城市光污染初探——以昆明市二环路以内区域为例

李海旺

（云南省民族中等专业学校，云南 昆明 650100）

1 光污染的概念、分类及特点

（1）过量的光辐射对人类生活和生产环境产生有害影响的现象谓之光污染。

（2）国际上通常分为3类，即为白亮污染、人工白昼、彩光污染。

（3）光污染是物理性的污染，其特点一是局部性，光污染会随距离的增长而快速消减。二是没有残余性，在环境中不留下任何残余物，污染随光源消失而立即消失。三是相对性，光污染是相对于环境背景说的；噪光是否是光污染，不同的人有不同的结论。

2 昆明市二环路以内区域光污染现状分析

光具有波粒二象性，是由光速运动的光子组成，视网膜因受光子刺激而产生视觉。强光刺激通过视神经的传导，扰乱整个神经中枢，造成心理烦躁、精神压抑、生理紊乱等人体伤害。

2.1 白亮污染现状分析

2.1.1 从物理学角度分析白亮光产生的原理

假设太阳是发光圆盘，其半径为R，光亮度为B，到地面距离为L，由于L＞＞2R，因此可将太阳看作点光源，太阳光也可近似看作是平行光。

（1）目标亮度的计算。太阳光由直射光和天空光两部分组成，因此，目标亮度也由两部分组成，即直射光和天空光照射到反射面上的亮度叠加。根据点光源直射照度的距离平方反比定理、距离平方反比余弦定理，即：

可推算出直射光和天空光在玻璃幕墙等反射面上的照度公式为：

式中：Edv——玻璃幕墙等反射面上直射日光照度（lx）；

Es——直射光在地面上产生的照度（lx）；

Eα——天空光晴天在地面上的照度（lx）；

α——太阳入射角度(°)。

（2）根据反射材料亮度计算公式 ，玻璃幕墙等反射面上的亮度为：

式中：B——玻璃幕墙等表面的亮度（cd/m2）；

ρ——反射率。

由式（3）、式（4）得，反射面上亮度与反射率成正比。由于玻璃幕墙等反射面的反射率都比较高，因此，极易形成镜面反射，镜面光源发出的强光，若射入人眼便形成反射眩光，会使人出现视觉丧失的现象，射向地面便增大地面上的光照度，从而形成白亮污染。

2.1.2 白亮污染形成的主要原因

白亮污染是一种镜面光反射，形成白亮污染要具备以下条件：

首先要具备自然条件，即有强烈的太阳光作为入射光线。昆明市年均日照时间长达2 200 h以上，PM2.5常年小于50。因此，光量子在传播过程中能量损失较小，其穿透性和辐射能力极强。

其次是人为因素，即有光滑的反射面，玻璃幕墙、釉面砖墙和浅色涂料层等的反射率较高。昆明市二环路以内区域用玻璃幕墙等表面光滑的建筑材料作为外墙的高耸建筑物鳞次栉比，在高反射率的视觉环境中，人眼所受伤害是不言而喻的。

再次是受害者处于特定环境中。受害者处于反射光线辐射的环境中，就会受到太阳光和反射光等的双重甚至多重辐射，该环境的光照度将大大超出视网膜承受的程度，同时温度也将急剧攀升。

可见，昆明市二环路以内区域极其容易形成白亮污染。

2.2 人工白昼现状分析

在昆明市二环路以内区域，绚丽多彩的霓虹灯及耀眼的路灯等光源越来越多，高耸建筑物夜间射出的强光直射云霄。户外LED广告屏已把昆明市二环路以内区域照耀得华丽多彩。然而，其发出的耀光却形成了人工白昼。

地表太阳光亮度一般在2 000 cd/m2左右，室外全彩屏亮度须大于1 500 cd/m2才能确保画面的清晰。目前市场上LED户外显示屏的亮度通常达5 000 cd/m2，甚至更高。如果显示屏的亮度超过太阳光亮度的两倍及以上时，人眼直视显示屏便会感觉不舒服，甚至会使人出现短暂性视觉丧失，影响人们的生活等，还会引发各种意外事故。

昆明市二环路以内区域，造成人工白昼的污染源可分为3类，一是以LED显示屏为主的广告牌、灯箱等，LED显示屏造成的污染最为严重，主要集中在商业街、娱乐场所、广场和城市主干道交叉口等处；二是夜间照明系统发出的强光，如路灯、夜景照明、工地照明等；三是交通工具的灯光，主要是以汽车灯光为主，特别是改装了大功率大灯（如氙气灯）的汽车灯光，以及驾驶员使用灯光不当也会造成白亮污染。

2.3 彩光污染现状分析

昆明市二环路以内区域夜市已出现一片繁忙景象。每当夜幕降临时，商业街的霓虹灯、灯箱广告等也争先恐后般发出强光。各种灯光标志已遍及大街小巷，且亮度越来越高，加速了昆明市二环路以内区域彩光污染的形成。

