上世纪末,上海市政府提出了要用20年的时间也就是在2015年左右,将上海建设成为国际化的生态型大都市的目标。如今,围绕这一目标的工作越来越多地得以展开。比如,由我院和上海市住宅局合作制定的《上海市生态住宅小区技术实施细则》正在紧张地进行当中,近期可望出台;市政府决定要在市区拿出2000平方公里土地兴建城市森林,实现“大树进城、鸟类进城”;苏州河的治理工程正在开展;延中绿地规划即将招标等等。有关专家表示,现在上海市政建设每天的投资平均在一个亿以上。但同时我们注意到,过度的城市亮化及大面积强发射建筑立面(如玻璃幕)的采用带来的光污染已经成为一种公害,这在许多方面与“生态城市”的建设目标是相违背的。
越来越多的城市夜景观规划,亮化了道路,美化了城市,丰富了市民的精神生活和文化生活。但从生态和环境的角度来考虑,夜景观建设必须适当,否则会适得其反。例如,适度的道路照明能够增加人的安全感,放松人们的神经,提高交通安全。但是过度的或者不适当的道路照明则会带来眩光,引起眼部不适,影响行人和司机的视觉与情绪,进而损害人们的身心健康,增加交通事故的发生率。再如,在高楼林立的区域,由于立面材料的反光性使得临近的楼房室内常常出现二次眩光,影响人们的视觉效果;二次眩光的集中还会使局部温度偏高,造成所谓的“热岛效应”,严重时甚至会引发火灾,如在德国柏林,1987年曾发生一场大火,警方在建筑物内始终未找到起火的原因,最后终于发现对面高层的玻璃幕墙产生的聚光才是真正的“元凶”。
一、城市光污染的分类
国际上一般将光污染分为三类,即白亮污染、人工白昼和彩光污染。
白亮污染即二次眩光。阳光强烈照射时,城市里的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各种涂层反射线,明亮眩目,干扰视线,损害视力。
人工白昼是指夜幕降临后,街道、商场、酒店的路灯、广告灯、霓虹灯亮丽多彩,闪烁夺目令人眼花缭乱,尤其是近来在城市夜景中应用较多的激光演示灯,其光束直冲云霄,使得夜晚如同白天一样,即所谓人工白昼。这样的“不夜城”扰乱了人体正常生物钟,还影响鸟类、昆虫和植物的正常活动规律、生长过程。
彩光污染指在舞厅、夜总会安装的霓虹灯、旋转灯、荧光灯以及闪烁的彩色光源。彩光污染让人眼花缭乱,不仅对眼睛不利,而且干扰大脑中枢神经,使人头晕目眩,出现恶心呕吐、失眠等症状,不仅损害人的生理功能,而且影响人的心理健康。
二、光污染的危害
1.光污染与人体健康
光污染对人体的危害首先是眼睛。瞬间的强光照射会使人出现短暂的失明现象;普通的光污染则会伤害人眼的角膜和虹膜,抑制视网膜杆状细胞和锥状细胞功能的发挥,从而引起视觉疲劳、视力下降。
医学研究发现,经常性在“噪光”(光污染的另一种称谓)下暴露的人会出现头晕目眩、失眠、心悸、情绪低落等神经衰弱症状。彩光污染对人体的危害更是让人触目惊心,有研究表明,长期在这种光环境中活动和工作的人会出现正常细胞衰亡、血压升高、体温起伏、心急气燥等各种不良症状。
2.光污染与城市绿化
生态城市当然离不开绿地和森林。随着城市夜景规划建设的深入与完善,城市绿地、都市森林也已成为夜景照明工程的对象。在上海市出现的绿化中,几乎全做了景观照明处理。但据笔者观察,最常使用的绿色金属卤化物光源照亮的绿化带和休闲广场冰冷而生硬,让寻找宁静和放松的市民们不愿接近。
众所周知,光合作用是植物生长的源泉,充足的光照是植物正常生长的前提。但越来越多的城市照明延长了白天的时间,这种“延长的白昼”使市区的植物成为阳光和人工照明共同的“宠儿”,在这方面比起乡村的植物,他们仿佛得到了额外的“关照”,但所有的植物只能在适宜的环境条件下才能保持在体积和数量两个方面的成长,尤其是适宜的光环境。过多的照明所引起的光污染对植物的生长繁殖反而可能会是一种威胁。比如,有研究表明,过多的红光照射使植物变得细小,如果每天接受光源照射的时间超过确定的临界值,有些植物不会开花,如菊花;有些植物只会开花不会结果,如风铃草。另外,一般的灯具正常运行时温度很高,尤其是用于建筑物立面照明和照亮树木的大功率泛光灯,这些灯具往往离受光体很近,因此可以想像,在这种灼热的温度下植物很难茁壮成长。
