СВІТЛОВЕ ЗАБРУДНЕННЯ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПРИЧИНИ, НАСЛІДКИ, РІШЕННЯ - СЕРЕДОВИЩЕ

Світлове забруднення є втручання в природу штучних джерел світла , що викликають негативний вплив на живі істоти або зачіпають інтереси людини. Невелика увага приділяється світлому забрудненню, проте це впливає, змінюючи природні цикли світла - темна.

Тривалий час люди використовували ніч для своєї діяльності, штучно освітлюючи і, отже, впливаючи на природне середовище. Усвідомлення світловим забрудненням з’явилося лише в 60-70-ті роки (XX століття), коли про це попередили астрономи. Це тому, що відблиски міст заважають спостереженням та вимірюванням астрономічних обсерваторій.

Легке забруднення планети Земля. Джерело: Домінік Алвеш

Штучне світло поширюється на навколишнє середовище, завдяки своїм властивостям відбиття та заломлення воно закінчується, охоплюючи навколишній простір. Відбиття визначає, що фотони (елементарні одиниці світла) відскакують від поверхонь і частинок, на які вони впливають.

Причиною світлового забруднення є вироблення людиною штучного світла в надлишку та без контролю. Зростання людського населення та його концентрація у міських центрах породжує цей зростаючий попит на світло.

Крім того, несвідомість щодо здатності світла як забруднювача не потребує його належного контролю. Погано спрямоване вуличне освітлення, яскраві рекламні щити та нічний рух автомобільних транспортних засобів створюють зайве світло.

Світлове забруднення змінюється в залежності від типу лампи, яка його генерує, найбільш забруднюючими є ті, що забезпечують синювато-біле світло. Світло забруднює, коли проектується в навколишнє середовище, вторгнення в приватні райони і сліпучі або захаращені райони.

За словами джерела, яке його випромінює, забруднення світла відбувається від громадського чи приватного освітлення, реклами, фар автомобілів та розважальних відбивачів.

Світлове забруднення негативно впливає на людину, змінюючи їх біологічний годинник. Це впливає на здоров'я, породжуючи нервові проблеми, безсоння та навіть гормональний дисбаланс.

Так само це перешкоджає діяльності астрономічних обсерваторій, оскільки відблиски міст перешкоджають сприйняттю нічного неба. Це також позбавляє громадян цього естетичного досвіду.

З іншого боку, легке забруднення означає втрату електроенергії, що представляє економічні втрати та витрачає ресурси. Крім того, в процесі виробництва світла, який витрачається, утворюються інші забруднюючі речовини, такі як СО2.

Світлове забруднення негативно впливає на природні екосистеми і може впливати на мігруючих птахів, а також на комах та жаб. Світло змінює шлях до моря маленьких черепах після вилуплення яєць на пляжах.

Взагалі зміна циклу день-ніч породжує зміни в поведінці живих істот. Ці зміни впливають на їх годування, розмноження та відносини хижак-здобич. Рослини зазнають змін у фотопериоді (відповідь на тривалість день-ніч), що мають наслідки цвітіння.

Найбільше світлове забруднення у світі відбувається в найбільш розвинених країнах та у великих містах. Основні джерела світлового забруднення - на східному узбережжі Сполучених Штатів Америки, Європі, на півночі Індії, Тайвані, Японії та Китаї.

Рішення легкого забруднення є соціальними, юридичними та технічними. У соціальному плані необхідно створити усвідомлення існування цього виду забруднення та його наслідків.

У юридичному плані необхідні суворі закони, що регулюють використання освітлення. Так само необхідно забороняти надмірне світло над горизонтом та гарантувати виконання адекватних технічних заходів.

Технічно існують системи освітлення, які включають відповідні світильники (однотонні), а також правильної орієнтації. Також є таймери, які дозволяють регулювати час освітлення.

характеристики

Світлове забруднення відноситься до штучного світла, коли воно випромінюється в надлишку або за межами діапазону, в якому воно функціональне. Характеристики дифузії світла, такі як відбиття, породжують так зване світле сяйво міст.

Тобто випромінюване світло відбивається від поверхонь, і, як йде в бік атмосфери, воно відскакує від атмосферних частинок, які повертають його.

