,形成反射光线的彩色薄膜,称为镜面建筑。镜面建筑,如商场、餐厅的大镜子或铝合金立面,比阳光反射更强烈,给相邻建筑和居民带来很多不便,仿佛有“太阳”一样,让人感到难以忍受的炎热。司机被这种反映弄得眼花缭乱,容易发生交通事故。

减少噪声光这一城市新污染的危害,当务之急是加强城市规划管理,合理安排光源,加强广告灯和霓虹灯的管理,禁止使用大功率强光源,控制使用大功率民用激光装置,限制使用反射系数大的材料。作为普通人,一方面不要长时间呆在噪音和光污染区。如果光线太强,可以在房间内安装百叶窗或双层窗帘,并根据光线强度进行相应的调节;另一方面,全民动手,在建筑物周围植树种花,广泛种植草皮,改善和调节采光环境。

3.玻璃幕墙引起的光污染及其危害

现代建筑技术的发展打破了传统的墙与窗的界限。玻璃幕墙的出现就是一个例子,它已经成为现代建筑的一个标志。据不完全统计,我国现有玻璃幕墙面积已超过900万平方米,并且还在不断发展。很多酒店也喜欢用玻璃幕墙。事实上,这种片面追求建筑外观美观而忽视光污染等生态负面效应的做法不利于环境保护。

进入生态环境的各种可见光、不可见光、反光物质,如果超过正常生存所能承受的指标,就会造成生态环境的恶化。有关专家称这种现象为光污染。他们把城市光污染的主要载体玻璃幕墙视为“城市的隐患”和“光明杀手”。玻璃幕墙的危害主要表现在以下几个方面:

(1)影响健康

临街建筑中用于装饰的玻璃幕墙,就像一面几十甚至上百平米的大镜子。阳光强烈时,其反射系数超过75%,甚至高达90%。它反射的阳光容易使身处其中的人近视、疲劳、偏头痛、心动过速。对于司机来说,更容易头晕目眩,视觉混乱,从而导致交通事故。夏季,玻璃幕墙将阳光反射到居民室内,可使室温比普通住宅提高4-6℃,容易导致家用电器老化加剧。

②火灾隐患

有些玻璃幕墙本身就存在火灾隐患,尤其是那些凹型建筑,其玻璃幕墙客观上形成了一个巨型聚光器。在深圳,一辆停在商厦附近的汽车,被商厦玻璃幕墙的聚焦效果烤坏了。德国柏林也发生了一起玻璃幕墙聚焦引发的火灾。

③放射性污染

过量的光辐射对人类的生活和生产环境有负面影响。红外线是一种热辐射。强烈的红外线会导致皮肤损伤。不同波长的红外线会对眼睛产生不同的有害影响。紫外线主要伤害角膜和皮肤。造成角膜损伤的紫外线主要在2500-3050埃波长,其中2880埃最强。紫外线对皮肤的有害作用主要是引起红斑、水疱,严重时表皮会坏死、脱皮。

有些玻璃幕墙(比如棕色的)含有某种金属钴成分,这种成分本身就是放射性元素。在阳光的照射下,人更容易受到放射性污染,会破坏人体的造血功能,引发癌症等疾病。有关人士指出,由于光污染无法通过分解、转化和稀释来消除,只能加强预防。据了解,西方发达国家对玻璃幕墙的光度有明确的定义,超过定义就视为光污染。德国、日本等七个工业国家明确了玻璃幕墙的新技术。在中国,北京拒绝了60多个玻璃幕墙设计方案;不久前,上海也出台了取消玻璃幕墙的地方性法规。

4.太强、太杂、太乱的光线造成的光污染及其危害。

光污染的第二种形式是过量的光和变化过快的光,对人造成干扰和伤害。目前很多酒店注重建筑的豪华装修,一般采用大块镜面玻璃、抛光花岗岩、大理石贴面、钢化玻璃、不锈钢来包装整个建筑,再加上光亮的铝合金板材、高级涂料等。,阳光照射后特别反光。还有一些车,也装了类似镜面的玻璃或者蓝色钢化玻璃。面向太阳,行人会被强光照瞎。据测量,这些装饰性建筑的反射系数在65%以上,有的甚至可以达到90%,比毛石砌筑等外部装饰性建筑高出约10倍,远远超过人体所能承受的极限。

