人造光污染对人类健康的影响

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Image caption (图片来源:Getty Images)

眼下,一支由意大利人法比奥·法尔奇(Fabio Falchi)领导的杰出科学家团队取得了引人注目的骄人成绩。他们绘制出了极其周密的新版《世界人造夜空亮度地图集》(World Atlas of Artificial Night Sky Brightness),并刚刚将它发表在了《科学进展》(Science Advances)杂志上。相较于2001年问世的第一版地图集,这一最新版的地图集得益于更为精确的卫星测量系统,在清晰度上要高出许多。

这本地图集对世界各地的“人造白昼”现象进行测量。所谓人造白昼,是指从大气层下方发出的电气照明光线通过反射,进入大气层,并在其中杂乱散射的现象。光污染或者在夜间过度使用电光照明是引发人造白昼的罪魁祸首。

但光污染并不像水污染那样。水污染是水体本身被玷污弄脏;而光污染则实际上是由电光源造成的夜间污染。

那么,这个问题的严重性何在呢?

法尔奇和他同事们估计道,在人造白昼的作用下,如今,世界上有三分之一的人再也无法用肉眼看到银河;而夜空损毁情况最为严重的要数工业化程度最高的地区:夜阑人静,60%的欧洲人和80%的北美人却再也看不到银河。通过这一衡量标准,我们可以看到人类对夜空的破坏已经糟糕到了何种程度。

然而,光污染所引发的问题远不止观察天空星星这么一种。正如法尔奇和他的同事们所指出的那样,它还会影响到环境健康与公共卫生。身为一名流行病学家,几十年来,我一直在研究电气照明可能对健康产生怎样的影响,而对于这一议题,我怀有深深的忧虑。

这本地图集所采用的光线测绘数据是由“索米国家极地轨道伙伴卫星”(Suomi National Polar-orbiting Partnership satellite)拍摄而成。索米国家极地轨道伙伴卫星运行于地球上方800千米的轨道上,它在夜间拍摄下方地面的图像。这个卫星可以对任何一个它所发觉的光源进行强度检测,并标绘出光源的位置。接下来,这些测绘数据经由若干复杂建模而转换生成色彩缤纷的地图,该地图涵盖了全世界各个区域的城市、城镇以及邻近乡村,展现了其上空的天空辉光水平。

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Image caption (图片来源:Getty Images)

虽然这些地图非常美观,赏心悦目,但它们传达出的潜在信息却并不是这样。人造白昼现象越多的地方,黑夜星空被遮蔽得就越厉害。举例来说,在纽约市中心的时代广场,午夜降临,你仰望天空,就算有星星,或许你也只能数出十几颗来。

作者告诉我们,这个地图上有成像为红色的区域,生活那些区域里的人们没有体验过真正的夜空,因为夜空长期被人造天空辉光形成的朦胧光雾所掩盖。

实际上,正如法尔奇及其同事所指出的那样:“新加坡是光污染最严重的国家,那里所有人都生活在十分明亮的天空之下,以至于其肉眼无法完全适应暗光、适应夜视。”

在日落时分前后,人们本应该开始向正常的夜间生理机能过渡。但是,放眼欧洲、美洲、亚洲的超大城市,在其受光污染影响最为严重的区域中,有时候,当地户外街头的光照亮度强到了妨碍或者延缓这种过渡的程度。这些晚间局部光源对健康的影响以及由它们造成的人工白昼,现在已经成了大量研究所关注的对象,但尚未得到充分透彻的理解。

此外,发展中国家也正在积极推行夜间电气照明,因此光污染正像传染病一样迅速蔓延,影响范围飞快拓展。我必须强调,这意味着环境在发生一种翻天覆地的变化。

人工白昼不仅仅是超大城市和城市地区才有的问题。正如作者所特别提到的那样,从洛杉矶和拉斯维加斯发出的天空辉光一直照射到死亡谷,而由此以来,死亡谷也成了受光污染影响的地区。

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Image caption (图片来源:Getty Images)

像地球上的大多数其它生命形式一样,人类有一种所谓的内源性昼夜节律。这是一种人体固有的周期循环,覆盖了入睡模式、唤醒模式、饥饿、活动、激素分泌、体温以及各种各样的其它生理过程。单个周期大约持续24小时,其间,光亮(特别是太阳光)和黑暗是保证它继续有条不紊地进行下去的重要信号。

这本地图集所列出的人工白昼地区来看,按照对褪黑激素生理节奏的抑制结果来测算,单凭人工白昼自身,恐怕不足以直接影响人类的昼夜节律。

但这本地图集是以电气照明光线在人类周围环境中的大气反射来衡量人工白昼的。在许多情况(即使不是大多数)下,这些局部光源足以引发昼夜节律的紊乱。其中包括了室内照明、商业楼宇内的布光以及某些形式的路灯照明。

因此,这些地图也表明,夜间灯火辉煌的地方最能以其各种形式,扰乱人们正常的昼夜节律,无论其人是身处楼宇之内,还是置身夜间的户外。

直到十九世纪晚期以后,人类生活才开始与电相伴。

这种生理机能的昼夜节律,是在数十亿年间发展形成的。直到十九世纪晚期以后,人类生活才开始与电相伴,而自二十世纪起,工业化国家才开始广泛地使用电力。虽然这听起来像一段很长的时间,但在漫漫人类进化历程中,它只是沧海一粟、微不足道。现今,我们才刚刚开始认识到,人工照明给人类生理节律带来的健康问题。

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Image caption 近来,已经出现了这样的猜疑:昼夜节律紊乱可能是引发某些严重疾病的“罪魁祸首”(图片来源:Getty Images)

夜晚照明的增加已经赶上了我们对生理节律以及夜间光线会怎样破坏这种生理机理的认识的增长。近来,已经出现了这样的猜疑:昼夜节律紊乱可能是引发某些严重疾病的“罪魁祸首”,例如,睡眠质量糟糕、肥胖、糖尿病、某些癌症以及情感性精神障碍。在可能会造成昼夜节律紊乱的环境暴露中,不合时宜的电力照明是效力最强最猛的,而其在夜间效力尤甚。

此外,光污染还会对生态构成某些严重的负面影响。例如,扰乱鸟类及海洋哺乳动物的迁徙,造成致命后果。

正如技术通过电灯泡的发明,一手酿造了光污染问题,生物科学技术也可以告诉我们,那种光线或一天当中什么时候光线对于人类生理健康最具危害性或最不具危害性。

现如今,人们运用这方面的知识来生产适合每天各个时段的光源。从最基本的层面来看,早晨间最佳的光线是蓝色含量偏高的亮光(例如,节能灯);而当黄昏降临,蓝色含量偏低的暗光(例如,低功率的白炽灯)开始变为最适宜的光线;而到了晚上,就应该闭平板电脑和智能手机上明亮的蓝色屏幕,读一本实实在在的纸质书。

这项研究成果产生了诸多的影响,其中之一便体现在街道照明工程上。以往,在诸如洛杉矶和纽约等地,许多社区都大批大批地全盘改建“白色”的LED照明路灯。现在,由于知道LED灯所发出的蓝色波长对人类夜间生理机能和生理健康造成的负面影响是最严重的,所以,这一改建措施正受到越来越慎重的对待。

也许,是时候该重新审视街道照明问题了。虽然能源效率是一个重要因素,需要我们斟酌考虑,但地球的健康也同样不容忽视。

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