聶大為，李東翼，楊喆雨

(大連理工大學(xué) 建筑與藝術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116024)

淺析城市光污染對(duì)人體健康的影響及室內(nèi)外防治措施

聶大為，李東翼，楊喆雨

(大連理工大學(xué) 建筑與藝術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116024)

近年城市光污染的問(wèn)題逐漸加重，相關(guān)民事訴訟類案件頻發(fā)。光污染持續(xù)影響城市居民的視覺(jué)系統(tǒng)與精神狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生高溫環(huán)境引發(fā)火災(zāi)，以及紫外線輻射損傷皮膚等問(wèn)題。文章對(duì)光污染的特征、產(chǎn)生原因及防治措施進(jìn)行歸納與總結(jié)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，室外光污染主要由建筑外立面反光材料與夜晚人工照明過(guò)度造成，室內(nèi)光污染與不恰當(dāng)?shù)难b飾材料和不合理的燈光使用有關(guān)。結(jié)合以上研究結(jié)果嘗試從法律法規(guī)的制定、建筑立面設(shè)計(jì)、燈光景觀設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)等方面提供解決城市光污染問(wèn)題的措施，以期為建成環(huán)境光污染治理、待建成環(huán)境光污染的預(yù)防提出有效建議，從而降低城市光污染的危害。

城市光污染；人體健康；建筑設(shè)計(jì)；防治措施；健康照明

1 光污染的定義與特征

光污染是繼廢氣、廢水、廢渣和噪聲等污染之后的一種新的環(huán)境污染源，對(duì)人類正常生活、娛樂(lè)、工作和休息帶來(lái)不利影響，引起人體不適感，損害視力和人體健康。同時(shí)，紫外線輻射和紅外線輻射，在不同的條件下也可能成為光污染源。國(guó)際上一般將光污染分成3 類，即白亮污染、人工白晝污染和彩光污染。

1)白亮污染。陽(yáng)光照射強(qiáng)烈時(shí)，城市里特別光滑的墻壁、玻璃幕墻和潔白的墻面甚至白色紙張的光反射系數(shù)高達(dá)90 %，這種光線反射引起的光污染稱為白亮污染。

2)人工白晝。夜幕降臨后，有些商場(chǎng)、酒店的廣告燈、霓虹燈強(qiáng)光束直沖云霄，猶如白晝。這種由人為形成的大面積照亮光源導(dǎo)致的光污染，即為人工白晝。

3)彩光污染。夜晚家裝中普遍采用的照明燈，戶外閃爍的各色霓虹燈、廣告燈、激光燈和娛樂(lè)場(chǎng)所的各種彩色光源以及電視、電腦等帶屏幕的家用電器等引起的光污染稱為彩光污染。同時(shí)，夜總會(huì)、舞廳等安裝的黑光燈所產(chǎn)生的紫外線，其強(qiáng)度大大高于太陽(yáng)光中的紫外線，且對(duì)人體有害，故也算是彩光污染的一種。

2 光污染對(duì)人體健康的危害

2.1 光污染對(duì)眼睛和腦部的損害

強(qiáng)烈眩光、躁動(dòng)的室內(nèi)外環(huán)境色彩對(duì)人的視網(wǎng)膜不斷刺激，導(dǎo)致視覺(jué)疲勞，對(duì)眼部細(xì)胞造成損傷，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)失明等癥狀。而在陰暗的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間注視刺眼奪目的彩色光束，或者在黑暗的環(huán)境下持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間再接觸正常的光照條件，都會(huì)對(duì)視網(wǎng)膜造成不可逆的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致白內(nèi)障、青光眼等眼科疾病。

視覺(jué)信號(hào)最終傳遞到腦部神經(jīng)，如果在這樣的環(huán)境下持續(xù)用眼用腦，會(huì)給人的精神狀態(tài)造成很大的影響，同時(shí)會(huì)打破我們平時(shí)習(xí)慣的自然狀態(tài)，威脅到人類的健康。

