光污染

■新闻缘起 　　随着越来越多的人造光源的使用，对夜空的纯净度和能见度构成了越来越大的威胁。在第28届国际天文联合会大会的特别会议上，来自世界各地的天文学家，特别强调了对于天文台站所在地夜空的保护，以及在教育方面需要提高全球公众的抵制光污染的意识。光污染不仅仅是天文学家们面临的问题，也涉及到更宽领域和更深层次的方方面面，包括人类健康、低碳节能、全球环境生态、野生动物保护、城乡建设、供电照明产业等领域。 　　你是否曾被城市中的广告灯、霓虹灯闪烁，探照灯等强光束刺疼了眼?阳光照射强烈时，你是否在城市建筑物的玻璃墙、光面大理石以及各种涂料等装饰的反射光线下头晕目眩…… 　　经历过上述情形的人肯定不在少数。近些年，“光污染”问题渐渐浮出水面，实际早在上世纪三十年代由国际天文界提出至今已“埋伏”多年。 　　光污染危害知多少? 　　如何衡量光污染?中国科学院国家天文台研究员王俊杰说：“我认为更科学的光污染定义是指过量的光辐射对人类生活和生产环境造成不良影响的现象,包括可见光、红外线和紫外线造成的污染 影响光学望远镜所能检测到的最暗天体极限的因素之一。通常指天文台上空的大气辉光、黄道光和银河系背景光、城市夜天光等使星空背景变亮的效应。” 　　提起光污染，首先想到的是它剥夺了许多人观赏夜空的权利。“我上世纪五十年代上中学时，生活在广州市市区校园，还能看到银河，并沉醉在牛郎织女的神话故事里，有充沛的想象力。而现在光污染已使我们的夜空失色，世界上约有三分之二的人生活在光污染里。”中国科学院紫金山天文台研究员王思潮说，在远离城镇灯光影响地区，可以看到两千多颗星星，而在大城市却只能看到几十颗。 　　除此之外，它还令我们的健康状况岌岌可危。科学家最新研究表明，光污染不仅有损人的生理功能，还会影响心理健康。据了解，人类长期在光污染影响下会导致视力下降、引发眼疾 扰乱人体正常的生物钟，导致白天工作效率低下 光源让人眼花缭乱，干扰大脑中枢神经。在城市建设中，LED显示屏也在时刻威胁着车辆驾驶的安全 而一些彩光灯所产生的紫外线强度大大亮于太阳光中的紫外线，人如果长期被这种灯照射，可诱发流鼻血、白内障、白血病以及癌变。 　　光污染造成天文观测站选址难? 　　对光污染问题最为重视的科研领域当属天文观测，目前中国的一些传统的光学天文观测站也在或多或少地受到光污染影响，许多光学望远镜因此而达不到设计观测极限星等指标。 　　“我从1963年开始在紫金山天文台从事天文观测工作，深感光污染对天文研究的危害。”王思潮说，“泰布(Table)天文台在美国并不出名，我曾去那里做过小行星光电测光观测。早在1966年文革开始以前，由于南京市灯光的影响，紫金山天文台原台址夜空的天光强度已是美国泰布天文台的好几倍了。到了1985年，紫金山天文台夜天光强度更是泰布天文台的十几倍，紫金山天文台从事三十多年的小行星发现工作，此时已十分困难。上世纪九十年代初讨论搬迁新观测基地的时候，尽管我们都很舍不得相处多年的紫金山天文台山上原址，但最终不得不接受迁址的残酷现实。” 　　2009年国际天文年期间，天文学家曾呼吁公众自愿参与“地球一小时”熄灯活动，保护黑暗夜空不受光污染。“但这种短时行为只能起到科普教育功效，无法除根治本。”王俊杰说“所以目前国内外所选天文台址都要远离闹市，周围几十公里内无城市强光干扰。如智利Paranal天文台、西班牙La Palma天文台、中国科学院国家天文台西藏羊八井观测站等。这些地方天空非常适合天文观测而且远离城市，这一看似并非治理而是逃避的措施实际运行中还仍然是要防止光污染的，如要和当地政府协商进行周边灯光保护，要求已有强灯光加防护罩对地照射等。” 　　