光污染（light pollution），廣義地說，它是過量的光輻射，包括可見光、紫外與紅外輻射對人體健康和人類生存環(huán)境造成的負面影響的總稱。本文介紹的光污染為夜間室外照明的光污染（light pollution of exterior lighting in night）。它是指夜間室外照明，如建筑或構(gòu)筑物的景觀照明、道路與交通照明、廣場或工地照明、廣告標(biāo)志照明和園林山水景觀照明等所產(chǎn)生的溢散光（stray light or spill light）、天空光（sky light or sky glow）、眩光（glare）和反射光（reflective light）形成的干擾光（obtrusive light）（美國稱侵犯光（trespass light），日本稱“障害光”），對人體健康、交通運輸、天文觀察、動植物生長及生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生的負面影響或稱危害（日本稱光害）的總稱。由以上定義看出，光污染主要著眼于對環(huán)境的影響。因此，不能單純根據(jù)一個區(qū)域或照明設(shè)備的亮度水平或出光量來評價，還要考察出射光線是否對環(huán)境產(chǎn)生負面的影響。本文介紹的光污染，基本上不涉及室內(nèi)照明，建筑物的日照與采光，白天玻璃幕墻、瓷磚和金屬掛板等定向反射材料裝飾的建筑或構(gòu)筑物的光污染以及照明的紫外或紅外線輻射等所產(chǎn)生的光污染。
    一、光污染的危害
    （一）破壞夜空環(huán)境，嚴重影響天文觀測。夜空亮度升高，對天文觀測的影響，主要是使望遠鏡儀器系統(tǒng)的觀測能力下降造成的。研究表明，靈敏度極高的天文望遠鏡可觀測到1000億光年（1光年約等于1013km）外星球的光域，一組閃爍于30km以外的霓虹燈，就可以干擾或掩蓋從遙遠天體傳來的微弱光線；
    （二）干擾人的生理節(jié)律，危害人體健康。夜間室外照明，特別是建筑物的夜景照明產(chǎn)生的干擾光，有的直射到人的眼睛造成眩光，有的通過窗戶照射到室內(nèi)，把房間照得很亮，影響人的正常工作、生活和休息，打亂人的生物鐘節(jié)律，危害人體健康；
    （三）對交通（含陸地、海上與空中交通）的影響。
    1．對陸地交通的影響主要是指室外夜間照明產(chǎn)生的干擾光，特別是眩光對汽車或火車司機的視覺作業(yè)造成不良的影響，降低司售人員的工作效率，甚至引發(fā)交通事故；對旅客的正常視覺活動，如走路、識別路標(biāo)、路障及周圍環(huán)境狀況等也會造成影響；此外，就是影響為交通運輸作業(yè)提供視覺信息的信號燈、燈塔和燈光標(biāo)志等的正常工作，降低其工作效能。因此，排除干擾光對交通信息源的影響，成為解決光污染對陸地交通影響的重點。
    2．對海上交通的影響，主要表現(xiàn)為干擾海上航行人員對航標(biāo)燈或燈塔的光信號的識別，嚴重時，將航標(biāo)燈周圍的港灣設(shè)施燈光、橋梁燈光、建筑物燈光或海岸線上的景觀照明燈光誤認為航標(biāo)信號燈。
    3．對空中交通的影響，主要是指城市夜間照明的干擾光對航空港正常工作，特別是對飛機起飛和降落時產(chǎn)生的影響。
    （四）對動植物的影響
    1．對動物的影響，研究表明，除極少數(shù)在夜間活動的動物外，大多數(shù)動物在晚上安靜不動，不喜歡強光照射?？墒且归g室外照明產(chǎn)生的天空光、溢散光、干擾光和反射光往往把動物生活和休息環(huán)境照得很亮，和對人的影響相似，打亂了動物晝夜生活的生物鐘的節(jié)律，使之不能入睡和休息。
    2．對植物的影響
    （1）破壞了植物生物鐘的節(jié)律。植物和其他生物一樣，日長夜息，具有明顯的生長周期性，具體表現(xiàn)是植物按體內(nèi)生物鐘的節(jié)律活動。如果夜間室外燈光長時間照射植物，就會破壞植物體內(nèi)生物鐘的節(jié)律，有礙其正常生長，特別是種植在道路兩側(cè)的樹木、綠籬或花草等植物。夜里長時間高輻射能量作用植物，就會使植物的葉或莖變色，甚至枯死；
