ZANIECZYSZCZENIE ŚWIATŁEM: CHARAKTERYSTYKA, PRZYCZYNY, SKUTKI, ROZWIĄZANIA - ŚRODOWISKO - 2026

Zanieczyszczenie światłem jest ingerencja w naturę sztucznych źródeł światła, powodując negatywne skutki dla istot żywych lub szkodliwej dla interesów człowieka. Niewiele uwagi poświęcono zanieczyszczeniu światłem, ale ma ono wpływ poprzez zmianę naturalnych cykli światła i ciemności.

Ludzie od dawna wykorzystują noc do swoich działań, sztucznie oświetlając, a tym samym oddziałując na środowisko naturalne. Świadomość zanieczyszczenia światłem pojawiła się dopiero w latach 60-70 XX wieku, kiedy ostrzegali przed nim astronomowie. Dzieje się tak, ponieważ blask miast zakłóca obserwacje i pomiary z obserwatoriów astronomicznych.

Zanieczyszczenie świetlne planety Ziemi. Źródło: Dominic Alves

Sztuczne światło przenika do otoczenia i dzięki swoim właściwościom odbijającym i załamującym dociera do otaczającej przestrzeni. Odbicie określa, że ​​fotony (elementarne jednostki światła) odbijają się od powierzchni i cząstek, na które wpływają.

Przyczyną zanieczyszczenia światłem jest nadmierne i niekontrolowane wytwarzanie sztucznego światła przez ludzi. Wzrost populacji ludzkiej i jej koncentracja w ośrodkach miejskich generuje to rosnące zapotrzebowanie na światło.

Dodatkowo brak świadomości co do pojemności światła jako zanieczyszczenia nie stwarza potrzeby jego odpowiedniej kontroli. Słabo ukierunkowane oświetlenie uliczne, jasne billboardy i nocny ruch pojazdów mechanicznych powodują nadmierne oświetlenie.

Zanieczyszczenie światłem zmienia się w zależności od rodzaju lampy, która je wytwarza, przy czym najbardziej zanieczyszczają te, które zapewniają niebieskawo-białe światło. Światło zanieczyszcza, gdy wpada do środowiska, atakując obszary prywatne i oślepiające lub zaśmiecone.

W zależności od źródła, które je emituje, zanieczyszczenie światłem pochodzi z oświetlenia publicznego lub prywatnego, reklam, reflektorów samochodowych i reflektorów rozrywkowych.

Zanieczyszczenie światłem ma negatywny wpływ na ludzi, zmieniając ich zegar biologiczny. Wpływa to na zdrowie, wywołując problemy nerwowe, bezsenność, a nawet zaburzenia równowagi hormonalnej.

Utrudnia również działalność obserwatoriów astronomicznych, ponieważ blask miast uniemożliwia dostrzeganie nocnego nieba. To również pozbawia obywateli tego estetycznego doświadczenia.

Z drugiej strony zanieczyszczenie światłem oznacza marnotrawstwo energii elektrycznej, co oznacza straty ekonomiczne i marnowanie zasobów. Ponadto w procesie wytwarzania tego zmarnowanego światła powstały inne zanieczyszczenia, takie jak CO2.

Zanieczyszczenie światłem ma negatywny wpływ na naturalne ekosystemy i może mieć wpływ na ptaki wędrowne, a także owady i żaby. Światło zmienia drogę do morza małych żółwi po wykluciu jaj na plażach.

Ogólnie rzecz biorąc, zmiana cyklu dnia i nocy powoduje zmiany w zachowaniu istot żywych. Zmiany te wpływają na ich karmienie, rozmnażanie i relację drapieżnik-ofiara. Rośliny cierpią na zmiany w fotoperiodzie (reakcja na długość dnia i nocy), co ma konsekwencje w kwitnieniu.

Największe zanieczyszczenie światłem na świecie występuje w krajach najbardziej rozwiniętych oraz w dużych miastach. Główne źródła zanieczyszczenia światłem znajdują się na wschodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych, Europy, północnych Indii, Tajwanu, Japonii i Chin.

Rozwiązania problemu zanieczyszczenia światłem są społeczne, prawne i techniczne. Ze społecznego punktu widzenia konieczne jest uświadomienie sobie istnienia tego typu zanieczyszczeń i ich skutków.