眩光可以来自很多方面,如玻璃或镜子对太阳光的反射,照相机的聚光灯或手电筒,夜间行驶的汽车照明,大型建筑的轮廓灯,火车站和机场的照明等。,都属于眩光污染,会对人体造成伤害。

有些灯,比如车灯、机场灯、闪电等。,在白天不会显得很亮,也不会让人感到不舒服。但如果它们出现在夜晚,在黑色背景的映衬下显得特别明亮,容易对人眼造成伤害。因为人眼有两种感光细胞——视锥细胞和视杆细胞,它们适应不同的明暗环境,交替工作。当你在晚上从外面进入一个灯火通明的房间,或者从一个明亮的房间走到外面,你的眼睛经常会有几秒钟看不到东西,只是因为两种视觉细胞在改变它们的职责。有时候,明暗突然交替,自己来不及适应,人就会感觉不舒服,神经调节系统就会出现某种紊乱。尤其是在黑暗的环境中,人的瞳孔是睁大的,遇到强光就闭不上。大量强光进入眼睛,会使视网膜神经很快感到疲劳,容易导致视力下降。

太强的光也是一种污染,太杂太乱的光也是一种污染,比如酒店舞厅和舞台上旋转的各种彩灯。虽然它们的光线不强,但容易引起视觉疲劳,进而导致大脑疲劳,因灯光闪烁而头晕头痛。人们常说的在这种情况下感到“眼花缭乱”、“头晕目眩”,指的就是这种效果。长期在灯光闪烁的环境下工作或经常出入歌舞厅,都会影响人的视力,甚至会导致一定程度的视力下降。

5.激光引起的光污染及其危害

还有一种特殊的光污染是近几年才出现的,那就是激光污染,它会直接对眼底造成伤害。近年来,激光被广泛应用,连节日装饰和舞台、舞厅布置都采用了激光装置,激光随处可见,大有泛滥之势。

激光是一种高能辐射,方向性好,颜色纯正,能量大,密度高。它的密度通常比太阳光线高几百倍甚至几亿倍。它可以在金属上钻孔,在钻石上钻孔,并直接将最困难的金属焊接在一起。即使是最弱的激光束产生的热量也是太阳强光的几百倍。激光束一旦进入人眼,晶状体会会聚,但光强会增加几百倍甚至几万倍,眼底细胞就会被灼伤。还有一部分激光光谱在紫外线和红外线的频率范围内,由于人眼看不到,更容易落入人眼造成伤害。高功率激光甚至可以直接进入人体,危害深层组织和神经系统。

三、关于城市“夜景观”建设的思考与探讨

五颜六色的霓虹灯造成的隐性污染很少被察觉,但危害是存在的。有必要尽快制定景观照明技术标准。中国越来越多的城市有丰富多彩的夜景。然而,夜景照明在美化城市的同时,也给都市人的生活带来了一些不利影响。城市上空没有星星,刺目的灯光让人紧张,人造日光让人难以入眠。城建和环保专家提醒,城市亮起来的同时,伴随着光污染,“只追求亮度,越亮越好”的做法会带来难以预料的危害。

北京大学城市规划设计中心吕斌博士表示,近年来,中国城市的“夜景观”建设发展非常迅速。总的来说,让城市变得明亮美丽是值得肯定的,但从能源和环境方面来说,夜景观建设也必须适度,否则效果会适得其反。夜景照明的主要作用是照明,其次是美化。照明有一定的光强,太亮会干扰车辆和行人;美化夜景需要柔和温暖的灯光。如果太刺激,让人感觉不舒服,就达不到美化的效果。

最近,“光明街道”的建设在一些城市兴起。无论是商业区还是生活区,到处都在建造明亮的街道,所以鲁博士觉得有值得讨论的地方。夜间照明要按需设计,不是让什么都亮,越亮越好。繁华的商业区可以适当点亮整条街,但生活区就没必要了。只要照亮它应该在的地方。都很亮,太亮了,但是人却失去了安静的空间。鲁博士参观过世界著名的不夜城,如东京、巴黎、纽约等。很少看到整条街都被点亮。