2.2 光污染對(duì)皮膚的損害

前文提到的娛樂(lè)場(chǎng)所室內(nèi)大量采用的黑光燈所產(chǎn)生的紫外線輻射也是污染源之一。長(zhǎng)期在紫外線的影響下，又沒(méi)有防護(hù)措施，極易對(duì)人體造成巨大傷害。如果裸露的肌膚被這類紫外線燈照射，輕者會(huì)出現(xiàn)紅腫、疼癢、脫屑，重者甚至?xí)l(fā)癌變、皮膚腫瘤等。紫外線輻射成為缺少皮膚保護(hù)地方的“隱形殺手”，會(huì)引起結(jié)膜、角膜發(fā)炎，長(zhǎng)期照射可能會(huì)導(dǎo)致白內(nèi)障。

2.3 光污染對(duì)生物鐘的損害

光是維持生物鐘的主要刺激要素，與太陽(yáng)24小時(shí)軌跡變化同步。為維持體內(nèi)規(guī)律性的生物鐘，人白天需要暴露在足夠水平的光照下，而晚上則需要相對(duì)昏暗的環(huán)境，與太陽(yáng)軌跡保持一致。如果不能同步或節(jié)律發(fā)生破壞，人們就會(huì)面臨生理功能、神經(jīng)行為、認(rèn)知功能低下和睡眠質(zhì)量下降的狀況，導(dǎo)致白天工作效率低，倦乏無(wú)力，從而嚴(yán)重影響人體的健康。

2.4 光污染促使各種疾病的發(fā)生

“光壓力”是機(jī)體對(duì)各種燈光擾亂自身的自然平衡做出的緊張狀態(tài)。若長(zhǎng)期處于這種壓力下，身體內(nèi)的生物系統(tǒng)和化學(xué)反應(yīng)發(fā)生紊亂，免疫力下降，各種疾病乘虛而入。

3 基于政策法規(guī)約束的光污染的防治措施

我國(guó)室內(nèi)外的照明水平在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下有增無(wú)減，伴隨著一系列新型光裝飾的流行，光污染在政府層面應(yīng)得到重視。

3.1 國(guó)外光污染防治的政策法規(guī)

在發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)光污染問(wèn)題比發(fā)展中國(guó)家更為嚴(yán)重。2002 年世界上首部有關(guān)光污染防治的法規(guī)《保護(hù)黑夜環(huán)境法》在捷克誕生。美國(guó)密歇根州于1996年制定了《室外照明法案》，猶他州和阿肯色州于2003年分別制定了《光污染防治法》和《夜間天空保護(hù)法》，印第安納州制定了《室外光污染控制法》。日本于1994 年正式確認(rèn)光污染的存在，為了進(jìn)一步遏制光污染，于2002 年編寫(xiě)《合理使用燈具指南》，2006年發(fā)布《光污染管制指引》。英國(guó)政府2005 年發(fā)表《清潔鄰舍及環(huán)境法令》，增加了人為光線滋擾一項(xiàng)。

3.2 我國(guó)光污染防治的政策法規(guī)

我國(guó)在光污染標(biāo)準(zhǔn)的制定上與國(guó)外差距較大，我國(guó)《憲法》中涉及建筑光環(huán)境的法條只有一條，即第26條“國(guó)家保護(hù)和改善生活環(huán)境與生態(tài)環(huán)境，防治污染和其他公害?！蔽覈?guó)《環(huán)境保護(hù)法》第24條規(guī)定 “產(chǎn)生環(huán)境污染和其他公害的單位，必須把環(huán)境保護(hù)工作納入計(jì)劃，建立環(huán)境保護(hù)責(zé)任制度；采取有效措施，防治在生產(chǎn)建設(shè)或者其他活動(dòng)中產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣、粉塵、惡臭氣體、放射性物質(zhì)以及噪聲、振動(dòng)、電磁波輻射等對(duì)環(huán)境的污染和危害?！薄稇椃ā反_立了我國(guó)環(huán)境保護(hù)的大政方針，《環(huán)境保護(hù)法》在環(huán)境保護(hù)法律體系中處于核心地位。下一步應(yīng)該將光污染列入除其他公害之外的污染源之中。

