Jasność, widzę jasność! O problemie zanieczyszczenia światłem

Nie wydziela nieprzyjemnej woni, nie sprawia problemów z recyklingiem, nie zalega w altanach śmietnikowych i wysypiskach śmieci — a jednak światło może być i jest źródłem zanieczyszczenia. O problem zapytaliśmy dr. inż. Krzysztofa Skarżyńskiego z Zakładu Techniki Świetlnej Instytutu Elektroenergetyki Wydziału Elektrycznego, pasjonata oświetlenia, specjalistę z zakresu jego symulacji i pomiarów.

Wraz z postępem cywilizacyjnym miasta zaczęły się rozrastać, a także — rozjaśniać. Świadomość negatywnych konsekwencji związanych z próbami radzenia sobie z nocną ciemnością rośnie, ale nadal wydaje się być niewystarczająca.

Czym jest zanieczyszczenie światłem?

To zjawisko, które polega na wprowadzaniu do atmosfery ziemskiej dużej ilości promieniowania elektromagnetycznego z zakresu widzialnego. To promieniowanie pochodzi ze wszystkich aplikacji sztucznych — instalacji oświetlenia drogowego, iluminacji obiektów architektonicznych, oświetlenia stadionów, billboardów, a nawet… szklarni. Jego źródłem jest też światło, które wykorzystujemy w naszych domach, a które wydostaje się przez okna.

Konsekwencje dla przyrody (i nie tylko)

To problem interdyscyplinarny, a więc i konsekwencji jest cały szereg. Zanieczyszczenie światłem ma na pewno duży wpływ na człowieka i inne gatunki zwierząt, ale również na rośliny — i często jest to wpływ negatywny. Wiemy na przykład o tym, że nadmierne rozświetlenie nocne wpływa na populację nietoperzy, niektóre gatunki ptaków, które nie są przyzwyczajone do takich warunków i nie mogą znaleźć swoich dróg powrotnych do swoich siedlisk. W konsekwencji następuje ich depopulacja. Podobnie rzecz ma się z owadami. Jeżeli zabraknie jednego gatunku, to inny, który był z nim jakoś związany, musi się dostosować, żeby zapewnić sobie przetrwanie. To jednak zmiana ewolucyjna, a zwierzęta często nie są w stanie dostosować się do nowych uwarunkowań wystarczająco szybko.

Zanieczyszczenie światłem może warunkować również zjawisko olśnienia, czyli rodzaj zaburzenia widzenia i odbioru otaczającej nas przestrzeni. Jest to niezwykle ważne z punktu widzenia bezpieczeństwa ruchu zarówno drogowego, jak pieszego. Z zanieczyszczeniem światłem związana jest również kwestia intruzji światła. Światło pochodzące z zewnętrznych instalacji oświetleniowych może wnikać do wnętrz mieszkalnych przez okna, przez co dane wnętrze zostaje rozświetlone. Kończy się to często irytacją mieszkańców, a w gorszym scenariuszu — zaburzeniami snu, których doświadczają.

Oświetlenie w nocy warunkuje jednak nasz komfort przebywania w danym miejscu oraz poczucie bezpieczeństwa. Wpływa również na estetykę i popularność konkretnych miejsc, jak w przypadku pięknych iluminacji architektury. Dlatego też, mimo pewnych negatywnych konsekwencji, nie możemy zrezygnować z wykorzystywania oświetlenia elektrycznego w nocy.

Łuna nad miastem

Rozjaśnienie nocnego nieboskłonu to także efekt zanieczyszczenia światłem. Łuna tworzy się nie tylko przez światło skierowane w nieboskłon, to też efekt odbicia od różnych obiektów. Łuna, choć efektowna, może stanowić spore wyzwanie przy obserwacji astronomicznej. Nieboskłon powinien być tak ciemny, jak to możliwe. Widzimy na nim ciała niebieskie o pewnej jasności — niektóre obiekty, które świecą słabiej, przestają być widoczne w miejscu, w którym zanieczyszczenie światłem jest duże. Niektóre z nich mogą być widoczne tylko z konkretnego miejsca. Jeśli tam jasność nocnego nieboskłonu wzrośnie, tracimy możliwość wykonywania badań i analiz. Skalę problemu dobrze obrazuje mapa zanieczyszczenia światłem, na której widać, jak się ono kształtuje na całym globie.

