防治光污染 别忘生态考量

上海出台的最新环境法规首次包含光污染治理内容,但要减少光污染对候鸟和其它野生动物的影响,仍有待在科学基础上采取针对性的政策措施。

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上海南京路店家招牌霓虹闪烁。图片来源: guineapig33, CC BY-SA 3.0, via Flickr.

近日,上海迈出了中国依法治理光污染的第一步。

8月1日起,新修改的《上海市环境保护条例》正式实施,条例新增了防治“光污染”的内容,成为中国首部纳入光污染治理的地方性环境保护法规。尽管条例原则性设置了“依据生态环境保护需要提出照明要求”的条款,但是具体规定仍局限于对居民生活和交通安全的影响,强调避免光照直射居民住宅,防止光线对车辆驾驶人员造成干扰等,并没有做出针对城市生态的具体规定。

事实上,被光污染困扰的不仅仅是城市的居民们,夜间人造光对城市野生生物,尤其对鸟类迁徙的影响也不容忽视。2022年5月的世界候鸟日主题就被定为“熄灯,让候鸟安全回家”,聚焦光污染对包括许多候鸟在内的野生动物构成的日益严重的威胁。

全球越来越多的地区已经在其照明指南和政策中限制人工照明对周边生物的影响,中国在这一议题上发展较晚。根据国际经验,专家们认为提高公众意识,在数据和科学研究的支持下逐步推动政策至关重要。

光污染影响鸟类迁徙

随着工业化和城市化的不断推进,光污染不仅演变为一项全球问题,而且还在随着时间不断恶化。英国埃塞克斯大学的一项研究检测了1992至2017年的光发射量,发现全球光污染在这25年间至少增加了49%。这一数据仅包括通过卫星可见的光,科学家估计真正的增长可能高达270%。

在中国,上海交通大学物理与天文学院副研究员刘成则团队对上海的光污染情况做了类似的研究,并得出了一组数据:从空间维度上看,市中心的徐家汇比城市边缘的南汇嘴亮了25倍;从时间维度来看,从1994年到2011年,天文台所在地佘山的天光背景增加了170倍。

作为能源和信息源,光对所有生物体来说都很重要。作为能源,阳光是植物进行光合作用的基础。有视觉的动物通过周围环境中的光线获得大量的信息,包括使用月光或者星光觅食、导航等。但是过度的人工照明破坏了自然的光照周期,改变了动物繁殖、迁徙等生活习惯,从而不同程度上影响了生物多样性。

在过去十几年的时间里,随着技术的发展,人造光对生物个体的生理和行为产生的影响已经被不同的研究团队和组织广泛证明,并在国际上获得了一定的关注。

2020年,联合国《养护野生动物移栖物种公约》(简称《公约》)缔约方通过了关于光污染的准则,涵盖海龟、海鸟和迁徙滨鸟,该指南提出了最佳照明实践的六项原则,并呼吁对可能导致光污染的相关项目进行环境影响评估。 《公约》目前正在制定的新准则,重点关注迁徙的陆鸟和蝙蝠。

在高楼林立的都市,生态光污染是鸟类迁徙的致命威胁之一。

2017 年,由康奈尔大学鸟类学家安德鲁·法恩斯沃思 (Andrew Farnsworth) 领导的研究小组发现,911国家纪念博物馆每年于纽约曼哈顿下城举办的“光之致敬”(Tribute in Light)灯光秀在过去7年内吸引了 110 万只鸟类,使其失去方向。在灯光秀开始的20分钟内,多达16,000只鸟挤进了方圆半公里的范围内。当灯光熄灭时,雷达屏幕上密密麻麻的鸟云也以同样快的速度消散。

迁徙季关灯是最简单也是最有效的解决方法。

安德鲁·法恩斯沃思,鸟类学家,康奈尔大学 

法恩斯沃思告诉中外对话,城市建筑物的灯光对鸟类的影响体现在两个方面。

其一,鸟类通常使用多种信息来源在夜间迁徙,包括感知地球磁场和观察天体模式以在夜间导航和定向。 城市景观和建筑物的明亮灯光会使他们迷惑并迷失方向,在有雾或下雨的晚上这种可能性更高。这使它们很可能与建筑物相撞,或被困在光束内,长时间停留在潜在危险位置附近增加了碰撞风险。