3.3 建筑行業(yè)對(duì)于光污染防治的政策法規(guī)

2009年實(shí)施的JGJ/T 163—2008《城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)“光污染的限制”作出了規(guī)定，提出了一系列遵循原則、最大允許值和限制措施。從居住建筑窗戶外表面產(chǎn)生的垂直面照度、夜景照明燈具朝居室方向的發(fā)光強(qiáng)度、居住區(qū)和步行區(qū)夜景照明燈具的眩光、燈具的上射光通比、建筑立面和標(biāo)識(shí)面產(chǎn)生的平均亮度幾個(gè)方面對(duì)光污染作出限制。該規(guī)范如果能切實(shí)執(zhí)行則對(duì)“人工白晝”有很大緩解作用，但沒(méi)有規(guī)定燈具使用時(shí)間，故深夜光污染侵?jǐn)_無(wú)法根治，同時(shí)對(duì)“白亮污染”、“彩光污染”缺少明確的解決辦法。

2014年實(shí)施GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)各種環(huán)境下照明數(shù)量和質(zhì)量、照明標(biāo)準(zhǔn)值等作出規(guī)定，對(duì)照明燈具及其附屬裝置選擇、光源顏色、反射比、照明功率密度、統(tǒng)一眩光值等提供了解釋和規(guī)范數(shù)據(jù)，但對(duì)于光污染的處理仍存在缺陷。例如，“照明標(biāo)準(zhǔn)值”提供的是下限值，并未提供上限的規(guī)范，筆者認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)該是一個(gè)范圍，過(guò)低或過(guò)高對(duì)使用者均不利?！罢彰鞴β拭芏取彪m然規(guī)定上限，但密度是平均值，局部過(guò)高無(wú)法反映其中。此外，應(yīng)對(duì)人工照明發(fā)出的紫外線輻射和紅外線輻射提供標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)明確列出對(duì)光污染的控制措施和處罰辦法。

部分省市已有相關(guān)規(guī)范出臺(tái)，如上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局于2004年9月1日實(shí)施的上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DB31/T 316—2004《城市環(huán)境(裝飾)照明規(guī)范》。其中明確規(guī)定：由外溢光/雜散光的不利影響造成的不良照明環(huán)境為光污染。于2012年12月1日起實(shí)施新修訂的DB31/T 316—2012《城市環(huán)境(裝飾)照明規(guī)范》“適用范圍”增加“廣告、招牌和標(biāo)識(shí)、燈光小品和雕塑、節(jié)慶彩燈”等各類景觀照明設(shè)計(jì)、安裝以及相關(guān)管理工作的有關(guān)規(guī)范。“規(guī)范性引用文件”增加了國(guó)內(nèi)外相關(guān)的最新標(biāo)準(zhǔn)，從原來(lái)的4項(xiàng)增加到9項(xiàng)。同時(shí)，將城市區(qū)位按照環(huán)境亮度進(jìn)行劃分，形成4個(gè)環(huán)境亮度區(qū)域。廣州市環(huán)保局于2014年11月出臺(tái)《廣州市光輻射環(huán)境管理規(guī)定》(草案)并公開(kāi)征取民意，對(duì)玻璃幕墻的設(shè)置、城市道路照明、景觀照明和戶外廣告等做了一些限制，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)督執(zhí)法，明確“光污染”監(jiān)督管理的主體和執(zhí)法主體，按“誰(shuí)主管、誰(shuí)負(fù)責(zé)”的原則進(jìn)行光環(huán)境的監(jiān)督管理，還對(duì)違法行為設(shè)置了全面的處罰條款，分別由環(huán)保部門(mén)和其他主管部門(mén)實(shí)施處罰，處罰最高不超過(guò)10萬(wàn)元。

4 基于建筑設(shè)計(jì)改良的光污染防治措施

4.1 城市日間“白亮污染”的特征及防治

光污染能通過(guò)建筑立面在建筑物之間傳播，同時(shí)反射光也有增溫聚焦的作用，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)火災(zāi)。建筑立面、屋頂以及其附屬設(shè)施，如遮陽(yáng)構(gòu)件等使用的材料及其構(gòu)造方式對(duì)于阻止光污染的傳播有重要作用(圖1)。

