浅析城市光污染对人体健康的影响及室内外防治措施

聂大为，李东翼，杨喆雨

(大连理工大学 建筑与艺术学院，辽宁 大连 116024)

浅析城市光污染对人体健康的影响及室内外防治措施

聂大为，李东翼，杨喆雨

(大连理工大学 建筑与艺术学院，辽宁 大连 116024)

近年城市光污染的问题逐渐加重，相关民事诉讼类案件频发。光污染持续影响城市居民的视觉系统与精神状态，会产生高温环境引发火灾，以及紫外线辐射损伤皮肤等问题。文章对光污染的特征、产生原因及防治措施进行归纳与总结。经研究发现，室外光污染主要由建筑外立面反光材料与夜晚人工照明过度造成，室内光污染与不恰当的装饰材料和不合理的灯光使用有关。结合以上研究结果尝试从法律法规的制定、建筑立面设计、灯光景观设计、室内设计等方面提供解决城市光污染问题的措施，以期为建成环境光污染治理、待建成环境光污染的预防提出有效建议，从而降低城市光污染的危害。

城市光污染；人体健康；建筑设计；防治措施；健康照明

1 光污染的定义与特征

光污染是继废气、废水、废渣和噪声等污染之后的一种新的环境污染源，对人类正常生活、娱乐、工作和休息带来不利影响，引起人体不适感，损害视力和人体健康。同时，紫外线辐射和红外线辐射，在不同的条件下也可能成为光污染源。国际上一般将光污染分成3 类，即白亮污染、人工白昼污染和彩光污染。

1)白亮污染。阳光照射强烈时，城市里特别光滑的墙壁、玻璃幕墙和洁白的墙面甚至白色纸张的光反射系数高达90 %，这种光线反射引起的光污染称为白亮污染。

2)人工白昼。夜幕降临后，有些商场、酒店的广告灯、霓虹灯强光束直冲云霄，犹如白昼。这种由人为形成的大面积照亮光源导致的光污染，即为人工白昼。

3)彩光污染。夜晚家装中普遍采用的照明灯，户外闪烁的各色霓虹灯、广告灯、激光灯和娱乐场所的各种彩色光源以及电视、电脑等带屏幕的家用电器等引起的光污染称为彩光污染。同时，夜总会、舞厅等安装的黑光灯所产生的紫外线，其强度大大高于太阳光中的紫外线，且对人体有害，故也算是彩光污染的一种。

2 光污染对人体健康的危害

2.1 光污染对眼睛和脑部的损害

强烈眩光、躁动的室内外环境色彩对人的视网膜不断刺激，导致视觉疲劳，对眼部细胞造成损伤，严重时甚至出现失明等症状。而在阴暗的环境中长时间注视刺眼夺目的彩色光束，或者在黑暗的环境下持续相当长的一段时间再接触正常的光照条件，都会对视网膜造成不可逆的影响，严重时会导致白内障、青光眼等眼科疾病。

视觉信号最终传递到脑部神经，如果在这样的环境下持续用眼用脑，会给人的精神状态造成很大的影响，同时会打破我们平时习惯的自然状态，威胁到人类的健康。

2.2 光污染对皮肤的损害

前文提到的娱乐场所室内大量采用的黑光灯所产生的紫外线辐射也是污染源之一。长期在紫外线的影响下，又没有防护措施，极易对人体造成巨大伤害。如果裸露的肌肤被这类紫外线灯照射，轻者会出现红肿、疼痒、脱屑，重者甚至会引发癌变、皮肤肿瘤等。紫外线辐射成为缺少皮肤保护地方的“隐形杀手”，会引起结膜、角膜发炎，长期照射可能会导致白内障。

2.3 光污染对生物钟的损害

光是维持生物钟的主要刺激要素，与太阳24小时轨迹变化同步。为维持体内规律性的生物钟，人白天需要暴露在足够水平的光照下，而晚上则需要相对昏暗的环境，与太阳轨迹保持一致。如果不能同步或节律发生破坏，人们就会面临生理功能、神经行为、认知功能低下和睡眠质量下降的状况，导致白天工作效率低，倦乏无力，从而严重影响人体的健康。