    （2）對植物花芽形成的影響。光對植物的影響，除光合作用外，還有植物的光周性和分光靈敏性等，不僅對植物外觀有影響，而且對花芽的形成，葉子的發(fā)育都密切相關(guān)。如果長時間、大劑量的夜間燈光照射，就會破壞植物花芽的正常形成；
    （3）對植物休眠和冬芽形成的影響。樹木在夜間受強光照射，使休眠受到干擾，引起落葉形態(tài)的失常和冬芽的形成。
    （五）對城市環(huán)境和氣候的影
     1．對城市環(huán)境的影響。城市夜景照明的迅速發(fā)展，導(dǎo)致電能消耗的大幅度上升?，F(xiàn)在全球每年要消耗2×104億kW·h電能（相當(dāng)于24個三峽電站的發(fā)電量）用于照明，生產(chǎn)這些電能要排放十幾億噸的CO2和1000多萬噸SO2。因此，城市照明在美化城市的同時，也消耗了大量資源，并對城市環(huán)境造成嚴重的污染和負面影響。
     2．對城市氣候的影響。20世紀末，城市氣候發(fā)生的異?，F(xiàn)象，如市內(nèi)氣溫通常比郊區(qū)要高幾度。這除了大量地面用混凝土和瀝青混凝土覆蓋，樓群密集，大量空調(diào)器的使用外，就是照明設(shè)備排放的熱量助長了城市的溫升。
    （六）光污染的防治方
    根據(jù)目前城市夜間室外照明存在的主要問題和產(chǎn)生光污染的成因，分建筑物和構(gòu)筑物室外照明、商業(yè)街照明、道路照明、城市廣告標(biāo)志照明、園林綠地和旅游景點照明五大類分別介紹防治光污染的常用方法。
    1．建筑物和構(gòu)筑物的室外照明的光污染的問題成因：
    （1）建筑物或構(gòu)筑物照明的表面亮度過高，不少高達100cd/m2，甚至有上升趨勢；
    （2）大部分建筑或構(gòu)筑物使用大功率投光燈照明；
    （3）投光燈燈位和投射方向不合理，造成大量溢散光或干擾光；
    （4）投光燈基本沒有擋光或遮光設(shè)施；
    （5）不少超高層建筑、居住建筑、玻璃幕墻建筑或鋼架式塔、橋等構(gòu)筑物也采用大功率投光照明。
    防治方法：
    （1）嚴格按建筑或構(gòu)筑物的國際和國家的照明標(biāo)準(包括照度、亮度標(biāo)準和單位面積用電量標(biāo)準)設(shè)計照明；
    （2）根據(jù)不同建筑的功能、特征、立面的飾面材料合理選用照明方法，如高大的現(xiàn)代化建筑、玻璃幕墻建筑、飾面材料反射比低于20%的建筑、居民樓及鋼架式塔或橋構(gòu)筑物不應(yīng)使用一般泛光照明，建議采用內(nèi)透光或局部投光為宜；
    （3）方案設(shè)計時，按最少溢散光和干擾光的要求設(shè)計投光燈的燈位和照射方向；
    （4）利用擋光或遮光板或利用減光方法將投光燈產(chǎn)生的溢散光和干擾光降低到最低的限度；
    （5）除地標(biāo)建筑頂部使用激光、探照燈或空中玫瑰燈外，其它高大建筑頂部不得使用。
    2．商業(yè)街照明的光污染的問題成因：
    （1）商業(yè)街上無遮擋的高亮度、大面積的彩燈、燈箱廣告和霓虹燈，所謂流光溢彩，將大量的光線溢散到空中，干擾光隨處可見；
    （2）商業(yè)街高大建筑樓頂?shù)拇笮蛷V告的投光照明的溢散嚴重；
    （3）商業(yè)街建筑立面過亮的投光照明；
    （4）商業(yè)街路面和墻面的反射光直射天空等；
    （5）雜亂無章的燈光廣告和設(shè)施引起的視覺干擾。
    防治方法：
    （1）統(tǒng)一規(guī)劃商業(yè)街彩燈、燈箱廣告、投光燈廣告和霓虹燈廣告及標(biāo)牌的數(shù)量與密度、外觀造型、尺寸大小、布置方式，防止各自為政，雜亂無章，隨意設(shè)置跨街燈光廣告，以防治光和視覺污染；
    （2）屋頂?shù)拇笮蛷V告，宜用從上方照射的投光燈廣告牌或自發(fā)光廣告燈箱。廣告面的照度和燈箱畫面亮度不能超過表1的標(biāo)準值；