如何抵制光污染? 　　光污染是全球共同面临的问题。据了解，国外相继制定了诸如《防止光污染条例》《光污染防治法》和《夜间天空保护法》等治理光污染的法律体系，很多地区针对光污染问题进行强制性规范，在照明装置或者是建筑物开建之前，需要获得政府审批。例如日本和美国加州等地针对照明区域进行了分级。 　　然而我国在光污染立法上目前仍处于空白。王俊杰说：“在我国整治光污染只是简单的原则性规定，只强调应当防治，至于具体如何防治及光污染侵害发生后如何处理则并未提及，也无相应的罚则，不成体系，根本谈不上可操作性。” 　　近年来，上海、深圳等地不断有媒体报道建筑物灯光、LED屏产生强光，影响居民正常生活的事件。光污染早已成为人们关注的焦点问题之一，“光污染”是继水污染、大气污染、噪声污染、固体废物污染之后的第五大污染，威胁着环境及人类的健康。 　　“面对我国光污染快速蔓延造成危害的现实，现在已是我国制定反光污染法的良机。”王思潮说，“在过去，我国一些法律的制定明显存在滞后于实际的被动情况。我们应该吸取教训，当光污染问题开始蔓延时，就应及时有针对性的制定法律，控制在早期，这样可大大减少损失，且难度大大减小，事半功倍。反光污染，只要早制定法律，认真执行，并不是很困难。或许还能将坏事变为好事，抢先发展反光污染的新兴产业，乃至将产品出口海外。” 　　■连线专家 　　加强公民对光污染危害的科普 　　王俊杰(中国科学院国家天文台研究员)： 　　我认为光污染短期内很难得到全面遏制，特别是白亮污染，这是因为已有的城市建筑很难甚至几乎不可能改造，除非有新研制出的防护措施，否则只能等到这些建筑物寿命到期重建时规划设计及建筑设计部门再行考虑光污染问题。而人工白昼和彩光污染可以逐步改造，但由于量大也不易短期内得到遏制。而对光污染问题的治理应尽快立法，只有立法，才可能对上述问题逐步遏制。 　　我们应当为此首先加强公民对光污染危害的教育，要注意控制光污染的源头，做到防患于未然。科研人员在科学技术上也要探索有利于减少光污染的方法。在设计方案上，合理选择光源。 　　对于国家的科研工程，如需要避免光污染，周边地方政府应配合采取必要的灯光改造及管制措施。如天文台站周边等。 　　制定出世界上最好的反光污染法 　　王思潮(中国科学院紫金山天文台研究员)： 　　我国应建立国家级和省级暗夜保护区，不仅可保护天文观测，还可以还公众尤其是青少年以头顶上灿烂的星空，让大家有与宇宙心灵相通的视窗。此外，国家还要建立高质量的天文观测基地，集中进行周边环境保护，这样才能与国际竞争。 　　对于其他身边的光污染，也应规定广告牌的亮度、车灯的光度等等 建议我国在制定反光污染法的同时，积极向公众宣传光污染的危害和对策，这种宣传应普及到每个社区和乡村，上下同欲者胜。 　　在反污染和治理环境的进程中，我国也不应次次落后于西方，可以结合我国实际，制定出世界上最好的反光污染法 在开拓防光污染的新兴产业方面也走在西方的前面。 　　■延伸阅读 　　我们身边的光污染 　　我们身边常见的光污染主要有三类，即白亮污染、人工白昼和彩光污染。 　　白亮污染是指阳光照射强烈时，城市建筑物的玻璃墙、光面大理石、釉面墙和各种涂料等装饰反射光线，白亮眩目。长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人，视力会急剧下降，头昏脑涨,心烦意乱，甚至发生失眠、食欲下降、情绪低落、身体乏力等症状。烈日下驾车的司机会出其不意地遭到玻璃墙反射光的突然晃眼，很容易诱发车祸。 　　