Шкала темноти Бортла на небі

Джон Е. Бортл створив у 2001 році шкалу (від 1 до 9) для вимірювання того, наскільки яскравим є нічне небо. Рівень 1 - це найтемніше небо, яке можна спостерігати із землі, з найбільшою кількістю зірок. У той час як рівень 9 відповідає нічному небу, видно з центру великого міста, де мало зорі.

Причини

Фундаментальною причиною забруднення світла є випромінювання світла за допомогою штучного освітлення. Це в свою чергу визначається низкою людських потреб, які включають:

- Дозвольте нічні заходи.

- Створити умови безпеки громадян.

- Полегшення безпеки руху автомобіля.

- Розширення економічної діяльності.

- рекламне освітлення.

- декоративне освітлення.

Цей випромінювання світла може спричинити забруднення дією трьох основних факторів:

Прямий випуск

Це головний фактор забруднення світла, оскільки штучне світло випромінюється в темне середовище для його освітлення. Це потужне джерело забруднення через свою інтенсивність і зазвичай є багатонаправленим.

Сучасне місто є джерелом світла, завдяки поєднанню незліченних джерел, які включають громадське та приватне освітлення. Сюди входять вуличні та проспектні вуличні ліхтарі або ліхтарі, ліхтарі в будинках та будівлях для господарської діяльності, запалені знаки, рекламні щити та фари транспортних засобів.

Це випромінюване світло може чинити свій забруднюючий вплив безпосередньо, коли він спрямований до середовища проживання живих істот. Так само це може зробити це вдруге шляхом відбиття чи заломлення.

Відображення на освітлених поверхнях

Світло, що випромінюється, відбивається на поверхнях урбанізованої зони, таких як вулиці, будівлі, знаки та будь-який об’єкт у радіусі його дії. Коли фотони стикаються з цими поверхнями, вони відображаються в різних напрямках, генеруючи світле сяйво міста.

Однак цей вторинний фактор забруднення очевидно слабший, ніж перший. Насправді, у містах, де лампочки правильно спрямовані, ефект забруднення відбиття значно низький.

Відбиття в атмосферних частинках

Нарешті, випромінюване і відбите світло спрямовується в атмосферу і там він стикається з зваженими частинками.

Типи

Світлове забруднення можна класифікувати різними способами, залежно від типу лампи, яка його виробляє, його характеристик або джерела, що його генерує.

- За типом лампи

Світлове забруднення буде змінюватися в залежності від типу лампи, що забезпечує світло. Монохроматичні лампи, такі як натрієві лампи, будуть менш забруднювати, ніж лампи білого світла, такі як люмінесцентні лампи або деякі світлодіоди.

- За своїми характеристиками

Проектоване дифузія світла

Саме розсіювання світла розсіюється і суттєво сприяє відблисків міських центрів.

Інвазивне світло

Саме тоді, коли зовнішнє джерело світла проникає в будинки або райони, де його освітлювальна функція не відповідає, стає забруднювачем.

Відблиски або відблиски

Саме надмірне або раптове освітлення викликає відблиски у пішоходів та водіїв транспортних засобів, і може спричинити ДТП. Наприклад високі балки транспортного засобу.

Гетерогенне освітлення або переповненість

Це ділянки з нерегулярним освітленням, з різними джерелами світла, що викликає дезорієнтацію, розгубленість, відволікання та стрес. Наприклад, велика кількість світних знаків та вуличного освітлення.

Так само можуть бути представлені ділянки із надлишком штучного освітлення для завдань, які виконуються там.

- За словами джерела

Вуличне освітлення

Це найбільше джерело забруднення, яке існує, особливо коли система освітлення не розроблена належним чином. Це джерело відповідає за 40 - 60% світлового забруднення, як за рахунок дифузії проектованого, так і інвазивного світла.

Світлі попередження

У деяких великих містах, таких як Нью-Йорк або Токіо, цей джерело світла досягає високого рівня падіння. Це пряма причина забруднення шляхом дифузії проектованого та інвазивного світла, оскільки воно випромінюється над горизонтом.