其二,灯光将鸟类从原本的迁徙路线吸引至城市后,即使它们侥幸在夜晚存活了下来,第二天白天,因玻璃幕墙的反光撞击大楼死亡的几率也非常高。

他表示,迁徙季关灯是最简单也是最有效的解决方法,这不仅有利于鸟类迁徙,同时也有利于居民的健康,并且减少能源损耗和碳足迹。无论是纽约还是上海,世界各地的任何一座城市都应该这么做。

在科学的支持下采取行动

鸟类保护倡导者长期以来一直在一些城市组织在迁徙季节自愿“熄灯”的活动。加拿大的动保组织“致命光意识计划”(Fatal Light Awareness Program FLAP)于 1995年发起了有史以来的第一个鸟类友好建筑计划,鼓励大楼管理员在晚上关灯以帮助候鸟迁徙,后来这项活动在北美引发了数十项类似的措施。

这样的熄灯活动离不开数据的支持。法恩斯沃思所在的康奈尔大学鸟类学实验室和科罗拉多州立大学、以及马萨诸塞大学阿默斯特分校合作开发了追踪和预测鸟类迁徙数据的程序“鸟类广播”(BirdCast),结合天气雷达和机器学习提供实时的鸟类迁徙地图,并预测候鸟在整个美国的迁徙活动。

法恩斯沃思介绍道,随着技术的进步,鸟类学家能够在雷达数据中将鸟类和其他飞行生物(例如昆虫)区分开来,并结合人工智能、大数据分析等工具,获得鸟类迁徙密度和持续时间、飞行速度和方向等宝贵的信息。

从数据中更准确、实时和详细地描述鸟类迁徙特征支持了美国的鸟类保护,并鼓励政策制定者做出更深入的承诺。例如,在研究团队、当地领导者和合作伙伴机构的共同努力下,德克萨斯州加入熄灯计划的建筑数量从14座上升到了100多座。2021年12月,在听取了包括法恩斯沃思在内的众多利益相关者的证词后,纽约市议会投票通过了纽约城市建筑在迁徙季节关灯的法案。

在法恩斯沃思看来,这是科学影响政策的绝佳案例。BirdCast将鸟类迁徙活动可视化,人们可以看见地图上密密麻麻的鸟从美国上空飞过,在这样直观壮丽的视觉效果、越来越多能够直接证明光污染对鸟类迁徙负面影响的科学研究以及不同环保组织的共同努力下,最终才说服了纽约的政策制定者。

在中国,“鸟撞”现象也不鲜见。全球有八个主要的候鸟迁飞区,包括东亚-澳大利西亚迁徙线在内的三条都通过中国。在湖南、江西等地形成的极窄迁徙通道更是被称作“千年鸟道”,湖南永州市蓝山县是国内迁飞通道上最热闹的隘口之一。

2020年,蓝山县广场上空成群的白鹭被广场的灯柱吸引,迷失了方向,长时间低空盘旋。发现这一情况后,当地城管局立刻熄灭了广场上的所有灯光和部分街道路灯。次年,蓝山县制定了更为详细的熄灯计划。在候鸟迁徙季的晚上九点后关闭15米以上的路灯2496盏,25米以上的高杆灯56盏,并且联系县城内有射灯和霓虹灯装置的商户,倡导他们适时关灯,为候鸟让路。

尽管有个别县市采取了行动,但是在全国范围内,人造光对鸟类迁徙的影响很少被决策者纳入政策考量。昆山杜克大学环境研究中心博士李彬彬表示,中国社会对“鸟撞”现象关注得比较晚,全国范围内的系统性鸟撞调查于2021年首次发起,虽然取得了一些关注,但是仍处于起步状态,尚未得到普遍的重视。