Przeciwdziałanie

Zjawisko zanieczyszczenia światłem może być wyeliminowane jedynie w sytuacji, w której w ogóle nie wykorzystujemy oświetlenia elektrycznego w nocy. To niemożliwe i niezalecane — przede wszystkim ze względu na nasz komfort i względy bezpieczeństwa. Zanieczyszczenia światłem może być jednak w bardzo dużym stopniu ograniczone. Dlatego z perspektywy inżyniera kluczowe jest zadbanie o to, by instalacje oświetleniowe generowały zanieczyszczenie jedynie w minimalny sposób.

Przy projektowaniu trzeba zadać sobie pytanie: czy oświetlenie w tym miejscu na pewno jest potrzebne? Doświetlanie miejsc, które są w zupełności wykluczone z ruchu na pewno jest niezalecane. Oczywiście projektując i realizując instalację oświetleniową należy kierować się wypracowanymi na przestrzeni lat dobrymi praktykami projektowym i realizować kryteria określone w odpowiednich normach oświetleniowych. Należy również korzystać ze sprzętu oświetleniowego wysokiej jakości, który jest dedykowany do danego zadania, tak aby mieć pewność, że oświetlamy jedynie to co trzeba.

Ważne jest również, by unikać prześwietlania i zaplanować racjonalną eksploatację instalacji oświetleniowej. System konserwacji oświetlenia bezpośrednio wpływa na jego przewymiarowanie oraz wykorzystanie danej instalacji. Jeżeli projekt zakłada czyszczenie opraw świetlnych co 2-3 lata, to faktycznie trzeba to robić, aby zapewnić zakładane działanie instalacji. Na sukces składa się więc i myśl projektanta, i dbałość końcowego użytkownika. Świetnym rozwiązaniem jest stosowanie systemów sterowania i dostosowanie oświetlenia do natężenia ruchu. Wieczorami i nocą ruch w pewnych miejscach zamiera, więc instalacja powinna być dostosowana do tych warunków (ściemnienie, stosowanie czujników ruchu itp.). W Warszawie czy Olsztynie są systemy wyłączające instalacje lub zmniejszające intensywność oświetlenia. Systemy sterowania mogą być kosztowne. Jednak po jakimś czasie nakład kosztów inwestycyjnych się zwraca ze względu na redukcję zużycia energii elektrycznej.

Warto również rozważyć stosowanie źródeł światła o niższych temperaturach barwowych najbliższych. Wynika to występowania zjawiska rozproszenia Reyleigha, które polega na tym, że światło o krótszych długościach fal zdecydowanie bardziej rozprasza się w atmosferze ziemskiej. Dlatego też ten problem dotyczy przede wszystkim instalacji oświetleniowych LED. Te źródła światła posiadają bardzo charakterystyczny rozkład widmowy promieniowania, gdzie duża część energii jest przekazywana na falach z zakresu od 380 nm do 500 nm (czyli tego, które się bardziej rozprasza). Im wyższa temperatura barwowa najbliższa, tym więcej energii jest zawarte we wskazanym przedziale długości fali. Zatem, oprócz niewątpliwych zalet, takich jak wyższe skuteczności świetlne, łatwość starowania, zazwyczaj mniejsze zużycia energii elektrycznej, oświetlenie LED posiada również wady i może w niekorzystny sposób wpływać na środowisko. Niektóre państwa europejskie już wprowadziły obowiązek stosowania niskich temperatur barwowych najbliższych (poniżej 3000 K) w oświetleniu zewnętrznym.

W świetle prawa

Obecnie nie ma w Polsce formalnych wymogów, żeby przeciwdziałać zanieczyszczeniu światłem (lub są dopiero na wczesnym etapie wdrażania), a badania związane z weryfikacją projektu pod względem zanieczyszczeniem światłem zwykle nie są wykonywane. Jednak niektóre państwa, np. Tajwan i Korea Południowa, wprowadziły u siebie regulacje prawne, które przewidują możliwość nakładania kar finansowych na właścicieli instalacji oświetleniowych przyczyniających się do nadmiernego zanieczyszczania światłem.

Pytanie tylko, czy powinniśmy pójść tą samą drogą, czy znaleźć inny sposób na walkę z tym problemem. Istnieją organizacje i jednostki naukowe, jak choćby Zakład Techniki Świetlnej PW, do których można się zgłaszać z prośbą o pomoc, np. wykonanie ekspertyzy. Jednak przeprojektowanie lub przebudowanie instalacji bardzo często jest trudne lub wręcz niemożliwe. Warto zatem zadbać o to, żeby już na początku wdrażać zrównoważone rozwiązania oświetlenia zewnętrznego, które charakteryzują się wysoką efektywnością energetyczną i tylko w minimalnym stopniu warunkują zanieczyszczanie światłem.