照明造成的隐性污染很少被注意到,但危害是存在的。长时间呆在色彩丰富的灯光环境中,人或多或少会感受到心理和情绪上的冲击。当然,人一旦感到不舒服,可以选择离开,但如果灯光围绕在自己的生活和居住区,就逃不掉。国外有调查表明,夜景照明影响人的正常生物节律,使人夜间难以入睡,甚至失眠。同时,照明设置不当对交通的危害更大,事故率也会相应增加。

中国建筑科学研究院李菁菁教授从事室外照明研究多年,早就注意到城市夜景建设可能带来的光污染。他写过《城市夜景照明带来的问题及对策》的论文,也在多个场合提醒人们警惕夜景照明的不良影响。李教授说,夜景照明对美化城市、丰富夜生活的作用众所周知,但随之而来的光污染和光干扰却没有引起人们的注意。其实夜景照明本身就有优点和缺点,就像一个硬币的两面。不可能完全消除弊端,但可以最小化。夜间照明有两个负面影响:光污染和光干扰。主要表现是影响正常的天文观测,干扰人的正常工作、生活和休息,损害人对物体的观测能力。

李教授说,发达国家在这方面已经有了经验教训。20世纪70年代,美国加州有人对城市夜景照明的危害进行了估算,认为城市上空的夜亮度每年增加30%,会使天文台失去正常的观测能力。德国曾经进行的一项社会调查显示,三分之二的人认为“人造日光”影响了他们的健康,84%的人报告说它干扰了他们的睡眠。这些国家开展了大量的调查研究工作,发表了许多防止光污染的技术文件,并采取措施减少光污染的公害。

我国很少有人意识到光污染的危害,所以这方面没有统一的标准。李教授认为,在我国城市夜景观建设快速发展的情况下,有必要尽快制定景观照明技术标准。我们不要走别人已经走过的弯路。此外,他认为加强夜景观设计和建设的规范化管理也很重要。目前国内从事灯光设计和施工的专业技术人员很少,很多产生光污染和光干扰的夜景观都是由于设计和施工不科学造成的。据了解,天津市去年颁布了《城市夜景照明技术规范》,这是我国首部夜景照明技术规范。北京的夜景建设曾经有一个《城市夜景照明工程评价标准》,但是只采用简单的项目来衡量光污染。专家呼吁,城市夜景建设缺乏科学性和规范性,亟待改变。

新华网洛杉矶8月7日电援引美国“城市污染与治理基金会”的调查报告,公布了一个让世界瞠目结舌的数据:夜晚彩灯造成的光污染,已经让全球五分之一的人对银河系视而不见!研究人员之一埃尔维吉说:“许多人失去了夜空,是我们的灯光让夜晚变得苍白。在远离城市的夜空,可以看到2000多颗星星,而在大城市只能看到几十颗。”他认为,现在世界上大约有三分之一的人生活在光污染中。家住竹子林的深圳人罗青峰回忆说,“20年前,当我站在城市的地面上时,我可以清楚地看到头顶的银河和闪烁的星星,但现在它们都在我眼前消失了。我尽力去看,但只看到几颗可怜的星星在微弱地闪烁。”世界上有十分之一的人口受到光污染的影响,眼睛的夜视能力大大降低。

据我们学校天文队的学生观察,在深圳关隘用肉眼只能观测到几颗或十几颗星星,在建筑稀少的二线地区可以有200-300颗星星。在河源等地,要用肉眼毫不费力地看到3000颗星星。

战前,国民党政府文化部和卫生部的一项研究也表明,光污染对人眼睛的角膜和虹膜造成污染,引起视疲劳,视力下降。目前,我国高中生近视率超过60%。专家认为,造成近视的主要原因是视觉环境,而不是用眼习惯。

深圳市照明电器协会理事尹告诉本报记者:中国照明比发达国家落后近50年,其他国家早就淘汰的光源今天还在使用。由于缺乏专业的设计师,国内大部分夜景照明不仅不节能,而且非常刺眼,容易让人疲劳,与国际标准有一定差距。