表1          投光燈廣告牌照度標(biāo)準

廣告材料 反射率	推薦照度(lx)
	明亮環(huán)境	暗環(huán)境
低	1000	500
高	500	200

                                注：照明均勻度=最大照度/最小照度，為4：1。
    （3）充分利用商店內(nèi)透光，降低店面燈光的密度和亮度；
    （4）按建筑或構(gòu)筑物防治光污染的方法，防治好商業(yè)街建筑立面投光照明產(chǎn)生的光污染。
    3．道路照明的光污染的問題成因：
    （1）機動車道路燈溢散嚴重，對司機、行人和環(huán)境產(chǎn)生光干擾。一是沒有嚴格按道路照明設(shè)計標(biāo)準選用燈具；二是過多地考慮燈具的裝飾性，忽視了路燈的功能性；三是使用簡易燈具，如保護角很小的搪瓷罩；
    （2）路面反射光嚴重。一是不按國家或國際標(biāo)準規(guī)定的路燈高距比布置路燈，路燈燈桿密度過大；二是盲目追求路面高照度，部分道路路面平均照度超過100lx，把路面照得過亮，從而導(dǎo)致路面反射到天空的干擾光大幅度上升；
    （3）不少快慢車道分開的道路，專設(shè)慢車道照明燈，把慢車道也照得很亮，以致路面反射光和干擾光的上升；
    （4）機場附近高速公路的燈光及燈光的顏色對飛行員視覺的影響；
    （5）住宅區(qū)道路照明，包括居民樓附近的高桿燈照明射入居民房間干擾光，影響居民休息和生活。一是安裝燈位不合理；二是燈具無遮光措施。
    防治方法：
    （1）從根本上防治路燈溢散光的方法：設(shè)計時嚴格按道路照明規(guī)范要求，選用燈具的配光類型、布燈方式、安裝高度和間距。對常規(guī)照明的機動車道必須選用截光、半截光型路燈燈具，不管使用多大功率的光源，在指定角度(90°)方向上所發(fā)出的最大光強值不得超過1000cd，燈具懸挑長度不宜超過安裝高度的1/4，燈具仰角不宜超過15°。對不符合要求的路燈，應(yīng)加以改造，特別是那些溢散光嚴重的簡易路燈燈具必須盡快更換；
    （2）防治路面反射光的方法：一是嚴格按《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準》的有關(guān)要求，合理設(shè)計路燈的高距比；二是嚴防走進道路照明越亮越好的誤區(qū)，設(shè)計時嚴格按我國和國際照明委員會(CIE)的道路照明標(biāo)準設(shè)計；
    減少路面反射光的成功經(jīng)驗是使用半截光型路燈燈具，當(dāng)路面反射比為10%時，路面反射光只有7.8%；若路面反射比為20%時，路面反射光也只有14.7%?？梢姡诒ＷC道路照明標(biāo)準需要的同時，使用S/H大，并用遮擋方法減少上射光的燈具將是今后道路照明減少路面反射光的重要措施；
    （3）防治慢車道、人行道及綠化帶照明的光干擾的方法：一是慢車道、人行道照明的路面照度不能超過設(shè)計標(biāo)準規(guī)定；二是統(tǒng)一規(guī)劃，因地制宜，慎用裝飾照明；三是裝飾照明燈具配光、布燈位置和照射方向要合理，將干擾光降至最低；
    （4）防治機場附近高速公路照明干擾光的方法，除嚴格控制雜散光外，主要是使用與機場跑道燈光顏色不同的路燈顏色，以免飛機降落時誤導(dǎo)；
    （5）防治路燈燈光射入居民室內(nèi)，干擾人們休息的方法：一是選用的燈具的配光、安裝位置、投光角度要合理；二是必要時在燈具上安裝遮擋光板。
    4．城市廣告標(biāo)志照明的光污染的問題成因：
    （1）廣告投光照明的溢散光嚴重。一是投光燈燈具的配光、安裝位置、投光方向不合理；二是投光燈燈具幾乎都沒有防溢散光的措施；