2.4 光污染促使各种疾病的发生

“光压力”是机体对各种灯光扰乱自身的自然平衡做出的紧张状态。若长期处于这种压力下，身体内的生物系统和化学反应发生紊乱，免疫力下降，各种疾病乘虚而入。

3 基于政策法规约束的光污染的防治措施

我国室内外的照明水平在经济发展的推动下有增无减，伴随着一系列新型光装饰的流行，光污染在政府层面应得到重视。

3.1 国外光污染防治的政策法规

在发达国家或地区光污染问题比发展中国家更为严重。2002 年世界上首部有关光污染防治的法规《保护黑夜环境法》在捷克诞生。美国密歇根州于1996年制定了《室外照明法案》，犹他州和阿肯色州于2003年分别制定了《光污染防治法》和《夜间天空保护法》，印第安纳州制定了《室外光污染控制法》。日本于1994 年正式确认光污染的存在，为了进一步遏制光污染，于2002 年编写《合理使用灯具指南》，2006年发布《光污染管制指引》。英国政府2005 年发表《清洁邻舍及环境法令》，增加了人为光线滋扰一项。

3.2 我国光污染防治的政策法规

我国在光污染标准的制定上与国外差距较大，我国《宪法》中涉及建筑光环境的法条只有一条，即第26条“国家保护和改善生活环境与生态环境，防治污染和其他公害。”我国《环境保护法》第24条规定 “产生环境污染和其他公害的单位，必须把环境保护工作纳入计划，建立环境保护责任制度；采取有效措施，防治在生产建设或者其他活动中产生的废气、废水、废渣、粉尘、恶臭气体、放射性物质以及噪声、振动、电磁波辐射等对环境的污染和危害。”《宪法》确立了我国环境保护的大政方针，《环境保护法》在环境保护法律体系中处于核心地位。下一步应该将光污染列入除其他公害之外的污染源之中。

3.3 建筑行业对于光污染防治的政策法规

2009年实施的JGJ/T 163—2008《城市夜景照明设计规范》对“光污染的限制”作出了规定，提出了一系列遵循原则、最大允许值和限制措施。从居住建筑窗户外表面产生的垂直面照度、夜景照明灯具朝居室方向的发光强度、居住区和步行区夜景照明灯具的眩光、灯具的上射光通比、建筑立面和标识面产生的平均亮度几个方面对光污染作出限制。该规范如果能切实执行则对“人工白昼”有很大缓解作用，但没有规定灯具使用时间，故深夜光污染侵扰无法根治，同时对“白亮污染”、“彩光污染”缺少明确的解决办法。

2014年实施GB 50034—2013《建筑照明设计规范》，对各种环境下照明数量和质量、照明标准值等作出规定，对照明灯具及其附属装置选择、光源颜色、反射比、照明功率密度、统一眩光值等提供了解释和规范数据，但对于光污染的处理仍存在缺陷。例如，“照明标准值”提供的是下限值，并未提供上限的规范，笔者认为标准值应该是一个范围，过低或过高对使用者均不利。“照明功率密度”虽然规定上限，但密度是平均值，局部过高无法反映其中。此外，应对人工照明发出的紫外线辐射和红外线辐射提供标准，应明确列出对光污染的控制措施和处罚办法。

部分省市已有相关规范出台，如上海市质量技术监督局于2004年9月1日实施的上海市地方标准DB31/T 316—2004《城市环境(装饰)照明规范》。其中明确规定：由外溢光/杂散光的不利影响造成的不良照明环境为光污染。于2012年12月1日起实施新修订的DB31/T 316—2012《城市环境(装饰)照明规范》“适用范围”增加“广告、招牌和标识、灯光小品和雕塑、节庆彩灯”等各类景观照明设计、安装以及相关管理工作的有关规范。“规范性引用文件”增加了国内外相关的最新标准，从原来的4项增加到9项。同时，将城市区位按照环境亮度进行划分，形成4个环境亮度区域。广州市环保局于2014年11月出台《广州市光辐射环境管理规定》(草案)并公开征取民意，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，同时加强监督执法，明确“光污染”监督管理的主体和执法主体，按“谁主管、谁负责”的原则进行光环境的监督管理，还对违法行为设置了全面的处罚条款，分别由环保部门和其他主管部门实施处罚，处罚最高不超过10万元。