其实光污染来源的范围远比我们长久以来所想的要广。除了近年来人们所熟悉的玻璃幕墙,娱乐场所的霓虹灯、广告灯、彩色光源,甚至家用灯具、电视、电脑、传统书籍,以及建筑物上的琉璃瓦、抛光大理石等装饰材料,都会对人体和周围环境产生不良影响。更何况,即使生活中相同的光源没有过剩,当它们的光频不协调时,也可能造成光污染。

同时,反射系数强的单一视觉环境也会构成光污染。在这种环境下,很难减轻人眼所受到的视觉刺激,视觉功能会受到很大的抑制。专家认为,由于光污染的潜在危害和缺乏界定标准,尚未引起社会的充分重视。同时,光污染也很难像其他环境污染一样,通过分解、转化、稀释来消除或减轻。因此,预防为主。

照明系统不仅可以为人们提供照明和美化环境,还可以成为生物的明亮和“温柔”的杀手。今年夏天莫斯科市中心的苍蝇会更少。俄罗斯和其他国家的大城市的主要街道上的苍蝇也会减少。生态学家对此感到不安。他们知道,如果城市环境对昆虫有害,它也会对鸟类和其他动物有害——尤其是对人。调查结果令人吃惊:杀死苍蝇的并不是噪音或废气,而是因为街道照明过度或不科学,照明灯具质量差。总之,是因为对环境的“光污染”。

在某些情况下,现代照明与有毒气体和噪音一样有害。受光伤害最严重的是刚出子宫的新生儿。这些胎儿一旦出生,受到强光刺激,其稚嫩的眼睛就会受到严重伤害。美国对230名新生儿进行了调查,结果显示出生后眼睛暴露在强光下的损伤率为3.6%。如果是早产儿,大部分会出现视网膜病变,严重时会导致失明。现代生活离不开现代照明,但人们可以采取各种措施来防止或减少光污染。如果灯光调节得当,应尽量利用自然光,并经常打开阳光充足的房间,尤其是婴幼儿不宜接触强光或大功率荧光灯。还有,娱乐时不要长时间沉浸在歌舞厅、酒吧等光污染严重的场所。

“越亮越好”是我们国家最大的误区!中国建筑科学研究院著名照明专家肖告诉记者。中国的城市夜景照明工程近年来发展迅速,“让城市亮起来”已经成为一个非常响亮的口号。的确,城市的夜晚比过去美丽多了,甚至灯光工程也能减少犯罪率和交通事故。然而光污染却在这些“光环”的掩盖下被人们所忽视。在发展中的城市,建设过程中普遍存在“越来越亮”“你比我亮,我比你亮”等误区。

这种日益严重的光污染给天文学家的观测工作设置了很大的障碍。加利福尼亚的威尔逊山山顶曾经是观察者的天堂。曾经改变人类天文观测历史的哈勃在这里开始了他的伟大观测,爱因斯坦也曾在这里的天文台思考他伟大的相对论。威尔逊天文台矗立在威尔逊山顶松树的树荫下。在这里天文学家利用哈勃望远镜发现,地球所在的银河系并不是天空中唯一的一个。他们发现空间是无限膨胀的,像银河系这样的天体结构数不胜数。这一发现为后来的大爆炸理论奠定了基础。这里的自然地理条件是它在世界天文史上占据重要地位的主要原因——它在一片平原中从地面升起,来自海洋的气流平稳地撞击,使大气对恒星造成的闪耀程度降到最低,闪耀越小,观测结果越好。

时至今日,威尔逊山顶仍然是人类地理上观测天象的好地方,但科学家们遇到了新的麻烦。虽然峰值已经超过了洛杉矶的重度雾霾,但是城市里密集的灯光极大的影响了观测效果。喧闹而明亮的洛杉矶让他们无法拥有宁静的黑色夜空和宁静闪烁的繁星。

在南加州,天文学家说,由于光污染,他们正在失去可观察到的星星的夜空。早在1934年,黑暗晴朗的天空下的帕拉马山曾是占地5600英尺的天文台和直径200英寸的望远镜的所在地。如今,持续的城市化进程让南加州和圣地亚哥的天空变成了“一片灯光的海洋”。天文学家布鲁卡·图(Brouca Tu)说,“现在天空的亮度是它应有亮度的两倍。如果光污染增加三倍,我们要花两倍的时间才能达到同样的观测效果。”