    （2）廣告和標(biāo)志的表面亮度過高。一是設(shè)計時沒有按亮度標(biāo)準布燈，以致用燈過多；二是自發(fā)光顯示屏廣告和標(biāo)志使用的發(fā)光器件不當(dāng)，如LED、CRT(冷陰極管)、FDT(熒光放電管)和LCD(液晶顯示屏)等。
    防治方法：
    （1）改變隨意使用投光燈燈具照明狀況，選用配光合理的廣告投光燈燈具。鑒于目前作廣告照明的投光燈燈具甚少，建議研制開發(fā)類似福樂燈的投光燈燈具和熒光燈作光源的投光燈燈具，見圖1；     （2）如圖A所示，投光燈應(yīng)安裝在廣告牌的上方，由上向下照射；
    （3）投光燈燈具應(yīng)有防治溢散光措施；
    （4）嚴格按廣告照明的亮度標(biāo)準設(shè)計用燈功率和數(shù)量，在無國標(biāo)時，建議參考商業(yè)街防止光污染方法中的數(shù)據(jù)和亮度標(biāo)準進行設(shè)計，選用投光燈具和發(fā)光二極管，將廣告表面的亮度控制在標(biāo)準值以內(nèi)。
    5．園林綠地和旅游景點照明的光污染的問題成因：
    （1）園林照明的光污染。一是用投光燈照射樹枝和葉時，大量的上射光溢散到天空；二是路邊的樹木用低位投光燈或埋地?zé)粽丈鋾r產(chǎn)生的溢散干擾光；三是照明燈具的配光與布燈不合理以及無遮擋措施所致；
    （2）綠地和花壇照明的光污染。一是照明方法不合理，如路邊的綠地或小樹用投光燈照射時對行人或司機產(chǎn)生的光干擾；二是光源燈具使用不當(dāng)，而且無遮擋光措施；
    （3）旅游景點照明的光污染。除以上建筑、道路、樹木及綠地照明產(chǎn)生的光污染外，就是使用大功率的探照燈、激光燈或空中玫瑰燈產(chǎn)生大量的天空溢散光。
    防治方法：
    （1）嚴格按樹木照明技術(shù)文件的規(guī)定，選擇合理的照射方向，不用或盡量少用直接由下向上照射的方式進行照明。設(shè)計時：①根據(jù)樹種的區(qū)別，確定相應(yīng)的照度水平和照明的時間；②燈具的配光合理，而且必須要有相應(yīng)的防止溢散光和干擾光的遮光措施；
    （2）防治綠地和花壇照明光污染方法：①嚴格按綠地和花壇照明技術(shù)文件的規(guī)定，選用合理的照明方法和投光方向；②選用配光合理，溢散光少的照明燈具，如圖2所示的庭院燈具，使光源發(fā)出的大部分光線都反射到地面，減少了射向天空的光線，防治光污染效果較好；
    （3）由于探照燈、激光燈和空中玫瑰燈，特別是激光燈的光束亮度特別高，不僅光污染嚴重，而且對人眼有直接傷害。建議旅游景點盡量少用或不用這類燈光，萬一使用時，應(yīng)加強管理，嚴格控制開燈時間。
    （七）城市夜景照明光污染限制原則、標(biāo)準和措施
    根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒發(fā)的JGJ/T163—2008《城市夜景照明設(shè)計規(guī)范》的要求光污染的限制應(yīng)遵循下列原則
    1．光污染的限制應(yīng)遵循下列原則：
    （1）在保證照明效果的同時，應(yīng)防止夜景照明產(chǎn)生的光污染；
    （2）限制夜景照明的光污染，應(yīng)以防為主，避免出現(xiàn)先污染后治理的現(xiàn)象；
    （3）對已出現(xiàn)光污染的城市，應(yīng)同時做好防止和治理光污染工作；
    （4）應(yīng)做好夜景照明設(shè)施的運行與管理工作，防止設(shè)施在運行過程中產(chǎn)生光污染。
    2．光污染的限制應(yīng)符合下列規(guī)定：
    （1）夜景照明設(shè)施在居住建筑窗戶外表面產(chǎn)生的垂直面照度不應(yīng)大于表2的規(guī)定值。