Z prawnego punktu widzenia zastosowanie oświetlenia wymaga ścisłych przepisów. Konieczne jest również zakazanie nadmiernego oświetlenia nad horyzontem i zagwarantowanie wdrożenia odpowiednich środków technicznych.

Technicznie istnieją systemy oświetlenia, które zawierają odpowiednie lampy (monochromatyczne), a także w prawidłowej orientacji. Istnieją również timery, które pozwalają regulować czas świecenia.

cechy

Zanieczyszczenie światłem odnosi się do sztucznego światła, które jest emitowane w nadmiarze lub poza zakresem, w którym działa. Cechy dyfuzji światła, takie jak odbicie, generują tzw. Świetlistą poświatę miast.

Innymi słowy, emitowane światło odbija się od powierzchni, a kiedy dociera do atmosfery, odbija się od cząstek atmosfery, które je zwracają.

Skala ciemności Bortle'a na niebie

John E. Bortle stworzył w 2001 roku skalę (od 1 do 9) do pomiaru jasności nocnego nieba. Poziom 1 to najciemniejsze niebo, jakie można obserwować z Ziemi, z największą liczbą gwiazd. Podczas gdy poziom 9 odpowiada nocnemu niebu widzianemu ze środka dużego miasta, gdzie widać niewiele gwiazd.

Przyczyny

Podstawową przyczyną zanieczyszczenia światłem jest emisja światła przez sztuczne oświetlenie. To z kolei uwarunkowane jest szeregiem ludzkich potrzeb, które obejmują:

- Zezwalaj na nocne zajęcia.

- Stwórz warunki bezpieczeństwa obywateli.

- Ułatwienie bezpieczeństwa ruchu kołowego.

- Rozszerzenie działalności gospodarczej.

- Oświetlenie reklamowe.

- Oświetlenie ozdobne.

Ta emisja światła może powodować zanieczyszczenie w wyniku działania trzech głównych czynników:

Wydanie bezpośrednie

Jest to główny czynnik zanieczyszczenia światłem, ponieważ do ciemnego otoczenia emitowane jest sztuczne światło, które je oświetla. Ze względu na swoje natężenie jest silnym źródłem zanieczyszczeń i zwykle jest wielokierunkowy.

Nowoczesne miasto jest źródłem światła dzięki połączeniu niezliczonych źródeł, w tym oświetlenia publicznego i prywatnego. Obejmuje to uliczne i alejowe lampy lub lampy uliczne, światła w domach i budynkach do prowadzenia działalności gospodarczej, oświetlone znaki, tablice reklamowe i reflektory samochodowe.

To emitowane światło może wywierać szkodliwy wpływ bezpośrednio, gdy jest skierowane na siedlisko istot żywych. Podobnie może to zrobić wtórnie przez odbicie lub załamanie.

Odbicie na oświetlonych powierzchniach

Emitowane światło odbija się od powierzchni zurbanizowanego obszaru, takich jak ulice, budynki, znaki i każdy obiekt w promieniu jego działania. Kiedy fotony zderzają się z tymi powierzchniami, odbijają się w różnych kierunkach, generując świetlistą poświatę miasta.

Jednak ten drugorzędny czynnik zanieczyszczenia jest oczywiście słabszy niż pierwszy. W rzeczywistości w miastach, w których żarówki są odpowiednio skierowane, zanieczyszczający efekt odbicia jest znacznie niski.

Odbicie w cząsteczkach atmosferycznych

Wreszcie emitowane i odbite światło kierowane jest w stronę atmosfery i tam zderza się z zawieszonymi cząstkami.

Rodzaje

Zanieczyszczenie światłem można klasyfikować na różne sposoby, w zależności od rodzaju lampy, która je wytwarza, jej właściwości czy źródła, które je wytwarza.

- W zależności od rodzaju lampy

Zanieczyszczenie światłem będzie się różnić w zależności od rodzaju lampy, która zapewnia światło. Lampy monochromatyczne, takie jak lampy sodowe, będą mniej zanieczyszczać niż światło białe, takie jak lampy fluorescencyjne lub niektóre diody LED.

