淺析城市光污染對人體健康的影響及室內外防治措施

聶大為，李東翼，楊喆雨

(大連理工大學 建筑與藝術學院，遼寧 大連 116024)

淺析城市光污染對人體健康的影響及室內外防治措施

聶大為，李東翼，楊喆雨

(大連理工大學 建筑與藝術學院，遼寧 大連 116024)

近年城市光污染的問題逐漸加重，相關民事訴訟類案件頻發。光污染持續影響城市居民的視覺系統與精神狀態，會產生高溫環境引發火災，以及紫外線輻射損傷皮膚等問題。文章對光污染的特征、產生原因及防治措施進行歸納與總結。經研究發現，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度造成，室內光污染與不恰當的裝飾材料和不合理的燈光使用有關。結合以上研究結果嘗試從法律法規的制定、建筑立面設計、燈光景觀設計、室內設計等方面提供解決城市光污染問題的措施，以期為建成環境光污染治理、待建成環境光污染的預防提出有效建議，從而降低城市光污染的危害。

城市光污染；人體健康；建筑設計；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境污染源，對人類正常生活、娛樂、工作和休息帶來不利影響，引起人體不適感，損害視力和人體健康。同時，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。陽光照射強烈時，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高達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、酒店的廣告燈、霓虹燈強光束直沖云霄，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、激光燈和娛樂場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，夜總會、舞廳等安裝的黑光燈所產生的紫外線，其強度大大高于太陽光中的紫外線，且對人體有害，故也算是彩光污染的一種。

2 光污染對人體健康的危害

2.1 光污染對眼睛和腦部的損害

強烈眩光、躁動的室內外環境色彩對人的視網膜不斷刺激，導致視覺疲勞，對眼部細胞造成損傷，嚴重時甚至出現失明等癥狀。而在陰暗的環境中長時間注視刺眼奪目的彩色光束，或者在黑暗的環境下持續相當長的一段時間再接觸正常的光照條件，都會對視網膜造成不可逆的影響，嚴重時會導致白內障、青光眼等眼科疾病。

視覺信號最終傳遞到腦部神經，如果在這樣的環境下持續用眼用腦，會給人的精神狀態造成很大的影響，同時會打破我們平時習慣的自然狀態，威脅到人類的健康。

2.2 光污染對皮膚的損害

前文提到的娛樂場所室內大量采用的黑光燈所產生的紫外線輻射也是污染源之一。長期在紫外線的影響下，又沒有防護措施，極易對人體造成巨大傷害。如果裸露的肌膚被這類紫外線燈照射，輕者會出現紅腫、疼癢、脫屑，重者甚至會引發癌變、皮膚腫瘤等。紫外線輻射成為缺少皮膚保護地方的“隱形殺手”，會引起結膜、角膜發炎，長期照射可能會導致白內障。

2.3 光污染對生物鐘的損害

光是維持生物鐘的主要刺激要素，與太陽24小時軌跡變化同步。為維持體內規律性的生物鐘，人白天需要暴露在足夠水平的光照下，而晚上則需要相對昏暗的環境，與太陽軌跡保持一致。如果不能同步或節律發生破壞，人們就會面臨生理功能、神經行為、認知功能低下和睡眠質量下降的狀況，導致白天工作效率低，倦乏無力，從而嚴重影響人體的健康。

2.4 光污染促使各種疾病的發生

“光壓力”是機體對各種燈光擾亂自身的自然平衡做出的緊張狀態。若長期處于這種壓力下，身體內的生物系統和化學反應發生紊亂，免疫力下降，各種疾病乘虛而入。

3 基于政策法規約束的光污染的防治措施

我國室內外的照明水平在經濟發展的推動下有增無減，伴隨著一系列新型光裝飾的流行，光污染在政府層面應得到重視。

3.1 國外光污染防治的政策法規

在發達國家或地區光污染問題比發展中國家更為嚴重。2002 年世界上首部有關光污染防治的法規《保護黑夜環境法》在捷克誕生。美國密歇根州于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 年正式確認光污染的存在，為了進一步遏制光污染，于2002 年編寫《合理使用燈具指南》，2006年發布《光污染管制指引》。英國政府2005 年發表《清潔鄰舍及環境法令》，增加了人為光線滋擾一項。