此外,数据不足也是一个问题。正如法恩斯沃思指出的那样,每年有巨大数量的候鸟从中国上空迁徙,但是能够告诉我们准确的迁徙数量、速度、时间和方向的雷达数据尚未公开。

美国加州大学洛杉矶分校环境与可持续发展研究所副教授特拉维斯·朗科(Travis Longcore) 强调科学研究的重要性。他表示,“首先最重要的是梳理城市中可能受光污染影响的生物,然后推出因地制宜的照明方案,例如,佛罗里达和加勒比海岛国家已经推出了海龟友好型照明”。

在特拉维斯看来,上海不仅是一座高楼林立、人头攒动的城市,它还位居长江河口,许多候鸟会在此经过。而且上海还是世界上湿地比例最高的城市之一。除了鼓励市中心的建筑关闭不必要的照明外,光污染对湿地的鸟类、河口的鱼类造成的影响也需要进一步的研究。

特拉维斯表示,在早期,科学家们只是开展单独的研究项目,并动员当地社区改变其照明方式,但是如今美国越来越多的科学家参与法律法规的修订过程,通过数据和科学证据指导政策制定者们。

该怎么做?

光污染没有单一的解决方案。国际暗夜协会(International Dark-Sky Association, IDA)针对常见的一些照明情境制定了“负责任户外照明五项原则”:首先要确认灯是有必要的,然后在使用过程中使用屏蔽灯具、使用所需的最低光照水平、只有在需要时才使用灯光,并且尽可能使用暖色灯光。 IDA倡导照明专业人员灵活地在当地应用这些原则,以满足有效的需求的同时将光污染降至最低。

从城市规划的角度,照明条例是设定合理限制光污染的重要工具。由于人造光对生物体的影响取决于光的强度、光谱、光的方向性(例如点光源的直接照射和天辉的漫射)等,在编制照明规划时,需要对照明的各个要素进行控制,包括光源、灯具和照明方式的选择。

一般来说,照明规划和国土空间规划、照明建设标准紧密联系在一起,根据区域划分对其照明亮度作出规定。2011年,IDA 和北美照明工程学会批准了《示范照明条例》 (MLO)作为北美户外照明标准的模板,为户外照明监管提供了几项创新,包括根据该地区的敏感性和社区意图对使用照明的区域进行分类,区域范围从原始自然环境 (LZ0)到大型城市(LZ4),并规定了不同区域范围的光量限制。

在中国,从国家层面来说,中国环境保护法规中对光污染的界定、监管和防治仍是一片空白。《环境保护法》只是对光辐射做了提及性的规定,即“防治光辐射对环境的污染和危害”。在尚未建立全面的光污染监测体系和环境标准的情况下,缺乏可操作性。

此次《上海市环境保护条例》的修改,是地方性法规对防治光污染立法的有益探索。此前,深圳的照明规划对生态环境的考量为光污染防治的法律法规提供了借鉴和参考,但它并没有上升到法律高度,。

去年8月底,《深圳市城市照明专项规划(2021-2035)》(以下简称《规划》)发布实施,划定了 13 类照明政策区,并首次将暗夜保护区纳入城市照明规划。

根据《规划》要求,暗夜保护区整体应保持暗天空,营造出宁静的暗夜光环境。生态保护区内禁止景观照明,必要的功能性照明需要结合生态保护和国际暗天空协会相关要求,使用截光型灯具,严格控制光污染,不得对区域内的动植物产生不利影响。

《规划》重点对深圳湾超级总部片区等临近生态敏感区的区域、国际重点湿地和红树林保护区周边的城市照明建设作出了规定,要求其不得对生态保护产生不利影响。同时提出,若涉及候鸟迁徙、迁移需求,还应在每年10月至次年5月候鸟迁徙季主动进行生态避让,严格限制景观照明的开启及动态照明的使用。

李彬彬认为,在公众和研究人员的关注度尚不足的情况下,将该议题传递到政策上需要一段时间。决策者对于光污染和城市生物多样性的关注度、关注时间不同,以及是否有当地的研究机构进行倡导和向上反映,都会影响政策制定的结果。

无论是全球还是中国,光污染对生物多样性的威胁日益加剧,制定考量生态影响的光污染防治方案需尽早提上议程。

本篇报道在知识共享许可协议下载自中外对话网站。

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