人工白昼指夜幕降临后，城市中的广告灯、霓虹灯闪烁，探照灯、激光等强光束照射天空，使得夜晚如同白天一样，即所谓人工白昼。这也是对天文台站观测影响最大的光污染。光污染令全球五分之一的人看不见银河，约有三分之二的人生活在光污染里。据美国一份调查研究称：“许多人已经失去了夜空，而正是我们的灯火使夜空失色”。在远离城市的野外，我们可以看到两千多颗星星，而在城市里却只能看到几十颗。此外，在这样的环境里，人会受干扰失眠难以入睡，这也会造成电力资源的极大浪费。 　　彩光污染是指舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转灯、荧光灯以及闪烁的彩色光源构成的光污染。彩色光源不仅对眼睛不利，而且干扰大脑中枢神经，使人感到头晕目眩，出现恶心呕吐、失眠等症状，不仅如此，彩光还会影响心理健康。而黑光灯所产生的紫外线强度大大亮于太阳光中的紫外线，人如果长期被这种灯照射，可诱发流鼻血、白内障、白血病以及癌变。

近年来，近地轨道卫星和太空碎片数量一直在增长，预计还在加剧。尤其自2019年美国太空探索技术公司（SpaceX）发射了第一组由数千颗卫星组成的“巨型星座”以来，近地轨道上的卫星数量增加了一倍多。每一颗新卫星都会增加它撞击另一个绕地球轨道运行物体的风险，产生更多碎片，连锁反应下，由“级联碰撞”产生越来越小的碎片。这些太空垃圾的威胁，近年来被提到过多次，但这一次，科学家将视角聚焦在碰撞本身之外。最新一期英国《自然天文学》发表了一系列文章，专门探讨了人造卫星和空间碎片对夜空亮度的影响。不断增加的“太空垃圾”云，将光反射回地球，这导致了天文学界的严重忧虑：光污染的潜在影响，及它对地面望远镜和空间望远镜的潜在干扰。“明亮的夜空”致天文数据损失在一篇评论文章中，意大利光污染科学与技术研究所科学家法比奥法尔奇团队表示，地面和来自近地轨道卫星的光污染正在增加。他们说，由于光污染，地球现在几乎已经没有什么偏远之地能满足安放天文台的标准了，即没有光污染、晴空数量多、视野效果好。这组科学家提出，对抗光污染和太空污染是一个社会政治问题而非技术问题，他们认为应当引入约束机制，停止夜间人工照明和卫星集群的迅速增加。美国暗夜咨询有限公司的约翰布兰特尼及其同事在一篇观点文章中，计算了近地轨道卫星和太空碎片增加的总体影响，他们认为，这导致全球夜空亮度潜在上升，造成面天文数据损失，因为宇宙信号可能在噪音里丢失，也可能减少地面发现和一些观察项目的机会。最新建模研究显示，在未来十年内，夜空最暗的部分将变得更亮，而天文台能够看到的恒星数量减少约7.5%。天空正在飞速变化尽管可能很难注意到，但我们的天空正在以天文数字的速度变化。地面上的光污染与天空中卫星和碎片相结合，意味着天文学家正慢慢“耗尽”真正黑暗的地方来研究星体。斯洛伐克科学院研究人员米洛斯拉夫科奇法吉团队提出了一个模拟夜空亮度的新方法。他们解释说，夜空建模通常使用米氏理论对光散射的理解。这种方法提出了夜空中光散射的一个简单的物理图景，易于计算。但研究团队发现这一方法可能对真实世界情形过于简化，可能导致低估天空辉光。美国旧金山大学天文学家阿帕娜温卡特珊在一篇全球视点文章中，讨论了近地轨道日益拥挤的特征，并强调了这对天文观察和全世界黑暗天空的消极影响。她认为，人类从先辈那里继承了太空的美好，亦应将美好传承下去，太空“通过科学、叙事、艺术、起源故事和文化传统连接我们彼此——而现在它岌岌可危。”从地面到天空的光污染在这次讨论之前，科学界早已展开过光污染对天文学领域影响的研究，不过，主要针对地面光源。