Милан в Италии заменил уличное освещение натриевыми источниками белого света с синими светодиодами. Освещение в центре города теперь выглядит ярче и синее, чем в пригороде. Предоставлено: NASA / ESA / Саманта Кристофоретти.

Жизнь на Земле развивалась в дневных и ночных циклах. Растения и животные, включая насекомых, таких как плодовая муха, имеют биологические часы, которые контролируют их циркадные ритмы - как 2017 лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине показали , Теперь растущая зависимость людей от искусственного освещения меняет эти ритмы 1 ,

Уже более века источники света накаливания служат нам хорошо. Эти луковицы были дешевы в изготовлении и утилизации, и их было легко затемнить. Их спектр непрерывен и включает в себя большинство цветов радуги, очень похоже на закат (см. «Спектры источника света»). У них были свои проблемы. В 1990-х годах некоторые исследователи обвинили электрическое освещение в том, что оно изменило наши модели сна с естественного ритма двух четырехчасовых фаз, прерываемых часом бодрствования, на одну восьмичасовую фазу каждую ночь. Лампы накаливания жаждут энергии, и политики обеспокоены их вкладом в глобальное потепление. В 2005 году, освещение потребляет около одной пятой энергии в мире ,

В 2009 году Европейская комиссия начала вывести лампы накаливания с европейского рынка , Затем последовали другие страны, от Швейцарии и Австралии до России, США и Китая. Низкоэнергетические лампы - в основном компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) и более поздние светодиоды (светодиоды) - были предложены в качестве замены. Риски для здоровья, которые эта политика представляет для людей, животных и растений, еще предстоит тщательно оценить.

Как исследователь и дизайнер освещения, я убежден, что затраты на этот переход намного перевешивают выгоды для здоровья человека и окружающей среды. Поскольку городское население мира проводит больше времени в помещении при искусственном освещении, чем при дневном свете, воздействие на здоровье уже очевидно. Около миллиарда людей во всем мире испытывают недостаток витамина D или не имеют достаточно 2 , Начинается сезонное аффективное расстройство, тип депрессии, которая может возникнуть зимой, когда дневной свет менее естественный. Сменные рабочие сталкиваются с повышенным риском рака 3 ожирение 4 и проблемы со сном 5 ,

Необходимы биологически безопасные формы энергоэффективного освещения. Я призываю их разработать физиков, инженеров, медицинских экспертов, биологов и дизайнеров. Политики, планировщики и регулирующие органы должны переосмыслить стандарты, поощрять использование естественного света и сводить к минимуму негативное воздействие искусственного освещения ночью, в помещении и на улице.

Колючие спектры

На мой взгляд, сейчас имеется достаточно доказательств, чтобы сделать вывод, что первая волна низкоэнергетических источников света вредна. КЛЛ наиболее опасны. Они содержат ртуть, нейротоксин. Нет никаких протоколов для их переработки или утилизации - 80% выбрасывается на свалку. Ультрафиолетовый свет может выходить из дефектных покрытий трубок, вызывая ожоги кожи или повреждая сетчатку с близкого расстояния; Управление по контролю за продуктами и лекарствами США рекомендует не ближе 30 сантиметров к КЛЛ более часа в день.

КЛЛ имеют «колючие», а не гладкие спектры: они излучают только определенные синие, зеленые и оранжево-красные частоты (см. «Спектры источников света»). Их мерцание в 100–120 герц может вызвать головную боль и усталость глаз 6 , Экономия энергии может быть завышена - для прогрева КЛЛ требуются минуты, поэтому скорее всего останется на дольше , При многократном включении и выключении они быстрее выходят из строя.

Источник: KM Zielinska-Dabkowska / Asensetek Lighting Passport Pro Стандартный спектрометр

Твердотельное освещение в виде светодиодов является более перспективным. Светодиоды не содержат ртути и производят только небольшое количество ультрафиолета (по сравнению с КЛЛ или даже лампами накаливания). Они более энергоэффективны, ярче и долговечнее, чем КЛЛ. В отличие от КЛЛ, они могут быть затемнены или настроены и хорошо отображают цвета. Но у светодиодов есть свои минусы 7 , Некоторые содержат тяжелые металлы, такие как никель, свинец и медь, и яды, такие как мышьяк. Опять же, нет никаких специальных программ для их утилизации или утилизации. Светодиоды низкого качества могут также мерцать и производить стробоскопические эффекты, такие как следы огней, которые могут запутать пешеходов, велосипедистов или водителей автомобилей ,