- Zgodnie z jego cechami

Rzutowane rozproszenie światła

To rozpraszanie światła jest rozpraszane i przyczynia się w znacznym stopniu do olśnienia emitowanego przez ośrodki miejskie.

Światło inwazyjne

Dzieje się tak, gdy zewnętrzne źródło światła przenika do domów lub obszarów, w których jego funkcja oświetleniowa nie odpowiada, stając się zanieczyszczeniem.

Blask lub blask

Jest to nadmierne lub nagłe oświetlenie, które powoduje olśnienie pieszych i kierowców pojazdów i może być przyczyną wypadków. Na przykład światła drogowe pojazdu.

Heterogeniczne oświetlenie lub przeludnienie

Są to obszary o nieregularnym oświetleniu, z różnymi źródłami światła, powodującymi dezorientację, dezorientację, rozproszenie i stres. Na przykład duża liczba znaków świetlnych i oświetlenia ulicznego.

Podobnie można przedstawić obszary z nadmiarem sztucznego oświetlenia do zadań, które są tam realizowane.

- Według źródła

światła uliczne

Jest to największe źródło zanieczyszczenia światłem, jakie istnieje, zwłaszcza gdy system oświetlenia nie jest odpowiednio zaprojektowany. To źródło jest odpowiedzialne za 40 do 60% zanieczyszczenia światłem, zarówno przez dyfuzję rzucanego, jak i inwazyjnego światła.

Lekkie ostrzeżenia

W niektórych dużych miastach, takich jak Nowy Jork czy Tokio, częstość występowania tego źródła światła jest wysoka. Jest to bezpośrednia przyczyna skażenia przez dyfuzję wyrzucanego i inwazyjnego światła, ponieważ emituje ono ponad horyzont.

Reflektory pojazdów

Jest to źródło mobilne i zmienne, aw miastach o dużym natężeniu ruchu nocnego staje się ważnym czynnikiem zanieczyszczenia światłem. W zależności od typu reflektora i nieprzestrzegania zasad jego użytkowania jest przyczyną olśnienia.

Oświetlenie prywatne

Światła w domach, zwłaszcza w dużych miastach, powodują znaczne zanieczyszczenie światłem.

Reflektory

Generalnie jest to źródło punktowego zanieczyszczenia światłem, ponieważ jest to reflektory używane na pokazach publicznych. Zanieczyszczenie następuje poprzez dyfuzję rzucanego i inwazyjnego światła.

Efekty Edytuj

Skutki zanieczyszczenia światłem można podzielić na trzy szerokie kategorie:

- Wpływ na nocne niebo

Zanieczyszczenie świetlne generowane przez blask miast sprawia, że ​​nocne niebo jest niewidoczne. Gwiazdy możemy zobaczyć dzięki kontrastowi ich jasności (własnej lub odbitej) w kontekście niebiańskiej ciemności.

Wygląd nieba w nocy z zanieczyszczeniem światłem i bez niego. Źródło: Jeremy Stanley

Blask światła z miast zwiększa przejrzystość niebiańskiego tła ponad jasnością gwiazd, czyniąc je niewidocznymi.

- Wpływ na ludzi i ich siedliska

Wtargnięcie światła zewnętrznego

Oświetlenie zewnętrzne w miastach często powoduje zanieczyszczenie światłem, naruszając prywatność domów. Czasami może to być korzystne, na przykład umożliwiając nam poruszanie się w nocy bez włączania wewnętrznego oświetlenia.

Jednak ogranicza te inne okoliczności, w których chcesz zachować ciemność bez apelowania o zamykanie okien.

Wpływ na zdrowie

Żywe istoty reagują na rytmy okołodobowe, czyli reakcje fizjologiczne w określonych okresach od 20 do 28 godzin. Dlatego zmiana cykli światła i ciemności powoduje zmiany fizyczne, psychiczne i behawioralne. Zanieczyszczenie światłem powoduje poważne zaburzenia snu, a tym samym zachowanie ludzi.

Melatonina to nocny hormon wytwarzany przez szyszynkę, który pomaga regulować zegar biologiczny i zmniejsza nocną produkcję estrogenu.

Udowodniono, że gdy organizm ludzki poddany jest działaniu sztucznego oświetlenia, drastycznie spada produkcja melatoniny. Według badań (jeszcze nie rozstrzygających) może to zwiększyć ryzyko niektórych rodzajów raka.