4 基于建筑设计改良的光污染防治措施

4.1 城市日间“白亮污染”的特征及防治

光污染能通过建筑立面在建筑物之间传播，同时反射光也有增温聚焦的作用，严重时会引发火灾。建筑立面、屋顶以及其附属设施，如遮阳构件等使用的材料及其构造方式对于阻止光污染的传播有重要作用(图1)。

在建筑立面和屋面的造型设计、材料选择和细部处理上，设计师更多考虑的是艺术效果和文脉表达等。若能在设计初期考虑一下建筑光环境，可起到事半功倍的效果。例如，玻璃或金属幕墙的使用，在选材上采用低辐射率镀膜玻璃或非抛光金属板，限制或禁止使用镜面玻璃或抛光金属板等材料可以有效减少白亮污染。若在玻璃幕墙外增加遮阳构件，或将无框架全玻璃幕墙替换为有框架幕墙亦可降低对行人和司机的视觉功能危害，可能减少交通事故的发生。

图1 光污染能通过玻璃幕墙在建筑物间传播

4.1.1 分隔法的应用

日本建筑师黑川纪章设计的日本国立新美术馆，其南向玻璃幕墙建筑表面运用了分隔法，在玻璃幕墙表面沿竖直方向上每隔500 mm设置水平磨砂夹层钢化玻璃(图2)。曲面立面的设计对光的聚焦更加明显，“白亮污染”将格外剧烈，但由于分隔法的运用有效解决了眩光问题，使建筑物在烈日下仍有较好的艺术效果。

图2 日本国立新美术馆玻璃幕墙

4.1.2 采用低反射比透明玻璃

德国RWEAG总部大楼的外墙由双层玻璃幕墙构成(图3)，均采用光反射比低的透明玻璃，可最大限度减少“白亮污染”。同时大楼的技术设备是根据各种不同功能需要设计的，室内照明的亮与暗依据每个空间各自的意愿进行调节，合理且节约能源。夜间，由室内透光照明所带来的光污染可降到最低。

4.2 城市夜间 “人工白昼”“彩光污染”的防治

因商场、广场的巨型LED广告牌而引起的民事诉讼屡见不鲜，在设计之初若能考虑视线关系，屏幕的朝向避开居民楼和主要干道，并且略向下倾斜，在后期运营时避免深夜开启，便能有效降低此类事件的投诉率。

城市夜景照明方式很多，最常见的有泛光照明、轮廓照明、室内透光照明及特种照明四种。笔者认为应根据不同区域选择适当的照明方式和光照强度。

图3 德国RWEAG总部大楼双层玻璃幕墙

4.2.1 合理选择照明方式

玻璃幕墙等具有光滑表面或以休息、学习功能为主的居住、教育类的建筑物在夜间便不易使用泛光灯照明，使用室内透光照明的效果可能更加理想。而广场或商业区域使用的照明方式则可以多样化，但需要全面考虑，过度使用或灯具位置不当不仅浪费能源还容易造成眩光，造成光污染(图4)。

图4 照明方式不当导致光污染

国际上对商业或混合居住区的建筑墙面照度一般规定为50 lx，灯具的光强度为2 500 cd。居住区的照度为10～20 lx，灯具的光强度为500～1 000 cd。而灯具的摆放位置值得深入考虑，设计者应了解人体的基本尺寸，在视线水平线高度避免灯具的安装，同时，合理选择灯具，控制有效照明区域，避免光溢散。

4.2.2 合理控制光照强度

目前我国诸多城市的亮化工程存在争相比亮的误区，光污染加剧的同时造成资源浪费。笔者认为光环境的运用对于不同的照明区、照明对象应区别对待。首先，确定有效照明区内上述四种不同照明方式的光量，以及经地物表面反射后射向天空的光量，确定夜景表达的范围。然后，与全部区域照明对比，确定合理光照范围。这样可以降低夜景建设量，有效减少光污染，并且节约能源。