Фари автомобіля

Це мобільне та мінливе джерело, і в містах з високим ступенем нічного руху він стає важливим фактором забруднення світла. Залежно від типу фари та якщо не виконуються правила її використання, це є причиною забруднення відблисків.

Приватне освітлення

Світло в будинках, особливо будівлях у великих містах, створює значне світло.

Відбивачі

Як правило, це джерело забруднення точкового світла, оскільки це відбивачі, які використовуються в публічних шоу. Забруднення відбувається шляхом дифузії проектованого та інвазивного світла.

Ефекти редагувати

Вплив світлового забруднення можна згрупувати у три широкі категорії:

- Ефекти на нічному небі

Світлове забруднення, що утворюється відблиском міст, робить нічне небо непомітним. Ми можемо бачити зірки завдяки контрасту їх яскравості (власної чи відображеної) в контексті небесної темряви.

Аспект неба вночі з і без світлового забруднення. Джерело: Джеремі Стенлі

Відблиски світла від міст збільшують ясність небесного фону над яскравістю зірок, роблячи їх непомітними.

- Вплив на людину та місце їх проживання

Вторгнення зовнішнього світла

Зовнішнє освітлення у містах часто створює світло, забруднюючи приватність будинків. Іноді це може бути корисно, наприклад, дозволяючи нам пересуватися вночі без включення внутрішніх вогнів.

Однак це обмежує ті інші обставини, коли ви хочете зберегти темряву, не звертаючись до закриття вікон.

Вплив на здоров'я

Живі істоти реагують на циркадні ритми, тобто фізіологічні реакції відповідно до визначених періодів між 20 і 28 годинами. Тому зміна циклів світлого і темного породжує фізичні, розумові та поведінкові зміни. Світлове забруднення викликає серйозні порушення сну, а отже, і поведінку у людини.

Мелатонін - це гормон нічної секреції, що виробляється шишкоподібною залозою, який допомагає регулювати біологічний годинник і знижує нічну продукцію естрогену.

Доведено, що коли організм людини піддається штучному освітленню, вироблення мелатоніну різко знижується. Згідно з дослідженнями (поки що не є остаточним), це може збільшити ризик виникнення деяких видів раку.

Зі свого боку, Французьке національне агентство з питань безпечності харчових продуктів, навколишнього середовища та праці (ANSES) вказало на інші ризики легкого забруднення. Наприклад, окислювальний стрес, що виникає в сітківці через високу частоту певного виду освітлення (наприклад: світлодіод).

Економічні наслідки

Світлове забруднення - це наслідок надлишку світла, який розсіюється, тому він передбачає марнотратство. Підрахунок збільшення не менше 20%, що призводить до прямих економічних втрат.

До відходів, що призводять до легкого забруднення, додаються всі економічні витрати, пов'язані з його виробництвом (ресурси та забруднення з інших джерел).

Крім того, світло забруднення змусило створити астрономічні обсерваторії у місцях, віддалених від населених пунктів. Це збільшило витрати на будівництво та експлуатацію, в основному пов'язані з перевезенням матеріалів, припасів та персоналу.

Технічний вплив

На астрономію вплинуло легке забруднення через вищезазначене вплив на нічне небо. Насправді астрономи першими попередили про це і розробили масштаб для його вимірювання.

Цей індекс називається світінням небесного фону і він вимірює збільшення його ясності.

Естетичні впливи

Той, хто ніколи не був далеко від міських центрів, не зміг повністю оцінити зоряне небо. Це передбачає втрату значного естетичного та емоційного досвіду, який можна пережити лише суттєво віддалившись від міст.

Враховуйте, що світлове забруднення, що утворюється великими містами, поширюється на десятки кілометрів, з'єднуючись із сусідніми містами. Тому та сама загроза для нашого нічного ландшафту та деякі автори говорять про культурну втрату "переживання ночі"

- Вплив на природні екосистеми та біорізноманіття

Цикл дня і ночі з характерними рівнями освітленості керував еволюцією видів. Тому вони адаптували свою поведінку до цього циклу у кожному конкретному середовищі планети.

Тварини

Дикі тварини ще більш чутливі до впливу світлового забруднення на їх біологічний годинник та етологію (поведінку). Види з нічними звичками, такі як кажани та певні земноводні, бачать, що їхнє середовище серйозно впливає на нічне освітлення.