3.2 我國光污染防治的政策法規

我國在光污染標準的制定上與國外差距較大，我國《憲法》中涉及建筑光環境的法條只有一條，即第26條“國家保護和改善生活環境與生態環境，防治污染和其他公害?！蔽覈董h境保護法》第24條規定 “產生環境污染和其他公害的單位，必須把環境保護工作納入計劃，建立環境保護責任制度；采取有效措施，防治在生產建設或者其他活動中產生的廢氣、廢水、廢渣、粉塵、惡臭氣體、放射性物質以及噪聲、振動、電磁波輻射等對環境的污染和危害。”《憲法》確立了我國環境保護的大政方針，《環境保護法》在環境保護法律體系中處于核心地位。下一步應該將光污染列入除其他公害之外的污染源之中。

3.3 建筑行業對于光污染防治的政策法規

2009年實施的JGJ/T 163—2008《城市夜景照明設計規范》對“光污染的限制”作出了規定，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生的垂直面照度、夜景照明燈具朝居室方向的發光強度、居住區和步行區夜景照明燈具的眩光、燈具的上射光通比、建筑立面和標識面產生的平均亮度幾個方面對光污染作出限制。該規范如果能切實執行則對“人工白晝”有很大緩解作用，但沒有規定燈具使用時間，故深夜光污染侵擾無法根治，同時對“白亮污染”、“彩光污染”缺少明確的解決辦法。

2014年實施GB 50034—2013《建筑照明設計規范》，對各種環境下照明數量和質量、照明標準值等作出規定，對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、統一眩光值等提供了解釋和規范數據，但對于光污染的處理仍存在缺陷。例如，“照明標準值”提供的是下限值，并未提供上限的規范，筆者認為標準值應該是一個范圍，過低或過高對使用者均不利?！罢彰鞴β拭芏取彪m然規定上限，但密度是平均值，局部過高無法反映其中。此外，應對人工照明發出的紫外線輻射和紅外線輻射提供標準，應明確列出對光污染的控制措施和處罰辦法。

部分省市已有相關規范出臺，如上海市質量技術監督局于2004年9月1日實施的上海市地方標準DB31/T 316—2004《城市環境(裝飾)照明規范》。其中明確規定：由外溢光/雜散光的不利影響造成的不良照明環境為光污染。于2012年12月1日起實施新修訂的DB31/T 316—2012《城市環境(裝飾)照明規范》“適用范圍”增加“廣告、招牌和標識、燈光小品和雕塑、節慶彩燈”等各類景觀照明設計、安裝以及相關管理工作的有關規范?！耙幏缎砸梦募痹黾恿藝鴥韧庀嚓P的最新標準，從原來的4項增加到9項。同時，將城市區位按照環境亮度進行劃分，形成4個環境亮度區域。廣州市環保局于2014年11月出臺《廣州市光輻射環境管理規定》(草案)并公開征取民意，對玻璃幕墻的設置、城市道路照明、景觀照明和戶外廣告等做了一些限制，同時加強監督執法，明確“光污染”監督管理的主體和執法主體，按“誰主管、誰負責”的原則進行光環境的監督管理，還對違法行為設置了全面的處罰條款，分別由環保部門和其他主管部門實施處罰，處罰最高不超過10萬元。

4 基于建筑設計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

光污染能通過建筑立面在建筑物之間傳播，同時反射光也有增溫聚焦的作用，嚴重時會引發火災。建筑立面、屋頂以及其附屬設施，如遮陽構件等使用的材料及其構造方式對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計、材料選擇和細部處理上，設計師更多考慮的是藝術效果和文脈表達等。若能在設計初期考慮一下建筑光環境，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構件，或將無框架全玻璃幕墻替換為有框架幕墻亦可降低對行人和司機的視覺功能危害，可能減少交通事故的發生。

圖1 光污染能通過玻璃幕墻在建筑物間傳播

4.1.1 分隔法的應用

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

圖2 日本國立新美術館玻璃幕墻

4.1.2 采用低反射比透明玻璃

德國RWEAG總部大樓的外墻由雙層玻璃幕墻構成(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”。同時大樓的技術設備是根據各種不同功能需要設計的，室內照明的亮與暗依據每個空間各自的意愿進行調節，合理且節約能源。夜間，由室內透光照明所帶來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、廣場的巨型LED廣告牌而引起的民事訴訟屢見不鮮，在設計之初若能考慮視線關系，屏幕的朝向避開居民樓和主要干道，并且略向下傾斜，在后期運營時避免深夜開啟，便能有效降低此類事件的投訴率。

城市夜景照明方式很多，最常見的有泛光照明、輪廓照明、室內透光照明及特種照明四種。筆者認為應根據不同區域選擇適當的照明方式和光照強度。

圖3 德國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、學習功能為主的居住、教育類的建筑物在夜間便不易使用泛光燈照明，使用室內透光照明的效果可能更加理想。而廣場或商業區域使用的照明方式則可以多樣化，但需要全面考慮，過度使用或燈具位置不當不僅浪費能源還容易造成眩光，造成光污染(圖4)。