在建筑立面和屋面的造型設(shè)計(jì)、材料選擇和細(xì)部處理上，設(shè)計(jì)師更多考慮的是藝術(shù)效果和文脈表達(dá)等。若能在設(shè)計(jì)初期考慮一下建筑光環(huán)境，可起到事半功倍的效果。例如，玻璃或金屬幕墻的使用，在選材上采用低輻射率鍍膜玻璃或非拋光金屬板，限制或禁止使用鏡面玻璃或拋光金屬板等材料可以有效減少白亮污染。若在玻璃幕墻外增加遮陽(yáng)構(gòu)件，或?qū)o(wú)框架全玻璃幕墻替換為有框架幕墻亦可降低對(duì)行人和司機(jī)的視覺(jué)功能危害，可能減少交通事故的發(fā)生。

圖1 光污染能通過(guò)玻璃幕墻在建筑物間傳播

4.1.1 分隔法的應(yīng)用

日本建筑師黑川紀(jì)章設(shè)計(jì)的日本國(guó)立新美術(shù)館，其南向玻璃幕墻建筑表面運(yùn)用了分隔法，在玻璃幕墻表面沿豎直方向上每隔500 mm設(shè)置水平磨砂夾層鋼化玻璃(圖2)。曲面立面的設(shè)計(jì)對(duì)光的聚焦更加明顯，“白亮污染”將格外劇烈，但由于分隔法的運(yùn)用有效解決了眩光問(wèn)題，使建筑物在烈日下仍有較好的藝術(shù)效果。

圖2 日本國(guó)立新美術(shù)館玻璃幕墻

4.1.2 采用低反射比透明玻璃

德國(guó)RWEAG總部大樓的外墻由雙層玻璃幕墻構(gòu)成(圖3)，均采用光反射比低的透明玻璃，可最大限度減少“白亮污染”。同時(shí)大樓的技術(shù)設(shè)備是根據(jù)各種不同功能需要設(shè)計(jì)的，室內(nèi)照明的亮與暗依據(jù)每個(gè)空間各自的意愿進(jìn)行調(diào)節(jié)，合理且節(jié)約能源。夜間，由室內(nèi)透光照明所帶來(lái)的光污染可降到最低。

4.2 城市夜間 “人工白晝”“彩光污染”的防治

因商場(chǎng)、廣場(chǎng)的巨型LED廣告牌而引起的民事訴訟屢見(jiàn)不鮮，在設(shè)計(jì)之初若能考慮視線關(guān)系，屏幕的朝向避開(kāi)居民樓和主要干道，并且略向下傾斜，在后期運(yùn)營(yíng)時(shí)避免深夜開(kāi)啟，便能有效降低此類事件的投訴率。

城市夜景照明方式很多，最常見(jiàn)的有泛光照明、輪廓照明、室內(nèi)透光照明及特種照明四種。筆者認(rèn)為應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域選擇適當(dāng)?shù)恼彰鞣绞胶凸庹諒?qiáng)度。

圖3 德國(guó)RWEAG總部大樓雙層玻璃幕墻

4.2.1 合理選擇照明方式

玻璃幕墻等具有光滑表面或以休息、學(xué)習(xí)功能為主的居住、教育類的建筑物在夜間便不易使用泛光燈照明，使用室內(nèi)透光照明的效果可能更加理想。而廣場(chǎng)或商業(yè)區(qū)域使用的照明方式則可以多樣化，但需要全面考慮，過(guò)度使用或燈具位置不當(dāng)不僅浪費(fèi)能源還容易造成眩光，造成光污染(圖4)。