Зустрічаючись з незвичним освітленням, тварини добре адаптуються або через відхилення, або притягання. У будь-якому випадку це означає зміни в їх годуванні, міграції, розмноженні або відносинах хижак-здобич.

Наприклад, коли люки морських черепах після висиджування виходять у море, вони втрачають шлях до джерел світла. Нічні грабіжники, такі як сови, вимагають темряви, щоб виявити і переслідувати свою здобич.

Види комах та жаб притягуються до джерел світла, внаслідок чого їх популяція зменшується. Ось чому дуже освітлені будівлі поблизу природних територій негативно впливають на ці організми.

Маємо на увазі, що види з активним нічним циклом є важливою часткою Царства тварин. Підраховано, що близько 30% усіх хребетних та понад 60% безхребетних тварин є нічними.

Рослини

Цвітіння рослин - це процес, що визначається взаємодією генетичних та екологічних факторів, включаючи фотоперіод. Тобто вони реагують на тривалість дня і ночі, і зміна цих ритмів впливає на цвітіння певних видів.

Зв’язок живих істот з циклами світла і темря настільки актуальний, що мотивував розвиток двох дисциплін біології. Однією з них є ескотобіологія, яка вивчає взаємозв’язок життя і темряви. Інша - хронобіологія, яка вивчає біологічні ритми.

- Вплив на інші забруднювачі

Кислотний дощ

Фотохімічний вплив має важливе значення для певних процесів, що утворюються в атмосфері. Наприклад, радикали NOx у присутності світла генерують кислоти, а за відсутності світла вони розкладаються.

Тому безперервне штучне освітлення збільшує вироблення кислот і, отже, кислотного дощу. Зазначене збільшення оцінюється в межах від 5 до 7%.

Гази парникових ефектів

Як ми вже згадували, маючи на увазі економічний ефект, близько 20% світла витрачається на перетворення в світло. Але це також має наслідки у виробництві інших забруднюючих речовин, зокрема у виробництві CO2.

Більша частина електроенергії виробляється на термоелектричних установках, і вони виділяють CO2, який є основним парниковим газом, викликаючи глобальне потепління.

Приклади місць зі світловим забрудненням

Найяскравішими випадками легкого забруднення є великі міста розвинених країн. Через високу концентрацію населення та високий економічний рівень очевидне перевищення нічного освітлення.

Щодо світових регіонів, то найбільше світло забруднюється в Північній Америці, Європі та Азії.

Лас-Вегас (США) вночі. Джерело: EconomicOldenburger - Alles über den Las Vegas Strip

У Північній Америці виділяються США (особливо східне узбережжя), тоді як в Європі виділяються Греція, Мальта та Іспанія, а в Азії Японія, Тайвань та Китай. На рівні міста в США виділяються Лас-Вегас та Нью-Йорк. Інші помітні міста - Москва, Валенсія, Лондон, Роттердам, Париж, Гонконг та Токіо.

У цих містах, через їх масштабність та соціально-економічний динамізм, нічне життя є інтенсивним, що сприяє попиту на освітлення в громадських та приватних зонах. Таким же чином спостерігається збільшення руху автомобільних транспортних засобів у нічний час і комерційне просування за допомогою світлих рекламних оголошень.

Гонконг

Висока щільність населення та процвітаюча економіка роблять Гонконг містом з високим рівнем світлового забруднення. У ньому більше тисячі хмарочосів, через що деякі вважають його містом з найвищим світловим забрудненням у світі.

Токіо (Японія) освітлювався вночі. Джерело: Моян Бренн з Італії

Згідно з дослідженням університету Токіо, ніч у Гонконзі в тисячу разів яскравіша встановленої межі.

Лас-Вегас (США)

Найбільшим джерелом доходу в цьому місті є туризм, пов’язаний з азартними іграми, що сприяє найбільшій концентрації світлих знаків у світі. З іншого боку, зазвичай використовується світловідбивачі для прямого освітлення неба.

