天津市電視技術(shù)研究所　倪孟麟

天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測技術(shù)研究院　　錢群

1.夜間照明帶來的正負(fù)兩方面影響

夜景燈光建設(shè)是城市繁榮富強(qiáng)的標(biāo)志，體現(xiàn)了城市的現(xiàn)代化程度和文明水平，是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展保持持續(xù)、良性循環(huán)的重要組成部分。由于人們對高品質(zhì)生活的追求和人們夜晚活動時(shí)空間的擴(kuò)大，城市夜晚的景觀照明、道路功能照明、商業(yè)廣告照明，均已成為都市生活中不可缺少的內(nèi)容。

隨著景觀照明建設(shè)與功能照明建設(shè)的發(fā)展，不斷有文章指出其負(fù)面影響。

實(shí)踐證明，干擾性或過量的光輻射造成的光污染均會對人體健康和人類社會環(huán)境造成影響。首先，其直接影響人類大腦松果體對褪黑激素的分泌，俄羅斯生物學(xué)家在對人類松果體的研究中發(fā)現(xiàn)，褪黑激素的分泌左右著人類夜間睡眠的時(shí)間，并直接影響人類的壽命。在人類長期進(jìn)化的過程中，適應(yīng)了白晝光和晚間的黑夜，因些夜晚睡眠區(qū)一定要黑暗，這樣才能分泌褪黑激素，使睡眠狀態(tài)下的生理生活和微循環(huán)處于正常的秩序和狀態(tài)。

其次，強(qiáng)光直接殺死昆蟲，影響植物與動物共存。奧地利科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一只小型廣告燈箱一年可殺死35萬只昆蟲。而許多植物是靠昆蟲傳播花粉的，如果沒有昆蟲，必將導(dǎo)致嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難。昆蟲的減少又使鳥類失去食物，植物授粉又受到進(jìn)一步破壞。據(jù)美國鳥類學(xué)家統(tǒng)計(jì)，每年約有400萬只鳥因撞上高樓的廣告燈而死亡。

另外，過度的城市夜景照明防礙了正常的天文觀測，已使全世界五分之一的人對銀河視而不見，同時(shí)也劇了能源危機(jī)。

在城市整體規(guī)劃中，我們應(yīng)當(dāng)使用高科技手段制定高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高水平的城市亮化工程發(fā)展的總體規(guī)劃，開展深層次的科研工作，這樣才能使晚間景觀照明達(dá)到更高的水平。

缺少技術(shù)含量和無節(jié)制的盲目用光，會給城市照明帶來了負(fù)面作用。不合理的設(shè)計(jì)和單純地追求工程利潤，不僅造成了能源浪費(fèi)還造成了嚴(yán)重的光污染現(xiàn)象。

正如恩格斯所言：我們不要過分陶醉于我們對自然的勝利，對于我們每一次這樣的勝利，自然界都報(bào)復(fù)了我們。長期以來，人們自以為在與大自然斗爭中取得勝利，盡情享受工業(yè)革命帶來的物質(zhì)文明。然而，漠視大自然的規(guī)律，無止境地掠奪和揮霍自然資源，結(jié)果只能遭到大自然的無情處罰。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近一百年間，大氣二氧化碳的濃度增加了一倍。因此，我們必須注意節(jié)約能源、防治光污染，使夜間照明獲得可持續(xù)的發(fā)展。

2.產(chǎn)生光污染的原因

從科學(xué)實(shí)驗(yàn)中和實(shí)測數(shù)據(jù)中分析夜天空光污染的成因，使每項(xiàng)照明工程、每一件晚間照明作品都具有強(qiáng)烈的目的性。

例如道路照明是為了照亮路面，減少交通事故，因此要減少水平方向及上射方向的光量。入夜，城市華燈齊放，導(dǎo)彩紛呈，給城市帶來了生機(jī)和活力，但是由此引起的光污染、光泛濫卻嚴(yán)重影響到天文臺觀測。

至今，人們對今晚天空光的色度測量基本還處于空白狀態(tài)。為此，我們測量了夜天空的亮度和色度。測量位置距地面18.5m，按仰角45安放儀器，以與人們觀察夜空的實(shí)際情況相一致。

測量數(shù)據(jù)說明，隨著各種晚間照明的開啟，天空色度值發(fā)生明顯變化。測試結(jié)果表明，6月份、7月份中的變化發(fā)生在20：00之后；而3月份這種變化發(fā)生在19：00這后。這恰恰是晚間照明開啟的時(shí)間，說明各種晚間照明確實(shí)對天空帶來影響。

夜天空光由自然夜天空光和各種夜間人工照明的泄漏光組成。實(shí)測結(jié)果表明，誠市夜天空亮度已明顯大于自然夜天空光2.110-4cd/m2的亮度。

測量數(shù)據(jù)表明23：00以后，在各種景觀照明均已關(guān)閉的深夜，夜天空的亮度及色度依舊受到同樣的影響，依舊存在著光污染。深夜時(shí)雖然僅有道路照明，夜天空的色度數(shù)據(jù)也更加趨向于高壓鈉燈色度坐標(biāo)，即X＝0.516，Y＝0.389的標(biāo)稱值。