Индустрия освещения начинает решать проблему отсутствия дневного света в помещениях. В последние годы он продвигал искусственное, биологически эффективное освещение в офисе и дома, известное как человек-ориентированных или же циркадное освещение , Это обещает регулировать ежедневные ритмы людей в помещениях, используя светодиодные изменяющие цвет огни, которые имитируют дневной свет в зависимости от времени суток. Немецкая комиссия по гигиене и безопасности труда и стандартизации (KAN) имеет высказал озабоченность по поводу этой практики , Риск неблагоприятных последствий сохраняется, потому что слишком слабое понимание связи между световыми стимулами и невизуальными реакциями , Требуются исследования, чтобы узнать больше и соответственно укрепить стандарты.

Синяя проблема

Между тем, искусственное освещение, на мой взгляд, становится опасным для здоровья. КЛЛ и светодиоды излучают больше синего света на коротких волнах, чем закат или лампа накаливания (см. «Спектры источников света»). Большинство белых светодиодных ламп изготавливаются путем покрытия синих или иногда фиолетовых светодиодов желтым пигментом, обычно люминофором.

Циркадная система человека чрезвычайно чувствительна к спектру видимого глазу света, особенно к синим длинам волн, а также к его количеству и интенсивности (см. «Свет и часы тела»). Помимо рецепторов палочек и колбочек, используемых для зрения, глаз содержит клетки, называемые собственно фоточувствительными ганглиозными клетками сетчатки (ipRGCs). Они посылают сигналы в мозг, которые заставляют организм вырабатывать или ингибировать нейромедиаторы и гормоны в течение дня 8 , Спектральная чувствительность меланопсина, фотопигмента ipRGCs, достигает максимальной оптической плотности примерно при 480 нм, что соответствует цвету ясного голубого неба в полдень.

Клэр Уэлш / Природа

Утром бодрствованию помогают волны синего света дневного света, запускающие выбросы нейротрансмиттеров серотонина и дофамина и гормона кортизола. Вечером, когда естественные уровни синего света падают и заменяются тусклым красным светом, вырабатывается гормон мелатонина, который помогает нам заснуть. Полная темнота необходима ночью, чтобы инициировать процессы обновления клеток.

Когда люди подвергаются воздействию искусственного синего белого света ночью от экранов и электронных устройств, а также от искусственного освещения, светочувствительные ганглиозные клетки в сетчатке сигнализируют мозгу о прекращении производства мелатонина. Такие нарушения могут оказывать широкое влияние: на циклы сна и бодрствования, режим питания, метаболизм, репродукцию, умственную активность, кровяное давление и частоту сердечных сокращений, выработку гормонов, температуру, настроение и иммунную систему.

Искусственный свет ночью воздействует и на другие виды. , Опылители, такие как мотыльки, мухи и жуки, привлекаются к свету вместо того, чтобы сосредоточиться на кормлении, спаривании или разведении 9 , Летучие мыши изменяют свое пищевое поведение; птицы, рыбы и черепахи меняют свои миграционные маршруты; и рост деревьев и растений затронут.

Пределы города

Масштабы нашего воздействия искусственного освещения увеличиваются, поскольку города переключают натриевые уличные фонари на светодиоды. В США 10% всего уличного освещения было переоборудовано. Нью-Йорк меняет все 250 000 своих уличных фонарей , Милан в Италии был первым городом в Европе, который сделал это в таком масштабе - и результат можно увидеть из космоса. К 2015 году освещение в центре города было ярче и синее, чем в пригороде ,

Хороший дизайн освещения может смягчить некоторые проблемы. «Легкое проникновение» в жилые помещения, в том числе в спальни, может быть уменьшено путем разработки наружных светильников, которые светят вниз или используют щиты для защиты от паразитных лучей. Уличные фонари можно затемнить с помощью интеллектуальных систем управления и беспроводных сетей датчиков движения. Например, деревня Ван Гог в муниципалитете Нуэнен в Нидерландах понижает свои уличные фонари на 80%, когда нет активности, и включает их, когда приближается пешеход, велосипедист или автомобиль, окружая их безопасным кругом света, пока они идут , Интеллектуальное освещение дорого в установке, но инвестиции быстро окупаются: система Nuenen снизила затраты на электроэнергию и обслуживание на 62%.

