Światło pod kontrolą

Polska jest jednym z krajów o najszybszym tempie wzrostu zanieczyszczenia światłem w Europie. Aż 20% populacji kraju żyje w miejscach, gdzie nocne niebo jest tak jasne, że wzrok przez całą dobę pozostaje w dziennym trybie widzenia[1]. Problem ten dotyczy nas wszystkich, choć większość z nas nie zdaje sobie z tego sprawy.

Zanieczyszczenie światłem sztucznym to termin określający wszystkie negatywne skutki nadmiernej nocnej ekspozycji na sztuczne oświetlenie dla człowieka i środowiska. Ekspozycja na światło nocne między innymi obciąża układ wzrokowy, zaburza rytm okołodobowy, hamuje wydzielanie melatoniny i pogarsza jakość snu. Coraz więcej badań wskazuje także na zwiększone ryzyko chorób przewlekłych związanych z długotrwałym kontaktem ze sztucznym oświetleniem w nocy, choć wiedza na ten temat wciąż się rozwija. Światło nocne ma też wpływ na ekosystemy – dezorientuje zwierzęta, zaburza migracje, rozregulowuje cykle życiowe roślin i osłabia bioróżnorodność.

Prof. Karolina Zielińska-Dąbkowska Dr hab. inż. arch. Karolina Zielińska-Dąbkowska – architekt i projektant oświetlenia, profesor na Politechnice Gdańskiej – bada wpływ sztucznego światła na zdrowie i środowisko. Pracowała w Berlinie, Londynie, Nowym Jorku i Zurychu, uczestnicząc w realizacji projektów takich jak Burj Khalifa w Dubaju, Tribute in Light Memorial w Nowym Jorku czy iluminacja nowego Planetarium dla Royal Observatory Greenwich. Jest członkinią prestiżowego Królewskiego Instytutu Architektów Brytyjskich (RIBA) oraz jedyną przedstawicielką Polski w Międzynarodowym Stowarzyszeniu Projektantów Oświetlenia (IALD) w stopniu professional member.

Po niemal 20 latach pracy za granicą wróciła do Polski. Wcześniej eksternistycznie obroniła tu doktorat, za który otrzymała nagrodę Prezesa Rady Ministrów. Reprezentuje dwa światy – naukowców i praktyków. Jak mówi, potrafi przełożyć odkrycia badaczy na język zrozumiały dla projektantów oświetlenia i dostrzega problemy, które umykają naukowcom.

Jej artykuły ukazały się m.in. w Science i Nature, a publikacja w Science była efektem projektu MINIATURA finansowanego przez NCN. Obecnie współkieruje międzynarodowym projektem PLAN-B w ramach Horyzontu Europa, którego celem jest opracowanie rozwiązań ograniczających hałas i zanieczyszczenie światłem – dwóch kluczowych zagrożeń dla ekosystemów i bioróżnorodności w Europie.

O zanieczyszczeniu światłem z prof. Karoliną Zielińską-Dąbkowską rozmawia Anna Korzekwa-Józefowicz.

Światło, które nam (nie) służy

Anna Korzekwa-Józefowicz: Jest coś takiego jak dobre światło sztuczne, przyjazne dla zdrowia ludzi i środowiska?

Karolina Zielińska-Dąbkowska: Od momentu wynalezienia żarówki elektrycznej przemysł nieustannie oferuje nam kolejne rozwiązania, reklamując je jako zdrowe, choć niekoniecznie takie rzeczywiście są.

Przez tysiące lat ludzki organizm dostosowywał się do cyklu dnia i nocy, a światło słoneczne regulowało kluczowe procesy biologiczne. Nie istnieje – i prawdopodobnie nigdy nie powstanie – sztuczne oświetlenie, które w pełni odwzoruje właściwości światła naturalnego. Jego fale zmieniają się w ciągu dnia: o wschodzie dominują ciepłe, czerwone barwy, w południe przybywa więcej fali światła niebieskiego w jego spektrum, a wieczorem przy zachodzie słońca znów przeważają ciepłe barwy.