3.光污染与鸟类和昆虫
城市森林中没有鸟类和昆虫是不符合生态原则的。自古以来,鸟就被看成人类的朋友,是人们最喜爱的动物之一。在孩提时代,人们就知道从蝈蝈的叫声中寻找乐趣;就能熟知“精卫填海”、“乌鸦喝水”的美丽故事,人类对鸟和昆虫的好感,由此可见。可以想象,在生活节奏日益加快的大都市,奔波一天的人们乘着傍晚的余辉休息时,悦耳的鸟鸣、有节奏的虫叫会感染他们的思绪,陶冶他们的情操,放松他们的神经。
但由于城市环境的“过分人工化”,这里所生活的鸟类与乡村和自然森林里的鸟有很多不同,他们被称为“城市化的鸟”。比如,过度的人工照明造成“延长的白昼”打乱了鸟类和昆虫的活动规律,甚至会给它们带来死亡。光污染尤其危害夜间活动的动物,如猫头鹰、刺猬和昆虫,对迁徙动物的危害也很大。
国外有人对鸟的鸣叫行为进行研究发现,乡村或森林中的鸟比城市中的鸟鸣叫欢快而且更早(指早晨),前者整个早晨的活动都比较积极而活跃;后者则显得消极而懒惰。经过对各种因素的分析,他们认为,这些差别正是由于城市里的人工照明和交通噪声引起的。
事实上,“引鸟进城”的先例国外早已有之,但随着时间的推移,人们发现自己花大力气引来的鸟群生活得并不快乐,而且数量也不断减少。原因是城市里亮如白昼的夜晚及持续不断的噪声使他们极难适应,它们无法遵循正常的活动规律,变得精神萎靡、食欲不振,无法辨别同伴发出的求偶的鸣叫,甚至减少了这种鸣叫,不能保证正常的繁殖活动,因此鸟的数量减少也就不难理解了。人们真的应该反省,既然把我们的朋友请进来,为什么不让它们好好地生活呢?
4.光污染与建筑
这里的光污染以建筑为受体,除了前面谈到的3类之外还包括建筑立面的照明引起的亮度变化、色差变化、红外线和紫外线。各类造型美观的建筑物是城市里一道亮丽的风景,是城市夜景照明中重要的构景元素。在建筑立面照明设计中,由于光源的选择、灯位的布置、亮度标准以及色差和亮度变化控制不当,加之照明本身带来的红外线、紫外线等都有可能会破坏里面的材料,使之变暗、发灰甚至变形。
三、控制光污染的几点建议
目前,“保健照明”、“健康照明”、“绿色照明”正在成为国内外的热门课题。“九五”时期,国家经贸委会同国家计委、科技部、建设部等13个部门共同组织实施的“中国绿色照明工程”项目已经全面展开,这对解决城市光污染,促进城市生态建设提供了契机。
生态型的现代化大都市应当为它的市民提供体面的生活、健康的生活。如前所述,在城市的生态建设中,林立的大厦、美丽的夜景在改善城市人工环境、促进人类发展水平的同时,它的副作用也是不容忽视的。以下从生态城市建设的角度考虑,对城市光污染控制措施提出几点建议:
应当开展城市光污染环境课题研究,将光环境的物理性指标与作为受体的人、动物和植物以及城市微环境结合起来综合考虑,提出生态城市建设中评价光环境物理性能更加科学的指标,指导城市夜景建设和规划。
约束建筑外墙玻璃幕装修的使用。如早在20世纪80年代末,欧美一些国家已经有此类法令,而目前在中国大部分城市,玻璃幕墙还作为一种时髦的装饰被大量的采用,城市的光污染也因此大量增加。
限制使用釉面砖和马赛克装饰外墙的面积。如新加坡立法规定,建筑外墙面积的90%必须使用环保材料。
对于城市绿化的照明应遵守生态原则和高效节能的原则,适当控制其色彩和亮度,着重于美化城市,突出自然,切忌破坏自然生态平衡或带来视觉污染,进而影响城市居民的生活质量。
在进行城市夜景规划和建筑物立面的照明方案设计时,要加强建筑光学和生态科学的指导,各专业人员(如规划人员、建筑光学设计人员、艺术照明设计者等)应共同协作,整体考虑城市区域生态环境。另外,我国在这一领域还缺乏专业的设计人员和施工人员,更缺乏专业的管理人员;急需颁布科学的、指导性的标准和规划。
总之,照明不仅是艺术,更是科学,它有质和量的双重要求,应尽量采用低亮度照明和向下投射光照明。我们应当明白,城市照明宣扬的不仅是城市的繁华,更重要的是城市文明,人类文明!