人造光污染對人類健康的影響

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Image caption (圖片來源:Getty Images)

眼下,一支由意大利人法比奧·法爾奇(Fabio Falchi)領導的傑出科學家團隊取得了引人注目的驕人成績。他們繪製出了極其周密的新版《世界人造夜空亮度地圖集》(World Atlas of Artificial Night Sky Brightness),並剛剛將它發表在了《科學進展》(Science Advances)雜誌上。相較於2001年問世的第一版地圖集,這一最新版的地圖集得益於更為精確的衛星測量系統,在清晰度上要高出許多。

這本地圖集對世界各地的「人造白晝」現象進行測量。所謂人造白晝,是指從大氣層下方發出的電氣照明光線通過反射,進入大氣層,並在其中雜亂散射的現象。光污染或者在夜間過度使用電光照明是引發人造白晝的罪魁禍首。

但光污染並不像水污染那樣。水污染是水體本身被玷污弄髒;而光污染則實際上是由電光源造成的夜間污染。

那麼,這個問題的嚴重性何在呢?

法爾奇和他同事們估計道,在人造白晝的作用下,如今,世界上有三分之一的人再也無法用肉眼看到銀河;而夜空損毀情況最為嚴重的要數工業化程度最高的地區:夜闌人靜,60%的歐洲人和80%的北美人卻再也看不到銀河。通過這一衡量標凖,我們可以看到人類對夜空的破壞已經糟糕到了何種程度。

然而,光污染所引發的問題遠不止觀察天空星星這麼一種。正如法爾奇和他的同事們所指出的那樣,它還會影響到環境健康與公共衛生。身為一名流行病學家,幾十年來,我一直在研究電氣照明可能對健康產生怎樣的影響,而對於這一議題,我懷有深深的憂慮。

這本地圖集所採用的光線測繪數據是由「索米國家極地軌道伙伴衛星」(Suomi National Polar-orbiting Partnership satellite)拍攝而成。索米國家極地軌道伙伴衛星運行於地球上方800千米的軌道上,它在夜間拍攝下方地面的圖像。這個衛星可以對任何一個它所發覺的光源進行強度檢測,並標繪出光源的位置。接下來,這些測繪數據經由若干複雜建模而轉換生成色彩繽紛的地圖,該地圖涵蓋了全世界各個區域的城市、城鎮以及鄰近鄉村,展現了其上空的天空輝光水平。

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Image caption (圖片來源:Getty Images)

雖然這些地圖非常美觀,賞心悅目,但它們傳達出的潛在信息卻並不是這樣。人造白晝現象越多的地方,黑夜星空被遮蔽得就越厲害。舉例來說,在紐約市中心的時代廣場,午夜降臨,你仰望天空,就算有星星,或許你也只能數出十幾顆來。

作者告訴我們,這個地圖上有成像為紅色的區域,生活那些區域裏的人們沒有體驗過真正的夜空,因為夜空長期被人造天空輝光形成的朦朧光霧所掩蓋。

實際上,正如法爾奇及其同事所指出的那樣:「新加坡是光污染最嚴重的國家,那裏所有人都生活在十分明亮的天空之下,以至於其肉眼無法完全適應暗光、適應夜視。」

在日落時分前後,人們本應該開始向正常的夜間生理機能過渡。但是,放眼歐洲、美洲、亞洲的超大城市,在其受光污染影響最為嚴重的區域中,有時候,當地戶外街頭的光照亮度強到了妨礙或者延緩這種過渡的程度。這些晚間局部光源對健康的影響以及由它們造成的人工白晝,現在已經成了大量研究所關注的對象,但尚未得到充分透徹的理解。

此外,發展中國家也正在積極推行夜間電氣照明,因此光污染正像傳染病一樣迅速蔓延,影響範圍飛快拓展。我必須強調,這意味著環境在發生一種翻天覆地的變化。

人工白晝不僅僅是超大城市和城市地區才有的問題。正如作者所特別提到的那樣,從洛杉磯和拉斯維加斯發出的天空輝光一直照射到死亡穀,而由此以來,死亡穀也成了受光污染影響的地區。

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像地球上的大多數其它生命形式一樣,人類有一種所謂的內源性晝夜節律。這是一種人體固有的週期循環,覆蓋了入睡模式、喚醒模式、飢餓、活動、激素分泌、體溫以及各種各樣的其它生理過程。單個週期大約持續24小時,其間,光亮(特別是太陽光)和黑暗是保證它繼續有條不紊地進行下去的重要信號。

這本地圖集所列出的人工白晝地區來看,按照對褪黑激素生理節奏的抑制結果來測算,單憑人工白晝自身,恐怕不足以直接影響人類的晝夜節律。

但這本地圖集是以電氣照明光線在人類周圍環境中的大氣反射來衡量人工白晝的。在許多情況(即使不是大多數)下,這些局部光源足以引發晝夜節律的紊亂。其中包括了室內照明、商業樓宇內的布光以及某些形式的路燈照明。

因此,這些地圖也表明,夜間燈火輝煌的地方最能以其各種形式,擾亂人們正常的晝夜節律,無論其人是身處樓宇之內,還是置身夜間的戶外。

直到十九世紀晚期以後,人類生活才開始與電相伴。

這種生理機能的晝夜節律,是在數十億年間發展形成的。直到十九世紀晚期以後,人類生活才開始與電相伴,而自二十世紀起,工業化國家才開始廣泛地使用電力。雖然這聽起來像一段很長的時間,但在漫漫人類進化歷程中,它只是滄海一粟、微不足道。現今,我們才剛剛開始認識到,人工照明給人類生理節律帶來的健康問題。

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Image caption 近來,已經出現了這樣的猜疑:晝夜節律紊亂可能是引發某些嚴重疾病的「罪魁禍首」(圖片來源:Getty Images)

夜晚照明的增加已經趕上了我們對生理節律以及夜間光線會怎樣破壞這種生理機理的認識的增長。近來,已經出現了這樣的猜疑:晝夜節律紊亂可能是引發某些嚴重疾病的「罪魁禍首」,例如,睡眠質量糟糕、肥胖、糖尿病、某些癌症以及情感性精神障礙。在可能會造成晝夜節律紊亂的環境暴露中,不合時宜的電力照明是效力最強最猛的,而其在夜間效力尤甚。

此外,光污染還會對生態構成某些嚴重的負面影響。例如,擾亂鳥類及海洋哺乳動物的遷徙,造成致命後果。

正如技術通過電燈泡的發明,一手釀造了光污染問題,生物科學技術也可以告訴我們,那種光線或一天當中什麼時候光線對於人類生理健康最具危害性或最不具危害性。

現如今,人們運用這方面的知識來生產適合每天各個時段的光源。從最基本的層面來看,早晨間最佳的光線是藍色含量偏高的亮光(例如,節能燈);而當黃昏降臨,藍色含量偏低的暗光(例如,低功率的白熾燈)開始變為最適宜的光線;而到了晚上,就應該閉平板電腦和智能手機上明亮的藍色屏幕,讀一本實實在在的紙質書。

這項研究成果產生了諸多的影響,其中之一便體現在街道照明工程上。以往,在諸如洛杉磯和紐約等地,許多社區都大批大批地全盤改建「白色」的LED照明路燈。現在,由於知道LED燈所發出的藍色波長對人類夜間生理機能和生理健康造成的負面影響是最嚴重的,所以,這一改建措施正受到越來越慎重的對待。

也許,是時候該重新審視街道照明問題了。雖然能源效率是一個重要因素,需要我們斟酌考慮,但地球的健康也同樣不容忽視。

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