圖4 照明方式不當(dāng)導(dǎo)致光污染

國(guó)際上對(duì)商業(yè)或混合居住區(qū)的建筑墻面照度一般規(guī)定為50 lx，燈具的光強(qiáng)度為2 500 cd。居住區(qū)的照度為10～20 lx，燈具的光強(qiáng)度為500～1 000 cd。而燈具的擺放位置值得深入考慮，設(shè)計(jì)者應(yīng)了解人體的基本尺寸，在視線水平線高度避免燈具的安裝，同時(shí)，合理選擇燈具，控制有效照明區(qū)域，避免光溢散。

4.2.2 合理控制光照強(qiáng)度

目前我國(guó)諸多城市的亮化工程存在爭(zhēng)相比亮的誤區(qū)，光污染加劇的同時(shí)造成資源浪費(fèi)。筆者認(rèn)為光環(huán)境的運(yùn)用對(duì)于不同的照明區(qū)、照明對(duì)象應(yīng)區(qū)別對(duì)待。首先，確定有效照明區(qū)內(nèi)上述四種不同照明方式的光量，以及經(jīng)地物表面反射后射向天空的光量，確定夜景表達(dá)的范圍。然后，與全部區(qū)域照明對(duì)比，確定合理光照范圍。這樣可以降低夜景建設(shè)量，有效減少光污染，并且節(jié)約能源。

國(guó)家能源局公布，2015年全社會(huì)用電量55 500億kW/h，按中國(guó)照明用電占全社會(huì)用電量的12%計(jì)算，約有6 660億kW/h。火力發(fā)電占總發(fā)電量的74.14%。火力發(fā)電要燃燒大量煤炭，按每生產(chǎn)1 kWh電產(chǎn)生二氧化碳0.997 kg，二氧化硫0.03 kg計(jì)算，2015年因照明用電燃煤要產(chǎn)生約49 229.11萬(wàn)t二氧化碳和約1 481.31萬(wàn)t二氧化硫。這些污染物加劇霧霾和溫室效應(yīng)，控制光污染對(duì)環(huán)保的意義更加重要。

5 基于室內(nèi)設(shè)計(jì)改良的光污染防治措施

5.1 室內(nèi)設(shè)計(jì)中材料運(yùn)用與燈光布置的光污染防治措施

在室內(nèi)設(shè)計(jì)中，造成光污染情況的大體分為燈光布置不合理和材料使用不合理兩種。在設(shè)計(jì)之中首先要對(duì)室內(nèi)空間光的需求進(jìn)行研究。

在用光量配置上，對(duì)需要用光進(jìn)行作業(yè)的空間布置足夠照度的光源，在進(jìn)行裝飾物展示的空間可以選用點(diǎn)光源進(jìn)行點(diǎn)綴。根據(jù)具體情況具體分析，過(guò)亮與過(guò)暗都不合適。以這樣的思路設(shè)計(jì)出來(lái)的照明系統(tǒng)可以合理地利用光解決問(wèn)題，同時(shí)也節(jié)約能源。

在裝飾材料的選用上，建議盡量選用帶有漫反射功能的裝飾材料，在提升空間質(zhì)感的同時(shí)不會(huì)將強(qiáng)光反射到空間中，從而減輕了室內(nèi)眩光污染。在當(dāng)今家裝行業(yè)中，應(yīng)以木色、米黃色、灰色調(diào)的墻體代替鮮艷的墻體或者是白墻，使室內(nèi)空間看起來(lái)整潔的同時(shí)不會(huì)因?yàn)轭伾^(guò)于刺眼而損傷人的視力。

光色選擇上，在室內(nèi)盡量不要采用彩光。一是因?yàn)椴使忸伾^(guò)于鮮亮，在空間中顯得突兀不能達(dá)到美觀的效果；二是彩光燈的亮度在暗的空間達(dá)不到照明的效果，在亮的空間也只能增加室內(nèi)彩光污染。

在昏暗的場(chǎng)所中，建議適當(dāng)增加光的元素，將室外與室內(nèi)的光照條件盡量貼合，避免從室內(nèi)走到室外時(shí)造成眼部不適。在夜店、夜總會(huì)、KTV等娛樂(lè)場(chǎng)所也要注意不要過(guò)長(zhǎng)時(shí)間逗留，盡量減少用眼頻率，不要直視霓虹燈光，避免紫外線燈照射。