Badania nad widmem różnych źródeł światła wykazały, że paradoksalnie jednym z najzdrowszych rozwiązań była tradycyjna żarówka wolframowa. Emitowała ciepłe, ciągłe widmo światło białego, zbliżone do barwy zachodzącego słońca, z niewielką ilością światła niebieskiego. Jej wadą była jednak niska efektywność energetyczna – jedynie około 10% energii zamieniała na światło, a resztę na ciepło.

Używane do niedawna świetlówki kompaktowe, zwane żarówkami energooszczędnymi, zawierały rtęć, w postaci ciekłej i gazowej, co stanowiło zagrożenie zarówno dla zdrowia, jak i środowiska. Wiele osób wyrzucało je do zwykłych śmieci, a po rozbiciu na wysypiskach rtęć przedostawała się do otoczenia. Dopiero stosunkowo niedawno zaczęliśmy dostrzegać skalę tego problemu.

Tradycyjne żarówki nie są już sprzedawane w Unii Europejskiej, wygaszana jest też produkcja świetlówek. Powszechnie stosowane są LED-y. To nie jest dobre rozwiązanie?

Diody LED są energooszczędne i zrewolucjonizowały przemysł oświetleniowy – to obecnie najczęściej stosowane źródło światła białego. Korzystanie ze światła LED wymaga jednak świadomości i odpowiedzialności.

Nie wszyscy zdają sobie sprawę, że światło, które postrzegamy jako białe, w rzeczywistości pochodzi z niebieskiej diody LED pokrytej warstwą luminoforu – zazwyczaj fosforu. To właśnie wynalezienie białego światła z niebieskich diod umożliwiło rozwój tej technologii, za co w 2014 roku trzech japońskich naukowców otrzymało Nagrodę Nobla.

Jeszcze do końca XX wieku uważano, że w ludzkim oku występują tylko dwa rodzaje fotoreceptorów – czopki, odpowiedzialne za widzenie barwne, oraz pręciki, umożliwiające widzenie w słabym oświetleniu. Na początku XXI wieku odkryto jednak trzeci rodzaj – komórki zwojowe wrażliwe na światło (ipRGCs). Są one szczególnie czułe na fale o długości około 480 nanometrów, czyli właśnie na światło niebieskie.

W zależności od grubości warstwy luminoforu światło LED może wydawać się cieplejsze lub chłodniejsze, ale niezależnie od jego barwy nasze oczy nadal rejestrują fale o długości od 460 do 500 nanometrów. Są one charakterystyczne dla światła dziennego przy bezchmurnym niebie w południe, co ma istotny wpływ na organizm.

Organizm wysyła nam sygnał do działania?

Tak, ponieważ światło niebieskie stymuluje produkcję kortyzolu – hormonu aktywności. Dlatego ekspozycja na LED-y wieczorem i w nocy może zaburzać rytm okołodobowy, utrudniając zasypianie i ograniczając wydzielanie melatoniny. Może to zakłócać naturalne procesy biologiczne i prowadzić do długoterminowych konsekwencji zdrowotnych.

Ale skutki sztucznego światła odczuwają nie tylko ludzie. Nawet ciepłe światło LED, które wydaje się dla nas bardziej przyjazne, może zaburzać funkcjonowanie innych organizmów. Drzewa oświetlane nocą nie zrzucają liści na zimę, co zaburza ich cykl wzrostu – gdy nadchodzą mrozy, zamarzający sok może uszkodzić ich tkanki i doprowadzić do obumierania. Świetliki tracą zdolność odnajdywania się nawzajem, ponieważ ich naturalne sygnały świetlne giną w intensywnym blasku sztucznego oświetlenia, co utrudnia ich rozmnażanie. Ptaki migrujące mylą światło LED z gwiazdami, według których frekwencji się orientują, przez co masowo giną, rozbijając się o szyby budynków. W wielu miastach w Stanach Zjednoczonych zaczęto więc wyłączać lub ograniczać nocne oświetlenie podczas migracji ptaków, by zmniejszyć te straty.

Nie można tak zmodyfikować LED-ów, by ich światło było bliższe naturalnemu i zdrowsze?