Новые проблемы, требующие регулирования, появляются по мере того, как светодиоды становятся широко распространенными. Например, электромагнитное излучение от беспроводных устройств управления освещением, наружных светодиодных вывесок и цифровых рекламных щитов может создавать помехи для мобильных телефонов, авиационных вышек и медицинского оборудования, такого как слуховые аппараты или имплантируемые сердечно-сосудистые устройства. 10 ,

Более жесткие стандарты

Пока не станут доступны более здоровые варианты освещения, необходимо предпринять следующие шаги, чтобы уменьшить потенциальное негативное влияние на циркадные часы. По моему мнению, КЛЛ должны быть сняты с продажи из-за недостатка протоколов утилизации и переработки. Светодиодные источники должны регулироваться более жестко. В помещении я рекомендую использовать теплые белые светодиоды ранним вечером (с цветовой температурой ниже 3000 кельвинов и минимальным количеством синего света в спектре, насколько это возможно), и не следует подвергать воздействию света ночью или только света с более высоким спектром 600 нм (янтарь, красный цвет). Освещение должно быть непрямым, без мерцания и затемнения.

Независимые исследования - помимо индустрии освещения - необходимы для воздействия светодиодов на здоровье и окружающую среду, в том числе с регулируемыми спектральными характеристиками, интенсивностью, временем и продолжительностью в зависимости от времени дня, вечера или ночи. Необходимо учитывать излучения вне видимого диапазона, такие как излучение ближнего инфракрасного диапазона (750–950 нм), которое присутствует в дневном свете и лампах накаливания, но не в светодиодах. Исследования показывают, что должен быть баланс - использование этих световых частот может восстановить поврежденные клетки сетчатки 11 и необходимы. Использование тяжелых металлов в светодиодах должно быть сокращено, и должен быть установлен процесс обращения с отходами. Воздействия технологии управления на открытом воздухе и внутри помещений должны быть изучены.

Правительственные и медицинские учреждения должны разработать более строгие правила и стандарты для использования коротких световых волн в ночное время. В июне 2016 года Американская медицинская ассоциация опубликовала Руководство по снижению вреда от уличного освещения высокой интенсивности ), чтобы помочь сообществам выбирать различные варианты светодиодного освещения. Рекомендации по пороговым значениям интенсивности света, времени и продолжительности для внутренней и наружной среды ночью также необходимы. Также важно определить точные спектральные характеристики рекомендуемых источников света в нанометрах, а не только коррелированные цветовые температуры (КСТ) в Кельвинах. Последнее является приблизительной мерой и не может точно описать спектр света.

Политики должны поощрять более эффективное использование естественного света в помещении в течение дня. Искусственный свет следует использовать только тогда, когда дневного света недостаточно, особенно на фабриках, в больницах, домах престарелых и офисах, где люди проводят много времени. Строительные нормы и правила должны поощрять методы и технологии, которые используют естественный свет.

Муниципалитеты должны включить устойчивую политику и руководящие принципы ночного освещения в свои генеральные планы городского освещения , Уличное и охранное освещение должно быть направлено вниз и экранировано. Уровень освещенности для ходьбы, езды на велосипеде и вождения должен быть минимально приемлемым. Пассивные технологии должны быть изучены. Например, светящиеся в темноте поверхности, которые поглощают энергию Солнца днем ​​и выделяют ее ночью может быть использован на дороги и велосипедные дорожки (с этого низкого угла свет падал бы на зону сетчатки, в которой синий свет не оказывает биологического влияния). Огни в парках и возле леса должны быть выключены или затемнены поздно вечером.

Эмиссия электромагнитного поля от наружной светодиодной рекламы должна контролироваться. Цифровые дисплеи на фасадах не должны быть ярче, чем освещение на близлежащих улицах, зданиях и площадях. Установки должны быть отключены поздно вечером, чтобы уменьшить проникновение света в жилые здания.

Наконец, необходимо повысить осведомленность общественности о проблемах освещения. Исследователи и специалисты по освещению должны сообщать о проблемах. Здоровый дизайн освещения становится важной этической проблемой, которую нельзя игнорировать. Растущее число сообществ, такие как Монтерей в Калифорнии, выигрывают судебные процессы против муниципалитетов за неподходящее светодиодное городское освещение.

По всем этим причинам я все еще использую старые источники света накаливания в своем доме, сплю в полной темноте и провожу по крайней мере один час каждое утро при ярком дневном свете, чтобы активировать свои циркадные часы - как и многие дизайнеры, врачи и хронобиологи. Крайне важно, чтобы мы вернулись к циклу светлого дня и темной ночи, который эволюция выгравировала в нас.

Похожие

Комментарии