需要說明的是，夜天空的亮度、色度與陰晴狀況、大氣渾濁度、月相等天文、氣象條件有關(guān)，對不同城市夜天空污染程度的橫向評估，更需要預(yù)先約定測試的幾何條件，同時(shí)需要制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和測量方法。本文只是從時(shí)間因素來揭示和分析景觀照明、道路照明與夜天空污染的關(guān)系，討論與照明工程最密切的要素。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，前半夜各種景觀照明只占泄漏光的較少部分，因季節(jié)、時(shí)間、氣候、地點(diǎn)環(huán)境而略有不同。在陰歷初一測量晴朗的夜空，其亮度比其它時(shí)間測量的數(shù)據(jù)要低，但數(shù)次實(shí)驗(yàn)均表明在景觀照明關(guān)閉后的深夜，來自道路上密集的高壓鈉燈使城市天空的溢散光仍然很嚴(yán)重，這是導(dǎo)致夜空發(fā)亮的主要原因。這種影響因地而異，離市中心較遠(yuǎn)的地區(qū)夜天空的亮度為110-3cd/m2。

明視覺曲線V（λ）適用于1cd/m2以上的亮度水平；暗視覺V（λ）適用于0.001cd/m2以下的亮度水平。在明視覺與暗視覺之間的亮度水平為中間視覺，中間視學(xué)既有錐體細(xì)胞參加，也有桿體細(xì)胞參加，夜天空的亮度水平基本處于中間視覺，因此對夜天空色度的觀測是一個(gè)更為復(fù)雜、困難而重要的工作。

目前，有相當(dāng)一部分高壓鈉燈在水平及上射方向上產(chǎn)生較大的光量，在高壓鈉燈斜上方俯視，高壓鈉燈有可觀的亮度，說明其上射光線占全部出射光量的百分比沒有受到應(yīng)有的限制，有些庭院燈上射光線根本未加抑制，從而使真正用于路面照明的有效光量只占總光量的較少部分。道路照明是城市交通的安全保障，但是大量高壓鈉燈等造成的泄漏光是現(xiàn)階段夜天空發(fā)亮的主要原因，應(yīng)從燈具上予以改進(jìn)。在光源外應(yīng)裝有性能優(yōu)良的反光板，使上方不漏光，降低高壓鈉燈的UWLR(UWLR是燈具直接射上天空的光線占全部出射光線的百分比，該值越大則電能浪費(fèi)越多)，加大真正用于路面照明的光量占光源總量的有效百分比，使路面更明亮。這樣，不僅可以減少這方面的光泛濫造成的夜天空發(fā)光，還可以節(jié)約能源。此外，還應(yīng)該在時(shí)間上調(diào)節(jié)光量。

為了降低城市夜空亮度，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％。

泛光照明是美化城市的風(fēng)景線，高大建筑的頂部應(yīng)保證足夠的亮度，里光外透、輪廓照明等景觀照明是城市現(xiàn)代化的標(biāo)志，景觀照明要大力發(fā)展，要凝結(jié)多學(xué)科領(lǐng)域的精華，我們應(yīng)主動充分采用現(xiàn)代科技工具、測試儀器，不斷地發(fā)現(xiàn)、分析、甄別產(chǎn)生問題的真正原因，不斷地予以改進(jìn)和提高，使各種晚間照明在科學(xué)上邁入更高的境界與水平。

3.解決的途徑與方案

我們必須用儀器對夜間照明的亮度進(jìn)行定量的檢測，才能不斷發(fā)現(xiàn)問題，并找出原因，進(jìn)而揚(yáng)利抑弊，并找出最佳平衡點(diǎn)。

應(yīng)努力發(fā)展交叉科學(xué)，它們的基礎(chǔ)不僅應(yīng)包含自然科學(xué)的基本原理，也應(yīng)包含有人文的社會科學(xué)的基本原理。目前，正在世界上的迅速發(fā)展的綠色化學(xué)就是這樣的交叉學(xué)科，它用社會科學(xué)的原理來改造和加工化學(xué)，并且正在影響著化學(xué)的發(fā)展方向。充分考慮到能源和發(fā)光效率而發(fā)展起來的綠色照明也屬于這個(gè)范疇。21世紀(jì)首先應(yīng)該是生態(tài)環(huán)境建設(shè)的世紀(jì)，走可持續(xù)發(fā)展之路是本世紀(jì)末總結(jié)人類歷史的發(fā)展過程，我國政府已把可持續(xù)發(fā)展作為我國的基本國策。許多科學(xué)家都預(yù)言，21世紀(jì)是生物技術(shù)的時(shí)代，今后重大科學(xué)問題將從純粹索自然界的奧秘轉(zhuǎn)向更多地研究人和自然界的關(guān)系。

因此，在夜景照明領(lǐng)域中應(yīng)充分研究人類的中間視覺特性，應(yīng)該研究并檢測光源、光源與燈具整體以及被照射面的光譜特性，要使三者的光譜特性相匹配、相適應(yīng)，這不僅涉及到人們的美學(xué)感受，而且涉及到能源的利用率，是夜景照明可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。用色溫低的光源照射冷色系的墻體，或用色溫高的光源照射曖色系的墻體都會造成能源的浪費(fèi)。研制節(jié)能光源，檢測并研究光源的光譜特性，研究裝有燈具的整體光源的光譜特性，研究被照墻面的光譜分布，從而創(chuàng)造三者最佳組合。研究里光外透光源與窗玻璃光譜特性的關(guān)系，研究含反光窗簾的新型里光外透明方式這些建立在高科技手段上的夜間照明方式將保證在節(jié)約能源、防治光污染的前提下使夜間照明獲得可持續(xù)發(fā)展的空間。

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