Ze swojej strony francuska Narodowa Agencja ds. Zdrowia, Bezpieczeństwa Żywności, Środowiska i Pracy (ANSES) zwróciła uwagę na inne zagrożenia związane z zanieczyszczeniem światłem. Na przykład stres oksydacyjny generowany w siatkówce przez częste występowanie niektórych rodzajów oświetlenia (np. LED).

Skutki gospodarcze

Zanieczyszczenie światłem jest konsekwencją nadmiaru światła, które jest rozproszone, a zatem oznacza jego marnotrawstwo. Obliczono wzrost nie mniejszy niż 20%, który prowadzi do bezpośrednich strat ekonomicznych.

Do odpadów powodujących zanieczyszczenie światłem dodaje się wszystkie koszty ekonomiczne związane z ich produkcją (zasoby i zanieczyszczenia z innych źródeł).

Dodatkowo zanieczyszczenie światłem zmusiło do powstania obserwatoriów astronomicznych w miejscach oddalonych od zaludnionych ośrodków. Zwiększyło to koszty budowy i eksploatacji, głównie związane z transportem materiałów, zaopatrzenia i personelu.

Skutki techniczne

Zanieczyszczenie świetlne wpłynęło na astronomię z powodu wyżej wspomnianego wpływu na nocne niebo. W rzeczywistości astronomowie byli pierwszymi, którzy ostrzegli o tym i opracowali wielkość, aby ją zmierzyć.

Wskaźnik ten nazywany jest luminancją tła niebieskiego i mierzy wzrost jego przejrzystości.

Estetyka

Każdy, kto nigdy nie był daleko od ośrodków miejskich, nie był w stanie w pełni docenić rozgwieżdżonego nieba. Oznacza to utratę znaczącego doświadczenia estetycznego i emocjonalnego, którego można doświadczyć jedynie poprzez znaczne oddalenie się od miast.

Weź pod uwagę, że zanieczyszczenie świetlne generowane przez duże miasta rozciąga się na dziesiątki kilometrów, łącząc się z sąsiednimi miastami. Dlatego to samo zagrożenie dla naszego nocnego krajobrazu i niektórzy autorzy mówią o kulturowej utracie „doświadczenia nocy”

- Wpływ na naturalne ekosystemy i różnorodność biologiczną

Cykl dnia i nocy z charakterystycznymi poziomami oświetlenia rządził ewolucją gatunków. Dlatego też dostosowali swoje zachowanie do tego cyklu w każdym konkretnym środowisku na planecie.

Zwierząt

Dzikie zwierzęta są jeszcze bardziej wrażliwe na wpływ zanieczyszczenia światłem na ich zegar biologiczny i etologię (zachowanie). Gatunki o zwyczajach nocnych, takie jak nietoperze i niektóre płazy, postrzegają swoje siedliska poważnie pod wpływem nocnego oświetlenia.

W obliczu niezwykłego oświetlenia zwierzęta dobrze przystosowują się poprzez odrzucenie lub przyciąganie. W każdym razie oznacza to zmiany w ich żywieniu, migracji, rozmnażaniu lub relacjach drapieżnik-ofiara.

Na przykład, gdy pisklęta żółwi morskich po wykluciu wychodzą na morze, gubią się w drodze do źródeł światła. Nocne ptaki drapieżne, takie jak sowy, potrzebują ciemności, aby wykryć i prześladować zdobycz.

Gatunki owadów i żab przyciągają źródła światła, w wyniku czego ich populacja spada. Dlatego bardzo oświetlone budynki w pobliżu obszarów naturalnych mają negatywny wpływ na te organizmy.

Pamiętajmy, że gatunki z aktywnym cyklem nocnym stanowią ważną część królestwa zwierząt. Szacuje się, że około 30% wszystkich kręgowców i ponad 60% bezkręgowców prowadzi nocny tryb życia.

Rośliny

Kwitnienie roślin to proces uwarunkowany wzajemnym oddziaływaniem czynników genetycznych i środowiskowych, w tym fotoperiodu. Oznacza to, że reagują na czas trwania dnia i nocy, a zmiana tych rytmów wpływa na kwitnienie niektórych gatunków.