昆明市二环路以内区域造成彩光污染的光源主要有黑光灯、旋转灯、荧光灯和闪烁的彩光等。其中，黑光灯、旋转灯、荧光灯在舞厅、夜总会、夜间游乐场所使用最为普遍，也是形成彩光污染的罪魁祸首。闪烁的彩光已是遍地开花，夜以继日地在闪烁，长时间影响人们的生产和生活。

3 城市光污染的危害

3.1 城市白亮污染的危害

（1）引发意外事故。大面积的玻璃幕墙、釉面砖墙等的外围若呈凹形，会产生反射光聚焦，焦点处的温度将愈积愈高，会导致火灾。驾驶员在烈日下驾车，眼睛受到玻璃幕墙等的反射光的刺激，会形成短暂视觉丧失，导致车祸的发生。

（2）伤害身体健康。白亮污染会诱发白内障的发生，伤害眼睛的角膜和虹膜，会引起视力急剧下降。长期待在白亮污染环境中，会导致人体内正常细胞的衰亡，导致血压升高、心急燥热等类似神经衰弱的症状发生。

（3）间接造成经济损失。白亮污染还会诱发各种疾病的发生，严重威胁到了人类的健康生活及工作效率，使生活和生产环境不断恶化。在整治白亮污染、恢复生产环境等，给人们间接造成了无法估量的经济损失。

3.2 城市人工白昼的危害

（1）对人身健康的危害。眼花缭乱的光源，会干扰到大脑的中枢神经，导致恶心呕吐、头晕目眩以及失眠等生理紊乱症状的出现。儿童经常在人工白昼环境中生活，受光照过多，松果体褪黑激素分泌会减少，性腺发育的控制受到影响，性器官会过早发育，出现儿童性早熟。

（2）破坏生态平衡。人工光照破坏了动植物的生理周期和生活习惯，影响了它们的新陈代谢，刺眼的光源是残害昆虫及鸟类的罪魁祸首，昆虫在夜间的正常繁殖会遭到强光的破坏，打破生态平衡。

3.3 城市彩光污染的危害

（1）影响人的生理功能。黑光灯所产生的紫外线（250～320 nm），光强远远超出太阳光中的紫外线，长时间遭受这种紫外线的辐射，将导致脱牙和鼻出血等症状的发生，癌症和白血病等疾病也会发生。彩光污染不仅会扰乱人体的内部平衡，还会引起光害综合征。

（2）影响人的心理健康。科学家研究表明，人的心理健康会受彩光污染的影响，长时间待在五彩缤纷的灯光环境下，情绪和心理上多少会受到影响。

4 城市光污染的防治措施

昆明，应避免重蹈“先污染、后治理”的覆辙，须实施行之有效的防治措施。

4.1 白亮污染的防治措施

（1）使用低反射率的建筑材料。用反热反光弱的材料做建筑物外墙，普及新型亚光外墙材料，在受光污染危害的区域增设隔光措施。

（2）提高城市绿化率。多建绿地、多植树，利用平面绿化与立体绿化相结合的方式，可大大减弱白亮污染。

（3）健全法规，严格执法。规范反光、反热的建筑材料的使用办法，加强从规划设计便开始进行管理控制。

4.2 人工白昼的防治措施

（1）合理规划，科学照明。城市规划与夜景照明应当协调统一在生态环境之中，计划建设的夜景照明项目要防止光污染，对电子显示屏、霓虹灯和灯箱须加以管理和控制。

（2）制定防治人工白昼污染的标准和规范。在相关法律法规中增设防止人工白昼污染的条目，光源设置要合理，首选光束发散角小和环保节能的灯具，采用在灯具上加隔片或遮光罩等措施来减少光污染的产生。

（3）加强宣传教育和技术研究。加强人工白昼污染的教育工作和公益宣传，实现绿色和节能照明。对人工白昼污染的整治，须有法可依、执法必严、违法必究。

4.3 彩光污染的防治措施

（1）在源头上严格控制。城市照明首选绿色照明产品，使用环保科学的夜景光源，科学合理地分布光度，建设符合生态的“绿色照明”环境。

（2）规范行为准则。对黑光灯、旋转灯、荧光灯和闪烁的彩光源应加以科学管理和严格控制，减少大功率强光源的使用。在娱乐场所等建设的时候，要多栽花草树木等来减弱彩光污染。

（3）增设遮光设备。可通过增设遮光窗帘、百叶窗等来避免彩光污染，在彩光污染严重的区域可设遮光棚等来减小污染。

光污染，已悄无声息地潜入我们的生活和生产中，其危害不可轻视。我们要做到未雨绸缪，警钟长鸣，增强防范意识，提高防治能力。