Technologie LED opierają się na elektronice. Aby odwzorować spektrum światła dziennego, potrzebne byłyby fale, które naturalnie występują w świetle słonecznym, jak na przykład podczerwień i bliska podczerwień. To ostatnia sprawia, że w ciągu dnia odczuwamy ciepło na skórze i niweluje negatywny wpływ działania promieni UV na wzrok. Jednak gdybyśmy próbowali dodać ją do oświetlenia LED, spowodowałoby to zagotowanie się elektroniki. Dlatego nie ma szans na wprowadzenie takiego rozwiązania w stu procentach.

W Polsce jak we Francji 30 lat temu

W takim razie jak można ograniczyć negatywne skutki sztucznego światła dla ludzi i środowiska?

Istnieją wytyczne dla projektantów, które pomagają zmniejszyć zanieczyszczenie światłem. Przykładem jest Manifest ROLAN, przygotowany przez grupę badawczą ILLUME, którą kieruję na Politechnice Gdańskiej, we współpracy z International Dark-Sky Association i innymi organizacjami międzynarodowymi działającymi w obszarze oświetlenia sztucznego. Dokument ten określa 10 zasad odpowiedzialnego używania światła w nocy. Przede wszystkim światło powinno być stosowane tylko tam, gdzie jest naprawdę potrzebne, powinno mieć odpowiednią jasność i barwę i być skierowane we właściwym kierunku oraz kontrolowane pod względem czasu świecenia.

Oczywiście nie wszystko da się zmienić od razu, bo często w grę wchodzą duże pieniądze. Jeśli na przykład miasto już podjęło decyzję bez wcześniejszych konsultacji i zainwestowało w zimne LED-y, to prawdopodobnie pozostaną one na kolejne dziesięć lat, a może i dłużej – nikt nie będzie miał budżetu, by wymienić je natychmiast.

Sama jeszcze kilka lat temu mieszkałam w pobliżu terenów zielonych. Potem pod moim oknem powstała nowa ulica. Ruch nocą jest na niej znikomy, ale kilkanaście latarni świeci prosto w okna mojej sypialni. Co można zrobić w takiej sytuacji?

Można zastosować inteligentne systemy sterowania oświetleniem, wykorzystujące czujniki ruchu. W praktyce wygląda to tak: natężenie światła w obszarze rezydencjalnym może być automatycznie redukowane, np. do 20% w godzinach nocnych. Gdy pojawi się ruch, na przykład samochód, pieszy czy rowerzysta, czujniki wykrywają obecność i stopniowo zwiększają natężenie światła. Kiedy ruch ustaje, system ponownie je przyciemnia. Inne opcje to np. wyłączanie części latarni w określonych godzinach. Poza tym można zaprojektować dodatkowe osłony przeciwko olśnieniu na latarni ulicznej, wtedy strumień światła jest kierowany z dala od okien.

Za nadmiar światła w miastach odpowiedzialne jest nie tylko oświetlenie ulic.

Oczywiście, jeśli lampy uliczne nie są skierowane w dół, światło rozprasza się powyżej linii horyzontu, przyczyniając się do powstawania miejskiej łuny świetlnej. Ale głównych winowajców jest więcej. To także reklamy świetlne, które często są mocowane wertykalnie, oraz oświetlenie dekoracyjne budynków, oświetlenie obiektów sportowych czy imprez. W Polsce wciąż stosuje się rozwiązania, które we Francji były popularne w latach 80. i 90., czyli tak zwane oświetlenie zalewowe, gdzie reflektory umieszczone na dole kierują światło w górę lub pod kątem.

Oświetlenie dekoracyjne można teoretycznie wyłączyć, ale wszystko zależy od tego, jak zostało zaprojektowane. Jeśli za projekt odpowiadał inżynier elektryk lub profesjonalny projektant światła, mógł on przekonać inwestora do zastosowania odpowiednich rozwiązań – na przykład takiego okablowania, które pozwala na niezależne sterowanie poszczególnymi grupami opraw oświetleniowych. Wtedy można je wyłączać według potrzeb.

Niestety, w wielu miejscach systemy oświetleniowe działają tylko w trybie „włącz/wyłącz”, a jedyną regulacją jest czujnik zmierzchu, który automatycznie uruchamia oświetlenie po zapadnięciu ciemności. Można oczywiście wdrożyć bardziej zaawansowane sterowanie natężeniem światła, ale to dodatkowy koszt, a w wielu miejscach są inne priorytety.