Związek istot żywych z cyklami światła i ciemności jest tak istotny, że stał się motywacją do rozwoju dwóch dyscyplin biologii. Jedną z nich jest eskotobiologia, która bada związek między życiem a ciemnością. Drugi to chronobiologia badająca rytmy biologiczne.

- Wpływ na inne zanieczyszczenia

Kwaśny deszcz

Efekty fotochemiczne są niezbędne dla niektórych procesów zachodzących w atmosferze. Na przykład rodniki NOx w obecności światła generują kwasy, a przy braku światła ulegają rozkładowi.

Dlatego ciągłe sztuczne oświetlenie zwiększa produkcję kwasów, a tym samym kwaśnych deszczy. Szacuje się, że wzrost ten sięga od 5 do 7%.

Gazy powodujące efekt cieplarniany

Jak wspomnieliśmy, odnosząc się do efektu ekonomicznego, około 20% światła jest marnowane, przekształcając się w zanieczyszczenie światłem. Ale ma to również wpływ na wytwarzanie innych zanieczyszczeń, w szczególności przy produkcji CO2.

Większość energii elektrycznej jest wytwarzana w elektrowniach termoelektrycznych, które emitują CO2, który jest głównym gazem cieplarnianym, powodując globalne ocieplenie.

Przykłady miejsc zanieczyszczonych światłem

Najbardziej uderzającymi przypadkami zanieczyszczenia światłem są duże miasta krajów rozwiniętych. Ze względu na dużą koncentrację ludności i wysoki poziom ekonomiczny widoczny jest nadmiar oświetlenia nocnego.

Jeśli chodzi o regiony świata, największe zanieczyszczenie światłem występuje w Ameryce Północnej, Europie i Azji.

Las Vegas (Stany Zjednoczone) nocą. Źródło: EconomicOldenburger - Alles über den Las Vegas Strip

W Ameryce Północnej wyróżniają się Stany Zjednoczone (zwłaszcza wschodnie wybrzeże), w Europie Grecja, Malta i Hiszpania, aw Azji Japonia, Tajwan i Chiny. Na poziomie miast w Stanach Zjednoczonych wyróżniają się Las Vegas i Nowy Jork. Inne godne uwagi miasta to Moskwa, Walencja, Londyn, Rotterdam, Paryż, Hongkong i Tokio.

W tych miastach, ze względu na ich wielkość i dynamizm społeczno-ekonomiczny, życie nocne jest intensywne, co napędza zapotrzebowanie na oświetlenie w obszarach publicznych i prywatnych. W ten sam sposób następuje wzrost ruchu samochodowego w nocy i promocja handlowa poprzez świetlne reklamy.

Hongkong

Wysoka gęstość zaludnienia i kwitnąca gospodarka sprawiają, że Hongkong jest miastem o wysokim poziomie zanieczyszczenia światłem. Ma ponad tysiąc drapaczy chmur, co powoduje, że niektórzy uważają go za miasto o najwyższym zanieczyszczeniu światłem na świecie.

Tokio (Japonia) oświetlone nocą. Źródło: Moyan Brenn z Włoch

Według badań Uniwersytetu Tokijskiego noc w Hongkongu jest tysiąc razy jaśniejsza niż ustalona granica.

Las Vegas (Stany Zjednoczone)

Największym źródłem dochodu w tym mieście jest turystyka związana z hazardem, sprzyjająca największej koncentracji znaków świetlnych na świecie. Z drugiej strony do bezpośredniego oświetlania nieba używa się reflektorów dużej mocy.

Nowy Jork (USA)

To jedno z miast o największym zanieczyszczeniu światłem na świecie, a zwłaszcza handlowa dzielnica Manhattanu. Co ciekawe, około 90 tysięcy ptaków ginie rocznie, gdy zderzają się z drapaczami chmur zdezorientowanymi intensywnym oświetleniem.

Walencja, Hiszpania)

Walencja jest hiszpańskim miastem o najwyższym zanieczyszczeniu światłem, a niektórzy uważają ją za największe w Europie. W 2007 roku to miasto wydało o 1,5 miliona euro więcej niż Barcelona, ​​pomimo połowy mieszkańców.