在地球陆地表面的很大一部分，天空在日落后很长一段时间内继续散发着人造暮光。这种“天光”是对环境有严重影响的光污染形式，会影响昼夜活动的动物，会破坏人类文化遗产的重要组成部分，更会对观星和天文学产生负面影响。今年年初发表在《科学》杂志上的一项研究报告指出，在城市环境中，星星从人类视线中消失的速度是惊人的，星星能见度的变化可用每年7%—10%的天空亮度增加来解释。如果继续以这种速度发展，一个出生时能看到250颗星星的孩子，在18岁生日时只能看到100颗星星。这是2011年至2022年间50000多次肉眼观察夜空的分析结果，它表明“污染”人们视野的，除了光学光源，其实还有各种无线电源，如手机、无线互联网发射器、GPS卫星等。尽管人们对光污染的认识在不断提高，但目前的照明政策还没有带来任何改善，至少在陆地层面上如此。人们希望在太空层面，一切还来得及。

作为广州市青少年科技教育协会天文专业委员会主任，韩延经常要在晚上带学生去观星，但是最近几年他发现，他的工作越来越难做。&ldquo 在观测过程中我们就感受到，日益严重的灯光污染让夜间观测非常困难。现在我们只能够去郊外才能观星，而且距离是越跑越远。&rdquo 韩延说。 　　今年，担任广州市政协委员的韩延正式提出了针对光污染立法的提案，并且在近日有了重要进展。 　　广州市环保局已经起草《广州市光辐射环境管理规定(征求意见稿)》，向全社会征求意见。《规定》对玻璃幕墙的设置、城市道路照明、景观照明和户外广告等做了一些限制，若获通过，将成为中国第一部专门针对各类光辐射环境管理的地方性法规。 　　实际上，随着城市建设的加快和空气中悬浮颗粒的增加，光污染问题近几年越来越受到中国人关注，其危害也不容小觑。 　　中山大学地球环境与地球资源研究中心主任周永章表示，从玻璃幕墙反射的刺眼光线可以破坏人眼视网膜上的感光细胞，产生瞬间眩光干扰正在开车的司机，极易造成交通事故。而夜间广告牌光污染还直接影响人的作息习惯，造成生物钟紊乱。 　　&ldquo 而且现在大气成分很复杂，特别是PM2.5等颗粒在光条件下，会进行二次分解和二次合成，形成新的物质，里面成分更加复杂。这等于是造成了二次污染，对人体造成更大伤害。&rdquo 周永章说。 　　据广州市环保部门统计，2009年至2013年接到针对光污染的投诉有34宗。2013年1月至2014年3月上旬，公安部门接到的投诉有70宗，市民反映的主要问题是道路照明、夜景照明干扰光和商铺广告灯光照入居室影响休息。 　　而在北京、上海、南京等城市，关于光污染的讨论也在渐渐升温。其中，南京市于去年7月出台《城市景观照明建设导则》，为城市亮化定规矩，首次划定限制和禁止设置亮化工程的区域。 　　不过，据广州市环境保护科学研究院政策研究中心主任李明光介绍，虽然国内一些城市通过制定地方标准、技术规范、政府规章中增加一些要求来加强对光环境的管理，但各地都还没有专门针对各类光辐射环境管理的地方性法规或政府规章。 　　&ldquo 由于目前光辐射环境管理尚属立法空白，没有从环境保护上明确界定光辐射污染的标准，光环境的规划建设和监督管理没有开展，监管执法部门不明确，缺少相应的处理规则。因此市民健康和城市光环境质量难以得到保障。&rdquo 他说。 　　对本次广州拟对光污染进行立法的举动，韩延表示满意。他认为，这是中国地方在治理光污染问题上迈出的重要一步。不过他也认为，《规定》还有一些细节略显不足，比如还没有将灯光亮度、光谱类型和安装规范等细节方面的限制写进去。&ldquo 我也很理解，因为没有技术标准，只能够一步步完善。