W lutym Kraków przyjął uchwałę ograniczającą hałas w nocy, która ma znacząco poprawić komfort życia mieszkańców. Podobne regulacje obowiązują w Gdańsku i Poznaniu. Może kolejnym krokiem mogłyby być rozwiązania ograniczające światło? Są jakieś dobre wzorce?

Problemu zanieczyszczenia światłem wciąż nie traktuje się u nas poważnie. A im większe miasto, tym trudniej wprowadzić zmiany. W małych miejscowościach jest to łatwiejsze.

Dobrym przykładem jest gmina Jeleśnia, a konkretnie Sopotnia Wielka – jedyna w Polsce miejscowość z międzynarodowym certyfikatem Dark Sky Community, przyznawanym przez organizację Dark Sky International. Mieszkańcy aktywnie zaangażowali się w ochronę ciemnego nieba, czego efektem jest oświetlenie uliczne skierowane w dół, z możliwością jego wyłączania. Zmodernizowano również oświetlenie fasady kościoła oraz prywatnych posesji, ograniczając emisję światła w górę. Dzięki temu Sopotnia Wielka stała się miejscem sprzyjającym obserwacjom astronomicznym – zarówno amatorskim, jak i profesjonalnym. To efekt wieloletnich działań i świadomego podejścia do zarządzania oświetleniem.

Ale generalnie wydaje mi się, że w Polsce, jeśli coś nie jest ustawowym obowiązkiem, to niewiele osób czuje potrzebę, żeby się tym zajmować. Po co to robić, skoro nie ma takiego wymogu?

Ta kwestia nie jest uregulowana ustawowo?

W prawie ochrony środowiska problem w ogóle nie istnieje. Nie ma kompleksowych strategii ani tzw. masterplanów świetlnych (lighting masterplans), które określałyby, gdzie należy ograniczać sztuczne światło, a gdzie dopuszczalne jest jego większe natężenie. Dotyczy to m.in. parków narodowych, krajobrazowych oraz obszarów Natura 2000, które powinny podlegać szczególnej ochronie.

Często słyszy się o ogromnych reklamach, które świecą ludziom prosto w okna, a mieszkańcy niewiele mogą z tym zrobić. W przepisach budowlanych znajduje się jedynie ogólna wzmianka o dopuszczalnych wartościach emisji światła, ale w przypadku reklam ruchomych nawet nie ma tanich ogólnodostępnych narzędzi, by to dokładnie zmierzyć. Nie istnieją też prawnie określone poziomy natężenia światła wertykalnego – są jedynie niewiążące rekomendacje w Polskiej Normie Oświetleniowej.

Listy do Rzecznika

Skoro brakuje rozwiązań ustawowych, to kto stoi na straży ciemnego nieba?

Ludzie piszą skargi do Rzecznika Praw Obywatelskich. Rzecznik zwracał się z interwencją do ministrów środowiska i zdrowia, ale ich odpowiedź była jednoznaczna – „to nie nasz problem.” W zeszłym roku odbyło się też duże interdyscyplinarne seminarium organizowane przez biuro Rzecznika, w którym brałam udział.

Poza tym problem właściwie nie istnieje w debacie publicznej, brakuje zrozumienia na poziomie krajowym. To może się jednak zmienić, ponieważ w Unii Europejskiej rozpoczęto kilka projektów badawczych poświęconych zanieczyszczeniu światłem sztucznym. Sama wygrałam i ko-kieruję jednym z nich – jego celem jest opracowanie wytycznych dla miast dotyczących ograniczenia emisji światła i hałasu, uwzględniając ich wpływ na bioróżnorodność i ekosystemy.

Tak więc regulacje prędzej czy później zostaną wprowadzone na poziomie unijnym, a Polska będzie musiała się do nich dostosować – najpierw w przepisach krajowych, a potem lokalnych.

Jeśli są interwencje u Rzecznika Praw Obywatelskich, to rozumiem, że przynajmniej część z nas zdaje sobie sprawę z konsekwencji używania nadmiernego oświetlenia.

Świadomość społeczna w tej kwestii na pewno rośnie. Dobrym przykładem jest sytuacja w Gdańsku na Górze Gradowej – punkcie widokowym otoczonym zielenią i zamieszkiwanym przez nietoperze, gdzie astronomowie amatorzy wciąż mogą obserwować niebo.