5.2 室內(nèi)光污染防治案例表達(dá)

以東京即愈街綠色有機(jī)餐廳為例，這間有機(jī)餐廳為貼合綠色餐飲的主題，將有機(jī)室內(nèi)設(shè)計(jì)與綠色照明設(shè)計(jì)運(yùn)用到餐飲空間的設(shè)計(jì)中。墻面全部貼滿有木質(zhì)紋路的裝飾材料，留白的地方涂上淺色涂料，整個(gè)空間在室內(nèi)光照的條件下盡量減少光源反射，最大程度上保留了原味的主題色彩(圖5)。

圖5 東京即愈街綠色有機(jī)餐廳室內(nèi)光環(huán)境

在燈光的運(yùn)用上采用了點(diǎn)光源照明手法，在每臺(tái)餐桌上固定照明區(qū)域，這種做法在保證光源能完全照亮用餐區(qū)域的同時(shí)減少不必要的光資源浪費(fèi)，節(jié)省光能，同時(shí)也起到了良好的使用效果。

6 結(jié) 論

不能否認(rèn)光在行走和行車安全、工作學(xué)習(xí)甚至醫(yī)療方面對(duì)人類活動(dòng)的積極影響。照明方式不同和照度值的大小直接影響視覺(jué)的清晰度和人的辨識(shí)度甚至人的情緒。筆者認(rèn)為，光照的優(yōu)點(diǎn)與“光污染”在某種意義上是互逆的，這與不同的地點(diǎn)、特定的時(shí)間段和所處其中人群的作息習(xí)慣有關(guān)，全國(guó)各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，夜生活長(zhǎng)短不一，所以很難制定普適性的法規(guī)。但是，對(duì)于光污染的防控刻不容緩，對(duì)于待建成的項(xiàng)目，希望設(shè)計(jì)者能多加思考，開(kāi)發(fā)商多聽(tīng)取各方意見(jiàn)，政府能出臺(tái)法規(guī)及時(shí)防控。但面對(duì)已建成的有缺陷的光環(huán)境，處于其中的我們應(yīng)該學(xué)會(huì)自我保護(hù)，提高個(gè)人對(duì)光污染的防護(hù)意識(shí)，如避免長(zhǎng)期處于光污染的工作環(huán)境，佩戴防護(hù)眼鏡，不適者定期作檢查，減少去夜店、夜總會(huì)、KTV等娛樂(lè)場(chǎng)所的次數(shù)等。若遇光污染的侵權(quán)行為要及時(shí)與相關(guān)責(zé)任人溝通或用法律手段及時(shí)解決。大家齊心協(xié)力，光污染定能在不久的將來(lái)解決。

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The Research of Effects on Human Health by Light Pollution and the Indoor and Outdoor Prevention Measures

NIE Dawei，LI Dongyi，YANG Zheyu

(School of Architecture and Fine Art，Dalian University of Technology，Dalian 116024,P.R.China)

In recent years，the problem of urban light pollution has gradually increased，the relevant civil cases happening frequently. For light pollution continue to influence the city resident's visual system and state of mind，may produce high temperature environment causing a fire，implicit ultraviolet radiation causing skin injury problems，classified and summarized the characteristics ，causes and prevention measures of light pollution. The study found that: the outdoor light pollution is mainly caused by the external reflection of the building facade material and the night of artificial lighting，indoor light pollution is related to inappropriate decoration materials and unreasonable lighting use. Based on the above research results，the measures to solve the problem of urban light pollution from the source are provided from the aspects of the formulation of laws and regulations，the improvement of building facade design，the improvement of lighting landscape design，interior design and so on. In order to put forward effective proposals for the control of light pollution in built environment and prevention of light pollution in the building to be built，it is has certain practical value，so as to reduce the harm of urban light pollution.

urban light pollution; human health; architectural design; prevention measures; healthy lighting

2016- 12-26 作者簡(jiǎn)介：聶大為，大連理工大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院。