Нью-Йорк (США)

Це одне з міст з найвищим світловим забрудненням у світі, особливо комерційний район Манхеттена. Як цікавий факт, щорічно близько 90 тис. Птахів гинуть при зіткненні з хмарочосами, дезорієнтованими інтенсивним освітленням.

Валенсія, Іспанія)

Валенсія - іспанське місто з найвищим світловим забрудненням, і дехто вважає його найбільшим в Європі. У 2007 році це місто витратило на 1,5 мільйона євро більше, ніж Барселона, незважаючи на те, що має половину жителів.

Однак сьогодні пропонується програма заміни неефективних вуличних ліхтарів у громадському освітленні для зменшення світлового забруднення.

Рішення

Рішення легкого забруднення охоплюють соціальні, правові та технічні заходи.

- Соціальна

Важливо підвищити поінформованість про світлове забруднення, його наслідки та рішення, щоб отримати підтримку громадян для його контролю. Потрібна підтримка відповідних законодавчих заходів та раціональне використання освітлення в будинку та громаді.

- Юридичні

Існує різноманітність правових прав, в тому числі прав, які повинні бути захищені від світлового забруднення. Від права на захист бачення нічного неба як частини ландшафту, до захисту природних місць існування.

Тому важливо мати закони, які регулюють використання освітлення, обмежуючи світло забруднення. Тобто встановити через регламенти періоди використання освітлення та впровадження адекватного обладнання для раціонального використання світла.

Особливо актуальною є заборона випромінювання світла над горизонтом, за винятком вимог повітряної навігації.

- Техніки

Команди

Існують світильники з таймерами, які дозволяють відрегулювати періоди освітлення відповідно до строго необхідного. Таким же чином світильники повинні орієнтувати світло строго на необхідні ділянки і уникати його розсіювання.

Це передбачає адекватну конструкцію освітлювальної системи та використання відповідного обладнання для кожного випадку. Особливу увагу необхідно приділити нахилу, напрямку, характеристикам і типу світильників.

Щоб світло не перевищував горизонтальну лінію, існують відповідні лиття, які дозволяють лампам бути орієнтованими на землю.

Легкий тип

Найменш забруднююче світло є однотонним, тобто таким, яке, на відміну від білого світла, складається з однієї довжини хвилі (або декількох довжин). Ідеальними є натрієві лампи низького тиску (жовте світло), оскільки вони створюють менше світлового забруднення, викликаючи менше перешкод.

Зонування

Зонування території важливе, виходячи з реальних потреб у освітленні та вразливості до світлового забруднення. Це дозволяє встановити як нормативні акти, так і інші технічні заходи, відповідні кожній області.

Список літератури

Бучініз Ю.Н., Торре М.Г. та Лепез Х.С. (2010). Значення ресурсу неба - нічний пейзаж та забруднення світла. Усна презентація. Тематична вісь Вплив на навколишнє середовище, Екологічний конгрес 2010 року, Національний університет Сан-Хуан, Сан-Хуан, Аргентина.
Чепесюк Р (2009). Відсутня темна. Ефекти забруднення світлом на здоров'я. Перспективи екологічного здоров'я 117: 20-27.
Falchi F, Cinzano P, компакт-диск Elvidge, Keith DM та Haim A (2011). Обмеження впливу світлового забруднення на здоров'я людини, навколишнє середовище та зоряну видимість. Журнал екологічного менеджменту 92: 2714–2722.
González-Ríos I (2008). Світлове забруднення: наслідки для міського, громадського та енергоефективного впливу. Реала 307: 27-65.
Herranz-Dorremochea C, Ollé-Martorell JM та Jáuregui-Sora F (2011). Світлодіодне освітлення та проблема світлового забруднення. Астрономія ІІ етап, № 144: 36-42.
Hölker F, Wolter C, Perkin EK і Tockner K (2010). Світлове забруднення як загроза біорізноманіття. Тенденції екології та еволюції 25: 681–682.
Longcore T and Rich C (2004). Екологічне забруднення світлом. Передній Екол. Довкілля. 2: 191-198.

СВІТЛОВЕ ЗАБРУДНЕННЯ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПРИЧИНИ, НАСЛІДКИ, РІШЕННЯ - СЕРЕДОВИЩЕ - 2025