Jakiś czas temu pojawił się pomysł stworzenia tam Parku Iluminacji – przestrzeni z intensywnym oświetleniem, która miała pełnić funkcję edukacyjną i przyciągać turystów. Mieszkańcy, świadomi negatywnych skutków nadmiernego światła, zaczęli protestować. Zorganizowano społeczne konsultacje, w których wzięli udział biolodzy oraz znany specjalista od nietoperzy z Trójmiasta.

Dzięki tej mobilizacji sprawa nabrała takiego rozgłosu, że zainteresowali się nią radni miejscy i projekt został wstrzymany. To przykład na to, że presja społeczna może wpływać na decyzje władz, zwłaszcza gdy temat nagłośnią media i zaangażują się eksperci.

Potrzebna większa świadomość

Które miejsca należy szczególnie ochronić przed zanieczyszczeniem światłem?

Marzy mi się, żeby każde miasto miało obowiązkowo tzw. miejski masterplan świetlny (urban lighting masterplan). Taki plan pozwalałby jasno określić, jak projektować oświetlenie w przestrzeni miejskiej. Gdy składana jest dokumentacja o pozwolenie na budowę, można byłoby sprawdzić, czy na przykład wielka reklama świetlna nie znajduje się w pobliżu cennego obszaru przyrodniczego czy rezydencjalnego.

Druga rzecz to ochrona terenów cennych przyrodniczo, jak obszary Natura 2000, aby zachować siedliska gatunków roślin i zwierząt szczególnie cennych dla Unii Europejskiej. W wielu krajach mają one duże znaczenie, ale w Polsce wciąż ich znaczenie nie jest powszechnie rozumiane. W Gdańsku jednym z miejsc, które badamy w ramach grantu unijnego, jest Twierdza Wisłoujście. To historyczna fortyfikacja, ale też miejsce, gdzie od wieków zimują nietoperze, w tym jeden bardzo rzadki gatunek, zagrożony wyginięciem. Światło ma na niego ogromny wpływ.

I teraz wyobraźmy sobie, że mimo że Twierdza Wisłoujście jest obszarem Natura 2000, co roku odbywa się tam festiwal muzyki elektronicznej – dokładnie w czasie, gdy nietoperze mają okres godowy. Hałas, światło – wszystko, co im szkodzi. Nie mówiąc już o tym, że przeszkadza to też okolicznym mieszkańcom. A jednak nikt się tym nie przejmuje.

Chciałabym, żeby świadomość była większa – nie tylko wśród mieszkańców czy lokalnych społeczności, ale też wśród urzędników. Żeby nie reagowali na te tematy z irytacją: „O nie, znowu jakiś problem, teraz światło im przeszkadza!”, tylko faktycznie słuchali argumentów przemawiających np. za zmianą dat imprez masowych, tak aby nie zakłócały one rytmów natury. Za każdym razem, gdy udzielam wywiadu czy pojawia się artykuł, czytam potem komentarze typu: „Wyłączmy całe światło, niech będzie ciemno jak w średniowieczu!”.

Ale tu nie chodzi o całkowitą ciemność, tylko o rozsądne zarządzanie światłem.

Wspomniała Pani, że rozwiązania przyjdą pewnie z Unii Europejskiej. Jak to w tej chwili wygląda w innych krajach?

Są państwa, które już dawno wprowadziły skuteczne regulacje. Jednym z pierwszych była Słowenia, w której od 2007 roku obowiązuje bardzo rygorystyczne prawo ograniczające zanieczyszczenie światłem elektrycznym. We Francji natomiast w 2018 roku wprowadzono np. przepisy nakazujące wyłączanie oświetlenia biurowego o określonych godzinach wieczornych, ograniczanie oświetlenia ulicznego oraz reklam na budynkach. Oczywiście są wyjątki, np. turystyczne centrum Paryża, ale generalnie te zasady są przestrzegane.

Niemieckie miasta, w porównaniu z Polską, są znacznie ciemniejsze – poziom oświetlenia ulicznego jest bardziej kontrolowany.