国家能源局公布，2015年全社会用电量55 500亿kW/h，按中国照明用电占全社会用电量的12%计算，约有6 660亿kW/h。火力发电占总发电量的74.14%。火力发电要燃烧大量煤炭，按每生产1 kWh电产生二氧化碳0.997 kg，二氧化硫0.03 kg计算，2015年因照明用电燃煤要产生约49 229.11万t二氧化碳和约1 481.31万t二氧化硫。这些污染物加剧雾霾和温室效应，控制光污染对环保的意义更加重要。

5 基于室内设计改良的光污染防治措施

5.1 室内设计中材料运用与灯光布置的光污染防治措施

在室内设计中，造成光污染情况的大体分为灯光布置不合理和材料使用不合理两种。在设计之中首先要对室内空间光的需求进行研究。

在用光量配置上，对需要用光进行作业的空间布置足够照度的光源，在进行装饰物展示的空间可以选用点光源进行点缀。根据具体情况具体分析，过亮与过暗都不合适。以这样的思路设计出来的照明系统可以合理地利用光解决问题，同时也节约能源。

在装饰材料的选用上，建议尽量选用带有漫反射功能的装饰材料，在提升空间质感的同时不会将强光反射到空间中，从而减轻了室内眩光污染。在当今家装行业中，应以木色、米黄色、灰色调的墙体代替鲜艳的墙体或者是白墙，使室内空间看起来整洁的同时不会因为颜色过于刺眼而损伤人的视力。

光色选择上，在室内尽量不要采用彩光。一是因为彩光颜色过于鲜亮，在空间中显得突兀不能达到美观的效果；二是彩光灯的亮度在暗的空间达不到照明的效果，在亮的空间也只能增加室内彩光污染。

在昏暗的场所中，建议适当增加光的元素，将室外与室内的光照条件尽量贴合，避免从室内走到室外时造成眼部不适。在夜店、夜总会、KTV等娱乐场所也要注意不要过长时间逗留，尽量减少用眼频率，不要直视霓虹灯光，避免紫外线灯照射。

5.2 室内光污染防治案例表达

以东京即愈街绿色有机餐厅为例，这间有机餐厅为贴合绿色餐饮的主题，将有机室内设计与绿色照明设计运用到餐饮空间的设计中。墙面全部贴满有木质纹路的装饰材料，留白的地方涂上浅色涂料，整个空间在室内光照的条件下尽量减少光源反射，最大程度上保留了原味的主题色彩(图5)。

图5 东京即愈街绿色有机餐厅室内光环境

在灯光的运用上采用了点光源照明手法，在每台餐桌上固定照明区域，这种做法在保证光源能完全照亮用餐区域的同时减少不必要的光资源浪费，节省光能，同时也起到了良好的使用效果。

6 结 论

不能否认光在行走和行车安全、工作学习甚至医疗方面对人类活动的积极影响。照明方式不同和照度值的大小直接影响视觉的清晰度和人的辨识度甚至人的情绪。笔者认为，光照的优点与“光污染”在某种意义上是互逆的，这与不同的地点、特定的时间段和所处其中人群的作息习惯有关，全国各地经济发展水平不同，夜生活长短不一，所以很难制定普适性的法规。但是，对于光污染的防控刻不容缓，对于待建成的项目，希望设计者能多加思考，开发商多听取各方意见，政府能出台法规及时防控。但面对已建成的有缺陷的光环境，处于其中的我们应该学会自我保护，提高个人对光污染的防护意识，如避免长期处于光污染的工作环境，佩戴防护眼镜，不适者定期作检查，减少去夜店、夜总会、KTV等娱乐场所的次数等。若遇光污染的侵权行为要及时与相关责任人沟通或用法律手段及时解决。大家齐心协力，光污染定能在不久的将来解决。

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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 作者简介：聂大为，大连理工大学建筑与艺术学院。