照明技術(shù)參數(shù)	應(yīng)用條件	環(huán)  境  區(qū)  域
		E1區(qū)	E2區(qū)	E3區(qū)	E4區(qū)
垂直面 照度(Ev)(lx)	熄燈時段前	2	5	10	25
	熄燈時段	0	1	2	5

注：① 考慮對公共（道路）照明燈具會產(chǎn)生影響，E1區(qū)熄燈時段的垂直面照度最大允許值可提高到1lx；
 ② 環(huán)境區(qū)域（E1～E4區(qū)）的劃分可按《城市夜景照明設(shè)計規(guī)范》附錄A進行。
    （2）夜景照明燈具朝居室方向的發(fā)光強度不應(yīng)大于表3的規(guī)定值。
    （3）城市道路的非道路照明設(shè)施對汽車駕駛員產(chǎn)生的眩光的閾值增量不應(yīng)大于15%。
    

照明技術(shù)參數(shù)	應(yīng)用條件	環(huán)  境  區(qū)  域
		E1區(qū)	E2區(qū)	E3區(qū)	E4區(qū)
燈具發(fā)光強度 I(cd)	熄燈時段前	2500	7500	10000	25000
	熄燈時段	0	500	1000	2500

注：① 要限制每個能持續(xù)看到的燈具，但對于瞬時或短時間看到的燈具不在此例；
② 如果看到光源是閃動的，其發(fā)光強度應(yīng)降低一半；
③ 如果是公共（道路）照明燈具，E1區(qū)熄燈時段燈具發(fā)光強度最大允許值可提高到500cd；
 ④ 環(huán)境區(qū)域（E1～E4區(qū)）的劃分可按《城市夜景照明設(shè)計規(guī)范》附錄A進行。
    （4）居住區(qū)和步行區(qū)的夜景照明設(shè)施應(yīng)避免對行人和非機動車造成眩光。夜景照明燈具的眩光限制值應(yīng)滿足表4的規(guī)定。
 

安裝高度(m)	L與A0.5的乘積
H≤4.5	LA0.5≤4000
4.5＜H≤6	LA0.5≤5500
H＞6	LA0.5≤7000

   注：① L為燈具在與向下垂線成85°和90°方向間的最大平均亮度（cd/m2）；
          ② A為燈具在與向下垂線成80°和90°方向間的所有出光面積（m2）。
    （5）燈具的上射光通量比的最大值不應(yīng)大于表5的規(guī)定值。
 

照明技術(shù) 參數(shù)	應(yīng) 用 條 件	環(huán)  境  區(qū)  域
		E1區(qū)	E2區(qū)	E3區(qū)	E4區(qū)
上射光通量比	燈具所處位置水平面以上的光通量與燈具總光通量之比（%）	0	5	15	25

    （6）夜景照明在建筑立面和標(biāo)識面產(chǎn)生的平均亮度不應(yīng)大于表6的規(guī)定值。

照明技術(shù) 參數(shù)	應(yīng) 用 條 件	環(huán)  境  區(qū)  域
		E1區(qū)	E2區(qū)	E3區(qū)	E4區(qū)
建筑立面亮度 Lb(cd/m2)	被照面平均亮度	0	5	10	25
標(biāo)識亮度 Ls(cd/m2)	外投光標(biāo)識被照面平均亮度；對自發(fā)光廣告標(biāo)識，指發(fā)光面的平均亮度	50	400	800	1000

注：① 若被照面為漫反射面，建筑立面亮度可根據(jù)被照面的照度E和反射比ρ，按L=Eρ/π式計算出亮度Lb或Ls。
       ② 標(biāo)識亮度Ls值不適用于交通信號標(biāo)識。
       ③ 閃爍、循環(huán)組合的發(fā)光標(biāo)識，在E1區(qū)和E2區(qū)里不應(yīng)采用，在所有環(huán)境區(qū)域這類標(biāo)識均不應(yīng)靠近住宅的窗戶設(shè)置。
     3．光污染的限制應(yīng)采取下列措施：
    （1）在編制城市夜景照明規(guī)劃時，應(yīng)對限制光污染提出相應(yīng)的要求和措施；
    （2）在設(shè)計城市夜景照明工程時，應(yīng)按城市夜景照明的規(guī)劃進行設(shè)計；
    （3）應(yīng)將照明的光線嚴格控制在被照區(qū)域內(nèi)，限制燈具產(chǎn)生的干擾光，超出被照區(qū)域內(nèi)的溢散光不應(yīng)超過15%；
    （4）應(yīng)合理設(shè)置夜景照明運行時段，及時關(guān)閉部分或全部夜景照明、廣告照明和非重要景觀區(qū)高層建筑的內(nèi)透光照明。
     4. 環(huán)境區(qū)域的劃分是根據(jù)CIE出版物《限制室外照明設(shè)施的干擾光影響指南》No.150（2003）的第2.7.4節(jié)關(guān)于環(huán)境區(qū)域的定義和劃分確定的。城市夜景照明環(huán)境區(qū)域根據(jù)環(huán)境亮度和活動內(nèi)容作下列劃分：
    （1）E1區(qū)為天然暗環(huán)境區(qū)，如國家公園、自然保護區(qū)和天文臺所在地區(qū)等；
    （2）E2區(qū)為低亮度環(huán)境區(qū)，如鄉(xiāng)村的工業(yè)或居住區(qū)等；
    （3）E3區(qū)為中等亮度環(huán)境區(qū)，如城郊工業(yè)或居住區(qū)等；
    （4）E4區(qū)為高亮度環(huán)境區(qū)，如城市中心和商業(yè)區(qū)等。

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