Co istotne, poziomy natężenia oświetlenia zewnętrznego nie wynikają bezpośrednio z przepisów prawa, lecz z rekomendacji Międzynarodowej Komisji Oświetleniowej (CIE), które później są uwzględniane w normach oświetleniowych. Jednak warto podkreślić, że normy te to często jedynie zalecenia, a nie obowiązujące prawo.

Niestety, na poziomie europejskim normy oświetleniowe jeszcze często tworzą głównie przedstawiciele koncernów z tej branży, co sprzyja interesom przemysłu. Naukowcy zajmujący się tym problemem mają ograniczone możliwości wpływu, bo nie dysponują takimi środkami jak duże firmy.

Projektowanie bardziej odpowiedzialne

Ma Pani na swoim koncie takie realizacje, jak choćby iluminację Burj Khalifa w Dubaju. Imponująca budowla, ale nie kojarzy się z rozsądnym podejściem do światła.

Dr hab. inż. arch. Karolina Zielińska-Dąbkowska Kiedyś w ogóle nie myślałam o świetle w ten sposób. Biuro, w którym wtedy pracowałam w Nowym Jorku, Fisher Marantz Stone Partners, jedno z dwóch najstarszych i najbardziej prestiżowych zajmujących się iluminacją na świecie, odpowiadało za oświetlenie zewnętrzne i wewnętrzne Burj Khalifa. Nad nim pracował cały team, nie tylko ja.

Było to oświetlenie stałe, które nie jest aż tak problematyczne ze względu na zastosowane źródła światła, nie były to LED-y. Oczywiście, światło było skierowane w górę, ale działało w fazach i scenach świetlnych, więc nie świeciło jednostajnie – było przygaszane i miało określony rytm. Nie braliśmy jednak udziału w projekcie typu event lighting, czyli tym z dynamicznymi efektami świetlnymi przypominającymi fajerwerki – za to odpowiadała inna pracownia z Wielkiej Brytanii.

A wie Pani, kiedy tak naprawdę po raz pierwszy zainteresowałam się problemem zanieczyszczenia światłem?

Chętnie posłucham.

Pracowałam w tym samym amerykańskim biurze i brałam udział w projekcie Tribute in Light w Nowym Jorku. To były dwa snopy światła, symbolizujące bliźniacze wieże WTC, instalowane na terenie Ground Zero dla upamiętnienia tragedii i ludzi, którzy zginęli 11 września 2001.

To było bardzo ciekawe doświadczenie – ogromna skala, precyzyjne kalibracje. Wcześniej pracowałam już zawodowo w Berlinie, ale to było zupełnie inne doświadczenie. Te dwa snopy światła to nie były po prostu dwa źródła – tam znajdowało się wiele opraw z wysokoprężnymi reflektorami ksenonowymi, których temperatura powierzchni była bardzo wysoka.

I wtedy wydarzyło się coś, czego nikt się nie spodziewał. Kiedy włączyliśmy instalację, zaczęło coś spadać z nieba na oprawy i syczeć. Z przerażeniem zobaczyłam, że to ptaki i ćmy.

Okazało się, że Tribute in Light znajduje się dokładnie na trasie migracyjnej ptaków. One nawigują m.in. dzięki wbudowanemu kompasowi, ale światło o tak dużej intensywności i specyficznym spektrum zakłócało ich orientację przestrzenną. Wpadały w ten słup światła i zaczynały wirować, nie mogąc się wydostać. W końcu padały z wyczerpania albo spadały na oprawy, które były bardzo gorące.

Podobnie było z owadami, zwłaszcza dużymi ćmami, które również wpadały w ten świetlny wir. Nikt z wcześniej tego nie przewidział. Dopiero później organizacje zajmujące się ochroną ptaków zaczęły nagłaśniać problem.

To był moment, w którym uświadomiłam sobie, że światło ma też swoją ciemną stronę – coś, o czym rzadko się mówi. I że jako projektanci musimy brać to pod uwagę. Od tamtego czasu zrobiliśmy ogromny krok naprzód, mamy większą świadomość i projektujemy bardziej odpowiedzialnie. Gdy patrzę wstecz na niektóre swoje projekty, myślę, że zrobiłabym je inaczej. Ale wtedy po prostu nie mieliśmy tej wiedzy. Jedna dobra rzecz jest taka, że światło zawsze można wyłączyć.