圖4 照明方式不當導致光污染

國際上對商業或混合居住區的建筑墻面照度一般規定為50 lx，燈具的光強度為2 500 cd。居住區的照度為10～20 lx，燈具的光強度為500～1 000 cd。而燈具的擺放位置值得深入考慮，設計者應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，合理選擇燈具，控制有效照明區域，避免光溢散。

4.2.2 合理控制光照強度

目前我國諸多城市的亮化工程存在爭相比亮的誤區，光污染加劇的同時造成資源浪費。筆者認為光環境的運用對于不同的照明區、照明對象應區別對待。首先，確定有效照明區內上述四種不同照明方式的光量，以及經地物表面反射后射向天空的光量，確定夜景表達的范圍。然后，與全部區域照明對比，確定合理光照范圍。這樣可以降低夜景建設量，有效減少光污染，并且節約能源。

國家能源局公布，2015年全社會用電量55 500億kW/h，按中國照明用電占全社會用電量的12%計算，約有6 660億kW/h。火力發電占總發電量的74.14%?；鹆Πl電要燃燒大量煤炭，按每生產1 kWh電產生二氧化碳0.997 kg，二氧化硫0.03 kg計算，2015年因照明用電燃煤要產生約49 229.11萬t二氧化碳和約1 481.31萬t二氧化硫。這些污染物加劇霧霾和溫室效應，控制光污染對環保的意義更加重要。

5 基于室內設計改良的光污染防治措施

5.1 室內設計中材料運用與燈光布置的光污染防治措施

在室內設計中，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。在設計之中首先要對室內空間光的需求進行研究。

在用光量配置上，對需要用光進行作業的空間布置足夠照度的光源，在進行裝飾物展示的空間可以選用點光源進行點綴。根據具體情況具體分析，過亮與過暗都不合適。以這樣的思路設計出來的照明系統可以合理地利用光解決問題，同時也節約能源。

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，在提升空間質感的同時不會將強光反射到空間中，從而減輕了室內眩光污染。在當今家裝行業中，應以木色、米黃色、灰色調的墻體代替鮮艷的墻體或者是白墻，使室內空間看起來整潔的同時不會因為顏色過于刺眼而損傷人的視力。

光色選擇上，在室內盡量不要采用彩光。一是因為彩光顏色過于鮮亮，在空間中顯得突兀不能達到美觀的效果；二是彩光燈的亮度在暗的空間達不到照明的效果，在亮的空間也只能增加室內彩光污染。

在昏暗的場所中，建議適當增加光的元素，將室外與室內的光照條件盡量貼合，避免從室內走到室外時造成眼部不適。在夜店、夜總會、KTV等娛樂場所也要注意不要過長時間逗留，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 室內光污染防治案例表達

以東京即愈街綠色有機餐廳為例，這間有機餐廳為貼合綠色餐飲的主題，將有機室內設計與綠色照明設計運用到餐飲空間的設計中。墻面全部貼滿有木質紋路的裝飾材料，留白的地方涂上淺色涂料，整個空間在室內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餐廳室內光環境

在燈光的運用上采用了點光源照明手法，在每臺餐桌上固定照明區域，這種做法在保證光源能完全照亮用餐區域的同時減少不必要的光資源浪費，節省光能，同時也起到了良好的使用效果。

6 結 論

不能否認光在行走和行車安全、工作學習甚至醫療方面對人類活動的積極影響。照明方式不同和照度值的大小直接影響視覺的清晰度和人的辨識度甚至人的情緒。筆者認為，光照的優點與“光污染”在某種意義上是互逆的，這與不同的地點、特定的時間段和所處其中人群的作息習慣有關，全國各地經濟發展水平不同，夜生活長短不一，所以很難制定普適性的法規。但是，對于光污染的防控刻不容緩，對于待建成的項目，希望設計者能多加思考，開發商多聽取各方意見，政府能出臺法規及時防控。但面對已建成的有缺陷的光環境，處于其中的我們應該學會自我保護，提高個人對光污染的防護意識，如避免長期處于光污染的工作環境，佩戴防護眼鏡，不適者定期作檢查，減少去夜店、夜總會、KTV等娛樂場所的次數等。若遇光污染的侵權行為要及時與相關責任人溝通或用法律手段及時解決。大家齊心協力，光污染定能在不久的將來解決。

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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 作者簡介：聶大為，大連理工大學建筑與藝術學院。