Jednak obecnie promowany jest program wymiany nieefektywnych lamp ulicznych w oświetleniu publicznym w celu zmniejszenia zanieczyszczenia światłem.

Rozwiązania

Rozwiązania problemu zanieczyszczenia światłem obejmują środki społeczne, prawne i techniczne.

- Społeczny

Ważne jest, aby podnosić świadomość na temat zanieczyszczenia światłem, jego konsekwencji i rozwiązań, aby uzyskać poparcie obywateli dla jego kontroli. Konieczne jest wsparcie dla powiązanych środków legislacyjnych i racjonalnego wykorzystania oświetlenia w domu i społeczności.

- Prawne

Istnieje wiele praw, w tym praw, które należy chronić przed zanieczyszczeniem światłem. Od prawa do ochrony widzenia nocnego nieba jako elementu krajobrazu, po ochronę siedlisk przyrodniczych.

Dlatego niezbędne jest posiadanie przepisów regulujących korzystanie z oświetlenia, ograniczających zanieczyszczenie światłem. To znaczy ustanowienie w drodze przepisów okresów użytkowania oświetlenia i wdrożenie odpowiedniego sprzętu do racjonalnego wykorzystania światła.

Szczególnie istotny jest zakaz emisji światła nad horyzontem, z wyjątkiem wymagań dotyczących nawigacji lotniczej.

- Techniki

Drużyny

Istnieją lampy z wyłącznikami czasowymi, które pozwalają dostosować okresy świecenia do tego, co jest absolutnie konieczne. W ten sam sposób oprawy muszą skupiać światło ściśle na wymaganych obszarach i unikać jego rozpraszania.

Oznacza to odpowiedni projekt systemu oświetlenia i użycie odpowiedniego sprzętu w każdym przypadku. Szczególną uwagę należy zwrócić na nachylenie, kierunek, charakterystykę i rodzaj opraw.

Aby światło nie przekraczało linii poziomej, zastosowano odpowiednie listwy, które umożliwiają skupienie lamp w kierunku podłoża.

Typ lekki

Najmniej zanieczyszczające światło jest monochromatyczne, to znaczy takie, które w przeciwieństwie do światła białego składa się z jednej długości fali (lub kilku długości). Idealne są niskoprężne lampy sodowe (światło żółte), ponieważ generują mniejsze zanieczyszczenie światłem, powodując mniej zakłóceń.

Podział na strefy

Zagospodarowanie terenu jest ważne ze względu na jego rzeczywiste potrzeby oświetleniowe i podatność na zanieczyszczenie światłem. Pozwala to na ustanowienie zarówno przepisów, jak i innych środków technicznych odpowiednich dla każdego obszaru.

Bibliografia

1. Buchiniz YN, Torre MG i Lepez HS (2010). Wartość zasobów nieba - pejzaż nocny i zanieczyszczenie światłem. Prezentacja ustna. Oś tematyczna Wpływ na środowisko, Kongres Środowiskowy 2010, Narodowy Uniwersytet San Juan, San Juan, Argentyna.
2. Chepesiuk R (2009). Missing the Dark. Skutki zdrowotne zanieczyszczenia światłem. Environmental Health Perspectives 117: 20–27.
3. Falchi F, Cinzano P, Elvidge CD, Keith DM i Haim A (2011). Ograniczenie wpływu zanieczyszczenia świetlnego na zdrowie ludzi, środowisko i widzialność gwiazd. Journal of Environmental Management 92: 2714–2722.
4. González-Ríos I (2008). Zanieczyszczenie światłem: konsekwencje dla miast, społeczeństwa i efektywności energetycznej. Reala 307: 27–65.
5. Herranz-Dorremochea C, Ollé-Martorell JM i Jáuregui-Sora F (2011). Oświetlenie LED i problem zanieczyszczenia światłem. Astronomy II Stage, nr 144: 36-42.
6. Hölker F, Wolter C, Perkin EK i Tockner K (2010). Zanieczyszczenie światłem jako zagrożenie dla bioróżnorodności. Trends in Ecology & Evolution 25: 681–682.
7. Longcore T i Rich C (2004). Ekologiczne zanieczyszczenie światłem. Front Ecol. Otaczać. 2: 191-198.